Материал взят с: http://masters.donntu.ru/2004/ggeo/zaborin/library/publ6.htm

Одной из важных проблем, связанных с реструкту­ризацией предприятий угольной промышленности, яв­ляется устранение негативного влияния последствий затопления выработок на здания и сооружения, рас­положенные в пределах горных отводов ликвидируе­мых шахт. К основным видам этого влияния относят­ся: подтопление объектов; воздействие деформаций земной поверхности от активизации процесса сдвиже­ния при затоплении выработок и от подработки объек­тов с нарушением требований нормативных докумен­тов.

Опасность подтопления заключается в том, что снижаются прочностные и деформационные характе­ристики грунтов оснований, фундаменты получают дополнительные осадки, наклоны и горизонтальные смещения, которые приводят к деформациям и повреж­дениям надземных конструкций. От увлажнения сни­жается прочность фундаментов и стен, появляется сы­рость. Кроме того, вода поступает в подземные поме­щения (подвалы и погреба), которые становятся не пригодными к эксплуатации.

Впервые такая проблема возникла в Краснодоне, где в результате затопления выработок ликвидируе­мых шахт им. Тюленина и "Донецкая" уровень воды в отдельных местах достиг земной поверхности и под­топленными оказались многие жилые дома и хозяй­ственно-бытовые постройки. Для обеспечения безопас­ности эксплуатации объектов поверхности наряду с мерами по водопонижению, включающими откачку воды из вспомогательного ствола шахты им. Тюлени­на и дренажную систему, был организован контроль технического состояния зданий и сооружений по спе­циальным критериям раскрытия трещин в стенах, вы­хода стен из плоскости, смещения с опор пролетных конструкций, физического износа и наличия сырости [1]. В соответствии с этими критериями техническое состояние объектов оценивалось как "удовлетворитель­ное" (нормальная эксплуатация не затруднена), "не­удовлетворительное" (нормальная эксплуатация затруднена), "предаварийное" (требуется прекращение эк­сплуатации) или "аварийное" (необходимо немедлен­ное прекращение эксплуатации).

В 1997—1999 гг. в Краснодоне выполнены перио­дические обследования 2561 объекта. В основном это каменные, кирпичные, шлаконаливные, саманные и глинобитные одноэтажные жилые дома и разнообраз­ные хозяйственно-бытовые постройки (летние кухни, гаражи, подвалы, погреба и др.). Классификация объек­тов по техническому состоянию и условиям их под­топления на IV кв. 1999 г. приведена в табл. 1. В связи с ухудшением состояния объектов в 1999 г. их обсле­довали ежеквартально.

Таблица 1

Принципы отбора объектов характеризуются сле­дующими группами очередности применения мер за­щиты:

- аварийные и предаварийные жилые дома и хозяйствен­но-бытовые постройки, представляющие угрозу для прожи­вания или пребывания людей в связи с влиянием подтопле­ния;

- жилые дома и хозяйственно-бытовые постройки с противоаварийными мерами защиты, частично выполненными домовладельцами в процессе влияния подтопления;

- жилые дома с потерей полезной площади вследствие вли­яния подтопления;

- подтопленные жилые дома и хозяйственно-бытовые по­стройки с зафиксированным уровнем грунтовых вод от по­верхности выше 1,2 м независимо от технического состоя­ния;

- жилые дома и хозяйственно-бытовые постройки с под­топленными подвалами при уровне грунтовых вод от по­верхности выше 2 м;

- отдельно стоящие подтопленные погреба при уровне грунтовых вод от поверхности выше 2 м;

- объекты, на которые подтопление оказало влияние до осуществления мер по водопонижению. однако в настоящее время отсутствует {уровень грунтовых вод от поверхности ниже 2 м).

В соответствии с принятой очередностью в I и II кв. 1999 г. составлены акты обследований и сметы для 15 объектов с аварийным и предаварийным техническим состоянием на общую сумму 30,6 тыс. грн., которая выплачена домовла­дельцам как целевая компенсация на меры защиты, в III— IV кв. — для 36 объектов на сумму 70,9 тыс. грн. Сюда вхо­дят 24 жилых дома, гараж, 11 подвалов и погребов.

