Маркшейдерское обеспечение безопасности ведения горных работ

ÌÈÍÈÑÒÅÐÑÒÂÎ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈß È ÍÀÓÊÈ ÐÔ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 
 
 

№ 2604 

Горный институт
Кафедра геологии и маркшейдерского дела 

Þ.Á. Íåñìåÿíîâà 
 

Ìàðêøåéäåðñêîå  
îáåñïåчåíèå áåçîïàñíîñòè 
âåäåíèÿ ãîðíûõ ðàáîò 

Ïðàêòèêóì 

Ðåêîìåíäîâàíî ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèì 
ñîâåòîì óíèâåðñèòåòà 

Ìîñêâà  2016 

УДК 622 
 
Н55 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. Д.Л. Негурица 

Несмеянова Ю.Б. 
Н55  
Маркшейдерское обеспечение безопасности ведения горных 
работ : практикум / Ю.Б. Несмеянова. – М.: Изд. Дом НИТУ 
«МИСиС», 2016. – 32 с. 

ISBN 978-5-906846-70-9 

Cодержит основные теоретические аспекты дисциплины «Маркшейдерское обеспечение безопасности ведения горных работ», разделенные тематически для выполнения практических работ. Целью заданий является получение студентами практических навыков по оценке влияния горных работ на 
подрабатываемые объекты, а также снижения этого влияния путем применения специальных мер охраны. 
Для студентов вузов, обучающихся по специальности 21.05.04 «Горное 
дело». 

УДК 622 

ISBN 978-5-906846-70-9 
 Ю.Б. Несмеянова, 2016 
 
 НИТУ «МИСиС», 2016 

СОДЕРЖАНИЕ 

Предисловие ......................................................................................................... 4 
Требования к выполнению работ ........................................................................ 5 
Практическая работа № 1. Определение расчётных деформаций земной 
поверхности и условий безопасной подработки гражданского здания  
при отработке угольного пласта ......................................................................... 6 
Практическая работа № 2. Составление элементов проекта  
гармонической отработки двух угольных пластов под  
железобетонным подземным резервуаром, обеспечивающей  
безопасную подработку объекта ....................................................................... 16 
Практическая работа № 3. Построение предохранительного целика  
под водным объектом ........................................................................................ 22 
Библиографический список ............................................................................... 28 
Приложение ........................................................................................................ 29 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Одним из основных условий безопасного и эффективного ведения 
горных работ по добыче полезных ископаемых, а также при строительстве подземных сооружений является обеспечение сохранности 
объектов и сооружений, попадающих в зону влияния горных работ. 
Изначально нетронутый породный массив находится в естественном напряженном состоянии, созданном совокупностью действующих природных сил (гравитационных, тектонических, газо- и гидродинамических). Горные работы нарушают естественное равновесие, 
начинается процесс перемещения и деформирования толщи пород 
вокруг выработки. Сдвижение пород может достигать земной поверхности, в результате чего земная поверхность, а также расположенные на ней объекты и сооружения начинают претерпевать разного вида деформации.  
При определенных условиях возникающие деформации могут 
достигнуть критических значений и стать опасными для сооружений 
и объектов. Поэтому важно: 
 на стадии проектирования подземного сооружения производить оценку влияния горных работ на охраняемые объекты и случае 
выявления превышения безопасных показателей предусматривать 
специальные методы охраны объектов;  
 на стадии строительства и эксплуатации подземного сооружения систематически производить мониторинг возникающих деформаций. 
В настоящем практикуме решаются задачи по оценке влияния 
горных работ при подземной разработке угольных месторождений на 
подрабатываемые объекты, а также задачи по охране этих объектов. 
 
