Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых.-1

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
9.54 Mб
Скачать

Министерство народного образования Казахской ССР

КАРАГАНДИНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

СДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Сборник научных трудов

Караганда 1 9 3 9

yM i( td d .L :с г г . г и

у.Д.Иизаметдинов, (.'«.К.Осиев,

 

Л.Д.Кузнецов

ПРОЧНОСТЬ ПОРОдНОл КОНТАКТОР

Прочность контактов пород - одни из основных показателей устойчи­

вости анизотропного массива. На открытых разрао'отках прочностные свойства контактов горных пород в определенных условиях могут оказать

свое решающее

влияние на

устойчивость уступов и бортов карьеров /1,

2,

3

/.

 

 

 

 

Изучением

прочностных

свойств контактов горных пород занимаются

как

в

лабораторных, так и ь

натурных условиях, стому вопросу посвящены

ра­

боты Н.Н.Куваева / 1 /, ГЛ.Фисенко / 2 /, В.(С.Абрамова и В.Т.Сапожникоаа / 3 /, Ю.id.Карташова, Б.В.Матвеева, Г.В.Михеева, А.Б.Фадеева

/ Д /, Э.В.Калинина / 5 / и других, диализ этих литературных источни­ ков по изучению прочностных свойств породных контактов позволяет у с о - ;

вершенствовать этот процесс, который заключается в комплексном

подхо­

де к изучению прочностных характеристик породных контактов на

основе

разумного использования преимуществ лабораторных и натурных исследова­ нии. При обследовании на карьерах состояния рабочих уступов, сложенных полускальными и скальными породами, выявляются участки, имеющие обру­ шения и производится их съемка с целью определения параметров породных

блоков и элементов залегания поверхностей ослаблений. Затем с этих

участков отбираются образцы контактов с целью исследования в лабора­

торных

условиях характера поверхностей коптJ K T G B , с п о м о ц ы в про о д о ­

графа

и углов трения по контактам, используя сдв ию н у ю установку.

Сцепления хе по породным контактам вычисляет .г.: уравнении предельного равновесии обрушенных блоков, подставив в них усредненные значения углов трения контактов. Ладекность же определении углов трения по по­ родным контактам в лаоораторных условиях не1 .изымает сомлели.1..

Смешение двух тел по сложному породному контакту складывается из

сдвига и

среза.

 

 

 

 

механизм депортирования некоторых породных контактов рассматрива­

ется в работе / 4

/, однако при сложном

его

виде несколько изменится.

При

этом

условие

предельного равновесия

но

сложному породному контак­

ту

можно

записать

в виде

 

 

 

Т = М

" + С Т д У ,

(I)

г д е .L

касательное

напряжение;

G - нормальное напряжение.

M'-St * M S2

 

 

~

Si *

5 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/f'-

COSjO'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ V = COSoC'•cos(«-’ +/>'J

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f f i f f f l m u i i p ) * * % ( / > + / > ) .

 

 

r^e J ) ' - угол трения

по контакту

; f t

-

сцепление

по

контакту

;

сС' - угол наклона

зубьев^контакта

\ Y

*j è

 

~ породные

углы

; S/

, S g -

площади контактов

для

f t

\\ f t .

 

 

 

 

 

 

 

/

На

основе

(I)

представляется

возможным

определение f t '

и j D

о

учетом

величины угла

оС / из про^илограммы

поверхности

контакта.

Вели­

чина

не

вызывает

сомнение в достоверности её определения по

раз­

личным

контактам,

что трудно сказать о ft

 

. При лабораторных методах

определения

сцепление

получается заниженным

в связи

с

нарушением пер­

воначального состояния контакта. Поэтому сцепление по контактам гор­

ных пород с достаточной степенью надежности можно определить на

осно­

ве съемок породных

обрушений на рабочих уступах карьеров, для чего

необходимо из условия предельного равновесия обрушенных пирамид

най­

ти сцепление по породным контактам, используя разработанные расчетные

формулы в работе / 6 /.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xlo разработанной методике были проведены исследования контактов

горных пород карьера "Дальний" Кэрагайлинского ГОКа, где выявлены

следующие их

виды

;

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

1.

контакты по типам пород

(диорит-диорит,

роговик-роговик, алев-

ропесчанйк-алеьропесчаник, джеспилиты-джеспилиты, диабазы-диабазы);

2* перетертый

диорит

мелкозернистый ;

 

 

 

 

 

 

k

3.гидроокислы железа ;

4.глинка трения по зонам бренчировэния.

üпроцессе осмотра трещин и различных породных контактов были отобраны для использования при лабораторных испытаниях заполнители. Дополнительно отобраны керны основных пород, слагающие Оорта карьера. Исследование породных контактов начинается с подготовки отобранных

образцов к

испытаниям,

для чего необходимо сначала подогнать образцы

в имеющиеся

размеры матриц.

 

Для испытания породныхконтактов использовался сдвиговый прибор

конструкции

института

ГИдРОИРОйКТ , у

которого обойми круглые, диа­

метром 7и мм.

