Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение углов откоса бортов карьера

Устойчивость бортов карьера. Факторы, влияющие на устойчивость бортов.

С увеличением глубины карьера устойчивость бортов карьера приобретает важное значение. С увеличением глубины карьера увеличивается опасность обрушения бортов карьера при неправильном определении углов погашения. С другой стороны нерациональное уменьшение углов бортов карьера вызывает необходимость в дополнительных горных работах по разносу бортов карьера. Таким образом при определении устойчивости бортов карьера приходится учитывать действие двух ограничивающих противоречивых факторов: 1) создание безопасных условий работы, вызывающих выполаживаение бортов карьера; 2) стремление к уменьшению объёмов работ по дополнительному разносу бортов карьера, вызывающее увеличение угла откоса борта. Основные факторы влияющие на устойчивость бортов карьера:

1. Физико-механические свойства пород слагающие борта карьера;

2. Наличие и характер поверхностей ослабления в пределах борта карьера;

3. Размеры и форма карьера;

4. Обводнённость участков разработки;

5. Время существования карьера;

6. Характер буровзрывных работ в карьере;

7. Наличие нагрузок от сооружений на бортах карьера;

Физико-механические свойства горных пород являются одним из наиболее важных факторов устойчивости бортов, т.к. они определяют напряжённое состояние в бортах карьера под действием внутренних и внешних нагрузок из которых наибольшее значение имеет – главное касательное напряжение.

Наиболее важными свойствами пород влияющих на устойчивость являются плотность, пористость, трещиноватость.

Размеры и форма карьерного поля оказывают влияние на устойчивость бортов. Особенно сильно влияет глубина карьера. С её увеличением резко возрастает усилие сдвигающее породы в сторону выработанного пространства. Форма карьера в плане так же оказывает влияние.

Наличие и характер расположение бортов карьера по отношению к поверхностям ослабления. К поверхностям ослабления относятся: контакты различных слоёв горных пород, тонкие прослойки, особенно отличающиеся от окружающих пород физико-механическими свойствами, сильно обводнённые тонкие слои, трещины в массиве горных пород, слоистость в пределах массива прилегающих к борту, тектонические нарушения и другие нарушения сплошности массива.

47.Виды нарушений устойчивости бортов карьера. Мероприятия по повышению устойчи­вости бортов карьера.

Выделяют два вида нарушений устойчивости борта карьера: оползни и обвалы. Оползни – это такое нарушение устойчивости откоса борта, которое характеризуется медленным отделением части массива с постепенным перемещением в сторону выработанного пространства по поверхности ослабления без заметной деформации её в первый период оползания. Обвал – это такое нарушение устойчивости борта при котором часть массива внезапно отделяется и быстро перемещается в сторону выработанного пространства, опрокидывается и разрушается на части.

Проводятся следующие мероприятия:

— осушение примыкающих к борту пород;

— не подрабатывать пласты пород падающих в сторону выработанного пространства, а в случае необходимости подработки выполаживать борт до поверхности ослабления;

— строго производить заоткоску уступов до значений предусмотренных проектом;

— не размещать на бортах, склонных к оползанию, отвалов и тяжёлых сооружений;

— избегать массовых взрывов при подходе к проектному контуру карьера;

— строго выдерживать установленные нормами параметры элементов борта карьера и уступа;

— для предотвращения оползания бортов при необходимости оставлять подпорные целики;

— по возможности в местах склонных к оползанию устраивать вогнутые борта карьера;

48.Определение рабочих и нерабочих углов откосов бортов карьера

Углы откоса бортов карьера определяются проведением расчётов по двум направлениям. С одной стороны борт отстраивается по чисто геометрическим правилам с учётом факторов, которые можно учесть;

А с другой стороны после предварительного построения контуров борта карьера производится его расчёт оп условиям устойчивости горных пород в пределах борта карьера. В этом случае расчёты ведутся по методике принятой в механике грунтов.

Если правильно выбрать параметры обеспечивающие устойчивость нерабочих уступов карьера (альфан, Ну). Число и параметры предохранительных и транспортных берм на нерабочих бортах карьера с учётом правил безопасности ведения горных работ и технологии ведения горных работ, то конструкция нерабочего борта карьера не представляет особой сложности.

