Stroi-doska.ru

Строй Доска
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости карьерных откосов

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРТЬЕРОВ НАГОРНОГО ТИПА

Емченко М. А.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРТЬЕРОВ НАГОРНОГО ТИПА

Аннотация

Целью работы является совершенствование метода расчета устойчивости бортов карьеров нагорного типа.

Практическая ценность заключается в развитии существующих методов расчета коэффициента запаса устойчивости бортов с учетом условий разработки карьеров нагорного типа с пригрузкой верхних горизонтов со стороны нагорной части и разработке технологических решений по обеспечению устойчивого состояния бортов карьеров нагорного типа.

Ключевые слова: коэффициент запаса устойчивости, пригрузка горизонтов.

Производство горных работ при современных темпах роста объемов добываемой горной массы за счет интенсификации процессов на карьерах не редко сопровождаются оползневыми явлениями, ущерб от которых весьма значителен.

Деформации откосов отмечены как на отечественных, так и на зарубежных карьерах, деформациям подвергаются участки, различающиеся по мощности и объему. Как правило, различны скорость протекания деформационного процесса и условия его формирования. Возникла потребность в организации и ведении постоянных наблюдений за состоянием уступов и бортов карьеров.

Такие наблюдения стали неотъемлемой частью технологического процесса добычи полезных ископаемых, поскольку они позволяют в большинстве случаев значительно повысить технико-экономические показатели эксплуатации месторождений и обеспечить необходимую безопасность производства горных работ. Сегодня состояние развития теоретических положений и практических методов таково, что правомерно повсеместно ставить вопрос о придании уступам и бортам карьеров максимально возможных углов наклонов при соответствующем диагностическом контроле породного массива и осуществлении противодеформационных мероприятий.

Установление закономерностей деформаций карьерных откосов задача, которая требует разработки методов и средств измерений состояния породного массива в статистике и динамике, на поверхности и в глубине, дискретно и непрерывно при совокупном учете природных, технологических, технических и организационных факторов.

Для предотвращения возникновения деформаций бортов карьеров, предотвращения оползневых явлений и деформаций земной поверхности любого рода разрабатывается множество способов как теоретических, так и практических.

Методы, относящиеся к первой группе, во многих случаях наталкиваются на серьезные принципиальные, технические и эксплуатационные трудности, снижающие эффективность контроля.

Методы отнесенные ко второй группе, разработаны для определенных условий, которые не всегда соответствуют условиям, существующим на месторождениях того или иного типа.

Одним из таких не учтенных факторов на месторождениях нагорного типа является пригрузка верхних горизонтов.

Месторождения строительного камня «Пушкарев ключ» нагорного типа, отрабатывается открытым способом (сверху вниз). Верхняя отметка нагорной части – +345.7 м, отметка верхнего горизонта – +290 м, в данное время отрабатывается горизонт с отметкой +160 м. высота уступов в верхней части карьера принята10 м, в нижней –15 м. борта сложены лавами, туфолавами, линзами дацитов. На карьере «Пушкарев ключ» ниже горизонта +245 мв 1995 году была обнаружена трещина, наблюдение за ней велось визуально, изменений параметров трещины не наблюдалось, в 2003 году после увеличения глубины разработки на15 мбыло отмечено раскрытие трещины, в связи, с чем с этого момента по настоящее время организованы систематические инструментальные наблюдения. Профильные линии расположены как вдоль так и перпендикулярно верхней бровке уступа +245 мна предохранительной берме. Профильные линии I – I и II – II расположены вдоль борта и состоят каждая из 6 реперов. Репера линии I- I (с 1 по 6) I находятся на пригруженной части массива, репера профильной линии II – II (с7 по 12) размещены на берме горизонта +245 м. Перпендикулярно линиям I – I и II – II, а так же бровке уступа заложены 6 профильных линий, состоящие из 3 реперов каждая (рис.1).

Наблюдения ведутся с опорных пунктов по заложенным реперам с применением тахеометра, точность которого удовлетворяет точности, необходимой для данного вида работ. Наблюдения проводятся по 2 серии в год, в начале апреля и октября.

Результаты наблюдений показали, что средняя скорость смещения массива в месте заложения реперов по профильной линии I – I составила 0,2 мм/сут., реперов II – II – 0,01 мм/сут.

Рис. 1. Расположение наблюдательной станции

Рис. 2. Разрез по линии 1 – 1

Из полученных результатов наблюдений можно судить и том, что скорость горизонтальных и вертикальных деформаций реперов, расположенных в пригруженной части, значительно выше скорости деформаций реперов, расположенных на той части бермы, на которую не распространяется действие пригрузки. Для наглядности приведены графики сравнения деформаций (рис. 3, 4).

Для сравнительного анализа произведем расчет устойчивости борта карьера при существующих равных условиях – с пригрузкой и без нее.

Рис. 3. Горизонтальные деформации борта

1 – пригруженной части; 2 – не пригруженной части.

Рис. 4. Вертикальные деформации борта.

1 – пригруженной части; 2 – не пригруженной части.

Исходные данные: угол внутреннего трения φ – 36º; сцепление в образце С – 29 Мпа, плотность пород γ – 2,62 т/м 3 ; высота Н – 56 м; ширина берм аб –22 м; угол наклона уступа α – 51º; угол склона пригружающей части θ – 12º.

Наметим еще девять расчетных поверхностей скольжения с разной высотой откоса Н, начиная от10 м и заканчивая высотой90 м. Угол склона пригруженной части – фактический.

Произведем построение поверхностей скольжения. Форма поверхности принимается круглоцилиндрической. В нижней точке поверхность скольжения начинается под углом ε к горизонтали. В верхней точке, находящейся на глубине Н90, от дневной поверхности поверхность скольжения начинается по углом ω = 45+φ/2 к горизонтали.

Сумма сдвигающих Т=∑Pi sinβi и удерживающих N = ∑Pi cosβi откос сил рассчитывается методом алгебраического сложения сил, где Pi – вес элементарного блока призмы деформирования, т; βi – наклон элементарного основания элементарного блока, град. По каждой поверхности определяется ее длина L и уточняется значение расстояния от борта Lуд.

Результаты произведенных расчетов для первого случая, показали, что коэффициент запаса устойчивости для фактического положения горных работ без учета пригрузки составляет 1,16, что означает, борт при данных условиях достаточно устойчив.

Для расчета устойчивости борта во втором случае необходимо учесть, что под действием силы тяжести пригруженная часть борта увеличивает вес призмы обрушения, создавая тем самым дополнительную силу, уменьшающую устойчивость борта при данных условиях.

