Специальные наблюдательные станции на земной поверхности

4.2. Специальные наблюдательные станции на земной поверхности закладывают в основном при подработке следующих объектов:

гражданских жилых и общественных зданий (домов, школ, больниц, административных зданий, магазинов, домов культуры и т.п.);

промышленных зданий (заводских цехов, обогатительных фабрик, рудничных мастерских, надшахтных зданий и зданий подъемных машин);

линий железных дорог и транспортных сооружений (мостов, путепроводов, виадуков);

инженерных сооружений (водонапорных башен, дымовых труб, шахтных копров, бункеров, электроподстанций, опор линий электропередач);

технологического оборудования (шахтных подъемных машин, вентиляторов, оборудования обогатительных фабрик и закладочных комплексов, котлов, металлообрабатывающих станков длиной более 6 м, подкрановых путей и т.д.);

санитарно-технических сетей (водопроводов, теплопроводов, канализационных сетей);

водных объектов (рек, каналов, водохранилищ, хвостохранилищ и шламоотстойников);

действующих карьеров, склонов гор, на которых могут возникать оползни;

других объектов.

4.3. На специальных наблюдательных станциях определяют величины сдвижений и деформаций как подрабатываемых объектов, так и земной поверхности. С этой целью в подрабатываемых объектах устанавливают стенные реперы, маяки, замерные марки, датчики или другие замерные устройства, а на земной поверхности вблизи подрабатываемых объектов закладывают линии грунтовых реперов.

Конструкции опорных и рабочих грунтовых реперов должны быть такими же, как и на наблюдательных станциях для определения параметров процесса сдвижения земной поверхности. Конструкции стенных реперов, маяков и замерных марок приведены в прил. 2.

4.4. Плановую и высотную привязки реперов наблюдательной станции к опорной маркшейдерской сети и наблюдения за сдвижением грунтовых и стенных реперов в вертикальной и горизонтальной плоскостях на специальных наблюдательных станциях выполняют теми же способами и методами, которые применяют на наблюдательных станциях для определения параметров процесса сдвижения земной поверхности. Методика наблюдения по маякам, замерным маркам и другим замерным устройствам изложена в прил. 3.

4.5. При подработке гражданских жилых и общественных зданий, а также производственных зданий промышленных предприятий стенные реперы закладывают в фундаментах или цоколях ниже слоя гидроизоляции по всему периметру здания через равные интервалы от 4 до 10 м. На каждой стороне здания должно быть заложено не менее трех стенных реперов. Расстояния между реперами в каркасных зданиях должны соответствовать шагу основных колонн (столбов). Стенные реперы закладывают непосредственно в наружных колоннах или их фундаментах (базах). В отдельных случаях закладывают реперы и во внутренних колоннах, а также в балках перекрытий.

Грунтовые реперы закладывают против стенных реперов на расстоянии не менее 1,5 - 2,0 м от фундамента, но не ближе 0,5 м от отмостки (см. прил. 2).

Когда перед подработкой здания требуется уточнение ожидаемых деформаций земной поверхности, на участке между зданием и приближающимися к нему горными работами закладывают дополнительные линии грунтовых реперов.

4.6. Наблюдения на станции при подработке зданий заключаются в нивелировании стенных и грунтовых реперов, измерении горизонтальных расстояний между ними и наблюдении за деформациями зданий путем визуального осмотра. При этом особое внимание необходимо обращать на состояние несущих конструкций (наличие трещин, отклонений от первоначального положения, прогибов).

В зданиях и сооружениях устанавливают комплекс датчиков, приборов и приспособлений, с помощью которых проводят наблюдения за напряжениями и деформациями в конструкциях зданий. В таких случаях наблюдения обычно выполняют с привлечением специализированных организаций.

4.7. При появлении в стенах, колоннах и других частях подрабатываемых зданий и промышленных сооружений трещин устанавливают маяки для наблюдения за изменением размеров трещин. Ширину и длину трещин, а также дату измерения записывают в журнал. Для непосредственного измерения ширины раскрытия трещин применяют: измерительный клин, прозрачный трафарет с нанесенными на него линиями различной толщины, стальную линейку. Для измерения трещин в недоступных местах применяют глазомерную оценку ширины трещины по сравнению с непосредственно измеренными трещинами на ближайшем участке, а также измерение по дальномерной шкале оптических приборов с фиксированных расстояний.

Наблюдения за деформациями наружных стен зданий можно также осуществлять методом фотофиксации или методом фотограмметрии, приведенными в специальной литературе.