Поскольку границы зоны подтопления, обусловленного ликвидацией шахт им. Тюленина и “'Донецкая”, своевременно не были зафиксированы, а периодические обследования на­чаты после выхода воды на поверхность, в настоящее время будет трудно доказать, что причины подтопления ряда объек­тов не связаны с закрытием шахт. Поэтому по другим зак­рываемым шахтам заблаговременно определяются зоны возможного подтопления и обследуются объекты с оценкой их технического состояния и с измерением уровня воды от поверхности. Результаты обследования зданий и сооруже­ний в зонах возможного подтопления ликвидируемых шахт "Брянковская", "Замковская", им. Ильича, "Макашовская" и '"Центральная-Ирмино" приведены в табл. 2, из которой видно, что в декабре 1998 г. были подтоплены 142 объекта, хотя уровни шахтных вод еще далеки от поверхности.

Таблица 2

В пределах горных отводов ликвидируемых шахт в Ста­ханове и Брянке в последние годы заметно прогрессируют деформации и повреждения. Для установления причин этих явлений проанализированы состояние конструкций и гор­но-геологические условия площадок расположения наибо­лее ответственных объектов; Брянковской детской городс­кой больницы, школы-интерната № 2 в Стаханове и магис­тральных водоводов, питающих Брянку.

В сроки, совпадающие с периодом затопления вырабо­ток шахты "Брянковская", резко ухудшилось техническое состояние объектов Брянковской детской городской боль­ницы. Трехэтажное здание стационарного отделения, двухэтажное поликлиники, одноэтажные здания биохимической лаборатории, прачечной, гаража и котельной находятся в неудовлетворительном состоянии, а пищеблок — в предаварийном. Повреждения свидетельствуют о сосредоточен­ном характере деформаций земной поверхности, что под­тверждается и результатами анализа горно-геологических данных. Непосредственно под объектами имеется выход под наносы тектонического нарушения (надвига), которое от­личается крутым падением сместителя. В этом же месте есть выход под наносы осевой плоскости синклинальной склад­ки, в зоне влияния которой расположены поликлиника и ста­ционарное отделение. Для обоих нарушений характерно про­явление сосредоточенных вертикальных деформаций земной поверхности в виде уступов и трещин.

Все это позволяет предположить вероятность активиза­ции деформаций земной поверхности над выходами текто­нических нарушений в связи с уменьшением сил трения и сцепления в плоскости сместителя, а также со снижением предела прочности пород на сжатие при обводнении горно­го массива. Аналогично активизацию сосредоточенных де­формаций земной поверхности при затоплении выработок следует ожидать в Центральном районе Донбасса, где при крутом залегании угольных пластов возможны смешения по ослабленным контактам пород.

Другой характерный случай активизации сосредоточен­ных деформаций земной поверхности выявлен при рассмот­рении причин значительных повреждений зданий учебного корпуса и столовой школы-интерната .N2 2 в Стаханове на поле шахты им. Ильича, а также при рассмотрении аварий магистральных водоводов диаметром 600 и 450 мм на стыке полей шахт им. Ильича, "Брянковская" и "Криворожская". В трехэтажном здании учебного корпуса и одноэтажной сто­ловой школы-интерната интенсивный характер образования трещин в конструкциях отмечается последние три года, их техническое состояние предаварийное. На магистральных водоводах, питающих Брянку, только в 1998 г. произошло 10 аварий с разрывом труб.

Под зданиями школы оставлены целики для охраны вы­работок в пластах k₆, k₅ и k₃^в мощностью 0,6—1,2 м на глу­бине 294—100 м, причем целики оконтурены с двух сторон, располагаются один под другим и имеют размеры 150—200 м, что составляет 0.5 глубины разработки. При этих условиях обычно происходит концентрация деформаций земной по­верхности за счет перекрытия зон влияния горных работ с обеих сторон целика, однако в данном случае затопление шахты им. Ильича привело к изменению физико-механических свойств пород, дополнительным деформациям массива и ак­тивизации деформаций земной поверхности.