При расчете добавим к сдвигающим силам силу, с которой действует масса пород пригруженной части, получаем коэффициент запаса устойчивости равный 0,91, что свидетельствует о неустойчивости борта.

На рис. 5 приведен график зависимости коэффициента запаса устойчивости η от высоты уступа Н, из которого видно, как с увеличением высоты уступа снижает коэффициент запаса устойчивости.

На рис. 6 приведен график зависимости коэффициента запаса устойчивости η от угла склона θ пригруженной части при различных значениях высоты уступа.

Таким образом, проведенные исследования позволяют заключить следующее:

Скорость смещения реперов, находящихся в пределах пригруженной части, значительно выше скорости смещения реперов, расположенных на той части бермы, на которую не распространяется действие пригрузки. Из расчета коэффициента запаса устойчивости так же видно, что борт достаточно устойчив, величина коэффициента – 1,16, но пригруженная часть борта, не устойчива, величина коэффициента составляет всего 0,91.

С учетом коэффициента запаса устойчивости 1,2, оптимальная высота пригруженной части борта значительно ниже, чем высота не пригруженного борта, максимальное значение коэффициента запаса устойчивости достигается при угле склона не более 5º.

Рис. 5. График зависимости коэффициента запаса устойчивости η от высоты уступа Н

1 – без пригрузки; 2 – с пригрузкой.

Результаты исследований могут быть использованы для решения вопросов повышения устойчивости бортов при разработке карьеров нагорного типа глубиной свыше30 ми углом заложения не рабочего борта свыше 30º.

Рис. 5. График зависимости коэффициента запаса устойчивости η от угла склона θ пригруженной части при различных значениях высоты уступа Н.

Литература

  1. Справочник маркшейдера [Текст] / Д. Н. Оглоблин и др. – М.: Металлургиздат, 1955. – 927 с.
  2. Бахурин И. М. Сдвижение горных пород под влиянием горных разработок [Текст] / И. М. Бахурин. – М. – Л.: Гостопиздат, 1946. – 229 с.
  3. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов [Текст] / Г. Л. Фисенко. – М.: Недра, 1965.-378 с.
  4. Демин А. М. Закономерности проявлений деформаций откосов в карьерах [Текст] / А. М. Демин. -М.: Наука, 1981. – 143 с.

Рациональный профиль борта карьера

Се существующие способы формирования устойчивых бортов карьеров можно разделить на две основные группы (рис. 1). В первую группу входят способы, использование которых позволяет создать дополнительное удерживающее усилие на поверхности обрушения или снизить сдвигающее усилие, действующее по этой поверхности, и тем самым повысить устойчивость откосов уступов и бортов (увеличить коэффициент запаса… Читать ещё >

  • Выдержка
  • Похожие работы
  • Помощь в написании

Рациональный профиль борта карьера ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

© A.M. Демин, А. М. Иоффе , В. Л. Зенкин , 2002

A.M. Демин, А. М. Иоффе , В. Л. Зенкин РАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ БОРТА КАРЬЕРА В

се существующие способы формирования устойчивых бортов карьеров можно разделить на две основные группы (рис. 1). В первую группу входят способы, использование которых позволяет создать дополнительное удерживающее усилие на поверхности обрушения или снизить сдвигающее усилие, действующее по этой поверхности, и тем самым повысить устойчивость откосов уступов и бортов (увеличить коэффициент запаса устойчивости ослабленных откосов). Ко второй группе относятся способы, предотвращающие частично или полностью ухудшение прочностных характеристик массива горных пород в приконтурной зоне, что позволяет не допустить снижения устойчивости уступов со временем (сохранить их фактический коэффициент запаса устойчивости).

Следует отметить, что наряду с использованием щелевого экранирования для формирования устойчивых карьерных откосов достаточно широкое применение находят способы укрепления пород уступов и бортов.

Опыт применения обоих способов на ряде карьеров позволяет сделать вывод о том, что использование технологии «предварительного щелеобразования» и укрепления дает возможность отстраивать откосы уступов и бортов более крутыми, не снижая их устойчивости, при этом достигается значительный экономический эффект.

Таким образом, предложенная схема формирования устойчивых уступов и бортов карьеров указывает на возможность сохранения устойчивости откосов с увеличением или сохранением коэффициента запаса.

Разнообразные природные условия развития деформаций, локальные и региональные особенности массивов горных пород привели к разработке большого числа расчетных методов (методик), которые отличаются способами и точностью решения, условиями применения, учетом разного количества факторов, неодинаковыми техническими предпосылками.

Следует отметить, что методы по расчету устойчивости откосов применяются повсеместно в черной, цветной, угольной и урановой промышленностях. Наибольшее распространение получили методы ВНИМИ, по которым были выпущены методические документы, утвержденные Г осгор-технадзором в 1972 году и уточненные в последующие годы в других методических указаниях (1985;87 гг.). В черной, цветной металлургии и промышленности строительных материалов были также выпущены отраслевые нормативные документы по расчету устойчивости откосов.

В настоящее время методы расчета устойчивости бортов развиваются и совершенствуются.

Следует отметить разработку нового расчетного метода В. К. Цветковым , учитывающего все основные факторы, влияющие на устойчивость откосов бортов и отвалов и позволяющие определять их оптимальные параметры в соответствии с требованиями безопасности и экономичности ведения горных работ.

А.М. Деминым совместно с В. К. Цветковым разработана методика, определяющая влияние вогнутой, плоской и выпуклой форм контуров откосов на устойчивость бортов глубоких карьеров. Установлено, что в крепких породах и при глубинах разработки более 400 м целесообразно применение выпуклого контура. Дальнейшее развитие этих исследований привели к наиболее выгодной циссоидной форме выпуклого контура откоса карьера.

В практике Минатома РФ при добыче высокоценного сырья: урановых, золотосодержащих и редкоземельных руд открытым способом для определения устойчивости откосов бортов и отвалов широко использовались расчетные схемы, разработанные ВНИМИ и усовершенствованные во ВНИ-ПИпромтехнологии.

На основании проведенного анализа в черной, цветной и атомной промышленности была разработана характеристика месторождений высокоценного сырья по генетическим, инженерно-геологическим комплексам пород и методам расчета устойчивости откосов карьеров (см. табл. 1). Приведенные в этой таблице расчетные схемы устойчивости откосов охватывают все особенности геолого-структурного строения прибортового массива: квазиизотропный или слоистый с углом падения внутрь бортаслоистый, ослабленный в основании борта горизонтальным или пологозалегаюим контактомслоистая толща с согласным и несогласным наклоном откоса борта, а также ослабленными пологоили крутозалегающими тектоническими нарушениями (трещинами, зонами дробления) (схемы ВНИМИ — ВНИПИПТ).