4.8. При появлении первых признаков деформации зданий (возникновении первых трещин в стенах, раскрытии осадочных швов в зданиях с конструктивными мерами защиты) необходимо провести дополнительные наблюдения по реперам наблюдательной станции и зафиксировать все видимые проявления деформаций зданий, независимо от ранее намеченной программы наблюдений.

4.9. При подработке промышленных зданий и сооружений, имеющих ответственные агрегаты, например мостовые краны, сложные станки, механизмы и другое оборудование, необходимо наблюдать за изменением их положения в плане и по высоте.

При наблюдениях за подкрановыми путями мостовых кранов проводят нивелировку головок рельсов, измерение ширины колеи и зазоров на стыках рельсов. На колоннах, несущих подкрановые пути, устанавливают стенные реперы, по которым проводят нивелировку и измерение длин как в продольном, так и в поперечном направлении.

В фундаментах станков и другого оборудования закладывают не менее четырех реперов и выполняют нивелирование, позволяющее определять наклоны фундаментов в любых направлениях. При появлении трещин в фундаментах устанавливают маяки и проводят наблюдения за изменением размеров трещин.

4.10. При частичной или полной выемке околоствольных предохранительных целиков и оконтуривании целика очистными работами наряду с наблюдениями в толще пород проводят инструментальные наблюдения за состоянием сооружений подъемного комплекса (надшахтного здания и здания подъемной машины), а также наблюдения за сдвижением земной поверхности в районе охраняемых сооружений. Наблюдения включают следующие виды работ: нивелирование стенных реперов, заложенных в надшахтном здании и здании подъемной машины, осевых и подходных пунктов; нивелирование стенных реперов или марок, установленных на опорах станка и укосинах копра, а также на фундаменте подъемной машины (в качестве реперов можно использовать анкерные болты); наблюдения за наклоном копра и вала подъемной машины; контрольные измерения углов девиации подъемных канатов при верхнем положении клети (на приемочной площадке); нивелирование реперов и измерение расстояний между реперами на профильных линиях, заложенных на земной поверхности.

Для того чтобы получить данные о развитии сдвижений и деформаций земной поверхности в направлении охраняемых объектов, профильные линии закладывают по возможности перпендикулярно к фронту подвигания очистных выработок в целике и через середины охраняемых объектов.

4.11. При подработке железных дорог над подрабатывающими очистными выработками закладывают наблюдательные станции, включающие:

профильные линии грунтовых реперов в главных сечениях мульды сдвижения для определения параметров процесса сдвижения земной поверхности и корректировки расчетных (принятых в проекте подработки) величин сдвижений и деформаций земной поверхности под полотном железной дороги;

линии грунтовых реперов вдоль основания полотна железной дороги для получения величин сдвижений и деформаций земной поверхности под полотном железной дороги;

линии забивных реперов на верхней площадке земляного полотна между бровкой откоса полотна и балластной призмой для получения данных об оседаниях и горизонтальных сдвижениях полотна железной дороги и определения мест и объемов ремонтных работ.

Наблюдения на станции включают нивелирование реперов и измерение расстояний между ними. При диагональном и фланговом расположениях полотна железной дороги относительно простирания рудных тел на профильных линиях, заложенных вдоль полотна, следует измерять ординаты для определения поперечных сдвижений полотна.

Одновременно с наблюдениями за сдвижением реперов проводят измерение зазоров в стыках рельсов и нивелирование головок рельсов. Собирают также сведения о проведенном ремонте верхнего строения пути (подсыпка балласта, разгонка стыковых зазоров и др.).

4.12. При подработке трубопроводов проводят наблюдения за сдвижением земной поверхности в зоне трубопровода, напряженно-деформированным и техническим состояниями трубопровода. Для наблюдений за сдвижением земной поверхности в зоне подработки трубопровода закладывают грунтовые реперы вдоль трубопровода в 1,5 - 2,0 м от края траншеи. Расстояние между реперами должно составлять 10 - 15 м. Инструментальные наблюдения включают нивелировку грунтовых реперов и измерение расстояний между ними по методике наблюдений за сдвижением земной поверхности.

