5. Реологические свойства грунтов при определении величин усилий в фундаментных конструкциях, обусловленных силами трения по боковым поверхностям фундаментов, учитываются по аналогии с нагрузками по подошве фундаментов. При этом пересчету подлежат только ординаты lim и пред (см. рисунок), вычисляемые для действующего на боковую поверхность фундамента среднего по высоте нормального давления ср и механических характеристик грунтов обратной засыпки.
6. В лабораторных опытах характеристики длительного деформирования грунтов оснований определяют в компрессионных и срезных приборах, доукомплектованных набором колец для фиксации высоты скашиваемой части образца грунта. При этом за критерий стабилизации перемещений на конечной стадии загружения принимают 0,001 мм за 24 ч.
7. В полевых условиях определение реологических характеристик грунтов производят вдавливанием и сдвигом стандартных квадратных штампов 5000 см2, при этом за критерий стабилизации перемещений на конечной стадии загружения принимают 0,01 мм за 12 ч.
Приложение 2
Прогноз водопритоков в горные выработки при подработке водоемов и водотоков. Оценка потерь воды из водохранилищ и каналов, создаваемых на подрабатываемых территориях
1. Расчету водопритоков в горные выработки при ведении очистных работ вблизи водоемов и водотоков, а также расчету потерь воды из последних предшествуют этапы схематизации гидрогеологических условий.
Определяются контуры горных выработок в плане и размеры зон водопроводящих трещин над ними для нескольких характерных моментов (после первой посадки основной кровли, при максимальных размерах выработанного пространства, в промежуточном положении).
За верхнюю границу зон водопроводящих трещин принимается поверхность, параллельная напластованию, удаленная от разрабатываемого пласта на расстояние, равное максимальной высоте этой зоны.
Границы зоны водопроводящих трещин со стороны восстания, падения и простирания пласта определяются на соответствующих вертикальных разрезах линиями, проведенными через границы выработанного пространства под углами разрывов.
Максимальная высота зоны водопроводящих трещин при отсутствии фактических данных принимается равной безопасной глубине разработки, определяемой по "Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях".
2. Выделяются отдельные водоносные горизонты, вскрываемые непосредственно горной выработкой или образовавшейся над ней зоной водопроводящих трещин. Для каждого выделенного водоносного горизонта устанавливаются его фильтрационные параметры: коэффициент фильтрации (Кф, м/сут), мощность горизонта (М, м), его проводимость (Т, м2/сут), водоотдача (??).
Допускается объединение нескольких водоносных горизонтов с близкими величинами фильтрационных параметров в единый водоносный горизонт, характеризующийся средним значением указанных параметров.
3. Устанавливаются контуры внешних границ области фильтрации для водоносных горизонтов, которыми обычно являются выходы водоносных горизонтов непосредственно под водоемы и водотоки: эти контуры можно рассматривать как границы обеспеченного питания соответствующих водоносных горизонтов.
4. Устанавливаются контуры дренажа для водоносных горизонтов, которые соответствуют линии пересечения почвы каждого водоносного горизонта с границами выработанного пространства или зоны водопроводящих трещин.
5. Определяются пьезометрические напоры на границах питания и контурах дренажа; напоры отсчитываются от единой условной горизонтальной плоскости сравнения (проведенной, например, на уровне минимальной отметки горных выработок) и принимаются постоянными во времени.
6. Определяется время достижения установившегося (стационарного) режима фильтрации к горной выработке (для каждого водоносного горизонта) по формуле
, (1)
где tст – время стабилизации режима фильтрации, отсчитываемое от момента первой посадки основной кровли рассматриваемой выработки, сут;
Lmin – минимальное расстояние от выработки в момент первой посадки основной кровли до границы обеспеченного питания водоносного горизонта, м;
ау – коэффициент пьезопроводности (уровнепроводности), м2/сут., определяемый по формуле
. (2)
7. В тех случаях, когда рассчитывается приток к выработке или группе выработок на момент времени t > tст, расчет притоков следует проводить по формулам для установившейся фильтрации, а при t < tст – по формулам неустановившейся фильтрации; последний вариант является менее типичным для расчета водопритоков к выработкам, пройденным вблизи водоемов или водотоков. В случае необходимости расчет притоков к выработке при неустановившемся режиме фильтрации можно проводить согласно пп. 21–27 настоящего приложения.