Читать еще:  Отделка откосов балконной пластиковой двери

С помощью указанных расчетных схем были определены параметры бортов на 85 карьерах атомной отрасли, многие из которых отрабатываются и по настоящее время. Глубина карьеров колеблется от 100 м до 350−400 м и в перспективе на некоторых карьерах может увеличиться до 800−1000 м.

В связи со значительной изменчивостью инженерногеологических условий массивов горных пород уступов, бортов и отвалов для определения их устойчивости потребовались многовариантные расчеты. Известные графоаналитические и графические методы расчета устойчивости карьерных откосов, основанные на алгебраическом сложении и многоугольнике сил, требуют больших затрат времени на получение результатов и не обеспечивают необходимую точность расчетов.

Для повышения надежности выполняемых расчетов и снижения затрат рабочего времени на эти расчеты были составлены алгоритмы и программы, отличающиеся от принятых типовых схем ВНИМИ и позволяющие оценивать по фактически полученно;

му коэффициенту запаса устойчивость уступов, группы уступов и бортов карьера с учетом их конструктивной конфигурации и наличия в породном массиве различных поверхностей ослабления (тектонических трещин, слоистости, слабых контактов и т. д. ) (схемы ВНИМИ-ВНИПИПТ).

Расчеты устойчивости по этим программам выполняются с введением коэффициентов запаса в нормативные показатели физико-механических свойств пород, а также с учетом обводненности, влияния кривизны карьеров в плане и сейсмичности районов расположения карьеров.

С помощью указанных алгоритмов и программ были проведены расчеты устойчивости уступов и бортов на ряде карьеров Минатома РФ при добыче основного сырья и других полезных ископаемых (11, «https://bakalavr-info.ru»).

При вовлечение в отработку запасов глубоких горизонтов карьеров резко возрастают объемы вскрыши в пределах карьерного поля. В связи с этим актуальной становится проблема обоснования и разработки рациональных конструктивных параметров уступов и бортов и методов их расчета, обеспечивающих минимизацию объемов вскрыши в карьере при сохранении максимально возможных объемов запасов, полезных ископаемых, отрабатываемых открытым способом.

Следует отметить, что к настоящему времени наработаны усовершенствованные методы, учитывающие не одну вертикальную компоненту плоского напряженного состояния, а все три. К ним в первую очередь относятся методы, разработанные в ИПКОН РАН и Волгоградской государственной архитектурно-строительной академией.

Один из таких методов предложен для однородных (ква;

зиизотропных) и слоистых откосов, когда поверхность разрушения пересекает контакты слоев. Метод учитывает начальное напряженное состояние массива горных пород при широком диапазоне применения величины коэффициента бокового распора д и разработан на основе общего решения плоской задачи расчета устойчивости откосов.

В известных в настоящее время методах не используется ни коэффициент бокового распора, ни коэффициент Пуассона, так как эти величины не входят в расчетные формулы методов. Исследования показывают, что при изменении углов откосов от 20 до 60° фактическая величина коэффициента устойчивости К больше коэффициентов, определенных другими методами, в среднем на 10−35%. Поэтому углы наклонов однородных и слоистых откосов могут быть уточнены без изменения расчетных значений коэффициента устойчивости К.

Подробно, предложенная методика расчета устойчивости откосов карьеров, изложена в методических указаниях для однородных и слоистых откосов, которые учитывают распределение напряжений в приоткосных зонах, начальное напряженное состояние массива горных пород, учитывающего коэффициент бокового распора д, и величины модулей упругости слоев. Эти методические указания рассмотрены на специальном семинаре в АГН и рекомендованы к применению.

Формулы по данной методике реализованы в составленной нами программе «Алгоритм ст. раэ» на ІВМРС АТ для построения расчетной геомеханической слоистой модели карьерного откоса.

Увеличение глубины карьера делает все более актуальным вопрос о придании рациональной формы контура его бортам. Форма контура борта оказывает существенное влияние на объем вскрыши при больших глубинах открытой разработки полезного ископаемого. Из множества возможных вариантов форм контуров откосов бортов обычно сравнивают три простейших: прямолинейную, вогнутую и выпуклую.

В настоящее время для глубоких карьеров существуют рекомендации о целесообразности применения бортов выпуклого профиля, разработанные во ВНИМИ. Следует отметить, что данные рекомендации являются некорректными, поскольку предусматривают ренос начала координат из верхней части откоса в нижнюю, перемену знаков в рекуррентных формулах, построение ругого слоя по всему контуру откоса. Возможность придания борту выпуклого профиля обуславливается геологическим строением массива, параметрами уступов и берм всех чений, а также шириной технологических площадок для мещения различного оборудования.

Другая рациональная выпуклая форма контура борта карьера в виде циссоиды, имеющая более строгое математическое обоснование, предложена В. К. Цветковым . Циссоидная форма контура откоса получена на основе анализа напряжений и решения задачи теории упругости. При любом значении коэффициента бокового распора цис-соидная форма откоса определяется функциональной зависимостью I X

у (а — х) На рис. 2 дано изображение левой ветви циссоиды OFDAM (ось ОХ — ось симметрии). Использование этого решения, а также расчетного метода, базирующегося на положениях теории упругости, пластичности, линейной теории ползучести и механики горных пород при исследовании устойчивости бортов выработок с прямолинейными и свободными от напряжений контурами показало, что при любом значении коэффициента бокового распора ненарушенного массива горных пород коэффициент устойчивости выпуклого циссоидального откоса DAM равен аналогичному коэффициенту го откоса с углом р (ВОАС). При этом каждому прямолинейному контуру соответствует криволинейный, являющийся частью циссоиды, имеющий такой же коэффициент устойчивости (на рис. 2), соответствующие прямолинейные контуры изображены пунктирными линиями. Если контуры откосовплавные кривые, ложенные между отрезком ОА и частью циссоиды OFDA, устойчивость откосов практически одинакова. Если же контуры выпуклых откосов выходят за пределы циссоиды, их устойчивость уменьшается.

Следовательно, циссоидальный профиль борта карьера обеспечивает максимальное сокращение объема вскрыши, а также наибольшую устойчивость уступов (так как контур борта максимально разгружен от напряжений) и как следствие этого минимальные нарушения геологической среды, наибольшую безопасность работ и сохранность оборудования.

