Аварии и несчастные случаи от обрушения пород кровли реферат

Обновлено: 03.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

выработках, прорывы воды, выход из строя водопроводов (вследствие завала, выгорания прокладок, повреждения взрывом).

В случаях обрушений пород люди выводятся из тех выработок, в которых произошла авария и на которые она может распространиться, а также из выработок, имеющих один выход, который может быть перекрыт в результате дальнейшего распространения обрушения.

Для спасения людей при обрушении и падении пород в продвигающихся по простиранию длинных очистных потолкоуступных забоях на наклонных и крутых пластах (где уголь идет самотеком) должны поддерживаться в исправном состоянии спасательные ниши, предохранительные полки, гасители скорости и ограждающие устройства. Глава II. Организация и документация работ, факторы безопасности 2.1 Устойчивость пород кровли и ее опробования Данные классификации пород кровли по устойчивости

Без применения крепи не дает устойчивых обнажений, обрушается вслед за подвиганием забоя.

В призабойной полосе шириной до 1м устойчива в течение 2-3 часов.

В призабойной полосе шириной до 2м устойчива до 1 суток

В призабойной полосе шириной до 2м имеет длительную устойчивость

В призабойной полосе шириной 5-6 м обладает длительной устойчивостью.

Все кровли по степени обрушаемости пород, оцениваемой шагом обрушения, разделены на следующие классы:

Весьма легкоорушаемые с шагом обрушения до 0.5м

Легкообрушающиеся с шагом обрушения до 2м

Среднеобрушающиеся с шагом обрушения до 5 м

Труднообрушающиеся с шагом обрушения до 10 м

Весьма труднообрушающиеся с шагом обрушения свыше 10м.

При разведке и разработке месторождений, учитывая постоянно возрастающие требования к обеспечению эффективной и безопасной разработки месторождений, возникает необходимость в получении и обеспечении прогнозирования достоверной горно-геологической информации при минимилизации затрат на ее получение. Повысить полноту и достоверность горно-геологической информации при соблюдении условия минимилизации затрат на исследования возможно за счёт привлечения геофизических методов и разработки на основе их специализированных методик получения дополнительной информации по месторождению.

Опробование - процесс изучения качественного и количественного состава и свойств, слагающих месторождение природных образований. Результаты служат основанием для выделения и оконтуривания промышленно ценных скоплений, природных и технологических типов и сортов полезных ископаемых , подсчёта их запасов, ведения геологоразведочных и эксплуатационных работ, выбора способа переработки минерального сырья , определения потерь и разубоживания , принятия мер для лучшего использования недр и борьбы с загрязнением окружающей среды, решения ряда других задач

2.2 Проверка состояния выработок Все действующие выработки должны быть закреплены за лицами технического надзора для наблюдения за состоянием крепи, устройствами и оборудованием в соответствии с назначением выработок. Порядок и периодичность

Похожие работы

2014-2022 © "РефератКо"
электронная библиотека студента.
Банк рефератов, все рефераты скачать бесплатно и без регистрации.

"РефератКо" - электронная библиотека учебных, творческих и аналитических работ, банк рефератов. Огромная база из более 766 000 рефератов. Кроме рефератов есть ещё много дипломов, курсовых работ, лекций, методичек, резюме, сочинений, учебников и много других учебных и научных работ. На сайте не нужна регистрация или плата за доступ. Всё содержимое библиотеки полностью доступно для скачивания анонимному пользователю

Аварии строительных конструкций зданий и сооружений

авария строительство бассейн здание

В результате трагедии погибли 14 человек, в том числе 10 детей. Все погибшие опознаны, тела переданы родственникам и захоронены. Потерпевшими по делу признаны 56 человек.

Причиной обрушения крыши бассейна в городе Чусовом стало низкое качество металла несущей конструкции кровли и ее слишком большой вес, заявил журналистам в понедельник заместитель губернатора Пермского края Николай Бухвалов. По словам замгубернатора, к таким выводами пришла возглавляемая им специальная техническая комиссия, созданная по инициативе губернатора Пермского края после трагедии в Чусовом.

2. Внезапное обрушение здания

Полное или частичное внезапное обрушение здания - это чрезвычайная ситуация, возникающая по причине ошибок, допущенных при проектировании здания, отступлении от проекта при ведении строительных работ, нарушении правил монтажа, при вводе в эксплуатацию здания или отдельных его частей с крупными недоделками, при нарушении правил эксплуатации здания, а также вследствие природной или техногенной чрезвычайной ситуации.

Обрушению часто может способствовать взрыв, являющийся следствием террористического акта, неправильной эксплуатации бытовых газопроводов, неосторожного обращения с огнем, хранения в зданиях легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ.

Внезапное обрушение приводит к длительному выходу здания из строя, возникновению пожаров, разрушению коммунально-энергетических сетей, образованию завалов, травмированию и гибели людей.