Исследование по величине устойчивых углов откосов нерабочих бортов карьеров указывает на то, что чаще всего величина углов откосов полученных по условиям принятой схемы вскрытия, системой разработки, величины и количества предохранительных и транспортных берм, оказываются меньше чем получены по расчётам из условия устойчивости бортов.

49.Управление состоянием массива горных пород. Основные методики.

Под управлением состоянием массива горных пород пониматься комплекс научных и технических мероприятий направленных на достижение оптимальных параметров карьерных откосов, при которых, обеспечивается безопасность ведения горных работ и их максимальная экономическая эффективность. Комплекс этих мероприятий определяется природными и горнотехническими условиями при разработке месторождения.

Комплексная методика технологического управления в бортах карьера включает методики:

— выбора оптимального направления развития горных работ с учётом условий устойчивости бортов карьера;

— управление в состоянии бортах путём изменения их конструктивных параметров;

— постановки бортов в предельное положение.

Основой специальной технологии управления состоянием пород в бортах карьера является искусственное укрепление неустойчивых участков и упрочнения горных пород.

Основные понятия о фронте горных работ карьера.

Направление развития горных работ на уступе выбирается непроизвольно. Месторасположение разрезной траншеи должно соответствовать проектному плану горных работ с тем, что бы обеспечивалась необходимое число вскрышных и добычных забоев в эксплутационный период разработки слоя, планомерность вскрышных и добычных работ. Фронт работ уступа различают прежде всего по следующим признакам:

I) По расположению:

1.Фронт работ расположен вдоль длиной оси карьерного поля

2. Фронт работ расположен вдоль короткой оси карьерного поля

3. Фронт работ расположен концентрически или по эллипсу

II) По структуре:

1.Однородный фронт работ, если он сложен только вскрышными породами или полезным ископаемы одного сорта. Ведётся валовая выемка горной массы.

2. Разнородный фронт работ: чередуются блоки пустых пород, полезного ископаемого и его различных сортов. Выемка в забоях раздельная, деление на блоки

3. Сложно-разнородный фронт работ, когда в его пределах практически не возможно выделить блоки только с пустыми породами или только с полезным ископаемым одного сорта. Ведут валовую выемку породу.

III)По направлению перемещения горной массы:

1.Фронт работ с поперечным перемещением горной массы, при складировании вскрышных пород в выработанном пространстве.

2. Фронт работ с продольным перемещением горной массы из забоев с применением карьерного транспорта.

IV) По погрузке горной массы:

1. Нижняя погрузка горной массы

2. Верхняя погрузка горной массы

3. Верхняя экскаваторная перевалка горной массы

4. Нижняя экскаваторная перевалка горной массы

V) По числу транспортных грузовых выходов:

1. Одинарный фронт (один грузовой транспортный выход с уступа)

2. Сдвоенный фронт (два грузовых выхода с уступа)

VI) По движению транспорта:

1) Тупиковый фронт: с возвратным движением транспортных средств.

2) Сквозной: с поточным движением транспорта.

VII) По положению транспортного выхода:

1) Фланговый фронт.

2) Центральный фронт.

51.Направления перемещения фронта горных работ в пределах карьерного поля.

Ведение открытых горных работ

Определение углов откосов борта карьера и высоты щели вертикального отрыва. Вычисление угла откоса борта вогнутого, плоского и выпуклого профиля. Схема расположения дренажных устройств карьера. Построение круглоцилиндрической поверхности скольжения.

РубрикаГеология, гидрология и геодезия
ПредметГеомеханика открытых горных работ
Видкурсовая работа
Языкрусский
Прислал(а)Julija-zaharchuk
Дата добавления05.10.2012
Размер файла937,6 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Определение граничного коэффициента вскрыши и конечной глубины карьера. Обоснование устойчивого угла наклона борта карьера по методике ВНИМИ. Отстройка борта с горизонтальным расположением предохранительных берм. Календарный план и режим горных работ.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.08.2016

Расчет производительности и парка карьерных экскаваторов. Определение параметров буровзрывных работ. Производительность и парк буровых станков. Отвалообразование при автомобильном транспорте вскрыши. Расчет углов откоса нерабочего борта карьера.

