книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых.-1
.pdfРиС • X» ТОлИОЛОГИ4CCKUЯ CXùùl'J |
bir |
u i,;; |
l'O j и;.,Х |
| .JOOT C рЗЗДёЛСлШ - |
||
eu карьера lia дье части ne |
|
: aV- ...vm карьера ; |
||||
б)- профиль карьера in начало |
ры; |
т. н |
иа.л-а-.й части |
|||
KüpL(;j)J |
у b) — ПрО^ЛЛЬ |
u i| i |
;рл |
b UjiK*' 'JC.J |
paapu* OTiCll |
|
иижнеи |
ч а с т и к а р ь е р а |
|
|
|
|
|
II
бестранспортной |
вскрыши, |
размещаемые на |
бортах карьера, и вывозятся |
автотранспортом |
во внешние отвалы. |
|
|
Нижняя часть |
карьера |
отрабатывается |
от одного из торцов либо одно |
временно от обоих торцов к центру сплошными поперечными заходкэми с одновременной засыпкой выработанного пространства пустыми породами, т.е. с формированием виутрикарьерного отвала на ьсю глубину нижней части карьера. При этом соблюдается криволинейиость вскрышных, добыч ных и отвальных работ с радиусом кривизны, равным половине ширины ниж
ней части карьера ( Æ = |
а/2 » где G |
- ширина нижней части карьера), |
и непрерывное подвигание |
фронта работ |
(рис. I, а). При отработке ниж |
ней части карьера наиболее рационально использование драглайнов типа ЭШ, что обеспечивает высокую производительность работ, а также выемку ограниченных в плане мульдообразных залежей и линз при минимально воз можных объемах вскрышных работ. Вскрышные породы первой заходки укла
дываются |
за экскаватором (рис.1, б), |
а после выемки полезного иско |
паемого |
породы вскрыши первой и всех |
последующих заходок укладываются |
в выработанное пространство, обеспечивая распор бортов карьера |
||
(рис. I, |
в). |
|
Устойчивость верхней части карьера гарантируется коэффициентом за
паса устойчивости . Устойчивость нижней части и бортов
карьера в целом обеспечивается за счет бокового распора, создаваемого внутрикарьерным отвалом, отработкой нижней части поперечными эаходка-
ми, кривизной и непрерывностью подвигания фронт? работ.
Прёдпокенная технология ведения горных работ получила эксперимен тальную проверку на карьере УП Ашутского участка ТБР, что позволило
не только обеспечить устойчивость откосов, но и повысить эффективность
разработки полезного ископаемого.
Глубина карьера УП Ашутского участка составляет в среднем 90 м,
достигая на отдельных участках, приуроченных к депрессионным воронкам,
110-130 м. Проектные углы откоса |
оС - |
23-20°, |
средневзвешенные |
физи |
|||||||
ко-механические характеристики при коэффициенте |
запаса 77 |
s 1,1 |
- |
||||||||
/Г = |
0,08 Ш1а, |
J> |
- |
13°. Оценка |
устойчивости бортов |
карьера |
согласно |
||||
/ 3 |
/ |
показала, |
что |
коэффициент |
запаса |
устойчивости |
борта |
изменялся |
|||
от |
1,0 |
до 1,3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прибортовой |
массив до глубины |
65-75 |
м характеризуется спокойным |
залеганием слоев горных пород и более высокими прочностными характе ристиками. Ниже указанной глубины залегает мощная толща подрудных глин с ослзбленными физико-механическими характеристиками.
Как показали исследования оползневых явлений на |
Тургайских кзрье- |
к, одной из причин нарушений устойчивости бортов |
карьеров является |
црезка горными работами слабых подрудиых глин при выемке полезного [Сопаемого. b связи с этим одним из условий ограничения глубины
[)хней части карьера является горизонт подрудных глин; вторым обяза
нным |
условием - |
ограничение числа |
уступов |
нижней части |
карьера |
до |
|||||||
5-х с |
тем, |
чтобы |
обеспечить |
более |
быстрое |
достижение проектной |
глу- |
||||||
№ |
и |
короткое время стояния |
откоса. Исходя |
из этих предпосылок верх- |
|||||||||
я часть |
карьера, |
отрабатываемая по |
обычной |
технологии продольными |
|||||||||
ходками, |
была ограничена глубиной |
Н |
= 65-75 и. При..разработке ниж- |
||||||||||
S |
части |
карьера |
глубиной Н ~ / i 1 = 25 м |
ее |
устойчивость обеспечива |
||||||||
ть применением схемы отработки залежи |
короткими поперечными заход- |
||||||||||||
пи с завалкой выработанного пространства и соблюдением кривизны |
|
||||||||||||
опта |
работ |
в |
плане. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Применение |
|
предлагаемой схемы о^аботки карьера позволяет повысить |
|||||||||||
лы погашения |
верхней части |
карьера |
при |
глубине Н 1- 65-75 м до |
|
||||||||
-31° |
против проектных 23-26°, а всего |
борта |
в целом до |
23-26° |
про- |
||||||||
13 проектных |
|
26-23°, т.е. в |
среднем |
на |
2-5°. |
Кроме того, |
увеличение |
ла наклона борта карьера дало возможность при обеспечении его устой-
вости сократить разноску борта но верхней бровке на 25-30 м по срав
няю с проектом. Сокращение объема вскрыши на конец отработки карьера
ставит |
2,5 млн |
м3 , что обеспечит экономию затрат на сумму 20Û тыс. |
б. |
|
|
Таким |
образом, |
эффективность предложенного способа технологии веде- |
я горных работ |
заключается в обеспечении устойчивости бортов карьера |
|
я одновременном |
сокращении объемов вскрышных работ за счет уьеличе- |
|
я угла |
п апаша |
откоса верхней части карьера, а следоьательпо, и |
рьера в целом, в уменьшении объемов пере-экскавации пород отвалов бес-
анспортной |
вскрыши, |
размещенной на бортах карьера, за счет умеиьше- |
я величины |
разности |
борта в плане по сравнению с проектом, ь сокра- |
яии путей транспортировании вскрышных пород при ьнутрикэрьерном отлообразовании и использования бестранспортного отьалообрззования.