Как показали исследования В. К. Цветкова и А. М. Демина , применение выпуклых циссоидальных профилей бортов карьеров возможно как в случае однородного массива горных пород, так и неоднородного при горизонтальном залегании слоев или при их падении в сторону массива. При падении слоев в сторону массива в каждом конкретном случае необходимо проведение дополнительных исследований, подтверждающих или исключающих возможность использования такого профиля.

Рис. 3. Схема к расчету устойчивости ЮгоЗападного борта карьера Мурунтау до гор. -70 м профиль (1−1): 1 — плоский откос- 2 — циссо-идный откос Таблица 2

«АЛГОРИТМ H21cІs.PAS» КАРЬЕР «М» ПРОФИЛЬ 1−1 КООРДИНАТЫ УСТУПОВ ЮГО-ЗАПАДНОГО БОРТА С ЦИССОИДНЫМ ОТКОСОМ Высота борта, м — 600.00

Угол наклона борта, град — 37,00

Разница объемов циссоидного и плоского бортов, м3 ;

Построение циссоидального контура борта карьера полняется следующим образом. Сначала определяется угол наклона прямолинейного борта карьера р при заданном значении коэффициента устойчивости. Затем, используя функциональную зависимость (1), вместо прямолинейного борта отстраивается имеющий с ним одинаковую устойчивость борт циссоидального профиля. Коэффициент «а», входящий в уравнение (1), зависит от величины угла P и определяется формулами:

1. При 30° Демин А. М. — Институт проблем комплексного освоения недр РАН. Иоффе А. М. , Зенкин В. Л. — ВНИПИ ПТ.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ, УСТУПОВ И ОТВАЛОВ КАРЬЕРОВ

Обязательным элементом определения параметров откосов карьеров является оценка их устойчивости. Под устойчивостью любого откоса (борта, уступа, отвала) карьера понимается его способность сохранять в течение времени эксплуатации установленные проектом геометрические параметры и форму при воздействии внутренних и внешних сил. К геометрическим параметрам, определяющим устойчивость бортов, уступов и отвалов, относят высоту и угол наклона поверхности откоса. Задача расчета устойчивости заключается в определении оптимального угла наклона откоса при установленной технико-экономическим расчетом его высоте, либо наоборот, в определении высоты откоса при условии, что угол его наклона, например отвала, задается, исходя из технологии формирования откоса. Методы расчета устраняют такие виды нарушений устойчивости как оползни и обрушения.

Из всех известных методов расчета устойчивости откосов наиболее широко применяются инженерные методы, основанные на предельном равновесии прибортового массива по потенциальным поверхностям скольжения, одним из которых является метод расчета однородного борта по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

Рис. 2.10. Схема построения потенциальной поверхности скольжения в однородном прибортовом массиве

Названный метод расчета основан на том, что предельно напряженный прибортовой клин ABCDE (рис. 2.10) ограничен в массиве потенциальной поверхностью скольжения, которая делится на три части: вертикальная плоскость отрыва CD, наклонная площадка скольжения ED, отклоняющаяся от вертикали на угол ; круглоцилиндрическая поверхность скольжения АЕ, пересекающая основание откоса под углом ε к его плоскости.

Для построения этой поверхности по характерным участкам борта карьера вкрест его простирания строят детальные инженерно-геологические разрезы, на которых должны быть выделены слои или группы слоев пород с различными показателями сопротивления сдвигу (ρi, Кi) и трещиноватости. Исходя из опыта эксплуатации карьеров с аналогичными горно-геологическими условиями, задаются приближенным значением угла наклона борта αо, под которым строят поверхность откоса AВ. Длалее вычисляют ширину призмы возможного обрушения АС и глубину вертикальной трещины отрыва Н90 по формулам:

где ρ — угол трения; Кm — сцепление в массиве;

В формулах (2.6), (2.7) в качестве ρ и К принимаются их средние значения по выделенным сдоям. В том случае, когда сцепление пород определялось в образцах, сцепление в массиве KM определяют по формуле:

где К – сцепление породы в образце, Па;

а – коэффициент, зависящий от прочности пород и характера трещиноватости;

Н – глубина залегания данного слоя;

W – интенсивность трещиноватости, обратно пропорциональная среднему расстоянию между трещинами.

От точек F и D под углом ε к вертикали проводят линии до пересечения в точке Е. В точке А под углом ε к поверхности откоса проводят касательную к поверхности скольжения. Перпендикуляры ОА и ОЕ к прямой аа и DE — радиусы кругло-цилиндрической поверхности скольжения, а точка О — центр окружности.

После построения потенциальной поверхности скольжения CDEA вычисляют средние весовые характеристики сопротивления сдвигу пород по поверхности скольжения:

где Ki и ρi — сцепление и угол внутреннего трения отдельных слоев пород, Па, и угл. градус; li — длина линии скольжения по отдельным слоям, м; σi — нормальное напряжение в середине каждого слоя, вычисляемое по формуле

где φi — средний наклон поверхности скольжения в отдельных слоях, равный наклону касательной к поверхности скольжения в середине слоя, угл. градус;

γі – средний объемный вес породы в данном слое, т/м 3 ;

Н – глубина залегания данного слоя.

Влияние погрешностей определения прочностных характеристик пород, методики расчета, влияния динамических нагрузок при массовых взрывах, снижения прочности пород с течением времени учитывают в расчетах посредством введения коэффициента запаса, на величину которого снижают характеристики сопротивления пород сдвигу. С учетом назначения откоса, его срока службы коэффициент запаса n принимают равным от 1,1 до 1,5. Характеристики сопротивления пород сдвигу, уменьшенные на величину коэффициента запаса, называют расчетными. Их можно получить по формулам:

где Кn и ρn — расчетное сцепление и угол внутреннего трения пород по поверхности скольжения.

Оптимальное значение угла наклона борта или его высоту находят по номограмме, которая показывает зависимость относительной величины предельно устойчивой высоты откоса от угла его наклона для пород с различными характеристиками сопротивления сдвигу (рис. 2.11).

Читать еще:  Как облагородить дверной откос входной двери

Рисунок 2.11 – График зависимости относительной высоты откоса от угла его наклона

На графике по оси абсцисс отложены углы откоса α, а по оси ординат — относительная высота откоса Н’=Н/Н90. Если задан угол откоса борта α, то по его значению и расчетному углу внутреннего трения ρn по графику находят Н’ затем вычисляют Н90 по формуле (2.6) и оптимальную высоту откоса:

Н = Н’ * H90.

Если задана высота откоса H, а требуется определить оптимальный угол откоса α, то вычисляют Н90 и Н’ и по графику находят α.