3. Основные причины аварий в строительстве

Анализ аварий конструкций, зданий и сооружений позволяет установить основные причины аварий: дефекты и низкое качество строительно-монтажных работ, отступление от проектов при возведении зданий и сооружений и их элементов, нарушение элементарных правил монтажа и условий обеспечения жесткости и устойчивости конструкций при проектировании и в процессе их возведения, применение материалов и конструкций недостаточной прочности, замена материалов конструкций или их частей без санкции проектных организаций, недостатки проектных решений в совокупности с дефектами производства работ, перегрузка несущих конструкций в процессе эксплуатации, отсутствие надежных средств и методов антикоррозионной защиты. Как отмечалось, также одной из причин обрушений является недостаточная изученность работы некоторых конструкций под нагрузкой, дефектность, неполноценность инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий оснований.

Изучение причин аварий позволяет лучше понять закономерности в работе конструкций, зданий и сооружений, привлечь внимание ученых, проектировщиков и строителей к недостаткам проектных решений, устранение которых должно предупредить аварии и тем самым обеспечить надежность сооружений. За последние годы на основе анализа и изучения причин аварий, описанных в настоящей книге, научно-исследовательскими и проектными организациями в целях повышения надежности и долговечности зданий и сооружений вносились предложения по изменению и дополнению соответствующих нормативных документов по проектированию и строительству.

Так, в результате обрушения стальных подкрановых балок на металлургическом заводе дополнительно изучались явления усталости металла от воздействия динамических нагрузок, совершенствовались расчеты тонкостенных металлических конструкций. В связи с обрушением стальных ферм конвейерных галерей от хрупкого разрушения металла дополнительно изучались проблемы ломкости стали в различных условлях эксплуатации металлических конструкций.

Случаи обрушения каркасных зданий из сборных железобетонных конструкций вызвали необходимость совершенствования требований к монтажу таких зданий и обеспечению их пространственной жесткости и устойчивости. В настоящее время в связи с широким внедрением в практику строительства новых объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, новых конструкций (в том числе легких) научно-исследовательские, проектные и эксплуатирующие организации должны установить натурные наблюдения за работой конструкций в процессе их возведения и в различных условиях эксплуатации. Это позволит оценить надежность и долговечность конструкций, выявить их дефекты, а также подготовить предложения по их дальнейшему совершенствованию.

Натурные наблюдения необходимы для оценки надежности и степени долговечности конструкций и установления срока их службы с учетом отказов, факторов физического, морального и социального старения, огнестойкости, применения средств антикоррозионной защиты и биостоикости и др.

4. Обрушение сборного железобетонного каркаса многоэтажного здания

В апреле 1961 г. произошло обрушение каркаса, смонтированного из сборных железобетонных элементов. Здание имело десять этажей, из них девять над землей и один этаж подвальный. Конструкции здания состояли из сборного каркаса и наружных кирпичных самонесущих стен. Длина здания 56,6 м, ширина 21 м с сеткой колонн в поперечном направлении 6,55 + 6,4 + 6,55 м, шаг колонн в продольном направлении 6,1 м (рис. 1). Полная высота здания 41 м.

Каркас представляет собой 10 железобетонных рам, расположенных поперек здания и состоящих из сборных элементов: колонн и ригелей (рис. 2). Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит размером 5,66X1,48 м.

По данным инженерно-геологических изысканий, основанием для фундаментов здания являлись моренные суглинки с гравием и щебнем мощностью 2…5 м. Фундаменты здания железобетонные монолитные из бетона марки М 300 в виде перекрестных лент.

Наружные стены кирпичные толщиной 51 см, запроектированы из семищелевых камней марок 100 и 75. Соединение сборных железобетонных элементов между собой предусмотрено на сварке с заделкой зазоров раствором и бетоном марок М 200…400.

В поперечном направлении расчетная схема была принята в виде 10-этажной рамы с жесткими узлами (рис. 3) и с колоннами, защемленными в фундаменте. В продольном направлении расчетная схема быала принята в виде рам, ригелями в которых должны были являться плиты перекрытий.

По проектному заданию здание было 4-этажным (с подвалом) Г-образной формы в плане. При разработке рабочих чертежей форма в плане была принята прямоугольной и число этажей увеличено до 10.

Общего проекта организации производства работ, а также совмещенного рабочего графика строительно-монтажных работ на строительстве не было. Был разработан только проект монтажа железобетонных конструкций, в котором были приведены перечень оборудования, схема монтажа, стройгенплан и график производства работ. В этом проекте было указано, что к сборке конструкций каждого последующего этажа можно приступать только после окончательного закрепления всех конструкций предыдущего этажа. Вместе с тем методы закрепления монтажных стыков и узлов, включая технологию сварки, в этом проекте не были отражены.

Обращает на себя внимание нечеткость распределения работ между подрядными организациями по замоноличиванию монтажных стыков каркаса. Так, замоноличивание стыков колонн входило в обязанности одной организации, а замоноличивание узлов сопряжений ригелей с колоннами, плит с ригелями и плит между собой - в обязанности другой организации.