 

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ 

Пояснительная записка оформляется на листах формата А4 в печатном виде. Она должна содержать: наименование работы и ее цель, 
исходные данные, необходимые расчеты с пояснениями, таблицы, 
графики, рисунки, выводы по работе. Все таблицы в пояснительной 
записке нумеруются и подписываются. Вычисления должны быть 
полные и иметь четкий логический порядок получения результатов. 
Ответы без формул и подробных расчетов не засчитываются. 
Титульный лист оформляется по форме, установленной вузом. 
Все графические построения выполняются тушью и гелиевыми 
ручками. Линейные построения производятся с предельной графической точностью 0,1 мм, выраженной в масштабе чертежа. Угловые измерения с использованием геодезического транспортира 
выполняются с точностью 15'. Результаты вычислений должны 
соответствовать точности исходных данных и предельной графической точности. 
 
 
 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 

Определение расчётных деформаций земной 
поверхности и условий безопасной подработки 
гражданского здания при отработке угольного пласта 

Цель работы: оценка степени влияния подземных горных работ 
на подрабатываемый охраняемый объект (гражданское здание). 

1.1. Теоретический минимум 

Условия безопасной подработки охраняемых объектов в зонах 
влияния горных работ при разработке угольных месторождений регламентируются ПБ 07-269–98 «Правилами охраны сооружений и 
природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях». 
Условия безопасной выемки угля в зонах влияния на здания и сооружения, а также выбор мер их охраны определяются на основании 
сравнения расчетных деформаций (показателей деформаций) земной 
поверхности с допустимыми и предельными деформациями (показателями деформаций) и скоростями деформаций для железных дорог [1]. 
Расчетные (фактические) деформации при подземной разработке 
характеризуются горно-геологическими условиями и определяются 
по методу типовых кривых. Допустимые и предельные деформации 
характеризуются прочностными свойствами объекта, зависят от назначения объекта, условий эксплуатации и определяются согласно 
«Правилам охраны». 
Допустимые деформации (показатели деформаций) земной поверхности (основания сооружений) – деформации, которые могут 
вызвать такие повреждения в сооружениях, при которых для дальнейшей их эксплуатации по прямому назначению достаточно проведения текущих ремонтных и наладочных работ. 
Предельные деформации (показатели деформаций) земной поверхности (основания сооружений) – деформации, превышение которых вызывает аварийное состояние сооружений с угрозой опасности для жизни людей.  
Условия безопасного ведения горных работ при перспективном 
планировании определяются сравнением фактической глубины разработки с безопасной и предельной глубинами. Значения допустимой 
и предельной глубин зависят от характеристик и назначения объекта 
и определяются согласно «Правилам охраны». 

Безопасная глубина разработки – глубина, ниже которой горные 
работы не вызывают в сооружениях деформаций более допустимых.  
Предельная глубина разработки характеризует предельные условия подработки объектов, при которых горные работы могут вызвать 
появление недопустимых деформаций в зданиях и сооружениях [1]. 
В тех случаях когда расчетные деформации превышают допустимые значения для объектов (фактические глубины превышают допустимую глубину), необходимо применять специальные меры охраны подрабатываемых объектов.  
Различают следующие меры охраны зданий и сооружений: 
 Горные меры охраны – специальные системы разработки пластов и способы управления горным давлением, способствующие 
уменьшению величин деформаций поверхности или их скоростей. К 
ним относятся: применение закладки выработанного пространства породой, доставленной извне зоны влияния горных работ; специальные 
способы и порядок ведения горных работ в отдельных и свитах пластов, уменьшающие величины деформаций (скорости деформаций) 
поверхности; оставление предохранительных целиков, если другие 
меры охраны не могут гарантировать нормальную эксплуатацию охраняемого объекта или являются экономически нецелесообразными. 
 Конструктивные меры охраны – усиление конструкций и узлов 
для восприятия дополнительных усилий в сооружении, а также снижение жесткости конструкций для уменьшения дополнительных усилий, 
снижение дополнительных силовых воздействий на сооружения со стороны основания, уменьшение деформаций путем подъема и выправления сооружения или его части. Различают следующие конструктивные 
меры: усиление отдельных конструктивных элементов или сооружения 
в целом тяжами, железобетонными поясами, установка связей-распорок, 
разделение зданий деформационными швами, выправление зданий и 
сооружений, вскрытие подземных трубопроводов или установка в них 
компенсаторов, восстановление профиля железнодорожных путей и др. 
Мерой охраны может явиться временное изменение характера 
эксплуатации объекта. 
Планирование горных работ должно производиться исходя из 
следующих основных положений: 
 ниже горизонта безопасной глубины горные работы в зоне 
влияния на охраняемые объекты могут вестись без применения горных и конструктивных мер охраны объектов; 
  на участках между безопасной и предельной глубиной разработки при ведении горных работ необходимо предусматривать при