2.5. МЕРЫ ОХРАНЫ ОТКОСОВ

Меры охраны откосов основаны на исключении условий нарушения устойчивости откосов, а также на предотвращении дальнейшего развития деформационных процессов с целью снижения их вредного влияния на производство работ в карьерах.

Значительные деформации откосов могут причинить предприятию большой материальный ущерб, нарушить и даже приостановить технологический процесс, привести к потерям полезного ископаемого, вызвать необходимость многократной переэкскавации сползающих или обрушенных масс пород.

Условия нарушения устойчивости откосов можно исключить посредством правильного выбора и соблюдения в процессе работ геометрических параметров откосов, наиболее полно отвечающих горно-геологическим условиям. Важен выбор оптимального направления подвигания горных работ, учитывающий структуру массива, гидрогеологические условия, направления дренирования вод. С учетом необходимости обеспечения устойчивости откосов должна выбираться определенная технология выемки вскрышных пород и полезного ископаемого, а также разрабатываться специальные методы производства взрывных работ.

К мерам борьбы с деформационными процессами относят работы по осушению месторождения, защиту поверхности пород откосов, укрепление и упрочнение прибортового массива.

2.5.1. Меры защиты от оползневых явлений.

Основной причиной развития оползневых явлений является обводненность пород. Поэтому одной из первоочередных мер предотвращения оползней является соответствующая планировка прибортовой зоны карьеров и устройство водоотводных канав, позволяющая производить отвод поверхностных вод за пределы карьерного поля. На площадках уступов должен быть предусмотрен перепуск скапливающейся воды к водосборникам для последующего удаления ее за пределы карьера. Кроме того, для осушения карьеров используются водопонизительные вертикальные или горизонтальные скважины, а в отдельных случаях и дренажные подземные горные выработки.

Если оползневые деформации откосов уже имеют место, то необходимо принять меры по локализации или по приостановке развития процесса.

Для уменьшения массы сползающего прибортового клина производят выполаживание угла откоса до такой величины, при которой сползания не происходит. Уточненная величина угла откоса устанавливается соответствующим расчетом по заданному коэффициенту запаса устойчивости.

Наиболее распространенным методом предотвращения дальнейшего развития оползня является отсыпка контрфорсов (рис. 2.12, а).

В передней части сползающих масс отсыпается дамба из скальных вскрышных пород, что создает упор и выполаживает общий угол наклона поверхности откоса.

Вместо контрфорсов в передней части оползня можно оставить целик пород или полезного ископаемого, если работы производятся на проектной глубине, а также применить породные стенки, сооружаемые у основания оползня.

Рис. 2.12 – Локализация развития оползней:

а — устройство контрфорсов; б — пригрузка откосов; в — подготовка основания отвала; α1 — средний угол наклона откоса; α2 — угол наклона откоса с учетом дамбы

При образовании фильтрационных оползней используется способ пригрузки наклонной поверхности фильтрующегося откоса слоем дробленой скальной породы мощностью не менее 1,5 м. В этом случае достигается свободное высачивание подземных вод на откос без выноса породы (рис. 2.12, б). Пригрузка откосов скальными породами делается с увеличением мощности слоя к основанию откоса, поэтому приводит к перераспределению напряжений в прибортовом массиве, увеличивает коэффициент запаса устойчивости на 20—25%.

При укладке отвалов на наклонное основание при наличии слабой, обводненной поверхности предварительно производят механическое рыхление поверхности основания с помощью тракторных рыхлителей на глубину 0,5—0,7 м или устраивают продольные траншеи. Эти меры увеличивают сопротивление скольжению отвальных пород по поверхности основания. Иногда траншеи заполняют фильтрующимся материалом, что обеспечивает отвод воды из отвальных масс (рис. 2.12, в).

Меры искусственного укрепления прибортового массива горных пород обеспечивают повышение сопротивления сдвигу пород в зоне наибольших напряжений по потенциальной поверхности скольжения (обрушения), или всего массива в целом. К этим мерам можно отнести:

1) механическое укрепление железобетонными сваями, пионами, анкерами, гибкими тросовыми тяжами;

2) физико-химическое укрепление с применением цементации, нагнетанием укрепляющих растворов из полимерных материалов, смол, с применением электрохимической и термической обработки;

3) изолирующие и защитные покрытия набрызгбетоном по металлической сетке, смолами, с использованием агромелиоративных способов.

Железобетонные сваи надежно закрепляют участки массива, имеющие плоскости ослабления (дизъюнктивные нарушения, плоскости напластования), неблагоприятно ориентированные относительно откоса. В этом случае в скважины, пробуренные в основании контакта, укладывают металлическую арматуру и заливают бетоном или цементным раствором, предварительно заполнив скважину заполнителем в виде щебня и песка (рис. 2.13, а).

Анкерное укрепление применяют для упрочнения связи слабой приповерхностной зоны с основной массой пород за пределами потенциальной поверхности ослабления. Различают распорные анкеры, у которых замок размещается в прочной части массива (рис. 2.13, б), а также анкеры, которые скрепляют породы на всем его протяжении посредством бетона или смол.

Рис. 2.13 – Схемы укрепления прибортового массива

цементация или смолизация, используется в интенсивно трещиноватых породах, обладающих хорошей водопроницаемостью. В этом случае с верхней площадки откоса бурят вертикальные или наклонные скважины на расстоянии 4—6 м друг от друга. В них нагнетают цемент до полного насыщения массива (рис. 2.13, в).

2.5.2. Способы предотвращения осыпей.

Так как осыпи откосов уступов — самые распространенные виды деформаций, в настоящее время разработаны разнообразные способы борьбы с ними. Перечислим основные из них.

1. Заоткоска уступов предусматривает создание оптимального для данных пород наклона откоса, при котором снижается степень разрушения и скатывания пород. В рыхлых породах эта работа выполняется, как правило, экскаваторами, а в скальных — путем применения специальных методов взрывания на предельном контуре погашения уступа.

Заоткоска уступов взрывным способом может производиться по следующим схемам:

а) предварительное щелеобразование на предельном контуре уступа наклонными скважинами. Создаваемая в данном случае взрыванием скважин щель является экраном для ударных волн при массовых взрывах на границе с предельным контуром. Сущность метода состоит в том, что по линии предельного контура уступа ВВ’ бурят ряд наклонных скважин, расположенных на расстоянии 1,5—2 м друг от друга (рис. 2.14, а). Скважины заряжают уменьшенными рассредоточенными зарядами. Взрывание контурных скважин производят с опережением по отношению к массовому взрыву приконтурного блока А’АВВ’;

Рис 2 14 – Схемы закрепления осыпей:

а — предварительное щелеобразование; б — заоткоска уступа наклонными и вертикальными скважинами; в — укрепление железобетонными сваями; г — искусственная бровка; д — укрепленная берма

б) заоткоска уступа по проектному контуру посредством наклонных или вертикальных скважин переменной глубины (рис. 2.14, б).