К моменту обрушения каркаса здания были полностью закончены работы по устройству фундаментов, почти полностью были возведены стены подвала, частично не были заполнены пазухи котлована. Полы в подвале не были сделаны, хотя засыпка фундаментов в подвале частично осуществлена. Железобетонный каркас был смонтирован почти полностью на все 10 этажей здания. Стыки колонн выполнены только частично, сварено только 50% стальных накладок.

Осмотр разрушенных конструкций показал, что в целом ряде случаев сварка стыкав ригелей не была выполнена. Заполнение раствором стыков ригелей с колоннами произведено в основном только до 3-го этажа. По записи в журнале сварочных работ узлы сопряжения плит были сварены. Однако при осмотре было обнаружено много узлов с несваренными стыками. Замоноличивание стыков плит не производилось. К кладке стен здания выше перекрытия над подвалом не приступали.

Обрушение каркаса произошло в продольном направлении; каркас после обрушения представлял собой груду развалин. В результате обрушения каркаса стены подвала оказались частично разрушенными; колонны были сорваны с фундаментов; анкерные болты срезаны в основном в уровне верха подливки под опорные плиты колонн.

Фундаменты колонн не имели существенных повреждений, заметны лишь незначительные сколы бетона башмаков.

Проверка проекта показала, что в поперечном направлении жесткость и прочность здания должны обеспечиваться поперечными рамами. Поверочный расчет рам выявил достаточную их прочность как в узлах, так и в линейных элементах при полном замоноличивании узлов сопряжения колонн и ригелей до укладки плит междуэтажных перекрытий, что соответствует принятой статической расчетной схеме поперечной рамы.

В действительности плиты перекрытий укладывались до замоноличивания узлов рамы, и ригели работали на нагрузку от собственного веса плит как свободно лежащие балки. В этом случае расчетная схема поперечной рамы изменяется, в связи с чем возникают растягивающие усилия в нижней плоскости ригеля на опорах, что в расчете и в проекте конструкций не нашло отражения. В этих условиях у концов ригелей со стороны воздействия ветра (с наветренной стороны) образуются шарниры.

. Обрушение металлических конструкций

К наиболее повторяемым авариям следует отнести обрушения металлических конструкций покрытий промышленных зданий, а также конвейерных галерей.

Наибольшее число обрушений металлических конструкций покрытий произошло в процессе их монтажа в основном из-за грубых отступлений от проектов, а также вследствие низкого качества изготовления и монтажа конструкций. Следует также отметить, что наибольшее число аварий произошло со стальными конструкциями зданий, ограждающие конструкции (покрытия и стены) которых выполнялись из сборного железобетона.

6. Основные дефекты при монтаже ферм

Особенно много дефектов допускается при монтаже стропильных ферм. Заводы-изготовители иногда заменяют проектные сечения на меньшие, занижают размеры сварных швов, пропускают соединительные прокладки и даже целые элементы. Бывают случаи, когда элементы, запроектированные по одному стандарту, заменяются элементами по другим стандартам без учета разности геометрических и механических характеристик. Допускаются зазоры между элементами и фасовками, доходящими порой до 8…10 мм, а также большое число расцентровок узлов сопряжений ферм.

Основными дефектами при монтаже ферм являются смещения узлов верхнего и нижнего поясов из плоскостей, доходящих иногда до 100…300 мм.

Сварные швы в узлах выполняются с непроварами и подрезами, имеются большие шлаковые включения, уменьшаются размеры швов против проектов. Имеют место случаи, когда стальные фермы монтируются не по проекту. Так, при монтаже покрытия одного завода шесть ферм были перевернуты на 180°, вследствие чего нижний пояс оказался наверху, а верхний - внизу. Естественно, что знаки усилий в элементах ферм изменились на противоположные; растянутые подвергались сжатию, сжатые - растяжению. Несущая способность фермы оказалась недостаточной.

Иногда заводы-изготовители допускают при выполнении вертикальных и горизонтальных связей: замену профилей связей на меньшие, отступление от проектов в части размеров швов (иногда они отсутствуют совсем). Как правило, конструкции собирают с большими эксцентриситетами в узлах с отклонениями до 500 мм. Связевые элементы порой монтируют без правки и ставят изогнутыми. Иногда связи, предусмотренные проектом, вообще отсутствуют.

В отдельных случаях отступления допускаются в узлах сопряжений конструкций ферм с колоннами, ригелей с колоннами, в местах опирания подкрановых балок на колонны. Были случаи, когда узлы сопряжений, запроектированные жесткими, исполнялись при монтаже шарнирно, и наоборот. Иногда для выравнивания подкрановых балок по высоте под опорные части укладывают прокладки без сварки между собой. Опирание подкрановых балок осуществляется не через опорное ребро, а через прокладки или соседнюю балку - через болты.