8. Установившийся приток из водного объекта к различным участкам одиночной выработки (или группы выработок, рассматриваемой как единая выработка), расположенной параллельно прямолинейному контуру питания (рис. 1) за счет каждого из водоносных горизонтов вскрываемых выработкой или образовавшейся над ней зоной водопроводящих трещин, определяется по приближенным формулам.
Рис. 1. Схема к расчету водопритоков к одиночной выработке
9. Для участка ГД контура выработки (см. рис. 1), обращенного к контуру питания водоносного горизонта, приток определяется по формуле
, (3)
где Q1 – приток к участку ГД, м3/сут;
Т – проводимость водоносного горизонта, м2/сут;
Н1, Н2 – напоры соответственно на контуре питания и на контуре дренажа (ГД), м;
А – длина участка ГД, м;
Ln – расстояние от границы питания до контура дренажа, м.
Величина Т определяется следующим образом:
а) для напорного водоносного горизонта по формуле
Т = Кф М, (4)
где Кф – коэффициент фильтрации, м/сут;
М – мощность водоносного горизонта, м;
б) для безнапорного водоносного горизонта по формуле
, (5)
где h1 и hn – глубина безнапорного потока, отсчитываемая от относительного водоупора, соответственно на контуре питания и на контуре дренажа.
Формулой (5) можно пользоваться и для водоносных горизонтов, подстилаемых наклонным водоупором.
10. Для торцевых участков выработки ГЖ и ДЕ (см. рис. 1) приток определяется по формуле
, (6)
где Q2 – приток к участкам ГЖ и ДЕ, м3/сут;
В – длина торцевого участка выработки, м;
Н3 – средняя величина напора на участке ГЖ или ДЕ.
11. Для участка выработки, обращенного в сторону, противоположную границе питания, приток определяется по формуле
Q3 = (Н1 – Н4), (7)
где Q3 – приток к участку ЕЖ, м3/сут;
Н4 – средний напор на участке ЕЖ дренажного контура.
12. Общий приток к выработке (Qc, м3/сут) за счет рассматриваемого водоносного горизонта определяется путем суммирования водопритоков по всем участкам:
Qc = Q1 + Q2ЕЖ + Q3. (8)
В том случае, когда зоной водопроводящих трещин вскрывается несколько самостоятельных водоносных горизонтов, водоприток в выработку определяется суммой притоков по всем горизонтам.
Потери воды из водохранилища можно определять по формуле (8), если горная выработка является единственной областью дренажа.
13. Кроме притоков, поступающих по контуру выработки или по контуру зоны водопроводящих трещин в плане, в горную выработку может поступать приток по площади за счет водоема, расположенного над зоной водопроводящих трещин.
Этот приток (QF, м/сут) определяется по формуле
, (9)
где Кф – средний коэффициент фильтрации пород по вертикали над зоной водопроводящих трещин, м/сут;
Нz – напор в водоеме, отсчитываемый от верхней границы зоны водопроводящих трещин в контуре выработки, м;
Fв – площадь выработки в плане, м2;
z – мощность породного целика по вертикали между верхней границей зоны водопроводящих трещин и водоемом, м.
14. В случаях, предусмотренных в п. 8 (сложная конфигурация области питания и контура дренажа, их произвольное взаимное расположение, наличие нескольких взаимодействующих выработок), следует применять методику прогнозирования водопритоков по лентам тока либо математическое моделирование. Расчет притока по лентам тока производится по пп. 15–17.
15. На плане рассматриваемого участка, содержащем границы питания и контура дренажа, а также, по возможности, гидроизогипсы (изопьезы), от границ выделенных характерных участков контура дренажа в направлении к границам питания проводятся линии тока, которые должны располагаться по нормали к указанным границам и к промежуточным гидроизогипсам (изопьезам). Каждые две смежные линии тока являются боковыми границами соответствующих лент тока, по которым производится определение фильтрационных расходов.
