Автореферат

       У Донецькому вугільному басейні під містами і населеними пунктами розташовується близько 1 млрд. тонн запасів вугілля. Ці запаси є найбільш розвіданими і в переважній більшості випадків підтверджені гірськими роботами і даними експлуатаційної геологорозвідки. Залишення таких великих запасів вугілля в цілинах під об'єктами поверхні у багатьох випадках недоцільно і економічно марнотратне. З другого боку, виїмка цих запасів неминуче спричиняє за собою створення і деформації земної поверхні, які завдають збитку будівлям та спорудам, розташованим на територіях, що підробляються. Тому для ухвалення рішення про початок виїмки запасів в тому або іншому районі необхідно провести ретельний аналіз умови і наслідків підробки об'єктів поверхні з тим, щоб дати обгрунтовану оцінку можливого збитку об'єктам, що підробляються.
       Проектування будівель для будівництва в зоні шкідливого впливу гірських розробок повинне вироблятися відповідно до справжніх норм, діючими главами СНіП і з урахуванням вимог «Положення про порядок видачі дозволів на забудову площ залягання корисної копалини». Необхідні заходи захисту будівель, що зводяться на територіях, що підробляються, призначаються фахівцями із захисту будівель та споруд від впливу підземних гірських розробок. Будівництво будівель в зоні впливу гірських розробок, де виникають деформації земної поверхні, допускається, якщо передбачені гірничотехнічні і будівельні заходи забезпечують нормальну експлуатацію будівель, як під час підробки, так і після неї. (1)
       Міцність, стійкість і експлуатаційна придатність будівель, що зводяться на території, що підробляється, повинна бути забезпечена:
      - раціональним розташуванням будівель щодо мульди зсовування;
      - зменшенням деформацій земної поверхні за допомогою гірничотехнічних заходів;
      - застосуванням в будівлях спеціальних будівельних заходи захисту.
      Проекти будівель, розроблені для звичних умов будівництва, не допускається застосовувати для будівництва на територіях, що підробляються, без перевірки розрахунком і переробки їх відповідно до вимог справжніх норм. До проекту будівлі слід прикладати спеціальний паспорт, в якому необхідно вказати:
      - короткий опис конструктивної схеми будівлі;
      - дані про физико-механічні характеристики грунтів підстави;
      - дані про величини деформацій земної поверхні;
      - вказівки про інструментальні спостереження за деформаціями земної поверхні і будівлі;
      - дані про результати інструментальних спостережень при здачі будівлі в експлуатацію;
      - дані про заходи захисту, що передбачаються, здійснюваних в період будівництва і експлуатації;
      - вказівки про способи вирівнювання будівлі.
      До складу проектної документації необхідно включати розділ «Технічна експлуатація будівлі».
      У якості вихідних даних при проектуванні будівель на територіях, що підробляються, слід приймати максимальні очікувані або імовірні величини рухів і деформацій земної поверхні в напрямах падіння і простягання пласта.
      Очікувані (вірогідні) зсовування і деформації земної поверхні підрозділяються на наступні види:
      а) осідання;
      б) відносна горизонтальна деформація розтягування або стиснення;
      в) нахил;
      г) кривизна або радіус кривизни;
      д) горизонтальне зсовування;
      е) швидкість зміни відносної горизонтальної деформації розтягування (стиснення);
      ж) швидкість зміни кривизни земної поверхні;
      з) швидкість зміни нахилу земної поверхні.
       При розрахунку конструкцій будівлі на дію деформацій земної поверхні слід вводити коефіцієнти умов роботи m, усереднені, що враховують, деформацій по довжині (ширині) будівлі. Коефіцієнти умов роботи визначаються:

Примітка: 1. Для круглої в плані будівлі за l приймається його зовнішній діаметр. 2. Для будівлі (спорудження) баштового типу при l<15м слід приймати mi=1,5. 3. Для підкранових шляхів мостових кранів, що мають довжину 60м, слід приймати mi=0,5.

       При проектуванні будівель та споруд для будівництва на територіях, що підробляються, і грунтах ( СНіП 2.01.09-91. Будівлі та споруди на підроблювальних територіях і грунтах просадчиків ) просадчиків слід передбачати:
      планувальні заходи;
       конструктивні заходи захисту будівель і споруд;
       заходи, що знижують нерівномірне осідання і знімаючий крен будівель та споруд із застосуванням різних методів їх вирівнювання;
       гірські заходи захисту, передбачаючі порядок гірських робіт, знижуючий деформації земної поверхні;
       інженерну підготовку будівельних майданчиків, знижуючу нерівномірність деформацій підстави;
       водозахисні заходи на територіях, складених грунтами просадчиків;
       ліквідацію (тампонаж, закладку і т.п.) пусток старих гірських вироблень, що знаходяться на глибині до 80 м, виявлених в процесі дослідницьких робіт;
       заходи, що забезпечують нормальну експлуатацію зовнішніх і внутрішніх інженерних мереж, ліфтів та іншого інженерного і технологічного устаткування в період прояву нерівномірних деформацій підстави.
       Виконання вказаних заходів захисту не виключає можливості появи в несучих і захищаючих конструкціях деформацій, що допускаються за умов експлуатації, і тріщин, усунених при проведенні ремонту.
       Проекти будівель і споруд, розроблені для звичних умов будівництва, не допускається застосовувати для будівництва на територіях, що підробляються, і грунтах просадчиків без перевірки розрахунком і переробки їх, при необхідності, відповідно до вимог справжніх норм.
       Типові проекти будівель і споруд, що зводяться на територіях, що підробляються, повинні бути уніфіковані в цілях забезпечення можливості їх застосування на територіях різних груп, що підробляються, і на грунтах просадчиків з I і II типами грунтових умов, а також в інших умовах будівництва (неоднорідних, набухаючих, заторфованих, мулистих, алювіальних, насипних грунтах).
       Будівлі і споруди з новими або вдосконаленими конструктивними рішеннями, методами вирівнювання і способами підготовки підстав на підроблювальних територіях і грунтах просадчиків допускається застосовувати в масовому будівництві тільки після отримання позитивних результатів експериментальної перевірки в натурних умовах.
       Проектами будівель і споруд у випадках, встановлюваних проектною організацією, слід передбачати виконання робіт, пов'язаних з інструментальними спостереженнями за деформаціями земної поверхні, а також будівлями та спорудами, включаючи, при необхідності, і період їх будівництва.
       До проекту будівлі або споруди слід прикладати спеціальний паспорт, в якому необхідне привести:во всіх випадках - короткий опис конструктивної схеми; вказівки про інструментальні спостереження за деформаціями будівлі або споруди і земної поверхні (п. 1.5); дані про результати інструментальних спостережень при здачі будівлі або споруди в експлуатацію; дані про заходи захисту, що передбачаються, здійснюваних в період будівництва і експлуатації; вказівки про способи вирівнювання будівлі або споруди;
      для територій, що підробляються, - опис заходів захисту; дані про величини деформацій земної поверхні і физико-механічні характеристики грунтів підстави;
      для грунтів просадчиків - схему забудови мікрорайону або кварталу з нанесенням водонесучих мереж (водопроводу, каналізації, теплотрас) і вказівкою розташування замочних пристроїв на водоводах для відключення окремих трас або їх ділянок при аварії; план розташування нерухомих реперів, використовуваних при спостереженнях за опадами будівель та споруд.
       Паспорти повинні постійно знаходитися в експлуатуючій і проектній організаціях.
       До складу проектної документації на будівництво будівель і споруд на територіях, що підробляються, і грунтах просадчиків слід включати розділ "Технічна експлуатація будівель" (ТЕ), передбачаючий попередження в період терміну служби будівлі порушень його експлуатаційної придатності, а також забезпечення безперебійної роботи інженерного устаткування.
       Розділ ТЕ повинен містити вказівки: про приймання в експлуатацію закінченої будівництвом будівлі; про проведення систематичних оглядів несучих і захищаючих конструкцій, а в окремих випадках (при тривалому терміні експлуатації об'єкту або неодноразовій його підробці) оглядів розкритих основних вузлів і зварних з'єднань конструкцій; про систематичний контроль за станом водонесучих внутрішніх і зовнішніх мереж та споруд, що водомістять; про спостереження за вогкістю грунтів підстави в приміщеннях з мокрими технологічними процесами в місцях введень і випусків комунікацій на грунтах просадчиків; про виконання, у разі потреби, робіт по вирівнюванню будівлі і його ремонту.(2)

       Інженерні дослідження є важливою ланкою у виробничо-технологічному ланцюзі створення споруд. Від їх якості, повноти і своєчасності, зрештою, залежить якість проектування, будівництва і терміни введення споруд в експлуатацію. В даний час не можна побудувати жодного об'єкту народного господарства без проведення інженерних досліджень. Проведення вишукувальних робіт в тому або іншому об'ємі необхідне також при модернізації і розширенні діючих об'єктів. Матеріали досліджень дозволяють створювати економічно і екологічно доцільні, науково обгрунтовані проекти різних об'єктів та споруд.
       Інженерні споруди розрізняють за призначенням, геометричній формі, розміру, конструктивним особливостям. За призначенням інженерні споруди умовно можна розділити на: промислові, об'єкти енергетики, гідротехнічні, транспортні, житлово-гражданські… Спорудження (ті самі) по своєму функціональному призначенню можуть бути зараховані до різного типу, однак ряд споруд важко віднести до якого-небудь з перерахованих вище типів. Спорудження одного і того ж типу можуть мати різні конструктивні і технологічні характеристики.
       Промислові підприємства створюють в містах і інших населених пунктах. Кожне підприємство є системою основних і допоміжних виробництв, в основному, зв'язаних між собою єдиним технологічним або виробничим процесом.
       Кожне підприємство володіє комплексом виробничих, адміністративних і допоміжних будівель та споруд, складським господарством, внутрішньою і зовнішньою системою підземних і надземних комунікацій, внутрішньою і зовнішньою мережею автомобільних, залізних і, в деяких випадках, підвісних доріг.
       Сучасні житлові і адміністративні будівлі є багатоланковою конструкцією значних лінійних розмірів. По поверховості їх ділять на малоповерхові (до 5 поверхів), середньої поверховості (5-12 поверхів), висотні (понад 12 поверхи). По конструкції будівлі бувають з несучими стінами (наприклад, великопанельні), каркасні і об'ємно-блокові.
       Сучасне цивільне будівництво розвивається переважно по шляху підвищення поверховості. Це приводить до більшої компактності населених пунктів, скороченню трас комунікацій, транспортних шляхів і т.д. В даний час будівництво житлових будівель здійснюється переважно за типовими проектами.
       Особливе місце займає будівництво суспільних будівель. Школи, дитячі сади і ясла будують переважно за типовими проектами. Будівництво будівель вузів, кінотеатрів, театрів, ведеться за малосерійними типовими або індивідуальними проектами.
       Останнім часом з'явилося багато оригінальних інженерних об'єктів суспільного користування, в яких застосовані неординарні архітектурні форми, залізобетонні і металеві конструкції. До цих об'єктів відносять різні великопролітні споруди (спортивні і виставкові зали, криті стадіони і ринки…), куполоподібні концертні зали, конференцзали і т.д.
       Проект (перша стадія проектування) на нове будівництво, розширення і реконструкцію об'єктів виробничого призначення повинен складатися з наступних розділів:
      1. Пояснювальна записка , де відображені загальні технологічні, будівельні, економічні питання об'єкту, що будується, а також відомості по генеральному плану розміщення основних споруд, по відновленню земельної ділянки і ін.
      2. Технічні рішення.
      3. Будівельні рішення, в які входять обгрунтування архітектурно-планувальних рішень, рішення по водопостачанню, каналізації, вентиляція і ін.
      4. Організація будівництва.
      5. Розділ житлово-цивільного будівництва складають у випадку комплексного проектування промислового і цивільного будівництва.
      6. Кошторисна документація.
      7. Паспорт проекту по встановленій формі. Значна частина промислових підприємств, споруд, транспортної мережі, цивільних будівель зосереджена на вугленосних територіях, де запаси відпрацьовуються в даний час або відпрацьовуватимуться в найближчому майбутньому. Ця обставина вносить істотні ускладнення як в режим експлуатації будівель та споруд, так і в порядок відробітку запасів вугілля. В деяких випадках виникає необхідність в застосуванні конструктивних і гірських заходів захисту. При рішенні питань про підробку міст, селищ, а також мікрорайонів, кварталів, будівель, споруд виникає необхідність в зіставленні витрат на гірські і конструктивні захисні заходи з витратами на ремонт або збиток від зміни планів гірських робіт з метою дослідження найраціональніших способів захисту цих об'єктів від шкідливого впливу підробки. У реальних умовах відшукання найбільш оптимального варіанту неможливе без ретельного урахування як конструктивних особливостей будівель і споруд, так і гірничо-геологічних умов їх підробки.(3)

ЦІЛІ І ЗАДАЧІ РОБОТИ

ПЕРЕЛІК ВИРІШУВАНИХ В РОБОТІ ЗАДАЧ (+ НОВИЗНА І ІН.)

      1. Розробка структури бази даних житлових і суспільних будівель для визначення розрахункових і допустимих показників земної поверхні.
      2. Розробка алгоритму і програми визначення розрахункових і допустимих показників земної поверхні для підроблювальних будівель та споруд.
      3. Розробка тестових комп'ютерних моделей для підроблювальних будівель та споруд.
      4. Проведення випробувань системи прогнозу допустимих показників деформацій земної поверхні на тестових комп'ютерних моделях і виробничому матеріалі.

Огляд існуючих досліджень і розробок

      Досвід підробки будівель та споруд в різних басейнах 1 країни, а також за рубежем свідчить про те, що витягання запасів вугілля під містами, селищами і окремими спорудами можливе не тільки без руйнування існуючої забудови, але також без припинення її експлуатації в період активної стадії процесу зсовування земної поверхні. При цьому для забезпечення збереження споруд, що підробляються, застосовуються різні заходи їх захисту - як гірські, так і конструктивні.
       Умови підробки окремих споруд або цілих селітебних і промислових комплексів визначаються на основі всестороннього аналізу гірничотехнічних і інженерно-геологічних умов району або майданчика забудови, конструктивних особливостей об'єктів підробки, їх технічного стану і господарського значення з урахуванням економічних чинників і матеріально-технічних можливостей шахти, що веде підробку.
       При цьому можливі наступні принципові рішення:
       підробка споруди без яких-небудь обмежень з подальшим дрібним або відновним (залежно від величини деформацій земної поверхні) ремонтом;
       підробка споруджень, із застосуванням гірських захисних заходів;
      підробка споруджень із застосуванням конструктивних заходів захисту;
       підробка споруджень із застосуванням конструктивних і гірських заходів захисту одночасно; знос споруджень перед підробкою.
       Гірські заходи направлені в основному на зменшення деформацій земної поверхні або на таку зміну режиму цих деформацій, яка забезпечувала б зниження їх впливу на об'єкт, що охороняється.
       Найефективніші гірські захисні заходи пов'язані з втратами вугілля в надрах (залишення запобіжних циліків, неповний відробіток пластів за площею і по потужності) або із збільшенням його собівартості (різні види закладок виробленого простору). Тому застосування таких заходів доцільне при підробці унікальних об'єктів (крупні населені пункти, історичні і архітектурні пам'ятники, промислові підприємства союзного значення і т. п.), а також якщо очікувані деформації земної поверхні надмірно великі, а забезпечення безперервної експлуатації об'єкту, що підробляється, необхідне по господарських міркуваннях.
       Захист будівель, що підробляються, за допомогою конструктивних заходів в порівнянні із закладкою мало відображається на собівартості вугілля і забезпечує здобич законсервованих запасів, що приводить до ефективної реалізації витрачених засобів і продовження термінів служби шахт.
       Підробка споруд без застосування захисних конструктивних заходів доцільна, як правило, при таких деформаціях земної поверхні, коли пошкодження конструкцій не очікуються або їх величина не може перевищити певних значень, при яких умови експлуатації споруд змінюються в допустимих межах.
       При достатньо великих деформаціях земної поверхні захист споруд за допомогою конструктивних заходів може не здійснюватися, якщо до моменту підробки фізичний і моральний знос споруди привів до втрати його господарської цінності. В цьому випадку повинен плануватися знос споруди.
       Конструктивні заходи направлені на посилення несучих і захищаючих конструкцій з метою збільшення опірності будівель додатковим силовим діям з боку підстави, що деформується, при підробці або на зниження цих силових дій. Крім того, конструктивні заходи можуть бути направлені на виправлення різних дефектів, викликаних відступом від технічних умов при будівництві будівлі, або на усунення небажаних наслідків його фізичного зносу. Остання обставина робить практично необхідним застосування конструктивних заходів в більшості випадків; його ігнорування може привести до невиправданого збільшення витрат на відновний ремонт або іншим небажаним наслідкам.
       Експлуатація будівлі в найсприятливіших умовах неминуче пов'язана з появою незначних пошкоджень, що періодично усуваються поточним ремонтом. Тому захист будівель від впливу підробки із забезпеченням повного недопущення всяких пошкоджень економічно і технічно недоцільний. Застосування конструктивних заходів дозволяє часто не тільки забезпечити безперебійну експлуатацію будівлі, але також понизити до необхідного мінімуму додаткові витрати на усунення пошкоджень від підробки і у ряді випадків обмежитися поточним або позаплановим дрібним ремонтом. Вибір того або іншого захисного заходу або їх комплексу виробляється залежно від конструктивних особливостей будівлі, що охороняється, величини і напряму деформацій земної поверхні.
       Оскільки більшість конструктивних заходів, вживаних для захисту експлуатованих будівель, використовується також для захисту знов будуються будівлі на територіях, що підробляються, ефективність конструктивних захисних заходів може бути перевірена при аналізі результатів підробки як експлуатованих будівель, захищених безпосередньо перед підробкою, так і будівель, посилених в процесі будівництва.
       Проте організація робіт при проведенні заходів захисту експлуатованої будівлі складніша, ніж при його будівництві, і пов'язана з проблемами забезпечення спільної роботи елементів посилення і будівлі, а також проблемою збереження технологічності внутрішніх приміщень. Зважаючи на приведені чинники ефективність заходів захисту, здійснюваних безпосередньо перед підробкою будівлі, лише в окремих випадках може повністю відповідати ефективності заходів захисту, здійснюваних при його будівництві. Ефективність вживаних заходів захисту будівель може бути підвищена при виконанні певних технічних вимог, які полягають в забезпеченні на основі відповідного розрахунку і детальних конструктивних опрацьовувань:
       сумірності зусиль, що виникають в несучих конструкціях і навантажень, діючих на будівлю з боку підстави, що деформується при підробці;
       максимально можливої передачі навантажень на елементи посилення при деформаціях будівлі, що підробляється.
       Крім того, ефективність конструктивних заходів захисту істотно залежить від культури виробництва робіт при їх виконанні в натурі і ретельності авторського нагляду за їх станом в процесі підробки об'єкту.
       В даний час все частіше доводиться мати справу не тільки з підробкою окремих будівель, але і з проблемою видобутку вугілля під цілими містами, крупними міськими районами і селищами. При значному об'ємі упровадження різних способів захисту будівель у разі масової підробки міст і селищ виконання названих вище технічних вимог можливе тільки на основі здійснення низки організаційних заходів.
       Враховуючи досвід захисту будівель, що підробляються, в Україні та за кордоном, можна сформулювати основні організаційні заходи щодо забезпечення підвищення ефективності цього захисту:
       створення на базі вугільних комбінатів проектних організацій по розробці заходів захисту експлуатованих будівель;
       створення при шахтах, що ведуть систематичну підробку різних об'єктів, спеціальних груп захисту, у функції яких повинні входити контроль за своєчасним виконанням захисних заходів і правильною експлуатацією елементів посилення, а також спостереження за деформаціями земної поверхні і будівлями в процесі підробки;
       організація авторського нагляду за виконанням конструктивних заходів захисту; при масовій підробці крупних населених пунктів створення спеціальних робочих бригад, що займаються виконанням посилення будівель і іншими роботами, пов'язаними з їх захистом;
       централізоване фінансування виробництва робіт по здійсненню конструктивних заходів захисту будівель.
       Конструктивні заходи, які знайшли застосування в практиці захисту будівель, що підробляються, в різних басейнах країни, можна розділити на три групи.
      1. Заходи, направлені на зниження силових дій з боку підстави, що деформується при підробці:
      2. Заходи, направлені на посилення несучих і захищаючих конструкцій або забезпечення їх стійкості:
      3. Заходи, направлені на усунення дефектів, допущених при будівництві, і на усунення наслідків фізичного зносу будівлі:
       Перераховані конструктивні заходи застосовуються для захисту будівель від впливу вертикальних або горизонтальних деформацій підстави при підробці або від їх сумісної дії, іноді в поєднанні з гірськими заходами захисту. Що Проводяться СЛУХАЙ спостереження за підробкою різних об'єктів дозволили досліджувати вплив на деформативність захищених будівель вживаних заходів захисту, визначити їх технічну ефективність і умови її підвищення.
      Інструкція про порядок затвердження заходів охорони будівель, споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу гірських розробок складена відповідно до вимог Закону Російської Федерації "Про надра" в редакції від 8 лютого 1995 року, Положення про Держміськтехнагляд Росії, затвердженого Указом Президента Російської Федерації від 18 лютого 1993 р. N 234,направлена на забезпечення якнайповнішого витягання запасів корисної копалини, що залягає під забудованими територіями, за умови охорони будівель, що підробляються , споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу гірських розробок. Інструкція встановлює порядок узгодження і затвердження заходів охорони будівель, споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу гірських розробок, обумовленого зсовуванням і деформацією гірських порід і земної поверхні, отримання дозволів на проходку підготовчих вироблень в запобіжних ціліках і на ведення в них очисних робіт. (5)
       Зокрема, в МГСУ останніми роками накопичений значний досвід виконання комплексних інженерних досліджень, наукового супроводу об'єктів будівництва, експертизи, нормотворчості, ведеться активна робота у області ліцензування організацій, сертифікації продукції і послуг в цій сфері, розробляються методи оптимізації досліджень, ведуться роботи по вдосконаленню приладів, методик і устаткування для їх проведення, удосконалюються інформаційні системи і механізми підвищення якості робіт в умовах ринку, ведеться підготовка і перепідготовка кадрів, є досвід роботи з різними організаціями в рамках професійних суспільних організацій (наприклад, РНКМГОїФ) і комісії (наприклад, ГЕКК ОФіПС) і багато що інше. Це дозволяє сподіватися, що при певній підтримці комплексна проблема забезпечення якості інженерних досліджень, геотехнічної надійності і зниження вартості будівництва буде в недалекому майбутньому успішне вирішена.