В результате неправильного монтажа колонн и стропильных ферм сборные железобетонные плиты покрытий имеют недостаточное опирание на фермы. Плиты покрытий заходят на полку верхнего пояса фермы всего на 10…20 мм, а иногда и менее. На одном из заводов фермы покрытий имели такие грубые отклонения, что в результате некоторые плиты не доходили до оси ферм на 180…200 мм. Для поддержания плит во время монтажа были установлены кронштейны из уголков. Опира-ние плит на кронштейны и консоли дополнительно нагружает верхний пояс фермы, вызывая крутящий момент, и не обеспечивает безопасной эксплуатации зданий.

7. Обрушение металлических конструкций покрытий при их монтаже на строительстве сборочно-сварного цеха

В 1962 г. произошло обрушение металлических конструкций покрытий при их монтаже на строительстве сборочно-сварного цеха машиностроительного предприятия. В результате изучения проектно-технической документации и состояния работ по монтажу конструкций, осмотра обрушившихся конструкций, проведения расчетов и испытаний материалов, а также опроса очевидцев аварии и непосредственных руководителей монтажных работ было установлено следующее.

Двухпролетный корпус с пролетами по 36 м имеет длину 198 м (33 оси по 6 м), высоту до конька фермы 26,95 м (рис. 39). Общий объем работ по монтажу конструкций сборочно-сварочного цеха составляет 2540 т металлоконструкций и 1382 м 3 сборного железобетона. Проект цеха в стадии КМ составлен специализированным институтом. Деталировочные чертежи КМД по заказу завода металлоконструкций разработаны отделением специализированного института. Металлоконструкции изготовлены заводом металлоконструкций.

Согласно проекту производства работ монтаж конструкций стропильных ферм, фонарей и покрытия надлежало производить, начиная с оси 8 по ось 41. Ввиду отсутствия на площадке к моменту начала монтажа второго гусеничного крана монтаж конструкций перекрытия был начат в пролете Е-И от оси 41 к оси 8.

Прибывшие с завода-изготовителя на площадку металлические конструкции сборочно-сварочного цеха имели дефекты в сварных соединениях узлов стропильных и подстропильных ферм, фонарей и др. Для исправления дефектов сварки на месте заводом были направлены на монтажную площадку электросварщики, причем в сварных швах исправлялись только дефекты, которые обнаруживали внешним осмотром.

Примерно за 1,5 мес до обрушения в пролетах Г - Е к Е - И были смонтированы все колонны, портальные связи, подкрановые балки и подстропильные фермы и был начат в пролете Е - И монтаж стропильных ферм, фонарей и сборных железобетонных плит покрытия.

Ввиду того что проектом связи по фонарям предусмотрены в осях 30-31, а монтаж конструкций был начат с оси 41, для обеспечения устойчивости конструкций фонаря в процессе монтажа по осям 40 и 39 были применены расчалки. Причем было установлено, что конструкции фонарей были закреплены четырьмя расчалками из каната диаметром 15,5 мм и тремя из стальной катанки диаметром 8 мм. В соответствии с проектом производства работ установка металлоконструкций и сборных железобетонных плит покрытия в проектное положение производилась гусеничным краном.

В день обрушения бригада монтажников выполняла работу по укладке сборных железобетонных плит в осях 36-55. При укладке предпоследней плиты по фонарю произошло обрушение смонтированных конструкций покрытия.

При осмотре обрушившихся конструкций было обнаружено: фермы осей 37 и 38 находятся внизу под другими упавшими конструкциями, а фермы осей 35 и 36 упали в сторону фермы оси 37 и находятся сверху фермы 37. Фермы на осях 39, 40 и 41 упали в сторону фермы 38 и находятся сверху фермы 55. Подстропильная ферма 36 - 38 оси Е лежит по оси колонн, подстропильная ферма 36-38 оси И (упала внутрь пролета. Аналогичное положение заняли подстропильные фермы 55-41. Ригели фонарных рам упали в сторону оси 41. Упавшие конструкции расположились двумя группами с промежутком между ними более 6 м;

При обрушении все конструкции сильно деформировались; железобетонные плиты покрытий оказались разбитыми; по стропильным и подстропильным фермам были обнаружены разрывы: фасонного листа крепления опорного раскоса к верхнему поясу в подстропильной ферме И, 39-41 в результате падения фермы, горизонтальной.

Полки в одном из уголков верхнего пояса фермы 37 около среднего. узла в результате падения фермы; по сварным швам среднего растянутого раскоса подстропильной фермы Е, 36-38 в месте его крепления к фасонке нижнего пояса среднего узла.

Кроме этого, имеются разрывы металлических конструкций фонарных рам в среднем узле ригелей в осях 37 и 38. Двутавровые балки ригеля оторвались по сварке от вертикального листа фланцевого соединения этого узла.

Результаты проверки крепления (приварки)' железобетонных плит к верхним поясам стропильных ферм и ригелям фонарных рам показали, что большинство железобетонных плит было приварено к фермам по проекту.

Для проверки качества примененного для конструкции металла были вырезаны 8 образцов, результаты лабораторных испытаний которых показали, что металлоконструкции изготовлены из стали марки СтЗ (спокойная) по действовавшему в то время ГОСТ 380-60.

Аварии, строительных конструкций редко происходят внезапно. Обычно можно наблюдать ряд предвестников аварии. Если своевременно заметить признаки приближающейся аварии, то можно вовремя принять профилактические меры: вывести людей из опасной зоны, произвести разгрузку аварийной конструкции, установить временные крепления и т.п. Поэтому так важно инженерно-техническому персоналу строительных и эксплуатационных организаций знать признаки аварийного состояния конструкций.

Библиографический список

1. Калинин А.А. Обследование, расчет и усилие зданий и сооружений. Учебное пособие. - М.: АСВ, 2002. - 160 с.

. Казачек В.Г., Нечаев Н.В., Нотенко С.Н. и др. Обследование и испытание зданий и сооружений. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2004. - 447 с.

Теги: Аварии строительных конструкций зданий и сооружений Реферат Безопасность жизнедеятельности

Характер обрушения пород кровли залежи при ведении очистных работ зависит как от прочности, так и от трещиноватости этих пород. Наиболее благоприятно такое поведение пород, когда они не самообрушаются в рабочем пространстве забоя лавы, а также обрушаются без зависания за пределами рабочего пространства.

Обрушение пород кровли залежи на рудных месторождениях характеризуется их зависанием на значительной площади (сотни тыс.м 2 ) и внезапным обрушением, сопровождаемым горными ударами. Эти моменты обрушения быстро достигают земной поверхности и напоминают землетрясения с силой 2-3 балла.

На угольных месторождениях отложения представлены переслаиванием малопрочных пород (аргиллитов и алевролитов) с более крепкими песчаниками. Благодаря такому переслаиванию горных пород (терригенных отложений) обрушение пород кровли протекает в несколько стадий: сразу после передвигания крепи обрушается непосредственная кровля (рисунок 14). Породы основной кровли обрушаются после того, как площадь их обнажения достигает несколько тыс. м 2 . Первичная посадка основной кровли происходит после отодвигания забоя от монтажной печи на 100 – 150 м. Вторичные осадки основной кровли происходят после подвигания забоя лавы от места предыдущей посадки на 20 – 30 м.

Над породами основной кровли располагаются породы надосновной кровли. Первичное обрушение пород надосновной толщи, по нашим наблюдениям, происходит после отодвигания забоя лавы от разрезной печи на 500 м. Верхний контакт надосновной кровли находится от угольного пласта на расстоянии 40 выемочных мощностей пласта (m).

Слои пород, расположенные выше надосновной кровли, не обрушаются, они плавно прогибаются, опираясь на оставленные целики угля. Приблизительно через 6 месяцев после окончания очистных работ прогибание пород кровли достигают земной поверхности.

Возникновение трещин горного давления, по которым обрушаются породы непосредственной, основной и надосновной кровли, вызвано тем, что по контуру очистного забоя происходит концентрация горного давления. Основной причиной концентрации горного давления является то, что целик угля вдоль контура очистного забоя служит опорой для пород основной и надосновной кровли (активной толщи). То есть, за счет зависания этих слоев образуется зона опорного давления шириной от 10 до 100 м, или зона повышенного горного давления, кратко зона ПГД.

В зоне опорного давления целик угля и породы непосредственной кровли испытывает нагрузку, равную сумме гидростатического давления (тензор напряжения соответствует сфере) и дополнительного давления, создаваемого весом пород основной и надосновной кровли.

P=g*H – гидростатическая нагрузка (2)

где g - объемный вес пород кровли; Н – глубина разработки.

Р₁ - дополнительная пригрузка за счет веса основной и надосновной кровли;

S_o1 – площадь вертикального сечения основной кровли под выработанным пространством;

L – подвигание забоя или длина зависшего блока основной кровли;

m_осн. – мощность основной кровли.

Нагрузку (Р_нагр.) в зоне опорного давления можно представить как произведение гидростатической нагрузки на коэффициент концентрации (k_к) давления за счет дополнительной пригрузки от веса основной и надосновной кровли:

Из формул (1) и (5) мы находим значение (k_к):

F – коэффициент пропорциональности, который зависит от конфи-гурации очистного забоя, прочностных свойств угольного пласта и трещиноватости массива.

В зоне опорного давления тензор напряженности представляет собой эллипсоид, длинная ось соответствует s₁ и направлена вертикально, средняя ось s₂ направлена вдоль забоя лавы. Короткая ось эллипсоида соответствует растягивающим усилиям, т.е. s₃, которая направлена перпендикулярно к плоскости забоя, поэтому в центральной части лавы образуются трещины отрыва.

В зонах ПГД, в том числе в зоне опорного давления, происходят следующие осложнения:

1. В подготовительных горных выработках:

Стреляние забоя, когда от груди забоя отскакивают куски угля и породы размером от 5 до 30 см;

Зажимается буровой инструмент из-за просыпания угля или породы из стенок скважины или шпура;

Отжим угля (обрушение и сползание блоков угля шириной по 10-24 см);

Повышается вероятность горных ударов;

Происходят выбросы угля.

2. В очистных забоях:

Повышенный отжим угля от забоя, что увеличивает ширину незакрепленного пространства на 0.5 м – 1.5 м;

Более сильная деформация боковых пород (ступенчатое опускание кровли и подъем почвы);

Вывалы пород кровли по трещинам горного давления в зонах повышенного горного давления;

Водопроявление из кровли за счет попадания воды из горных работ вышележащего пласта или из водоносных горизонтов активной толщи по трещинам горного давления.

ОБРУШЕНИЕ КРОВЛИ (а. roof caving; н. Firstenbruch; ф. chute du toit, foudroyage du toit, eboulement du toit; и. hundimiento de techo, desplome de techo) – сдвижение горных пород, покрывающих пласт полезного ископаемого или вмещающих рудное тело, сопровождающееся их вывалом в подземную горную выработку. Происходит самопроизвольно или вызывается искусственно. Проявляется в отделении от массива блоков, глыб и кусков, а при произвольном обрушении кровли большой подработанной породной толщи (осадка кровли) — динамическими нагрузками на выработки и воздушными ударами в них.

Вредные последствия обрушения кровли предотвращают или снижают путём установки крепи в выработках, управления состоянием массива полезных ископаемых и горных пород. Намеренное и планомерное обрушение кровли производится периодическим удалением или передвижкой крепи в выработанном пространстве. При прочных породах кровель, склонных к зависанию, во избежание проявления сильных вторичных осадок, снижения концентрации напряжений в прикраевой части разрабатываемого угольного пласта также прибегают к принудительному обрушению кровли взрывным способом или другим дополнительным мероприятиям: передовому торпедированию или гидрообработке пород основной кровли, предварительной подработке и др. Цель такого обрушения кровли — ослабить действие горного давления. В этом случае обрушение кровли понимается как управление горным давлением (кровлей). Параметры намеренного обрушения кровли (шаг посадки непосредственной кровли, осуществляемой путём удаления или передвижения крепи, и шаг посадки основной кровли) определяются свойствами пород, глубиной, горнотехническими и технологическими условиями разработки.

В зависимости от типа пород, мощности пласта, угла напластования и других факторов принимаются способы управления горным давлением посредством обрушения кровли и регулирования его совокупностью других мероприятий. Способность кровли к обрушению при разработке угольных месторождений служит основой различных классификаций кровель по обрушаемости (например, классификация кровель ВУГИ для пологих пластов Донецкого бассейна). В рудных шахтах иногда применяют специальные системы разработки, в основу технологии добычи которых положен принцип обрушения руд и вмещающих пород. Закономерности обрушения кровли при подземной разработке изучают с целью обоснования систем разработки, совершенствования методов расчёта крепи, правил охраны выработок и подземных сооружений.

Рассмотрено влияние физико-механических свойств горных пород на несущую способность анкерной крепи, обоснована необходимость своевременной классификации трещин и расслоений по степени опасности с целью продления срока безопасной эксплуатации горных выработок.

Важнейшее место в развитие горно-промышленного комплекса Кузбасса занимают процессы крепления и поддержания капитальных и подготовительных горных выработок. Исходя из того, что более половины ежегодной добычи угля осуществляется подземным способом, одной из основных задач повышения технико-экономических показателей в угледобывающей промышленности стало более эффективное использование существующих крепей и научное обоснование их оптимальных конструктивных параметров.

В настоящие время не только на шахтах Кузбасса, отрабатывающих пласты пологого и наклонного залегания, но и в целом по угольной промышленности России и во многих государствах с развитой угольной промышленностью доминирующим креплением горных выработок является анкерное. К главным его преимуществам относятся:

возможность повышения безопасности ведения горных работ, так как оно лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам;

возможность полной механизации возведения;

меньшие расходы материалов и затраты на доставку;

Анкерная крепь является прогрессивной и экономически выгодной, но её применение невозможно без всестороннего изучения и учета горно-геологических условий при подземной разработке, среди которых одно из наиболее важных мест занимает трещиноватость горных пород.

Трещина — это разрыв сплошности горных пород, перемещение по которому либо отсутствует, либо имеет незначительную величину. Форма трещин отличается от формы других полостей в породах (пор, каверн и др.) резким преобладанием протяженности во всех направлениях стенок трещин над расстоянием между стенками. Трещины образуются при действии на породу сил, превышающих предел прочности породы. Эти силы возникают в результате протекания различных эндогенных, экзогенных геологических и антропогенных процессов, могут быть как внешними для породы (тектоническими, гравитационными и др. силами), так и внутренними, возникающими при изменении температуры, влажности, плотности породы. Совокупность трещин, разбивающих тот или иной блок породы или участок земной коры, называется трещиноватостью. Трещины любого происхождения оказывают существенное влияние на важнейшие физико-механические свойства пород, на устойчивость горных выработок, поэтому трещиноватость является одним из главных показателей, определяющих организацию горнотехнического производства. Паспорт крепления выработок в обязательном порядке предусматривает детальное изучение трещиноватости, разрабатывается с учетом обеспечения сохранности горной выработки в продолжение всего срока ее службы и для создания безопасных условий работ по креплению горных выработок 1.

При разработке угольных месторождений трещиноватость может иметь положительное значение, облегчая выемку угля, но в большинстве случаев она способствует развитию вредных для угледобывающего производства горно-геологических процессов и явлений (сдвижению пород, горным ударам, обвалам и т. п.). При проведении в толще пород горных выработок вокруг них происходит перераспределение напряжений, в процессе которого породы стремятся перейти в новое состояние равновесия и претерпевают деформации. Напряжения или силы, возникающие внутри массива горных пород вследствие проведения выработки и вызывающие деформации окружающих выработку горных пород, называются горным давлением. Под действием горного давления породы в кровле пройденной горизонтальной или наклонной выработки деформируются. Длительное действие постоянных нагрузок приводит к постепенному росту деформации. По мере расширения трещин происходит нарушение связи между частицами пород, выпадение отдельных ее кусков и обрушение кровли.

Рис. 1. Схема крепления анкер

Крепью называют искусственное сооружение, предназначенное для сохранения необходимых размеров выработок и предотвращения обрушений. Анкерная крепь используется для крепления бортов и кровли шахт, упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости его обнажений путём скрепления различных по прочности породных слоев. Основной элемент анкерной крепи — металлический, железобетонный, полимерный или деревянный стержень, закреплённый в шпуре. Различные схемы анкерования позволяют при минимальном количестве анкеров максимально использовать несущую способность породного массива. Прочность и жесткость кровли, усиленной анкерами, значительно возрастают.

Наличие в кровле выработки трещин (структурных линеаментов) и расслоений, их глубина и пространственное расположение в значительной степени влияют на несущую способность всей возведенной анкерной крепи.Мониторинг состояния кровли горных выработок, закрепленных анкерной крепью, ограничен отсутствием широкого выбора инструментов и приборов для проведения таких работ. Одним из методов контроля, позволяющих своевременно выявить трещины и расслоения пород кровли является применение видеоэндоскопа. Технология проведения работ с применением видеоэндоскопа позволяет выявлять зоны трещиноватости и расслоений в кровле и боках горных выработок на расстоянии до нескольких десятков метров от контура выработки.

Рис. 2. Основные параметры анкерной крепи

Рис. 3. Разновидности трещин, выявленные с применением видеоэндоскопа

С практической точки зрения применения анкерной крепи на шахтах, с глубиной ведения горных работ более 300 метров, трещины и расслоения могут быть классифицированы по степени опасности (табл. 1).

Степень опасности трещин

Характеристика опасности

Мероприятия по устранению опасности

Неопасные

Отсутствует деформация подхватов, решетчатой затяжки и опорных элементов

Незначительная деформация опорных элементов (прогиб решетчатой затяжки до 5 см), опорные шайбы нагружены, но не вдавлены, подхваты не деформированы, наблюдаются незначительные смещения пород кровли (0–25 мм по показаниям индикаторов глубиннореперных станций ГРС)

Не опасные, но возможен переход в опасное состояние

Деформация опорных элементов (шайбы вдавлены, прогиб подхватов), прогиб решетчатой затяжки до 15 см, наблюдаются не значительные смещения пород кровли (0–25 мм по показаниям индикаторов ГРС)

Необходим визуальный мониторинг данного участка выработки не реже одного раза в неделю

Опасные

Значительная деформация опорных элементов (шайбы вдавлены, прогиб подхватов), прогиб решетчатой затяжки до 15 см, наблюдаются значительные смещения пород кровли (25–50 мм по показаниям индикаторов ГРС)

Необходим визуальный мониторинг данного участка выработки не реже одного раза в сутки силами ИТР участка (шахты); перерасчет параметров паспорта на проведение и крепление выработки для данного участка

Значительная деформация опорных элементов анкерной крепи (прогиб подхватов и прорыв гаек анкеров через них, полное смятие опорных шайб, прогиб решетчатой затяжки более 15 см, разрывы решетчатой затяжки) на участке горной выработки протяженностью более 5 м

Крепление выработки находится в аварийном состоянии и существует угроза обрушения кровли;

необходимо ограничить передвижение людей, провести перерасчет параметров паспорта на проведение и крепление выработки для данного участка в установленные ПБ сроки, провести ремонтные работы с выпуском разрушенного нижнего слоя кровли и усилением анкерной крепи

2. Расположение трещин: в зоне замков анкеров 1-го уровня на глубине (Lт), равной Lа-Lз.а. ≤ Lт ≤ Lа

Опасные

Независимо от показаний индикаторов ГРС и наличия деформаций элементов анкерной крепи (анкеров 1-го уровня), так как существует угроза обрушения кровли при отсутствии проявления нагрузки на элементы анкерной крепи

Необходимо ограничить (запретить) передвижение людей;

установить дополнительные 3-х уровневые ГРС (с глубиной заложения базового репера не менее ширины выработки);

ежесменный визуальный мониторинг; провести расчет усиливающей крепи для данного участка в установленные ПБ сроки, провести усиление анкерной крепи.