Такого же рода явление стало причиной аварий водово­дов на технической границе между шахтой им. Ильича и шахтами "Брянковская", "Криворожская". Поскольку забои по пластам l₆^в и l₂¹ со стороны шахты им. Ильича и забои по пластам l₃ и l₂¹ со стороны шахт "Брянковская" и "Криво­рожская" были остановлены на одной вертикали или с не­большим смещением, то это привело к суммированию од­нозначных деформаций при подработке. Вследствие затоп­ления выработок ликвидируемых шахт активизировались сдвижения, что подтверждается опытом эксплуатации во­доводов, пересекающих техническую границу между шах­тами.

Таким образом, при затоплении выработок происходит активизация процесса сдвижения над целиками угля, остав­ленными в нескольких пластах, если они небольших разме­ров, оконтурены хотя бы с двух сторон, а их проекции на земную поверхность пересекаются или располагаются дос­таточно близко.

Особую опасность представляет активизация деформа­ций земной поверхности над выработками, пройденными на малых глубинах (до 80 м) или имевшими выход на поверх­ность. Так как в этих условиях возможно образование про­валов, то за объектами, расположенными на опасных участках, организуются периодические наблюдения. В пределах гор­ных отводов ликвидируемых шахт "Брянковская", им. Ильича, им. Чеснокова, "Максимовская", "Центральная-Ирмино" и "Луганская" в 1999 г. обследовано 322 объекта, в том числе 288 жилых домов высотой до четырех этажей, 20 общественных зданий (школы, больницы, детские сады и др.) и 14 производственных зданий Брянковского рудоремзавода, Теплогорского завода гидравлического оборудова­ния. Стахановской овощной базы и др. Кроме того, рассмот­рены инженерные сети (протяженностью 4,7 км), железные и автомобильные дороги (1.3 км). Результаты обследования зданий на участках, опасных по образованию провалов, при­ведены в табл. 3.

Таблица 3

На основе изложенного разработана методика обеспе­чения нормальной эксплуатации зданий и сооружений, рас­положенных на участках со сложными горно-геологически­ми условиями ликвидируемых шахт. Она включает: опреде­ление участков возможной активизации сосредоточенных деформаций земной поверхности, обследование и установ­ление технического состояния объектов, проведение перио­дических наблюдений за ними, анализ развития деформа­ций и повреждений конструкций, разработку мероприятий по защите объектов.

Действующими нормативными документами [2, 3] недо­статочно четко указан порядок возмещения ущерба от под­работки зданий и сооружений ликвидируемыми шахтами в период ведения ими очистных работ, что предопределяет конфликтные ситуации между владельцами подработанных объектов и шахтами. В частности. Инструкцией [2] предус­мотрена ответственность ликвидируемых, шахт за приведе­ние нарушенных земельных участков в безопасное состояние, пригодное для дальнейшего использования, но ничего не сказано о том. как поступать с нарушенными горными работами зданиями и сооружениями.

Нормативным документом [3] предусматривается возме­щение ущерба от подработки зданий и сооружений вслед­ствие ведения очистных работ непосредственно перед закрытием шахты на основании прогноза сдвижения, про­должающегося в период ликвидации шахты и в постликви­дационный период. Но воспользоваться этим положением трудно. Например, в Центральном районе Донбасса процесс сдвижения земной поверхности идет непрерывно на протя­жении многих лет, т. е. не успевает закончиться влияние на объект одной выработки, как начинается влияние другой [4]. Как же в этих условиях выделить повреждения конструк­ций, связанные с деформацией земной поверхности в пери­од ликвидации шахты и в постликвидационный период, если соответствующие методики отсутствуют. Не случайно в про­ектах ликвидации шахт "Кочегарка", им. Изотова и "Кондратьевка" затраты на возмещение ущерба от подработки гражданских зданий в Горловке предусматривают полное восстановление их эксплуатационной пригодности и превы­сили 26.7 млн. грн. При этом были учтены не только воздей­ствия деформации земной поверхности за весь период подработки зданий, но и физический износ конструкций, не­достатки строительства и эксплуатации, не связанные с под­работкой.