курсовая работа [104,3 K], добавлен 07.08.2013

Читать еще:  Как монтировать откосы сайдингом

Параметры устойчивости откосов борта карьера и его уступов. Физико-механические свойства массива. Взаимосвязь напряжений и деформаций пород в массиве. Геологические структурные особенности залегания пород, инженерные методы расчета их устойчивости.

курсовая работа [85,9 K], добавлен 25.09.2009

Определение основных параметров карьерного поля и границ карьера, запасов полезного ископаемого и расчет вскрыши в границах поля. Определение производственной мощности карьера по полезному ископаемому, построение графика режима и плана горных работ.

курсовая работа [135,2 K], добавлен 14.10.2012

Основные виды открытой разработки месторождений. Назначение и схемы проведения капитальных траншей. Параметры скважинного заряда и взрываемого блока, автосъездов и бортов карьера. Построение карьерного пространства. Ситуационный план горного предприятия.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.02.2014

Влияние высоты уступов на технико-экономические показатели разработки и безопасность ведения открытых горных работ, их выбор по условиям безопасности ведения выемочно-погрузочных работ и способу выемки. Скорость углубки и подвигание бортов карьера.

лекция [49,0 K], добавлен 26.08.2013

Анализ интенсивности развития горных работ и отработки карьера. Скорость подготовки новых горизонтов при различных видах транспорта и способах вскрытия карьера. Определение ширины площадки, достаточной для проходки траншей на нижерасположенном уступе.

лекция [189,6 K], добавлен 26.08.2013

Определение углов откоса бортов карьера

  • Новости
  • Каталог
    • Журналы
    • Горный журнал
    • Обогащение руд
    • Цветные металлы
    • Черные металлы
    • Eurasian mining
    • Non-ferrous Мetals
    • CIS Iron and Steel Review
    • MPT
    • Музеи
    • Ore & Metals Weekly
    • Архив журналов
    • Книги
  • Реклама
  • Подписки
  • Авторам
    • Требования к оформлению статей
    • Этические основы редакционной политики Издательского дома «Руда и Металлы»
    • Условия публикации
    • Рекомендации для рецензентов
  • Издательский дом
    • Вакансии
    • Об Издательстве
  • Контакты
    • ИД «Руда и Металлы»
    • Редакции журналов
    • Горный журнал
    • Цветные металлы
    • Черные металлы
    • Обогащение руд
    • Представительства в странах СНГ и за рубежом
  • Работа
  • Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

    Гавришев С. Е., директор Института горного дела и транспорта, зав. кафедрой, проф., д-р техн. наук, ormpi-cg@mail.ru

    Заляднов В. Ю., доцент

    Институт горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия:
    Зотеев О. В., ведущий научный сотрудник, zoteev.o@mail.ru

    Представлены результаты научно-исследовательской работы по прогнозу возможных деформаций погашенных откосов уступов и бортов Сибайского карьера при отработке законтурных запасов руд подземным способом. Описаны инженерно-геологические условия эксплуатации месторождения, дан анализ результатов инструментальных наблюдений за состоянием откосов бортов карьера, приведена методика расчета их устойчивости. Представлено описание используемых в работе программных комплексов и полученных показателей.