менение раздельно или совместно горных и конструктивных мер охраны объектов; 
 на участках выше предельной глубины или участках, разработка 
которых может вызвать образование провалов, необходимо совместное применение как горных мер защиты объектов, уменьшающих деформации как минимум до предельных величин, так и конструктивных мер, обеспечивающих безопасную эксплуатацию объектов [1]. 
Меры охраны должны обеспечивать удовлетворительную эксплуатацию объектов при минимальных затратах на их осуществление и при наиболее полном извлечении запасов из недр. 
Выбор рационального комплекса общих мер защиты определяется 
технико-экономическим обоснованием, социальными требованиями 
и основывается на оценке потерь угля в недрах, дополнительных затрат на специальные способы ведения горных работ, стоимости конструктивных мер защиты объектов. 
На основании выбранных мер составляется проект подработки и 
согласуется в установленном порядке. 

1.2. Задание к работе 

Охраняемый объект расположен над угольным пластом I, проектируемым к отработке [3]. Назначение объекта и его характеристики 
приведены в табл. 1.1. 

Таблица 1.1 

Характеристики охраняемого объекта 

Наименование  
условий 
Группа 1 
Группа 2 
Группа 3 

Охраняемый объект 
Жилое здание 
Детский сад 
Поликлиника 

Форма здания 
Г-образная 
П-образная 
l-образная (простая) 

Этажность 
5 
3 
2 

Материал стен 
Кирпич 
Кирпич 
Шлакоблок 

Толщина стен, мм 
380 
520 
420 

Износ стен, % 
10 % + N 
15 % + N 
20 % + N 

Тип перекрытия  
Сборное железобетонное 
Деревянное 
Сборное железобетонное 

Длина здания, м 
25 + 2N 
30 + 2N 
35 + 2N 

Высота здания от подошвы фундамента до 
верха карниза Hз, м 
23 + 0,5N 
15 + 0,5N 
10 + 0,5N 

Горно-геологические условия залегания угольного пласта I под 
объектом указаны в табл. 1.2. 

Таблица 1.2 
Горно-геологические условия 

Наименование условий 
Группа 1 
Группа 2 
Группа 3 

Глубина залегания пласта Н, м 
200 + 5N 
220 + 5N 
240 + 5N 

Угол падения пласта , градус 
15 + 2N 
16 + 2N 
17 + 2N 

Мощность пласта m, м 
1 
1 
1 

Характеристика грунтов  
под объектом 
Плотные глины 
Суглинки 
Глины  
пластичные 

Требуется: 
1. Определить допустимые и предельные показатели деформаций 
земной поверхности для подрабатываемого объекта и расчетные 
(фактические) показатели деформаций земной поверхности при подземной отработке угольного пласта. 
2. Оценить степень влияния горных работ на охраняемый объект 
путем сравнения соответствующих показателей. 
3. Определить условия безопасной подработки объекта при отработке угольного пласта. 

