В сложившейся маркшейдерской практике при оценке вредного влияния подземного строительства на земную поверхность и подрабатываемые объекты традиционно рассматривают геотехническую систему подземное сооружение – породный массив, которая не включает в себя саму наземную инфраструктуру. Такой подход может приводить к искаженным оценкам уровней нагрузок, воздействий и потенциальных деформаций как для зданий, так и для земной поверхности. С целью определения влияния здания и оценки взаимодействия элементов геотехнической системы тоннель – массив – здание в исследовании рассматривается анализ подработки здания исторической сцены Мариинского театра комплексом выработок станции Санкт-Петербургского метрополитена «Театральная». Применяется численное моделирование методом конечных элементов в программном комплексе PLAXIS 3D, геотехническая модель калибруется в соответствии с данными натурных маркшейдерско-геодезических измерений. На моделях показано, что при подработке зданий их неоднородная структура, вес и пространственная жесткость существенно влияют на распределение деформаций в основании сооружения, что подтверждается локализацией трещин в несущих конструкциях, возникших после начала ведения горных работ. При оценке и прогнозе деформаций численными методами не всегда достаточно моделировать систему массив – тоннель, так как это может привести к завышенным прогнозным значениям деформаций земной поверхности, заниженным значениям оседаний и некорректной оценке вредного влияния на подрабатываемый объект. Сделан вывод, что только комплексный подход с использованием моделирования, натурных измерений и данных обследований способен обеспечить правильный анализ взаимодействия породного массива, подземных сооружений и наземных объектов инфраструктуры сложной пространственной геометрии и позволить надежно оценить вредное влияние на подрабатываемый объект с привязкой к конструктивным повреждениям. Это способствует принятию адекватных и своевременных мер охраны для зданий и сооружений.
Проведен анализ деформаций и разрушений земной поверхности под воздействием отработки пласта Байкаимский в пределах горного отвода шахты «Красноярская». Отмечен необычный характер процесса сдвижения, при котором разрушения поверхности наблюдаются при глубине разработки, более чем в 50 раз превышающей вынимаемую мощность пласта. Предложена гипотеза о механизме формирования разрушений поверхности.
Рассмотрены проблемы нормативного и методического обеспечения оценки вредного влияния подземного строительства для условий Санкт-Петербурга. Дана характеристика основных действующих нормативных документов в сфере обеспечения охраны зданий и сооружений, разработанных в Российской Федерации. Изложены причины, определяююие неправомерность применения некоторых норм этих документов. Показана актуальность разработки документов, регламентирующих оценку вредного влияния горных работ на здания и сооружения, а также методику натурных наблюдений за сдвижениями. Предложены варианты обеспечения разработки указанных документов для условий Санкт-Петербурга.
Приведены результаты длительных исследований проблемы охраны стволов целиками сокращенных размеров в условиях Талнахского и Октябрьского месторождений. Доказана принципиальная возможность частичной отработки околоствольных целиков вентиляционного ствола № 3 и грузового ствола на руднике «Октябрьский». Даны конкретные рекомендации по оптимизации параметров околоствольных предохранительных целиков.
Рассмотрены существующие нормативные положения в области сдвижения горных пород и охраны инженерных объектов от вредного влияния горных разработок. Подчеркивается о необходимости переработки ряда положений в соответствии с реалиями горного производства. Даны предложения по совершенствованию нормативных положений.
Предложен экономически эффективный способ отработки мощной наклонной залежи с использованием уплотненной породной закладки вместо твердеющей. Расчеты методом конечных элементов показали приемлемость предложенной технологии при подработке охраняемых объектов на земной поверхности.