GlhlCuiC JiHTbPATj Pii
х. Галустьян U.Ji. Управление геоыеханическими процессами в карье-
х.- Ц.: Недра, i2du.- *-37 с.
2. !;,ельников П.м. |
краткий спраьочник но открытым горным работам.- |
; Недра, 12з2.- А14 |
с. |
3. Методические указания по определению углов наклона бортов, отко сов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров.- Л . :
ВШШЙ, 1972,- 164 с.
УДК 621.1:622.271 |
П.С.Шпаком, |
Г.Г.Иоклод, |
|
С.Г.Ожигии |
|
ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ПРИБОРНОГО МАССИВА |
||
ПРИ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ |
КАРЬЕРНЫХ |
ОТКОСОВ |
Рост удельного веса открытого спосоО'з разработки полезных ископае мых вызывает необходимость вовлечения в эксплуатацию месторождении, разрабатываемых до глубин 600-700м, со сложными горно-геологическими условиями со сроком службы нерабочих бортов карьеров до 50 лет. В этом овяэи особую значимость приобретает проблема управления устойчи востью карьерных откосов, непосредственно связанная с вопросами уста новления рациональных по горно-геологическим и технологическим усло виям параметров уступов, бортов карьеров и отвалов, обеспечивающих на ряду с высокими технико-экономическими показателями предприятия безо пасность ведения горнах работ и полноту извлечения полезных ископае мых.
Возросшие требования к точности, объективности и оперативности рас четов параметров устойчивых карьерных откосов вызывают необходимость решения важной научно-технической проблемы обоснования геомеханических моделей прибортового массива горных пород и расчетных схем, соот-. ьетствующих определенным горно-геологическим и горно-техническим усло виям разработки, и создания на .основе современной вычислительной тех ники надежных способов расчета параметров откосов уступов, бортов карьеров и породных отвалов в различных условиях их формирования и загружения.
Сложность и разнообразие горно-геологических и горно-технических условий открытых разработок обусловили создание многочисленных расчет ных схем и на их основе различных методов, способов и приемов расчета устойчивости карьерных откосов, число которых на сегоднншиий день при ближается к 150 / X /.
Поэтому при решении задач устойчивости карьерных откосов, выбор расчетной схемы, соответствующей конкретным горно-геологическим усло виям и обеспечивающей необходимую точность решения, зачастую вызывает Зольшие затруднения.
Разработка надежных геомеланических (расчетных) моделей горного пассива невозможна без четного представления о механизме деформирова ния пород в прибортовой зоне открытых горных выработок, что требует организации и проведения специальных натурных и лабораторных исследо вании. Однол из основных задач исследования механизма деформирования массива горних пород является выявление формы и местоположения поверх ности скольжения.
л,.ш решения поставленных задач использовались данные многолетних натурных и лабораторных исследований, выполненных на кафедре геодезии и маркшейдерского дела Карагандинского политехнического института, iu/!upb,'j включали маркшейдерско-геодезические наблюдения за деформаднями карцерных откосов, маркшейдерские'съёмки оползней бортов карьерой и отвалов, съемки и замеры элементов залегания пород с целью геометризацпи структурных съойств массива, моделирование на эквива лентных материалах откосов пород в сложных горно-геологических усло виях их залегания / I, 2 /. На основе анализа результатов выполненных исследований установлено, что несмотря на многообразие горно-геологи ческих условий залегания горных пород в прибортовом массиве при реше нии задач устойчивости карьерных откосов можно ограничиться семью геомоханическими моделями /'табл.) : однородный, неоднородный, сло истый и скальный трещиноватый массивы, откосы иа слабом основании ог раниченной и большой мощности, нагруженные откосы и откосы отвалов скальных пород на устойчивом и слабом основании.
