книги из ГПНТБ / Строительство и защита зданий на подрабатываемых территориях

Для наиболее распространенных при строительстве на подраба­ тываемых территориях в условиях Львовско-Волынского угольного бассейна типовых серий жилых домов получена формула определе­ ния удельной стоимости конструктивных мероприятий

Средний объем здания и = 12000 м3.

Таким образом, конструктивные мероприятия, заложенные в зда­ ние при возведении, в рассматриваемом примере обойдутся в 9 тыс. руб.

Ориентировочные капитальные затраты на ремонт домов после их подработки можно определить по формуле

тивными мероприятиями, проц. стоимости последних. Таким образом

Z = 0,01СК (11,6 — 0 4#) = 0,06 руб.1м?.

Следовательно, восстановление после подработки одного здания обойдется в среднем в 0,7 тыс. руб.

Капитальные затраты на устройство конструктивной защиты в 31 жилом доме, подработанном шахтой № 1, в Червонопраде состав­ ляют 279 тыс. руб., а стоимость восстановительных ремонтов этого же количества подработанных зданий составит 22 тыс. руб. Таким образом, положительная экономическая эффективность от раскон­ сервации 0,4 млн. г угля составит 0,49 млн. руб., или 1,12 руб. на 1 т расконсервированных запасов угля.

В аналогичных горно-геологических условиях проходила подра­ ботка 44 кирпичных зданий в Нововолынске шахтой № 3.

В результате подработки Нововолынска было расконсервирова­ но 300 тыс. т угля. Экономическая эффективность расконсервации указанного количества угля определялась по методике, которая бы­ ла применена для Червонограда, но с другими значениями участ­ вующих в формулах технико-экономических параметров (Р„ = = 7,74 млн. руб.; Q=5,0 млн. г; 9=0,3 млн. т; t= 12 лет), и составила 2,19 млн. руб.

153

При одинаковых с Червоноградом расчетных параметрах подра­ ботки в Нововолынске стоимость конструктивных мероприятий по защите одного здания составила 9,0 тыс. руб. и всех подработанных зданий — 396 тыс. руб., стоимость восстановительного ремонта од­ ного здания — 0,7 тыс. руб. и всех зданий — 32,4 тыс. руб.

Таким образом, экономическая эффективность расконсервации за­ пасов угля под Нововолынеком составляет 1,71 млн. руб., или 5,68 рубля на 1 г расконсервированных запасов угля.

Всего под зданиями застроенных территорий Червонограда и Нововолынска за два года было добыто 0,7 млн. г угля и получен эко­ номический эффект в сумме 1,49 млн. руб.

§ 23. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАСКОНСЕРВАЦИИ ЗАПАСОВ УГЛЯ ПОД ТЕРРИТОРИЕЙ НОВОВОЛЫНСКОГО КИРПИЧНОГО ЗАВОДА

Шахты и охраняемые объекты, как правило, отличаются друг от друга своими технико-экономическими показателями. При .сочета­ ниях различных величин этих показателей результаты подсчета также получаются различными, свойственными только данной шах­ те, данному охраняемому объекту и горно-геологическим условиям разработки конкретных угольных пластов.

В этой связи практический интерес представляет опыт расконсер­

При разработке этих пластов был оставлен предохранительный целик, в пределах контуров которого по обоим пластам оставалось 613 тыс. г вскрытых, подготовленных основными выработками и го­ товых к выемке промышленных запасов угля.

На основании выполненных лабораторией КиевЗНИИЭП техниче­ ских и экономических исследований было принято решение вырабо­ тать одним фронтом охранный целик под заводом в два этапа:

через год после полного завершения процесса сдвижения от первич­ ной подработки кирпичного завода.

Промышленные запасы в контуре охранного целика определялись

154

но пласту Пв

1z = Su.Тmk — 367,5 тыс. т, где S„ =207840 м2; т= 1,50 м; у =1,30 т/м3; £ = 0,90.

Рис. 56. Выкопировка из плана горных работ шахты № 4.

Суммарные промышленные запасы в охранных целиках по двум пластам составили 613,5 тыс. г.

Из сооружений и зданий Нововолынского кирпичного завода наи­ более ответственными с точки зрения их защиты от влияния горных подработок являются глииохранилища и кольцевые обжиговые пе­ чи (рис. 56). Глинохранилище представляет собой однопролетное промышленное здание каркасного типа прямоугольной в плане фор­ мы размером 100x22 м. Высота здания от подошвы фундамента до верха конструкций покрытия составляет 19 м. Несущие конструк­ ции — железобетонные колонны. Шаг колонн в продольном направ­ лении 6 м. Здание разделено на 3 отсека деформационными шва­ ми с устройством парных колонн, расстояние между которыми 1 м. В поперечном направлении на колонны опираются деревянные сег­ ментные фермы пролетом 21 м.

Перед подработкой завода были осуществлены конструктивные меры защиты в виде постановки парных тяжей между всеми колон­ нами глииохранилища в поперечном направлении. Сечение тяжей

155

было подобрано в соответствии с расчетом. Кроме того, для увели­ чения площади опирания ферм были установлены деревянные стон- чн-коротыши на опорных консолях колони.