Такие меры направлены на снижение зоны, разрушаемой массовыми взрывами, так как при мгновенном взрывании большого количества взрывного вещества в скважинах зона частичного разрушения пород распространяется на расстояние до 8—10 м за пределы линии отрыва, что приводит к снижению сопротивляемости пород сдвигу и их стойкости против выветривания.

2. Создание широких берм механизированной очистки с целью избежания образования за счет осыпей сплошных откосов на всю высоту борта. Это достигается сдваиванием и страиванием уступов на предельном контуре карьера.

3. При остановке уступов в предельном контуре с подрезкой наклоненных в сторону откоса слоев пород для обеспечения проектного угла наклона откоса целесообразно производить опережающее укрепление пород уступа железобетонными сваями (рис. 2.14, в).

4. Если не осуществляется укрепление пород приконтурного массива, то образование осыпей приводит к уменьшению полезной ширины бермы за счет срезания верхней части откоса уступа или даже всего откоса. Для восстановления берм создают искусственную бровку или сооружают специальные укрепления (рис. 2.14, г).

Практика использования технологий лазерного сканирования в наблюдениях за деформациями бортов карьеров

Систематические инструментальные наблюдения за состоянием бортов карьеров являются одним из основных методов изучения их устойчивости и имеют большое практическое и научное значение. Практическое значение заключается в том, что результаты наблюдений используются как исходный материал для характеристики устойчивого состояния карьерных откосов; на их основе изучают характер протекания деформационных процессов, затрагивающих борта карьеров, делают соответствующие прогнозы, составляют рекомендации по повышению устойчивости. Научное же значение состоит в том, что наблюдения дают возможность уточнить применяемые методики расчета устойчивости откосов.

Наиболее полную информацию о зоне распространения деформаций дают традиционные методики инструментальных наблюдений, основанные на установлении координат ряда жестко закрепленных точек (реперов), располагаемых по определенным схемам, и количественной оценке состояния исследуемого объекта (карьера, здания, сооружения) по фиксируемым смещениям. В тоже время высоко-детальное лазерное сканирование чаши карьера позволяет дополнить обычные наблюдения и получить наиболее полное и наглядное представление о распределении деформаций по поверхности исследуемого объекта.

Особое значение инструментальные наблюдения, предусматривающие дистанционное сканирование поверхности карьеров или их участков, приобретают в случаях, когда имеют место активные деформации карьерных откосов, исключающие применение обычных методик наблюдений в отсутствие безопасного доступа к исследуемому участку.

Принцип тотальной съемки объекта, а не его отдельных точек как при съемке электронным тахеометром, характеризует наземное лазерное сканирование как съемочную систему, результатом работы которой является трехмерное изображение, или так называемый скан. Формой представления результатов наземного лазерного сканирования является массив точек лазерных отражений от объектов, находящихся в поле зрения сканера, с пятью характеристиками, а именно пространственными координатами (X, Y, Z), интенсивностью отражения и реальным цветом.

Для мониторинга устойчивости бортов карьеров ОАО «Уралмеханобр» используется наземная лазерная сканирующая система Riegl VZ-1000, которая позволяет выполнять сканирование в радиусе 1400 метров и имеет максимальную погрешность измерений 8 мм.

Опорной основой для лазерного сканирования является сеть рабочих реперов наблюдательной станции и временных съемочных точек, координаты которых предварительно определяются по результатам спутниковых наблюдений. Точки выбираются исходя из конфигурации карьерной выемки для обеспечения перекрытия облаков точек, то есть полноты съемки объекта (рис. 1).

Рис. 1.Сеть реперов для мониторинга устойчивости бортов Гайского карьера.

Получаемые с каждой сканпозиции облака точек объединяются в единую систему координат в программной среде RiscanPRO, в результате чего формируется единая высокодетальная точечная трехмерная модель карьера. После проведения фильтрации данных строится цифровая модель рельефа в виде топоповерхности представленной сетью треугольников (MESH-поверхность), которая является конечным продуктом наземного лазерного сканирования карьеров (рис. 2). Благодаря интегрированной фотокамере совместно со сканированием ведется фотосъемка объекта, что позволяет раскрасить создаваемую модель карьера в реальные цвета.

Рис. 2.Сеть реперов для мониторинга устойчивости бортов Гайского карьера

На рисунке 3 показан сравнительный анализ двух серий сканирования чаши Гайских карьеров № 1 и № 3. При сравнении моделей карьера за критическую величину изменения контура, превышение которой позволяет судить о развитии деформаций, принята величина 0,2 м.

Рис. 3. Результаты сравнения двух серий лазерного сканировании, м.

На рисунке видно, как в верхней части деформирующегося северного борта карьера происходят просадки поверхности (участок голубого цвета), а на нижних горизонтах – подток оползневых масс (участок желтого цвета). Изменения, фиксируемые в юго-западной части карьера обусловлены ведением горных работ: выемка горной массы, и отсыпка внутреннего отвала. Локальные деформации уступов верхних горизонтов видны на юго-восточном борту карьера. Результаты лазерного сканирования подтверждают выводы, сделанные по результатам спутниковых наблюдений по контрольным точкам и обследования бортов карьеров.

Читать еще:  Установка откосов для дверных проемов

Внедрение методов лазерного сканирования на ОАО «Гайский ГОК» позволило существенно дополнить классическую наблюдательную станцию и получить объемную модель деформирования бортов карьеров № 1 и 3.

Для контроля результатов лазерного сканирования выполнено сравнение результатов, полученных по наблюдательной станции, состоящих из сети контрольных реперов, заложенных по периметру карьера. Координирование контрольных точек осуществляется с помощью системы спутниковой геодезии GPS-ГЛОНАСС Trimble R8. Контрольные точки (рабочие реперы) наблюдательной станции закладываются по периметру карьера в различных горно-геологических и горнотехнических условиях постановки бортов в предельное положение, и прежде всего на участках, характеризующихся наименьшей устойчивостью, подработанных подземными горными работами участках бортов, а также в районе размещения на прибортовой поверхности подлежащих охране объектов.

Для условий Гайских карьеров № 1 и № 3 к наблюдениям была принята 21 контрольная точка основного периметра. Часть из них представлены грунтовыми реперами забивного типа, а другие – пунктами опорного маркшейдерского обоснования (рис. 1).