Каждая из приведенных геомеханических моделей включает в себя (по Г.Л.Фисенко) структурную модель массива, гипотезу о возможной харак тере смещения или деформирования и необходимые согласно принятой ги потезе и выбранным методам анализа прочностные и деформационные пара метры горного массива. Ь соответствии с этим каждая геомеханическая модель представлена несколькими расчетными схемами.
Анализ современного состояния вопросов расчета устойчивости отко сов показывает, что математическое описание всех расчетных схем может быть выполнено уравнениями теории предельного равновесия горного uacсиьн, как наиболее отвечающей природе деформирования карьерных откосов в широком диапазоне изменения горн' -геологических и горно-технических
Факторов.
бри решении задач устойчивости откосив в зависимости от горно-гео логических и горно-технических услиьий разрJ.JUTKH Месторождения выби рается геомеханическая модель, а затон кос/ш детального анализа рас-
15
Геомеханические модели и схемы расчёта устойчивости карьерных откосов ^а^ЛИ1*а
Геомехани- |
Расчётная схема |
|
|
ческая мо |
Условия и область применения |
||
дель |
|
||
|
|
|
|
I |
2 |
_____ • |
з |
|
|
• Однородный массив
В однородном (квазиооднородном) массиве, в слоистом массиве при отсутствии ослабленных кон
тактов между слоями |
или при бла |
гоприятном залегании поверхно |
|
стей ослабления 30° |
« SQO, |
I.I. Откос деформируется по экс-
потенциальнои поверхности скольжения,
1.2,. Откос деформируется по круглоцилиндрической поверхности скольжения; o'>ju,оС<м и о > /з»
1.3. иткос деформируется по по верхности скольжения, аппрок симирующейся дугами двух ок ружностей: и j0 </3 °.
1.4. Борт карьера выцуклого про филя при отсутствии неблаго приятных поверхностей ослаб ления и пластичных слоёв в основании: поверхности сколь
жения круглоцилиндрические и сложные.
1.5. Многоярусные отвалы выпук лого профиля на устойчивом основании. Поверхности сколь жения круглоцилиндрические и плавные криволинейные.
П. VTKOCU на слабом основании
•лоистый массив
Продолжение табл.
|
|
П Л |
Откосы уступов и бортов карь |
||
|
|
еров, |
ослабленных пластичным слоем |
||
|
|
(пропластком) |
или тектонической |
||
|
|
трешиной с глинкой трения, при под |
|||
|
|
резке их горными работами; отвалы, |
|||
|
|
в основании которых залегает слой |
|||
|
|
слабых пород (ослабленный контакт) |
|||
|
|
f><A и о к т < 0/5И, |
|
||
|
|
П.2. Отвалы, |
расположенные на |
||
|
|
мощных линзах |
слабых пластичных |
||
|
|
глин. В бортах карьера мощные слои |
|||
|
|
слабых песчано-глинистых пород. |
|||
|
|
Сложные поверхности скольжения. |
|||
Ш.г |
s, |
Ш.1. Борт сложен обводнёнными |
|||
рыхлыми породами |
|
||||
|
|
|
|||
|
|
Ш.2. Ярусы отвалов с различными |
|||
|
|
прочностными характеристиками по |
|||
|
|
род. |
|
|
|
|
|
Ш.3,111.4. Пликативные |
поверхности |
||
|
|
ослабления в складчатых |
структурах, |
||
Б |
|
являющиеся контактами пород различ |
|||
|
ных разновидностей: |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Ш.З - при пк. 4; Ш.4 - при п> 4, |
|||
|
|
где п |
- число полупериодов. |
||
|
|
Сложные поверхности |
скольжения. |
У.Отвалы 1У.Неоднородный скальных пород массив (
У1 .Нагруженные откосы
Продолжение табл.
1У.1. Борты карьеров в неоднородном
или слоистом массиве. Борт карьера произ вольной формы.
1У.2. Борт карьера произвольной формы, ь массиве имеются неблагоприятно ориенти рованные поверхности ослабления.
U-----9 J.»ухиал» цквшьных И ПОЛуСКаЛЬНЫХ
пород на устойчивом основании. //=/7//^
где К - эмпирический коэффициент,опре деляемый характером распределения грану
лометрического состава пород по высоте V К- = 0,3 *• 0,4).
У.2. Отвалы скальных и полускальных пород на слабом основании .
У11-У1.5. Расчёт устойчивости нагружен ных откосов с учётом характера распределе ния внешней нагрузки: от действия статичес— них.и динамических нагрузок, создаваемых
тяжелым горно-транспортным оборудованием
при его размещении на верхней площадке ус
тупа или отвала;
при размещении промышленных сооружений или отвалов вблизи верхней бровки борта
карьера. Поверхность скольжения может воз никнуть под любой точкой загружения.