Сечение здания кольцевых печей также представляет промышлен-, ный трехпролетный поперечнике пролетами 5; 13,3 и 5 м. Наружные стойки каркаса—деревянные, внутренние — кирпичные; в среднем пролете несущими конструкциями покрытия служат деревометаллические треугольные фермы. Стеновое ограждение — навесное, лег­ кой щитовой конструкции. Само по себе здание не требует специаль­ ной конструктивной защиты. Кольцевые печи, расположенные вну­ три здания, имеют размеры в плане каждая 60x13 м и выполнены в виде двух сводов пролетом 2 и высотой 2,4 м. Стены и свод — кирпичные, толщина 640 мм (внутренний слой толщиной 250 мм из огнеупорного кирпича), и усилены контрфорсами (сечение в ниж­ ней части 1030—900 мм) с шагом 5,3 м. Фундаменты печей бутобетонные, с максимальным заглублением 2 м.

Печи, работающие в условиях большого перепада температур, имеют посекционную разрезку по длине температурными швами. В зданиях формовочного и сушильных цехов основное внимание уде­ лено конструкциям покрытия, которые представляют собой железо­ бетонные плиты, уложенные на металлические прутковые фермы. Поскольку; плиты имеют малые (до 40 мм) площадки опирания, следовало рассмотреть возможность выпадения плит. Из-за боль­ шого объема работ по увеличению размеров опорных площадок проведение этих мероприятий перед подработкой было признано нецелесообразным. Решено было устроить контрольно-маячные по­ лосы и вести за ними тщательное наблюдение. При замеченном уменьшении размеров опорных площадок (на 30—40%) в тех ме­ стах, где это произойдет, была предусмотрена установка инвентар­ ных шпренгельных балок. Было рекомендовано вести в течение все­ го периода подработки зданий завода систематические геодезиче­ ские и визуальные наблюдения за сдвижениями поверхности и осе­

После рассмотрения различных вариантов отработки пластов наи­ более рациональным признан обратный порядок отработки лав. С целью уменьшения вредного влияния горных работ на здания за­ вода рекомендован и внедрен следующий комплекс горных .меро­ приятий:

— раздельная выемка пластов П 8 и П7 с перерывом в 1 год. В дальнейшем одна из лав пласта Па была заменена лавой по пла­

сту П7 ;

— отработка всех лав обратным ходом;

156

—отработка пластов широким фронтом (отставание лав не должно было превосходить в течение всей подработки 20 м);

—оставление у панельных откаточных штреков целиков мини­ мальных размеров;

—обеспечение скорости подвигамия забоев лав не менее 30 м в месяц.

Втечение всей подработки указанные горные меры защиты вы­ полнены полностью.

Вздании глинохранилища в процессе подработки отмечено уве­ личение раскрытия трещин в наружной стене (до 40—50 мм).

Со стороны южного фасада здания повреждены открылки (де­ формации кровли, отделение кровли от стен подкрылков, кроме то­ го, появились трещины вблизи проема для ворот в торцовой стене западного отсека с раскрытием до 20 мм).

В конце апреля — начале мая 1969 г. появились трещины между рандбалкой и консолями колонн, в трех рядах торцовых колонн с обоих торцов здания глинохранилища с раскрытием до 5—8 мм. Затем подобные трещины были отмечены еще в 4 рядах колонн с каждой стороны здания, однако здесь они не получили существен­ ного раскрытия. В целом же можно заметить тенденцию к затуха­ нию деформаций в направлении к середине здания.

Указанные деформации в основном не повлияли на несущую спо­ собность рандбалок, поскольку в статическом отношении они оста­ ются многопролетными неразрезными конструкциями. Причиной скорее всего может быть влияние горизонтальных деформаций осно­ вания. Поскольку здание глинохранилища имеет весьма значитель­ ную длину, то в момент появления указанных деформаций торцы здания находились в различных условиях: северо-восточный — в зоне сжатия, юго-западный — в зоне растяжения (рис. 57). Наи­ большие смещения фундаментов колонн наблюдались именно у тор­ цовых частей здания.

Таким образом даже при незначительных величинах горизонталь­ ных деформаций поверхности последние могут оказать существен­ ное влияние на протяженные каркасные здания с гибкими стойка­ ми, что следует иметь в виду при подработке аналогичных конст­ рукций.

Из остальных деформаций глинохранилища следует указать на довольно существенный наклон из плоскости северо-восточной тор­ цовой сге'лы. По данным маркшейдерских наблюдений отход верх­ ней части этой стены от вертикали к концу подработки составил 85 мм. Был зафиксирован также выход из плоскости средней части верхнего пояса стропильной фермы второго от деформационного шва ряда в северо-восточной части среднего отсека.