    1. Доработка залежи Новый Сибай Сибайского месторождения подземным способом : технологический регламент. Т. 1 : Пояснительная записка (Шифр 308/07 ПР-ТР). — Екатеринбург : Уралмеханобр-УГМК, 2008.
    2. Научное сопровождение и надзор за состоянием устойчивости бортов Сибайского карьера : отчет о НИР Уралмеханобр; рук. П. В. Кольцов; исполн. Ю. С. Иванов. — Екатеринбург, 2009. — 97 с.
    3. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. — СПб. : ВНИМИ, 1998. — 208 с.
    4. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. — Л. : ВНИМИ, 1972. — 165 с.
    5. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В. Комбинированная разработка рудных месторождений. — М. : Горная книга, 2012. — 344 с.
    6. Chen J., Gu D., Li J. Optimization principle of combined surface and underground mining and its applications // Journal of Central South University of Technology. 2003. Vol. 10. No. 3. P. 222–225.
    7. H. Peng, Qingxiang Cai, Li Ma, Wenliang Tang. End-wall slope stability analysis of surface coal mine under the combined open-pit mining with underground mining // EJGE. 2014. Vol. 19. Bund. А. P. 185–194.
    8. Wang N., Wan B. H., Zhang P., Du X. L. Analysis on deformation development of open-pit slope under the influence of underground mining // Legislation, Technology and Practice of Mine Land Reclamation : Proceedings of the Beijing International Symposium on Land Reclamation and Ecological Restoration (LRER 2014), Beijing, China. — London : Taylor & Francis Group, 2015. Р. 53–59.
    9. Marino G. G., Posluszny G. Progressive mine instability and subsidence response: a case study // EJGE. 2015. Vol. 20. Bund. 12. P. 5115–5131.
    10. Пикалов В. А., Соколовский А. В., Василец В. Н., Бурмистров К. В., Заляднов В. Ю. Обоснование эффективных параметров комбинированного открыто-подземного способа разработки угольных месторождений // Горный журнал. 2016. № 1. С. 67–72.
    11. Мельников И. Т., Заляднов В. Ю., Шевцов Н. С., Павлова Е. В., Погорелов А. Ю., Смяткин А. Н. Автоматизированный расчет устойчивости откосов бортов карьеров // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 2(42). С. 8–12.
    12. Гавришев С. Е., Заляднов В. Ю., Кравчук Т. С., Павлова Е. В. Оценка общей устойчивости бортов Сибайского карьера при отработке законтурных запасов руды подземным способом // Маркшейдерское и геологическое обеспечение горных работ : cб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практич. конф. — Магнитогорск : Изд-во МГТУ им. Г. И. Носова, 2013. С. 155–162.
    13. Цыганов А. В., Осинцев Н. А., Гавришев С. Е., Рахмангулов А. Н. Формирование технологических схем безопасной работы карьеров. — Магнитогорск : Изд-во МГТУ им. Г. И. Носова, 2014. 134 c.
    14. Coal Production and Processing Technology / Ed. by M. R. Riazi, Rajender Gupta. Taylor & Francis Group, LLC, 2016. 535 p.

    Проектирование карьера как объекта горнодобывающего комплекса

    1 Определение углов наклона бортов карьера

    2 Проектирование глубины и границ открытой разработки месторождения

    3 Проектирование производительности карьера

    Важнейшими характеристиками боковой поверхности карьера являются углы откоса его бортов.

    Задача при проектировании состоит в том, чтобы определить максимальные углы наклона рабочего и нерабочего бортов карьера, отвечающие требованиям устойчивости и обеспечивающие возможность размещения необходимого числа площадок и берм различного назначения, рациональное расположение транспортных коммуникаций и минимальный объём вынимаемых пустых пород.

    Угол наклона нерабочего борта карьера в первую очередь зависит от его конструкции, обусловленной параметрами нерабочих уступов, шириной и числом берм различного назначения, а также формой и элементами залегания полезного ископаемого.

    Определение угла наклона нерабочего борта может быть основано на двух различных подходах.

    При одном подходе для определения проектной величины угла конструируют борт и полученную величину конструктивного угла αк сопоставляют с предельным (расчетным) значением, которое используют в качестве ограничения, т.е. αк

    Необходимо подчеркнуть, что при проектировании вскрытия и транс-портирования горной массы следует выбирать наиболее благоприятное для устойчивости участков борта положение вскрывающих выработок и транспортных берм.

    При другом подходе, имеющем целью минимизировать объем вскрышных пород, включаемых в контур карьера, — вначале определяют предельно допустимый угол наклона αпр для каждого характерного участка нерабочего борта карьера, а затем конструируют борт таким образом, чтобы его профиль вписался в расчетный.

    Величина этого угла может быть ограничена геомеханическими или геолого-структурными условиями месторождения.

    Рационализировать конструкцию борта с целью оптимизации угла его наклона можно путем:

    • отстройки нерабочих уступов на каждом погашаемом горизонте (участке борта) с параметрами, соответствующими свойствам и структуре горных пород;

    • применения инженерных мероприятий (без изменения конструкции борта), направленных на предотвращение осыпеобразования и локальных обрушений уступов или улавливания осыпей;

    • расположения транспортных берм и технологических площадок на участках, где необходима разгрузка борта (преимущественно в границах призмы активного давления);

    • придания предохранительным бермам минимально необходимой (для механизированной их очистки) ширины за счет применения «щадящей» технологии при их нарезке;

    • сокращения продолжительности стояния бортов в предельном положении на участках месторождения, сложенных менее прочными породами (выбор соответствующих вариантов вскрытия и направления развития горных работ).