 

 

Ъатем производится

съемка характера

поверхности породного контакта

с помощью профилографа по направлению сдвига, после чего породный об­ разец помещается в матрицы сдвигового прибора и производится сдвиг по контакту, причем для каждого контакта проводилось не менее трех сдви­ гов при различных нормальных нагрузках.

Подготовка образцов, испытание контактов различных пород и контак­ тов с различными заполнителями для условий карьера "Дальний" прово­ дились в лаборатории физики горных пород ЦКГТО. ысего подготовлено 24 образца. При проведении испытаний по сдвигу фиксировались следую­

щие характеристики : нормальная нагрузка /V/ , касательная

нагрузка

7V чецез

определенный промежуток времени ti

и величина

линейной

деформации

£i

. С целью определения величии

сцепления /f' и угла

трения

' но

контактам строится

график

зависимости

 

откуда

и находятся величины /У

и

(рис. 1).

 

|ff

!

\ W \ \ W V 4 X V V\\\^|

s

^

P.ic. i; rt мехшизму деформирования сложных породных контактов

Сразу нздо отметить, что величины сцепления по породным контактам получаются заниженные, так как при испытаниях трудно сохранить природ­ ную спайность в плоскости контакта. Кроме того проводились исследова­ ния различных контактов в зависимости от изменения сдвигающих сил

) и величин смещений ( // ).

Рис. 2.

Зависимость С

: а - по контакту диорит по

диориту

; б - по контакту

'диорит по гидроокислу железа

1рафика изменений ) показана на рисунке 2 (а, б). Откуда видно, что характер деформирования контактов при сдвиге в начальный момент имеет скачкообразный вид, связанный с рельефом поверхностей

тактов ГОрНЫХ ПОрОД.

Этот характер сохраняется при различных нормальных нагрузках на по­

верхность контактов (рис. 3).

Рис. 3. Паспорт прочности породных контактов

Таблица

Прочностные характеристики породных контактов

Наименование контактов, тип

!

Угол трения

по

пород и заполнитель

!

контакту р

\ градус

сериальный

 

 

22,5

 

диорит по диориту

 

 

Отсутствует

 

 

 

 

шероховатый

 

 

Зч

 

диорит по диориту

 

 

Отсутствует

 

 

 

 

сериальный

 

 

 

 

Роговик по

роговику

 

36

 

Отсутствует

 

 

 

 

сериальный

по' гранодиориту

 

53

 

Грзнодиорит

 

 

Отсутствует

 

 

 

 

Itfeроховатый

 

 

ль

 

Диорит по диориту

 

 

Перетертый

диорит

 

 

 

ыерОХрЬаТЫЙ

роговину

 

,7

 

Рого;ик но

 

 

! ТЫ.1

ГИДрОи...!С .Л ..'.нЛОсН

 

 

 

Г7

I

 

 

 

Продолжение табл.

Наименование контакта, тип

!

Угол трения по

пород и заполнитель

!

контакту J ) ' , градус

Шеооховатый

 

 

27

Диорит по диориту

 

Перетертый

овоидный роговик

 

 

Шероховатый

песчанику

 

30

Песчаник по

 

Отсутствует

 

 

 

Шероховатый

 

 

35

Зона брекчировзкия

 

Глинка трения

Общеизвестно влияние заполнителя на прочностные характеристики кон­

тактов. Нами же выявлено влияние заполнителей контактов для условий

карьера "Дальний" как на прочностные характеристики, так и на де­ формационные, причем на их изменчивость 'оказывает влияние зернистость

заполнителя (рис 2, а, б).

Результаты исследований различных контактов горных пород, получен­

ные для условий карьера "Дальний", по определению их углов трения приведены в таблице.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Куваев Н.Н. Роль т; ■’дккэватостн т устойчивости откосов и требо­ вание к методике её изучения // Труды ВНИМИ.- 1964,- Сб. 51.- С.185-

194.

2. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов.- М.: Нед­

ра, 1965,- 378 с.

5. Абрамов В.К., Сапожников В.Т. Некоторые результаты исследований прочностных свойств контактов горных пород // Труды ВНИМИ.- 1975.- Сб. 96.- С .140-153.

4. Прочность и деформируемость горных пород // Ю.М.Карташов, Б.В.Матвеев, Г.В.Михеев, А.Б.Фадеев / - М,: Недра, 1979.- 269 с..

5. Методическое лособие по инженерно-геологическому изучению гор­ ных пород. Tou I. Полевые методы./ Под ред. Е.М.Сергеева.- М.: Недра, 1964.- 423 с.

6. Полов И.И., Окатов Р.П., Низаметдинов Ф.К. Механика скальных массивов и устойчивость карьерных откосов,- Алма-Ата : Наука, 1986.- 256 с.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ ТУРГАЙСКИХ КАРЬЕРОВ

Ьффективность разработки месторождений полезных ископаемых откры­ тым способом находится ь непосредственной зависимости от состояния устойчивости бортов карьеров. В свою очередь, устойчивость открытых горных выработок может быть обеспечена путем назначения обоснованных параметров откосов уступов и бортов карверов, соответствующих горно­ геологическим условиям разработки месторождения, а также выбором опти­ мальных схем вскрытия рудных залежей, порядка их отработки, технологи­ ческих схем ведения горных работ и мероприятий по искусственному ук­ реплению откосов / i /.