Здание кольцевых печей существенных деформаций во время под­ работки не получило, исключение составляет лишь северо-восточ­ ный торец здания, где значительно раскрылась (до 60 мм) имев-

157

шаЯ'Ся до подработки трещина. Кольцевые печи в общем удовлетво­ рительно перенесли подработку, особенно, если учитывать много­ численные, деформации, имевшиеся в них до подработки. В основ­ ном, в процеосе подработки имело место увеличение существовав­ ших ранее деформаций.

97640

Технологический процесс в печах в течение всего периода подра­

геодезических наблюдений начало процесса сдвижения следует от­ нести к октябрю 1968 г. В течение всего периода подработки про­ цесс сдвижения поверхности и оседания зданий завода имел плав­ ный характер. Особенно благоприятным для кольцевых обжиговых печей явилось то обстоятельство, что оседания по ширине печей происходили равномерно: разность оседаний продольных рядов стоек глинохранилища в течение всего времени подработки не пре­ вышала 20 мм (рис.58).

Максимальные оседания на площадке завода составили: грунто­ вые реперы на профильной линии — 530 мм, стенные реперы на зда­ нии глинохранилища — 763 мм, стенные реперы на левой кольцевой печи — 628—722 и правой — 768—755 мм.

Левая кольцевая печь к концу подработки получила средний на-

158

клон по всей длине 1,88 мм/м, правая печь практически не имела уклона.

Фактические горизонтальные деформации поверхности на пло­ щадке завода были несущественны: е т а х =0,5 мм/м, т. е. значитель­ но меньше расчетных. Фактические радиусы кривизны были близ­

Рис. 58. Схема деформации поверхности и стоек каркаса глинохранилища.

Период опасных деформаций продолжался для зданий завода около 8 месяцев, (рис. 59, а, б). Максимумы на кривых скоростей оседаний приходятся в основном на февраль—май 1969 г. Большин­ ство деформаций зданий, связанных с подработкой, появилось имен­ но в этот период.

Максимальные скорости оседаний составили: по кольцевым пе­ чам 160 мм в месяц, или 5,3 мм в сутки; по зданию глинохранили­ ща 145 мм в месяц, или 4,8 мм в сутки. Скорость оседания по про­ тивоположным продольным сторонам каждой кольцевой печи была практически одинаковой, что характерно и для продольных наруж­ ных стен глинохранилища.

Со второй половины 1969 г. процесс оседаний и деформаций как поверхности, так и зданий завода имел затухающий характер, а к концу 1969 г. практически был завершен.

Плавность и равномерность оседания поверхности и зданий кир­ пичного завода объясняется правильным ведением очистных горных работ шахтой № 4 и выполнением всех предусмотренных проектом подработки завода мер защиты. Здания и сооружения завода весь­ ма удовлетворительно перенесли подработку, возникшие в конструк­ циях деформации не представляли опасности для несущих и экс­ плуатационных качеств конструкций зданий. Наибольшее влияние на конструкции зданий оказали вертикальные деформации (кри­ визна) основания, при этом большое значение имели скорости на­ растания деформаций.

159

В период с июля 1968 г. по июль 1969 г. был осуществлен первый этап подработки завода :и добыто 230 тыс. т угля.

Экономический эффект расконсервации указанного количества запасов под Нововолыиским кирпичным заводом определяется с использованием следующих данных, предоставленных шахтой № 4:

200

IG0

Экономическая эффективность от неиспользования в промышлен­ ном обороте безвозвратных потерь капитальных затрат (основных фондов) в долевом отношении к запасам в целиках в случае остав­ ления их в шахте составляет

д ^ 3 = Д/ч[(1 -fa)' — 1 ] = 149,4 тыс. руб.

Уменьшение срока службы шахты на -^~лет в 'Случае оставления

охранного целика создало бы годовой ущерб от преждевременных капитальных вложений

В случае оставления в шахте охранных целиков появился бы кос­ венный положительный экономический годовой эффект от доиспользования основных мобильных средств выбывающей раньше време­ ни из эксплуатации шахты на других предприятиях народного хо­ зяйства

Д Р = — t u S S L — = п тыс. руб.

100 {Q-q)

Экономический эффект от того, что новая шахта, которая строи­ лась бы взамен преждевременно выбывающей шахты № 4, в случае

потерь запасов в целике будет эксплуатировать пласты другой мощ­ ности, может быть учтен как

k— коэффициент, зависящий от угла падения пласта и каче­ ства угля.

Среднегодовой экономический эффект от перенесения добычи q тонн с шахты одной производительности, в случае оставления в ней охранных целиков, на шахту другой производительности за остаю­ щееся время существования действующей шахты, можно выразить формулой

уменьшения удельных капитальных вложений при строительстве но­ вой шахты в худших или лучших горно-геологических условиях при меньшей или большей годовой производительности, с большей и л и меньшей динамической мощностью пластов с целью восполнения выбывающих запасов в охранном целике (в случае его оставления) на действующей шахте можно рассчитать по формуле

Годовой экономический эффект, получаемый в связи с большей

где а\ — фактическая зольность пласта, разрабатываемого на дей­ ствующей шахте № 4;

а2 — предполагаемая или расчетная зольность пласта на вновь

строящейся «ли проектируемой шахте, предназначенной для вос-

162