способ защиты подрабатываемого здания

Формула изобретения

Способ защиты подрабатываемого здания, включающий выполнение за охраняемым сооружением по его периметру щели и заполнение ее податливым материалом, образование вокруг щели ослабленной зоны путем бурения рассредоточенных скважин и разрушение межскважинных перемычек, начиная с глубины щели, отличающийся тем, что щель выполняют на глубину ниже заложения фундамента сооружения, а скважины для образования ослабленной зоны бурят с наклоном в сторону охраняемого объекта, причем устья скважины располагают на расстоянии от здания, равном его предохранительной берме, а горизонтальная проекция забоя скважины образует прямоугольный треугольник с катетом на поверхности меньшим или равным предохранительной берме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и строительству поверхностных сооружений на подрабатываемых горными работами территориях и представляет собой способ сооружения глубоких щелей с последующим заполнением их пластичным материалом для защиты зданий [1]

Основным недостатком аналога является то, что глубокие щели не зависят от деформации земной поверхности и соответственно от деформации охраняемого сооружения и сооружения глубиной более или равной расстоянию между щелями. Это приводит к неоправданному перерасходу трудозатрат и по существу лишает этот способ практического применения.

Во избежание этого был предложен способ управления деформированием подрабатываемого массива, где глубина щелей зависит от деформаций охраняемого поверхностного сооружения и его размеров [2]

Недостатком прототипа предлагаемого изобретения является то, что размер охраняемого основания складывается из размера собственно здания и двух его берм, равных 5-7 м каждая, которые могут достигать очень часто половины размера охраняемого основания, в чем нет необходимости.

Таким образом, согласно известной формуле [2] охрана берм здания приводит к увеличенной глубине щелей и соответственно трудозатратам.

Представляется реальная возможность значительно увеличить эффективность прототипа. Это достигается тем, что, с целью повышения эффективности работы щелей, они выполняются ниже заложения фундамента сооружения, а скважины для образования ослабленной зоны бурят с наклоном в сторону охраняемого объекта, причем устья скважин располагают на расстоянии от здания, равном его предохранительной берме, а горизонтальная проекция забоя скважин образует треугольник с катетом на поверхности, меньшим или равным предохранительной берме. Это позволяет повысить эффективность работы глубоких щелей без каких-либо скважинных выработок непосредственно под зданием за счет:

уменьшения "выходного отверстия" на горизонте глубины щелей для проникновения деформаций в блок пород снизу, а следовательно, и суммарных деформаций;

снижения дополнительно деформации в основании здания за счет "растекания" их по относительно большему охраняемому основанию на земной поверхности.

Выявленные отличительные признаки не обнаружены в известных технических решениях, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлен предлагаемый способ; на фиг.2 сечение I-I на фиг.1.

Предлагаемый способ защиты зданий на подрабатываемых территориях реализуется следующим образом.

Глубокие щели являются составными и смещенными. Вначале сооружается вспомогательная щель глубже фундамента: механизированным путем на глубину фундамента с использованием траншеекопателя, щелереза, экскаватора "Беларусь" и т.д. далее буровзрывным способом или в комбинации с перфорацией межскважинных целиков скважинами большого диаметра. Последовательность сооружения вспомогательной щели 1 (фиг.1) следующая: бурится по замкнутому контуру с бермой 2-2,5 м цепочка скважин диаметром 100-130 мм глубже фундамента без обсадки и выхода керна или в комбинации со скважинами большого диаметра (до 600 мм) и чередовании скважин малого и большого диаметров. Затем скважины (малого диаметра) заряжаются, причем верхний заряд гирлянды располагается на глубине фундамента. После взрывания скважин диаметром 100-130 мм образуется разрыхленная зона, начиная с глубины фундамента до проектной глубины вспомогательной щели 1 (фиг.2). После этого механизированным путем на глубину фундамента отрывается траншея (щель), которая заполняется грубообломочным и плохослеживаемым материалом (битым стеклом, кирпичом, опилками, отходами бытовой химии и стройматериалов).

Основная щель сооружается с противосейсмической бермой 5-7 м от здания путем бурения скважин диаметром 100-130 мм без обсадки и выхода керна. Скважины бурятся по известной технологии (Мартынов Ю.И. Управление деформированием подрабатываемого массива горных пород глубокими щелями. М. Стройиздат, 1983, с. 116) на расчетную глубину h с наклоном в сторону охраняемого задания таким образом, чтобы горизонтальная проекция скважин не попадала в контур здания 3 (фиг.1, 2). Бурение наклонных скважин осуществляется серийными самоходными станками БСК2-100, УГБ 200/300 УГБ 12/25, обеспечивающими наклонное бурение скважин до 45^o. Поскольку берма - величина постоянная, а меняется только глубина щелей, чаще всего в диапазоне 20-40 м, то угол наклона скважин от вертикали будет примерно около 10^o. Затем скважины 2 основной щели заряжаются путем опускания гирлянды зарядов, причем верхний заряд в скважине устанавливается на глубине, которой заканчивается вспомогательная щель 1. Взрывание скважин основной щели осуществляется сериями. Рассмотрим выполнение способа охраны здания школы N 18 г. Березовского Кемеровской области, подработанной шахтой "Первомайская" ПО "Северокузбасуголь" (Мартынов Ю.И. Опыт охраны оснований подрабатываемых зданий глубокими экранирующими и компенсирующими щелями // Добыча угля подземным способом. М. ЦНИЭуголь, 1987, вып. 10, с. 20). Здание школы N 18 сложной конфигурации защищалось по варианту составных смещенных щелей, где основная щель была глубиной 32 м. Размеры охраняемого основания были 50х70 м, собственно здания 37х57 м.

Охрана здания по предлагаемому способу дает глубину щелей 21,7 м, т.е. глубина щелей сокращается почти на 10 м. Если оставить прежние глубины щелей (32 м), то эффективность способа защиты здания по предлагаемому способу значительно возрастает на 30% и более.

Бесспорным недостатком буровзрывного способа сооружения глубоких щелей является спад детонационной волны с длиной заряда. Предлагаемый способ защиты зданий устраняет этот недостаток за счет разгрузки основной щели и за счет рассредоточения взрывных работ по контурам щелей. Кроме того, за счет вспомогательной щели основная щель сооружается глубже фундамента здания, что позволяет увеличить пространство для забойки скважины, уменьшить выброс продуктов взрыва в атмосферу и повысить коэффициент полезного действия взрывчатых веществ.

Таким образом, в предлагаемом способе при одних и тех же трудозатратах значительно повышается эффективность работы глубоких щелей за счет:

уменьшения горизонтальной площади (основания) породного блока, оконтуренного щелями, что уменьшает "приток" деформации под здание;

рассредоточения проникших деформаций на поверхности блока трапециевидной формы (вертикальное сечение);

рассредоточения взрывных работ по контурам, заглубления зарядов, повышается коэффициент полезного действия взрывчатых веществ.