3. Расположение трещин: выше зоны действия анкеров 1-го уровня на глубине (Lт), равной Lа ≤ Lт ≤ Нсв

Опасные

Независимо от показаний индикаторов ГРС и наличия деформаций элементов анкерной крепи, так как возможно обрушение заанкерованного слоя пород при отсутствии нагрузки на элементы анкеров 1-го уровня.

Необходимо установить дополнительные 3-х уровневые ГРС с интервалом 35–40 м;

ежесменный визуальный мониторинг;

провести расчет усиливающей крепи для данного участка в установленные ПБ сроки, провести усиление анкерной крепи анкерами второго уровня на глубину, превышающую глубину распространения зафиксированных трещин;

если величина расслоений пород кровли превышает 25 мм, то усиление проблемного участка выработки анкерами второго уровня, должно быть осуществлено незамедлительно

4. Расположение трещин: выше зоны действия анкеров 1-го уровня на большой глубине (Lт), равной

Нсв ≤ Lт ≤ 7,0

Могут быть не опасны

Отдельные, нераскрытые трещины на большой глубине могут быть не опасны — но наличие этих трещин необходимо учитывать, при наличии трещин в нижележащих слоях кроли

При наличии одной трещины установить дополнительную ГРС (с глубиной заложения базового репера выше глубины расположения трещины min на 0,5 м, но не менее ширины выработки);

при наличии нескольких трещин необходимо так же установить дополнительную ГРС и провести перерасчет параметров анкерной крепи для данного участка выработки, с изменением коэффициента структурного ослабления пород кровли Кс=0,9 на Кс=0,6 и изменением типа кровли с I или II на III тип;

по результатам расчета принимать решение о целесообразности усиления анкерной крепи 1-го уровня и внесения изменений в действующий паспорт проведения и крепления выработки

5. Все выявленные трещины в кровле выработки, не зависимо от глубины их расположения.

Опасные

Выявленные трещины в кровле выработки независимо от глубины их расположения при наличии кливажа, отжима угля и породы в боках выработки

Если в результате кливажа произошло высыпание пород верхней части боков выработки, увеличение ширины выработки более чем на 0,5 м, необходимо в суточный срок произвести перерасчет паспорта на проведение и крепление с учетом фактической ширины выработки 2;

если при наличии кливажа и высыпания пород боков выработки происходит деформация опорных элементов крепления кровли необходимо незамедлительно провести усиление крепления кровли на данном участке выработки и установить дополнительную 3-х уровневую глубинно-реперную станцию ГРС

Как видно из приведённой таблицы, не все выявленные расслоения и трещины в кровле выработки могут представлять опасность с точки зрения возможности её обрушения. Помимо наличия самих трещин, необходимо учитывать и другие факторы, такие как наличие деформаций элементов анкерной крепи, кливажа и отжима угля и породы в боках выработки, изменение (увеличение) ширины выработки, наличие и величину смещений пород кровли.

Таким образом, проанализировав опыт применения анкерной крепи на шахтах с глубиной ведения горных работ более 300 метров, можно сделать вывод, что своевременная классификация выявленных трещин и расслоений пород кровли по степени опасности позволит:

 достоверно оценить риск обрушения пород кровли в поддерживаемых горных выработках;

 своевременно разработать комплекс мероприятий по предотвращению перехода крепи выработок в аварийное состояние;

 продлить срок безремонтной эксплуатации поддерживаемых горных выработок;

 повысить безопасность ведения горных работ.

Основные термины (генерируются автоматически): крепь, решетчатая затяжка, показание индикаторов, трещина, визуальный мониторинг, выработок, крепление выработки, порода, расположение трещин, участок выработки.

Аварии и несчастные случаи от обрушения пород кровли реферат

Похожие работы

Похожие статьи

Крепление горизонтальных горных выработок в условиях шахт.

Методика обследования лесопильного цеха.

Разработка организационно-технологических решений новых.

Особенности проведения технического диагностирования шахтной.

Технология отбойки сильнотрещиноватых руд при стадийной.

Выявление причин возникновения силовых трещин осадочного.

Методики определения фрагментации отбитой горной массы

Применение методов неразрушающего контроля при диагностике.

Крепление горизонтальных горных выработок в условиях шахт.

Методика обследования лесопильного цеха.

Разработка организационно-технологических решений новых.

Особенности проведения технического диагностирования шахтной.

Технология отбойки сильнотрещиноватых руд при стадийной.

Выявление причин возникновения силовых трещин осадочного.

Методики определения фрагментации отбитой горной массы

Применение методов неразрушающего контроля при диагностике.