о связи с увеличением глубины разработки и вовлечением в эксплуата­ цию участков со сложными горно-геологическими условиями особую значи­ мость приобретают вопросы управления устойчивостью откосов на карье­ рах Тургайского бокситового рудоуправления, где разработка рудных за­ лежей сопровождается оползнями бортов уже при глубинах карьеров 5060 м. За период 1977-8? гг. произошло 10 крупных оползней бортов карье­ ров объемом около 9 млн ы3. Иод оползнями либо вблизи их оказались значительные запасы полезного ископаемого, для доработки которых необ­ ходимо выполнить дополнительно вскрышные работы объемом 'оолее

1U млн м3, включая переэкска^ацию отвалов бестранспортной вскрыши, отгрузку пород тела оползня и разноску борта карьера.

Проведенными казедрол геодезии и маркшейдерского дела КарПТй ис­ следованиями было установлено несоответствие принятых в проектах пара­ метров уступов и бортов карьеров горно-геологическим и горно-техничес­ ким условиям разработки. Гак, генеральные угли бортов по проекту ока­ зались явно завышенными и при глубинах карьеров Н - 50 м принимались равными 3D0 . Согласно рекомендациям Карагандинского политехнического института угол устойчивого борта карьера является по глубине величи­

ной переменной и изменяется от

35°

при Н

- 50

м до Г0° при // = 130 и.

па цг;»1К>ы этапе исследований

..срои; иятии ко обеспечении длительной

jстсн'.чииости сортов карьеров базаре:. ииюь на пассивных методах

борьбы

с деформациями откосов путем их .да ызжиьания и частичной разгрузки

сортов, ЧТО потребовало Перепросит

ОЫГГСП

p.i !.3

ipbei.ût. сти

меропри-

НТИЯ повлекли за собой ДОПОЛНИТ

.ыые

З..ТР

1 : ; как тол ..ко за счет

вииолаживанин откосов об к-.:ми ьекрк„пмх

;а!от „обросли да ч-Ь

Оди-

жение объемов вскрыши при одновременном повышении устойчивости отко­ сов путем конструирования бортов выпуклого профиля при глубинах карье­

ров 60-90 ы в

ряде случаев дало положительные результаты; так, прида­

ние оптимального профиля

борта

карьеров Северо-Западного участка обес-

печит

снижение

объемов вскрыши

на z,5 млн м .

В

настоящее

время на месторождении разрабатываются рудные залежи,

приуроченные к

глубоким

(до 110-130 м) депрессионныы воронкам. Выпол­

ненные

расчеты показали, что для обеспечения длительной устойчивости

бортов

карьеров на этих участках необходимо предусмотреть выполажива-

. ние их

генеральных углов на 3-10° по сравнению с проектными. Попытки

повысить устойчивость бортов карьеров изменением их профиля зачастую

приводят к увеличению потерь полезного ископаемого в призме упора и

не дают требуемого эффекта, поскольку коэффициент запаса устойчивости

бортов в этих условиях значительно меньше 1. Кроме того, необходимость

доработки запасов бокситов и огнеупорных плит, ранее относимых в поте­

ри, потребует реконструкции ряда эксплуатируемых карьеров, на бортах

которых расположены отвалы бестранспортной вскрыши. Выполаживание бор­ тов таких карьеров помимо дополнительных вскрышных работ потребует

переэкскавации существующих отвалов, что далеко не всегда возможно из-

за отсутствия свободных площадей для' их размещения.

Отсюда вытекает задача разработки способа управления устойчивостью

откосов Тургайских карьеров путем изменения схемы отработки и техноло­ гии ведения вскрышных, добычных и отвальных работ, сущность которого заключается в следующем.

Разрабатываемый карьер условно разделяется на две части по глубине

fpiic.2). Глубина первой (верхней) части карьера определяется высо-

той устойчивого откоса Н / при соответствующем угле наклона откоса с£ »

отвечающей конкретным горно-геологическим и горно-техническим услови­

ям разработки, таким,как состав и физико-механические свойства слагаю­ щих откос пород, глубина и элементы залегания поверхностей ослабления

в массиве, технические возможности используемого горно-транспортного оборудования и т.п. Глубина второй (нижней) части карьера принимается

равной

разности проектной глубины карьера Н и глубины верхней части

карьера

Н .

Ъерхняя часть карьера отрабатывается сплошными продольными ззходка-

ии /

г /

с выходом

на

проектные

контуры до глубины, равной

/ У 7 под уг­

лами

наклона бортов,

обеспечивающими

необходимый запас устойчивости

откосов,

вскрышные

породы этой

чаете

карьеца укладываются

в отвалы

10

Соседние файлы в папке книги