Анализ положения контрольных точек по результатам последовательных серий инструментальных наблюдений позволяет установить, находится ли участок борта в стабильном состоянии, характеризующемся коэффициентом запаса устойчивости n более 1,3, либо выявить на начальной стадии развитие деформационных процессов, когда фактическая устойчивость борта оценивается ниже нормативной. При этом учитываются результаты визуального обследования состояния бортов карьера.

На рисунке 4 показано построение векторов горизонтальных смещений контрольных точек по результатам инструментальных наблюдений и деформационная модель, построенная по результатам GPS-наблюдений.

Проведение последовательных серий лазерного сканирования карьерной выемки с последующим анализом результатов дает возможность решать ряд задач (рис. 4,5), и в частности: осуществлять дистанционный площадной мониторинг распространения деформаций бортов с выделением участков, где имеют место просадки поверхности, либо на которые происходит подток оползневых масс; определять объемы деформирующихся масс; выявлять тенденции протекания деформационного процесса; оконтуривать опасные участки; назначать расчетные разрезы для оценки устойчивости бортов карьера наиболее выгодным образом, так чтобы приурочить их к участкам наиболее активных деформаций; и вместе с тем вести оперативный маркшейдерский учет объемов выполненных горных работ, в том числе объема вынутой горной массы и объема отсыпки внутренних отвалов.

Рис. 4. Результаты сравнения двух GPS-наблюдений по контрольным точкам, м.

Рис. 5. Высокодетальная съемка участка деформации и паспортизация оползня

.
Рис. 6 Высокодетальная съемка участка деформации и паспортизация оползня

Институтом «Уралмеханобр» успешно внедрен и ежегодно проводится комплексный мониторинг деформационных процессов, включающий лазерное сканирование на ряде объектов Урала.

Системное внедрение лазерного сканирования на карьерах позволяет получить:

  • Высокодетальную трехмерную модель карьера (расстояние между точками сканирования от 1 см);
  • Оперативное пополнение маркшейдерской графической документации (в том числе опасных и недоступных участков);
  • Оперативный подсчет объемов выполненных горных работ;
  • Трехмерную модель деформирования бортов.

Таким образом, метод лазерного сканирования, применяемый в комплексе с традиционными маркшейдерскими наблюдениями, является одним из наиболее эффективных и безопасных способов проведения маркшейдерских работ и инструментальных наблюдений на деформирующихся участках бортов карьеров и отвалов.

Наземная лазерная сканирующая система Riegl VZ-1000

П.В. Кольцов,
кандидат технических наук, заведующий лабораторией;
Ю.С. Иванов,
ведущий научный сотрудник ОАО «Уралмеханобр», г. Екатеринбург.

МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ КАРЬЕРОВ КАЗАХСТАНА

В 21-м веке Республика Казахстан занимает заметное положение в мировом минерально-сырьевом балансе, играет ведущую (по ряду – отраслей стратегическую) роль в Евроазиатском регионе и имеет высокий потенциал дальнейшего развития и повышения влияния на мировом минерально-сырьевом рынке.

По добыче и производству минерально-сырьевой продукции Казахстан занимает в мире: по хромитам – 2 место, по титану- 2-3 место, по цинку — 6, по марганцу -8 место, свинцу -6, серебру -9, по урану -5, меди – 10, по нефти, газу, углю и железу – входит в 20 ведущих стран мира [1, с.12].

В настоящее время в Казахстане интенсивно ведется разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом. Основными из которых являются: меднорудные – 12 месторождений (Жезказганское, Коунрадское, Николаевское, Актюбенское и др.), полиметаллические – 6 месторождений (Карагайлинское, Коктенкольское, Акжальское и др.), золоторудные – 6 месторождений (Васильковское, Абыз, Варваринское и др.), железорудные – 5 месторождений (Сарбайское, Соколовское, Качарское и др.), угольные бассейны и месторождения — более 10 (Экибастузский, Майкубенский, Тургайский, Тениз –Коржанкульский бассейны, Шубаркольское, Жалын, Каражыра, Борлинское месторождения и др.), марганцевые – 5 месторождений (Ушкатын-ІІІ, Тур, Богач и др.) и нерудные (Топарское известняковое, Алексеевское доломитовое и др.). В целом, в Казахстане интенсивно ведутся открытые горные работы на более 50 крупных месторождениях.

Масштабы современного горнодобывающего производства (рисунок 1) требуют углубленного изучения и постоянного контроля за происходящими в прибортовых массивах геомеханическими процессами, вызванными нарушением равновесия в земной коре, во избежание неконтролируемых катастрофических проявлений в карьерах, таких как крупные оползни и обрушения [2, с.19].

Рисунок 1 – Общий вид Сарбайского карьера

Усложнение инженерно-геологических условий разработки месторождений, увеличение глубины и объемов открытых горных работ определяют качественно новый подход к обеспечению устойчивости бортов карьеров и формируемых отвалов [3, с.31]. Комплекс вопросов обеспечения устойчивости карьерных откосов, прогноза деформаций прибортовых и отвальных массивов, контроля их геомеханического состояния является актуальной научной и практической проблемой. Наиболее полно этим целям соответствует концепция геомеханического мониторинга состояния карьерных откосов [4, с.13], которая предусматривает системный подход к решению всех составляющих задач и вопросов, комплексный учет и анализ всех природных и техногенных факторов.

Структурная схема исследований в системе геомеханического мониторинга представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Маркшейдерское обеспечение устойчивости карьерных откосов

Многолетний опыт и работы по обеспечению устойчивости откосов уступов и бортов карьеров, выполняемые специалистами научно- исследовательской лаборатории «Маркшейдерия геомеханика и геометризация недр» (КарГТУ) на крупнейших карьерах Казахстана позволили разработать и внедрить в практику горного дела прогрессивные методы по обеспечению устойчивости стационарных откосов под максимально возможными крутыми углами их наклона.

Системы мониторинга устойчивости карьерных откосов созданы на более чем 30 карьерах Казахстана (таблица 1).

Многолетний опыт маркшейдерских инструментальных наблюдений за состоянием прибортовых массивов карьеров на ряде карьеров Казахстана позволил разработать и внедрить методику высокопроизводительных наблюдений с использованием современного электронного оборудования (рисунок 3).