16. Расчет по каждой из лент тока (qл, м3/сут) проводится по формуле
, (10)
где l – среднее расстояние по ленте от контура дренажа до границы питания, м;
b – средняя ширина ленты, м.
17. Общий приток к горной выработке за счет расчетного водоносного горизонта определяется суммированием расходов по всем лентам тока по формуле
. (11)
18. Создание под дном искусственного водоема или канала сплошного глинистого экрана или наличие в разрезе покровных отложений слоев пород глинистого состава (глин, суглинков), предотвращает существенные потери воды из водных объектов и ограничивает водопритоки в горные выработки.
При наличии (или проектировании) под дном водоема (канала) глинистого слоя (экрана), отделяющего дренируемый горной выработкой водоносный горизонт от границы обеспеченного питания, расчет водопритоков в горную выработку следует производить по формулам (3) – (4), в которых параметр Ln определяется по формуле
, (12)
где L1 – расстояние от контура дренажа до подошвы глинистого слоя (экрана), м;
mo, Кф0 – мощность (м) и коэффициент фильтрации глинистого слоя (м/сут);
Кф1 – коэффициент фильтрации пород дренируемого горизонта (м/сут).
При расчете притоков в горную выработку по лентам тока параметр l в формуле (10) следует принимать равным:
, (13)
где l1 – расстояние по ленте тока от контура дренажа до подошвы глинистого слоя (экрана).
Расчет потерь воды из водохранилища или канала производится по формуле (8), где слагаемые определяются с учетом формул (12) и (13).
19. Расчет притоков в горную выработку, расположенную под экранированным водоемом, следует вести по формуле (9), где параметр z определяется по формуле
, (14)
где z1 – мощность породного целика (м) с коэффициентом фильтрации Кф1 (между верхней границей зоны водопроводящих трещин и подошвой глинистого слоя).
20. Определение водопритоков к горным выработкам, пройденным под каналом (расчет потерь воды из последнего) можно проводить с учетом зависимости (14) по формуле (9), в которой в качестве Fв следует принимать площадь участка канала в контурах очистной выработки.
21. Расчет неустановившегося притока к горной выработке производится для нескольких значений расчетного времени t < tст, для которых наличие водоема не влияет на величину водопритоков к выработке, а наличие последней не сказывается на величине потерь воды из водоема.
22. Общий неустановившийся приток к одиночной выработке (м3/сут) определяется по формуле
. (15)
где Fв – площадь выработки на момент времени 0,5t, м2.
23. Расчет неустановившегося притока к движущемуся очистному забою следует производить с учетом скорости движения последнего с (м/сут) при выполнении условий.
, (16)
где t – промежуток времени от момента первой посадки основной кровли до момента, на который производится расчет притока, сут.
Удельный приток на 1 м длины забоя лавы qt (м3/сут) определяется по формуле
, (17)
где to – определяется по графику (рис. 2) в зависимости от величины to, определяемой по формуле
. (18)
При скоростью движения забоя можно пренебречь.
Рис. 2. График для определения величины l0
24. При сложной конфигурации границ питания и контуров горной выработки расчет неустановившегося притока можно производить по лентам тока, построенным исходя из карты гидроизогипс, составленной на момент ввода в действие расчетной горной выработки.
25. Расчет неустановившегося притока по каждой из выделенных лент тока, определяемого на конец расчетного периода, производится по формуле (10), в которой величина l вычисляется по формуле
, (19)
где t – расчетное время (сут), на которое определяется приток, отсчитываемое от момента формирования расчетного дренажного контура.
Величина b в формуле (10) при этом варианте определяется для ленты длиной lt. В качестве напора Н1 в формуле (10) принимается напор, соответствующий гидроизогипсе, удаленной от контура дренажа по ленте на расстояние lt на момент формирования расчетного дренажного контура.