1.3. Методические указания 

Оценка влияния подземных горных работ на охраняемый объект 
производится по двум видам деформаций: по суммарным деформациям, (l) и горизонтальным деформациям сжатия-растяжения, . 
1. Расчетный показатель горизонтальных деформаций сжатиярастяжения , возникающих на земной поверхности при ведении 
подземных горных работ, рассчитывается по методу типовых кривых, однако для упрощения условий в данной работе принимается 
согласно табл. 1.3: 

Таблица 1.3 

Определение расчетного показателя горизонтальных деформаций  
сжатия-растяжения  

Наименование 
показателя 
Группа 1 
Группа 2 
Группа 3 


(2,1 + 0,1N)·10–3
(1,6 + 0,1N)·10–3 
(1,2 + 0,1N)·10–3 

2. Расчетный показатель суммарных деформаций l для гражданских зданий согласно «Правилам охраны», при разработке пласта 
отдельной выработкой и деформациях земной поверхности без образования уступов, определяется по формуле 

 

2
2
2
2
з
2 ,
K
H
l
l m
m

R


 
 
 
(1.1) 

где l – длина здания, мм; 
з
Н  – высота здания от подошвы фундамента до верха карниза, (м); m  и 
K
m  – коэффициенты условий работы, 
определяющие соответственно горизонтальные деформации и кривизну по длине здания, принимаются по табл. 1.4: 

Таблица 1.4 

Коэффициенты условий работы для зданий, сооружений и коммуникаций 

Деформация земной поверхности 
Длина здания, сооружения или 
коммуникации l, м 

До 15 
15–30 
Свыше 30 

Относительная горизонтальная деформация растяжения или сжатия m 
1,0 
0,8 
0,7 

Кривизна выпуклости или вогнутости mK 
1,0 
0,7 
0,5 

R – расчетная величина радиуса кривизны, возникающей на земной поверхности при ведении подземных горных работ, 

 
1
м,

Z
R
K


 
(1.2) 

За расчетную величину кривизны 
Z
K  принимается максимальная 
из величин кривизны, рассчитываемых по формуле: 

 
 
max
2
ıı
Z
K
S
Z
L


 
3
1
м
,
10

 
(1.3) 

где 
max

 – значение максимального оседания. Рассчитывается по методу типовых кривых, однако для упрощения условий в данной работе принимается согласно табл. 1.5: 

Таблица 1.5 

Определение значения максимального оседания 
max

 

Наименование показателя 
Группа 1 
Группа 2 
Группа 3 

max

 , мм 
(850 – 0,1N) 
(930 – 0,1N) 
(780 – 0,1N) 

L – длина полумульды сдвижения, определяемая графически, однако для упрощения условий в данной работе принимается согласно 
табл. 1.6: 

Таблица 1.6 

Определение длины полумульды L 

Наименование показателя 
Группа 1 
Группа 2 
Группа 3 

L, м 
(256 + 4N) 
(280 + 4N) 
(230 + 4N) 

Значения функции 
 

ıı
S
Z  в полумульде по падению пласта приведены в табл. 1.7/ 

Таблица 1.7 

Определение значения функции 
 

ıı
S
Z  

Z 
0 
0,1 
0,2 
0,3 
0,4 
0,5 
0,6 
0,7 
0,8 
0,9 
1,0 

 

ıı
S
Z  
0 
–2,1 
–5,1 
–7,3 
–5,7 
0 
5,7 
7,3 
5,1 
2,1 
0 

3. Допустимые 
дl




  и предельные 

пl

 величины показателя 

суммарных деформаций для гражданских зданий согласно «Правилам охраны» определяются по формулам, мм: 

 
д
д
1 2
3
4
5
н
l
l
n n n n n

 









 ; 
(1.4) 

 

 

п
п
1 2 3 4 5
н
l
l
n n n n n

 

 , 
(1.5) 

где 
д
н
l




  и 

п н
l

 – нормативные допустимый и предельный пока
затели суммарных деформаций для гражданских зданий, определяются по табл. 1.8. 
 n1 – коэффициент, зависящий от грунтовых условий, принимается по табл. 1.9. 
 n2 – коэффициент, учитывающий материал и толщину наружных стен зданий, принимается по табл. 1.10.