Для наблюдений за состоянием трубопроводов в зонах наибольших ожидаемых деформаций земной поверхности их вскрывают специальными колодцами, шурфами и траншеями, которые при секционных трубопроводах располагают в местах стыковых соединений. Наблюдения за напряженно-деформированным состоянием трубопроводов в зависимости от их назначения и конструкции включают:

для стальных подземных и наземных напорных трубопроводов - измерение деформаций труб в отдельных точках, вычисление растягивающих напряжений и проверку условий прочности (выполняют специализированные организации) в случаях, когда расчетные деформации земной поверхности превышают допустимые для данного трубопровода;

для подземных и наземных секционных трубопроводов - измерение подвижек стыковых соединений и проверку компенсационной способности стыков. С этой целью по обе стороны стыкового соединения должны быть намечены постоянные точки для систематического измерения расстояния между ними;

для самотечных трубопроводов наряду с наблюдениями за состоянием и работой стыковых соединений - нивелировку дна лотков и трубопроводов, а также проверку условий самотечности;

для эстакадных трубопроводов - инструментальные измерения оседания и горизонтального перемещения опор и их наклонов, продольного и поперечного перемещений трубопровода на опорах, а также фиксацию и замер повреждений опор.

Одновременно с инструментальными наблюдениями проводят визуальное обследование трассы трубопровода. При этом фиксируют состояние колодцев, утечки транспортируемой жидкости, взаимное перемещение грунта (опор) и труб, а также другие видимые проявления подработки трубопровода и земной поверхности.

4.13. При подработке высоких инженерных сооружений с малой площадью опоры (дымовые трубы, водонапорные башни, бункера, опоры ЛЭП, телевизионные и радиорелейные башни) в фундаментах сооружений закладывают стенные реперы, а против них и по периметру основания на удалении не менее 2 - 3 м от фундамента - грунтовые реперы. Кроме нивелирования стенных и грунтовых реперов проводят наблюдения за наклонами сооружений в направлениях простирания и падения рудных тел.

4.14. При подработке водных объектов в непосредственной близости от них закладывают наблюдательные станции для определения параметров сдвижения земной поверхности, а в выработках оборудуют гидрометрические посты, на которых определяют приток воды до подработки и во время подработки водного объекта. При подработке водохранилищ, хвостохранилищ, прудов и других водных объектов, имеющих искусственные сооружения в виде плотин, дамб, водосливных устройств, водопропускных лотков или каналов, выполняют инструментальные и визуальные наблюдения за состоянием этих сооружений.

Инструментальные наблюдения включают нивелирование и измерение расстояний между реперами, заложенными по верхнему гребню и у основания плотин и дамб, а также установленными в водосливных устройствах и облицовке лотков и каналов. Визуально фиксируют все видимые проявления сдвижений и деформаций в сооружениях и горных выработках (трещины, просадки, просачивание воды и т.п.).

4.15. При совместной разработке месторождения подземным и открытым способами в зоне влияния подземных разработок закладывают комплексные наблюдательные станции, состоящие из профильных линий реперов на уступах и откосах бортов карьера, глубинных реперов в скважинах и реперов в выработках, расположенных под карьером.

Наблюдения для изучения деформаций бортов и уступов карьера, предупреждения оползней и обручений откосов, а также определения оптимальных параметров откосов на подработанных подземными выработками участках горных работ вне зоны обрушения и образования воронок выполняют в соответствии с работой [5].

В зоне обрушения и местах вероятного внезапного образования воронок над пустотами наблюдения проводят дистанционно. В толще пород их выполняют с помощью скважин с глубинными реперами или геофизическими методами, на поверхности (в карьере) - с использованием фототеодолита, дистанционного нивелирования с помощью оцифрованных реперов - вешек, дифференциально графическим методом и др.

При наличии фототеодолита проводят дистанционные стерео-фотограмметрические наблюдения за образованием воронок в зоне обрушения с предварительной установкой в ней съемочных марок. Учащенные фототеодолитные наблюдения для определения места выхода воронки на поверхность и динамики ее развития проводят с одной постоянной точки (забетонированный столик) строго ориентированной фотокамерой с использованием псевдостереоэффекта.

При отсутствии фототеодолита наблюдения за образованием воронок в зоне обрушения выполняют на станциях площадного нивелирования, закладываемых до отбойки потолочин отрабатываемых камер, а после отбойки - дистанционно по оцифрованным вешкам, устанавливаемым в забивные реперы-трубки. Перед выполнением таких наблюдений над старыми пустотами осуществляют их разведку скважинами, горными выработками или другими методами.

Для наблюдений за смещением отдельных точек бортов карьера, а также труднодоступных участков подработанных склонов гор можно применять дифференциальный метод с графическим определением горизонтальных и вертикальных смещений, позволяющий определять полный вектор сдвижения отдельных точек.