ВИСНОВОК

       В результаті виїмки корисних копалин утворюється штучно створений порожній простір і зависаючи породи гірського масиву втрачають опору, так що шари гірських порід над виробленим простором під впливом сили тяжіння прогинаються, причому деформації поширюються до земної поверхні, а обсяг виробленого простору зменшується.
       Зсовування і деформації земної поверхні викликають в населених місцевостях різні ушкодження підроблювальних споруд і інших об'єктів, причому характер цих пошкоджень залежить від того, які саме об'єкти випробовують дію підробки житлові будинки, промислові будівлі, транспортні споруди, лінії водопроводу і інших комунікацій або ж ділянки земної поверхні, використовувані для потреб сільського господарства. Житлові і промислові будівлі понад усе страждають від нахилів, кривизни і горизонтальних деформацій земної поверхні. Горизонтальні зсовування земної поверхні можуть викликати пошкодження відгалужень трубопроводів, що ведуть від магістралей до окремих будівель.
       Результати інструментальних спостережень пошкоджень використовують при встановленні, виборі і уточненні заходів охорони будівель від шкідливого впливу гірських підробок, для коректування методів прогнозу зсовувань і деформацій.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

      1. СНіП "Положення про порядок видачі дозволів на забудову площ залягання корисної копалини ".
      2. . kiranna.by/docs_norm_full.php?id=1083&cat=102 СНіП 2.01.09-91. Будівлі і споруди на територіях, що підробляються, і грунтах просадчиків.
      3. У. Д. Битих шляхів, Е. б. Клюшин, І. Ю. Васютінській, Геодезія. Дослідження і проектування інженерних споруд. Москва "Надра" 1991.
      4. Правила підробки будівель, споруд і природних об'єктів при видобутку вугілля підземним способом.
      5.http://www. vcom. ru/cgi-bin/db/zakdoc?_reg_number=%C29605906 Інструкція про порядок затвердження заходів охорони будівель, споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу гірських розробок.