Предприятия с системой наблюдательных станций КарГТУ

Карьер (разрез)Кол-во набл. станцийКарьер (разрез)Кол-во набл. станций
1234
Ушкатын III5Конырат3
Дальнезаподный 16Васильковский3
Дальнезаподный 29Варваринский центральный3
Западный3Чиганакский 17
Жомарт3Чиганакский 23
Тур5Алпыс3
Восточный камыс5Абыз3
Шубаркольский Центральный7Космурун3
Шубаркольский Западный1Акчий Спасский2
Молодежный4Малый Спасский2
Николаевский4Акжалский3
Куу-Чекинский4Богатырь1
Каражыра4Саяк2
Соколовский10Тастау2
Сарбайский15Итауз1
Качарский16Золоотвалы ГРЭС8

Рисунок 3– Современные технологии высокоточных наблюдений

На золоторудном карьере «Васильковский» ТОО «Алтынтау Кокшетау» внедрена автоматизированная система «GEOMOS», которая позволяет вести постоянный мониторинг состояния бортов карьера в реальном режиме времени (рисунок 3а).

Для исследования состояния прибортовых массивов карьера применяются новые методы изучения структуры горного массива с помощью 3D –сканера (рисунок 4) и георадара «Mala».

Рисунок 4 – Применение технологии 3D-сканирования на карьере

При решении вопросов обеспечения устойчивости карьерных откосов исходной информацией являются физико-механические характеристики горных пород, которые определяются в лабораторных и натурных условиях, методом обратных расчетов оползней и обрушений, а также косвенным методом. Наиболее надежным и достоверным способом определения прочностных характеристик прибортовых и отвальных массивов горных пород является метод обратных расчетов оползней, который учитывает все факторы, повлекшие нарушение устойчивого состояния массива. На основе известного графоаналитического способа разработана усовершенствованная методика расчета показателей сопротивления пород сдвигу по результатам съемок оползней (рисунок 5) с использованием численно-аналитического метода, основанного на интегрировании элементарных сил по поверхности скольжения.

Рисунок 5– Интерфейс программы SS01 обратных расчетов оползней

Как показали исследования, не учет этих величин может привести к погрешности определения коэффициента сцепления до 10-20%.

Для сложноструктурных месторождений целесообразно проводить комплексные исследования физико-механических свойств пород, включающие лабораторные, натурные испытания пород и обратные расчеты оползней с дифференцированным выбором расчетных показателей свойств пород [5].

Породный массив является физически дискретной, неоднородной, анизотропной средой, механические процессы деформирования которой носят нелинейный, переменный во времени характер. Для создания горно-геометрической модели прибортового массива предлагается кусочно-непрерывная интерполяция полиномами малой степени, что позволяет при моделировании горно-геологических контуров разработать достаточно простой и надежный алгоритм, позволяющий по исходной дискретной модели объекта получить адекватную непрерывную интерполяционную модель. Разработанный алгоритм обеспечивает возможность математического описания практически любой геологической ситуации, контуров борта карьера, поверхности скольжения, уровня грунтовых вод, тектонических нарушений, отраженных на геологическом разрезе вкрест простирания борта карьера (рисунок 6).

Рисунок 6 – Геологический разрез южного борта карьера «Николаевский» (интерфейс программы)

В соответствии с залеганием структурно-литологических элементов, интегральное уравнение предельного равновесия может быть представлено в общем виде

где m1 — количество литологических разностей, пересекаемых поверхностью скольжения; s — нормальное напряжение, действующее на элементарной площадке поверхности скольжения; m2 — количество контактов (поверхностей ослабления), по которым формируется поверхность скольжения; Lм, Lk — участки поверхности скольжения, проходящие по массиву и контакту (поверхность ослабления) соответственно;t — касательное напряжение, действующее на элементарной площадке поверхности скольжения [6, с.222].

Местоположение поверхности скольжения устанавливается на основе решения задачи теории предельного равновесия по минимальному коэффициенту запаса устойчивости. На основе изложенного алгоритма разработан программный комплекс [7] «Устойчивость карьерных откосов» с использованием которого решен ряд задач по обоснованию рациональных параметров карьерных и отвальных откосов и оценке состояния их устойчивости в различных горно-геологических условиях (рисунок 6), в том числе и с учетом фактора времени, разработаны рекомендации по обеспечению устойчивости прибортовых массивов карьеров (таблица 2).

Для увеличения углов наклона бортов карьеров на проектном контуре рекомендуется проводить искусственное укрепление прибортовых массивов горных пород, позволяющее увеличить углы откосов на участках с менее устойчивыми породами (рисунок 7).

Важнейшим критерием для этого служит экономическая эффективность мероприятий по укреплению массива, определяемая как разность экономии на вскрыше и затрат на укрепление массива по каждому варианту.

Предприятия с обоснованными КарГТУ параметрами карьерных и отвальных откосов

Карьер (разрез)Полезное ископаемоеКарьер (разрез)Полезное ископаемое
Ушкатын IIIжелезо, марганецКоныратмедь
Дальнезаподный 1полиметаллШатыркольмедь
Дальнезаподный 2полиметаллНурказганзолото, медь
ЗападныйбаритШемонаихинскиймедь
Шубаркольский ЦентральныйугольИтаузмедь
Шубаркольский ЗападныйугольАбыззолото, медь
МолодежныйугольКосмурунзолото, медь
Куу-ЧекинскийугольАркалыкскиебоксит
КаражираугольАшутскиебоксит
БогатырьугольАкжалскийполиметаллы
НиколаевскиймедьКачарские отвалыжелезная руда
Чиганакский 1баритСарыадыруголь
Чиганакский 2баритАлпысмедь, золото
Варваринский Центральныйзолото, медьКуланскийуголь
ВасильковскийзолотоСекисовскийзолото

Рисунок 7 — Параметры зоны укрепления восточного борта карьера Нурказган

Из ряда вариантов принимается оптимальный, которому соответствует максимальная прибыль от мероприятий по укреплению прибортового массива.

Проблема обеспечения устойчивостью прибортовых массивов на карьерах может быть решена только на основе комплексного подхода, включающего в себя решение всех составляющих задач и вопросов, геомеханического мониторинга состояния устойчивости карьерных откосов, рассматриваемых в данной статье [2, с.24].

Несмотря на имеющиеся достижения в области геомеханики (геотехники) открытых разработок имеются проблемные вопросы, которые требуются решить в ближайшее время:

  • продолжить техническое перевооружение маркшейдерско-геомеханических служб предприятий современными приборами и методиками измерений состояния горного массива;
  • совершенствовать методы расчета устойчивости карьерных откосов применительно к глубоким карьерам с учетом фактора времени;
  • разработать принципиально новые способы инструментальных оценок состояний прибортовых массивов глубоких карьеров сложноструктурных месторождений.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector