Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в зонах влияния дизъюнктивных нарушений

7.1. Под зоной влияния нарушения понимается полоса на местности, расположенная в обе стороны от предполагаемого выхода сместителя нарушения под наносы (на земную поверхность). Границы зоны влияния нарушения располагаются параллельно предполагаемому выходу сместителя.

Ширина зоны влияния нарушения определяется в зависимости от достоверности положения выхода нарушения.

Если положение выхода нарушения установлено по данным геологической разведки, ширина зоны влияния нарушения принимается по 80 м в обе стороны от предполагаемого выхода его нижнего и верхнего контактов на поверхность (под наносы).

При определении положения выхода нарушения по геофизическим данным, или если нарушение подсечено горными выработками на нескольких горизонтах, ширина зоны влияния нарушения принимается по 45-60 м от его предполагаемого нижнего и верхнего контактов в зависимости от полноты и надежности геофизических и маркшейдерских данных.

Если положение выхода сместителя нарушения известно по данным наблюдений на соседних участках, то на рассматриваемом участке положение выхода нарушения может быть определено путем его трассировки с соседних смежных участков.

Ширина зоны влияния тектонических нарушений в Кузбассе при разработке крутопадающих пластов (a ≥ a_п) определяется в соответствии с п. 7.9.

7.2. По характеру влияния на деформации земной поверхности следует выделять три основные группы дизъюнктивных нарушений:

а) с углами падения сместителей до 35° (первая группа нарушений);

б) с углами падения сместителей больше 45° (вторая группа нарушений);

в) крутопадающие разрывные нарушения в Кузбассе с углами падения сместителя более 60 при углах падения пластов a ≥ a_п.

Расчет деформаций в зоне влияния тектонических нарушений первой и второй групп может выполняться при следующих условиях (рис. 14):

1) при ведении горных работ со стороны восстания от точки пересечения сместителя с разрабатываемым пластом:

а) при углах падения пласта до 35°, когда углы между плоскостью пласта и плоскостью сместителя составляют от u₁ = 35° до u₂ = 95°;

б) при углах падения пласта в пределах 45° > a ≥ 35°, когда углы между плоскостью пласта и сместителем составляют от u₁ = 25° до u₂ = 90°;

в) при углах падения пласта a_п ≥ a ≥ 45°, когда углы между плоскостью пласта и плоскостью сместителя составляют от u₁ = 20° до u₂ = 90°.

Рис. 14. Схемы для определения условий расчета деформаций в зоне тектонических нарушений первой и второй групп:

а - при ведении горных работ со стороны восстания от точки пересечения сместителя с пластом; б - то же, со стороны падения

2) при ведении горных работ в пласте со стороны падения от точки пересечения сместителя с пластом (см. рис. 14, б), при углах падения пласта a = 0... a_п, когда углы падения сместителя составляют от D₁ = 35° до D₂ = 90°;

3) расчет деформаций поверхности в зонах влияния нарушений третьей группы производится при углах падения пластов a > a_п и углах падения сместителей D ≥ 60° (Кузбасс).

Отнесение нарушений к указанным группам производится с использованием разрезов в главных сечениях мульды сдвижения. В тех случаях, когда отнесение нарушений в одну из групп затруднено, расчеты деформаций поверхности в зонах влияния таких нарушений должны выполняться с привлечением специализированных организаций.

7.3. В зоне влияния нарушений первой группы при пологом и наклонном залегании пластов рассчитывают наклоны, горизонтальные деформации и кривизну земной поверхности, а при углах падения пластов a > 45° - наклоны и горизонтальные деформации поверхности.

В зонах влияния нарушений второй группы рассчитывают прямые и обратные уступы, если они установлены по данным наблюдений, а также наклоны и горизонтальные деформации поверхности. Обратные уступы на выходах сместителей тектонических нарушений могут возникать при углах падения пластов более 40° в тех случаях, когда углы между плоскостью пласта и сместителя менее 35°.

В этом случае, если угол падения сместителя более 45° (вторая группа нарушений), то в зоне влияния нарушения рассчитываются как прямые, так и обратные уступы. Для выбора мер защиты объектов используются наибольшие значения уступов.

7.4. Ожидаемые деформации земной поверхности в зонах влияния нарушений первой группы при выходе нарушения на участке полумульды, где z < 0,7 определяют по формулам:

а) наклоны

i_т= ±1,2i_m, (119)

где i_m - максимальный ожидаемый наклон земной поверхности, определяемый по разд. 4 в полумульде, где расположен выход сместителя нарушения;

б) горизонтальные деформации

e_т= ±1,2e_m, (120)

где e_m - максимальные горизонтальные деформации земной поверхности, определяемые по разд. 4 в той полумульде, где расположен выход сместителя нарушения;

в) радиус кривизны

R = 12 м/i_т = 10 м/i_m. (121)

7.5. Ожидаемые деформации земной поверхности от нескольких выработок в зоне влияния тектонических нарушений первой группы определяются по формулам (119)-(121), в которых в качестве максимальных наклонов i_m и максимальных горизонтальных деформаций e_m используются их максимальные значения от нескольких выработок, рассчитанные на различные даты разработки пластов в соответствии с календарными планами работ.

Максимальные значения наклонов i_m и горизонтальных деформаций e_m выбирают в зоне предполагаемого выхода нарушения, включая участки шириной по 100 м от границ этой зоны в висячем и лежачем крыльях нарушения, но не более чем по 0,2H_ср, где H_ср - средняя глубина выработок в верхнем пласте, в зону влияния которых попадает выход сместителя нарушения.

Вероятные деформации при отсутствии календарных планов горных работ при подработке нарушений первой группы рассчитываются по формулам (119)-(121), в которых используются величины вероятных наклонов и горизонтальных деформаций, определяемые по рекомендациям разд. 3.4 настоящего Приложения.

7.6. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы на месторождениях, где не установлено образования "прямых" уступов, а горные работы ведутся на одном из крыльев нарушения, либо на обоих крыльях - в разное время, определяются по формулам:

а) максимальное оседание поверхности h_m определяется по рекомендациям настоящего Приложения, разд. 4;

б) максимальные наклоны

; (122)

в) максимальные горизонтальные деформации

e_m = 0,6(1 + 2tga)i_m; (123)

г) минимальный радиус кривизны

R_min = 10 м/i_m (м), (124)

где i_m - наклон, определяемый по формуле (122);

д) обратные уступы

=15 мi_i (м). (125)

Сдвижения и деформации земной поверхности при ведении горных работ в свите пластов на одном крыле нарушения (когда прямые уступы наблюдениями не установлены) определяются по формулам (122)-(124), путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от влияния каждой выработки в зоне влияния тектонического нарушения, которая определяется в соответствии с п. 7.1.

7.7. Ожидаемые сдвижения и деформации земной поверхности в зоне влияния тектонических нарушений в тех случаях, когда на рассматриваемых месторождениях наблюдениями не установлено образования "прямых" уступов, а горные работы ведутся одновременно на разных крыльях сместителя нарушения, определяются следующим образом:

а) максимальные наклоны

, (126)

где и - величины максимальных оседаний в зоне влияния тектонического нарушения от горных выработок соответственно в лежачем и висячем крыльях сместителя;

- средняя глубина расположения горных выработок в породах лежачего крыла нарушения;

- то же, в породах висячего крыла нарушения;

б) максимальные горизонтальные деформации земной поверхности определяются по формуле (123), в которой максимальные наклоны рассчитываются по формуле (126);

в) минимальный радиус кривизны определяется по формуле (124), в которой максимальный наклон рассчитывается по формуле (126).

7.8. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы в тех случаях, когда наблюдениями установлено образование прямых уступов в зоне влияния нарушения, а горные работы ведутся на одном крыле нарушения, определяются следующим образом:

Рис. 15. Схема определения коэффициента влияния выработки:

а - при углах падения пластов до 35°; при углах падения пластов более 35°

а) максимальные оседания поверхности h_m определяются по рекомендациям настоящего Приложения, разд. 4.2;

б) максимальные "прямые" уступы

h_y = h_mk_D , (127)

где - коэффициент влияния выработки (рис. 15);

l_a - расстояние в плоскости сместителя нарушения на разрезе между точками пересечения сместителя плоскостями, проведенными соответственно под углом 85° - a к горизонту из границы выработки, и углом q из середины выработки (см. рис. 15, а);

l₁ - расстояние при a < 35° в плоскости сместителя нарушения между точкой пересечения сместителя нарушения и разрабатываемого пласта и точкой пересечения сместителя нарушения плоскостью, проведенной из границы выработки под углом 85° - a к горизонту (см. рис. 15, а);

l₁ - при наклонном и крутом залегании пласта (a ≥ 35°) - расстояние от нижней границы выработки на разрезе вкрест простирания до точки пересечения сместителя нарушения плоскостью, проведенной из нижней границы выработки под углом 85° - a к горизонту (см. рис. 15, б);

l₂ - длина сместителя нарушения, попадающая в полумульду по восстанию пласта (см. рис.15, а);

k_D - коэффициент, определяемый по табл. 32, в зависимости от угла падения сместителя нарушения и коэффициента влияния выработки k_н.

В тех случаях, когда значение коэффициента k_н < , высота "прямого" уступа принимается равной нулю.

в) максимальные наклоны

i_m = h_y/30 м, (128)

где h_у - высота "прямого" уступа;

г) максимальные горизонтальные деформации

e_m = h_y/10 м(1 - D/90°), (129)

но не менее величины e_m определяемой по формуле (123).

Сдвижения и деформации земной поверхности при ведении горных работ в свитах пластов на одном крыле нарушения определяются по формулам (122)-(129) путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от каждой выработки, в зоне влияния тектонического нарушения, определяемой в соответствии с п. 7.1.

Таблица 32

Значения коэффициента k_D

D, (...°)	kн
0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0
	0,8	0,9	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
		0,6	0,70	0,80	0,85	0,9	1,0
		0,15	0,45	0,50	0,6	0,7	1,0

Значение определяется по табл. 33 в зависимости от угла падения сместителя .

Таблица 33

Значения коэффициента

D, (...°)
0,1	0,2	0,3	0,4

7.9. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы в тех случаях, когда наблюдается образование "прямых" уступов, а горные работы ведутся одновременно на обоих крыльях сместителя нарушения, сдвижения и деформации поверхности определяются следующим образом:

а) максимальные "прямые" уступы

, (130)

где и - соответственно коэффициенты влияния выработок в лежачем и висячем крыльях нарушения, определяемые по изложенным выше рекомендациям;

и - коэффициенты, определяемые по табл. 32 в зависимости от угла падения сместителя и коэффициента влияния выработки соответственно в лежачем и висячем крыльях нарушения;

б) максимальные наклоны определяются по формуле (128), в которой величина уступа находится по формуле (130);

в) максимальные горизонтальные деформации определяются по формуле (129), в которой величина уступа h_у находится по формуле (130).

7.10. Сдвижения и деформации земной поверхности в зоне влияния тектонических нарушений при ведении горных работ в свите пластов на обоих крыльях нарушения определяются по формулам (122)-(130) путем алгебраического суммирования сдвижений и деформаций от влияния каждой выработки.

7.11. Ширина зоны влияния нарушений третьей группы определяется по данным инженерно-геологических изысканий; при отсутствии специальных инженерногеологических данных ширина зоны влияния нарушений третьей группы определяется в зависимости от вертикальной амплитуды смещения разрывного нарушения. При вертикальной амплитуде до 100 м ширина зоны влияния нарушения принимается равной по B_р = 15м в обе стороны от предполагаемого выхода сместителя на поверхность (проекции выхода под наносы). При вертикальной амплитуде нарушения 400 м B_р = 35 м (промежуточные значения определяются интерполяцией).

Ширина зоны влияния шарнирной синклинальной складки определяется по формуле:

B_с = 150 м - 60 мV, (131)

где V - внутренний угол шарнирной складки, радианы.

Ожидаемая высота "прямых" и "обратных" уступов в зоне влияния разрывного нарушения (оси шарнирной складки) при суммарной эффективной мощности пластов Sm_э < 10 м и при B_с < 60 м определяется по формуле:

≤ 0,5h_m, (132)

где H₁ - расстояние от земной поверхности до точки пересечения сместителя нарушения (осевой поверхности синклинальной складки) линией на разрезе в главном сечении мульды, проведенной под граничным углом от нижней границы очистных работ;

h_m - максимальное оседание земной поверхности от выемки свиты пластов, определяемое по формуле (76);

DF(z) - разность значений функций горизонтальных сдвижений земной поверхности в точках выходов верхнего и нижнего контактов тектонического нарушения (осевой поверхности складки) на поверхность (под наносы) шириной B_р (B_с); значения функции F(z) определяются по таблицам 27, 28 настоящего Приложения; при DF(z) < 0,1 принимается DF(z) = 0,1; B_р,с - ширина зоны влияния тектонического нарушения (осевой поверхности синклинальной складки), определяется по изложенным рекомендациям.

При эффективной мощности свиты пластов Sm_э ≥ 10 м или, если ширина зоны влияния складки B_с > 60 м, расчет уступов должен выполняться с привлечением специализированной организации.

Расчет вероятных уступов в зоне влияния разрывного нарушения (оси синклинальной складки) выполняется по формуле (132), в которой величина максимального оседания, значение H₁ и другие параметры определяются с учетом рекомендаций п. 5.3 настоящего Приложения.