Некоторый опыт оценки влияния полработки на объекты поверхности получен при определении при­чин деформаций и повреждений жилых, общественных и производственных зданий, сооружений, трубопро­водных коммуникаций и автомобильных дорог Червонограда, подработанных шахтой "Червоноградская" № 1. На основании анализа характера имеющихся повреждений, а также сравнения деформаций земной . поверхности от влияния горных работ с допустимы­ми для рассматриваемых объектов, установлено, что зафиксированные повреждения зданий пожарной ча­сти, двух котельных, пешеходного моста через желез­ную дорогу, трубопроводных коммуникаций и авто­мобильных дорог, за исключением подтопленных уча­стков, не связаны с подработкой. Что же касается жилых и общественных зданий, то их деформации и повреж­дения обусловлены комплексом причин, в том числе и влиянием подработки, однако определить ее степень не удалось.

Поскольку необходимость объективной оценки степени влияния подработки на объекты поверхнос­ти, расположенные з пределах горных отводов лик­видируемых шахт, будет возрастать, целесообразно начать исследования по этой проблеме уже сейчас, причем в основу методики определения ущерба, свя­занного с подработкой, должен быть положен такой принцип: ответственность ликвидируемых шахт за подработку зданий и сооружений возникает только в том случае, если эта подработка производилась с на­рушением действующих Правил [5].

Выводы. Для обеспечения нормальной эксплуата­ции зданий и сооружений в зонах подтопления и ак­тивизации деформаций земной поверхности требуют­ся периодические наблюдения. По их результатам на основе фактических параметров подтопления или сдви­жения земной поверхности будут определены истин­ные причины повреждения объектов и с учетом этого разработаны эффективные меры защиты.

До закрытия шахты нужно обследовать здания и сооружения с оценкой их технического состояния. Это позволит выявить объекты, требующие повышенного внимания с точки зрения их безопасности, а также по­лучить техническую и правовую базы разрешения не­избежных разногласий с собственниками объектов, ко­торые все дефекты принадлежащих им строений, как правило, связывают с влиянием ликвидируемых шахт.

При затоплении шахт активизация деформаций земной поверхности в первую очередь будет проявляться в зонах, где отмечалась концентрация деформаций при подработке: в местах выхода под наносы тектоничес­ких нарушений и осевых плоскостей синклинальных складок; над целиками небольших размеров, оконту­ренных минимум с двух сторон, оставленных в несколь­ких пластах, при условии, что их проекции на поверх­ность пересекаются или располагаются достаточно близко одна от другой; в местах проявившихся усту­пов на территориях с крутым залеганием угольных пла­стов; над выработками, имевшими выход на земную поверхность или расположенными на малых глубинах. При отсутствии осложняющих горно-геологических факторов активизация процесса сдвижения не приве­дет к значительным деформациям земной поверхности.

Необходима разработка нормативного документа о порядке возмещения ущерба, связанного с влиянием очистных работ ликвидируемых шахт на объекты по­верхности. Документ должен содержать методику оп­ределения степени влияния подработки и опираться на специальные исследования, которые целесообраз­но провести, в частности, на горных отводах ликви­дируемых шахт "Кочегарка", им. Изотова, "Кондра-тьевка", им. Ильича, им. Чеснокова, "Макашовская", "Центральная-Ирмино" и "Брянковская".

Литература

1.  Временные технические условия по охране сооружений и природных объектов от влияния подземных горных выра­боток. КД 12.00159226.013—95.—Донецк: Минуглепром Украины, УкрНИМИ, 1995.

2.  Инструкция о порядке ликвидации и консервации пред­приятий по добыче полезных ископаемых (в части обеспе­чения безопасности, рационального использования и охра­ны недр): Сборник руководящих материалов по охране недр при разработке месторождений полезных ископаемых / Госгортехнадзор СССР.— М.: Недра. 1987.

3. Порядок возмещения ущерба, связанного с негативными последствиями ликвидации угольных шахт. Положение. КД 12.12.003—98.— Донецк: Минуглепром Украины, Донгип-рошахт, 1998.

4.  Муллер Р. А., Шнеер В. Р. Особенности многократной подработки зданий и сооружений в Донецком бассейне // Изучение и прогноз сдвижений и деформаций массивов гор­ных пород, гидрогеомеханических процессов при разработ­ке месторождений подземным и открытым способами: Сб. науч. трудов /ВНИМИ.— Л., 1991.

5.  Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на уголь­ных месторождениях.— М.: Недра, 1981.