    При проектировании карьера углы наклона нерабочего борта, параметры уступов и предохранительных берм вынужденно принимают без достаточного геомеханического обоснования из-за отсутствия достоверных данных о законтурном массиве. В процессе эксплуатации эти параметры следует уточнять с учетом дополнительно получаемой информации о физико-механических свойствах и структуре массива.

    Читать еще:  Работа мастером по откосам

    Во всех случаях при проектировании необходимо принимать технологические решения, позволяющие снизить отрицательное воздействие горных работ на законтурный массив, в частности, для защиты от сейсмического и дробящего действия взрывов целесообразно применять короткозамедленное и контурное взрывание, экранирующие щели, буферные слои и т.п. В тех случаях, когда конструктивный угол наклона борта меньше расчетного, увеличить его можно путем применения изолирую-щих покрытий поверхности откосов, искусственных или укрепленных берм и осыпеуловителей, укрепления локальных участков уступов.

    С позиций геомеханики максимальный угол наклона нерабочих бортов ограничивается:

    • физико-механическими свойствами и блочностью законтурного массива (однородные и приравниваемые к ним законтурные массивы);

    • элементами залегания полезного ископаемого или протяженных поверхностей ослабления, простирающихся согласно с бортом (лежачий бок пластовых и жильных месторождений, наличие тектонических нарушений, слабых пропластков и т.п.);

    • параметрами нерабочих уступов и берм различного назначения, обусловленными как геомеханическими факторами, так и транспортно-технологическими решениями.

    В соответствии с этим выделяют три типа бортов карьеров.

    Конструкции бортов I типа.Законтурный массив не имеет явных по-верхностей ослабления, участвующих в формировании потенциальной призмы обрушения. Предельный угол наклона борта апр является функцией характеристик сопротивления пород сдвигу и коэффициента структурного ослабления. При высоте Н его можно рассчитать по формуле:

    где Нс — глубина связности, м, Нс = 5,14С сtg (45° — φ/2)/γ; С, φ, γ — соответственно удельное сцепление пород в массиве, Па, угол внутреннего трения, градус, и объемный вес пород, Н/м 3 .

    Конструкции бортов II типа.Величина угла наклона борта карьера в лежачем боку ограничена либо углом падения залежи полезного ископаемого β, либо наличием в массиве протяженных поверхностей ослабления, простирающихся согласно с бортом. Если при заданной высоте борта угол их падения β 3 ) вскрышных пород, который необходимо удалить для обеспечения производительности карьера по полезному ископаемому.

    В сумме, в одних и тех же единицах измерения, эти показатели составляют производительность карьера по горной массе.

    Основными факторами, определяющими производительность карьера, являются:

    • горно-геологические условия разработки;

    • объем и ценность запасов месторождения;

    • максимально возможная скорость развития горных работ в глубину и в плане;

    • срок отработки месторождения или эксплуатации карьера;

    • потребность в добываемом сырье;

    • размер и график инвестиций, условия финансово-хозяйственной деятельности предприятия.

    Горно-геологические условия разработки обусловливают жесткую взаимосвязь между производительностью карьера по полезному ископаемому и вскрыше.

    По объему и ценности запасов полезных ископаемых месторождения, вовлекаемых в разработку, годовую производительность карьера по полезному ископаемому устанавливают таким образом, чтобы обеспечить деятельность предприятия в течение достаточно длительного периода времени с целью более эффективного использования оборудования, строительства и амортизации производственных зданий и сооружений, социально-бытовой инфраструктуры.

    Максимально возможная скорость развития горных работ в глубину и в планеопределяет возможную интенсивность разработки месторождения.

    За сопоставимый показатель интенсивности разработки может быть принята среднемесячная величина вскрываемой площадки м 2 /мес:

    где Lф.у. — принятая средняя протяженность фронта работ уступа, м; υф — среднемесячная скорость подвигания фронта работ, м/мес.

    Интенсивность разработки определяется горно-геологическими условиями месторождения, физико-механическими свойствами разрабатываемых пород, которые в основном обусловливают применение тех или иных систем и технологий разработки и технических средств. При этом отсутствует ограничение по числу единиц используемого оборудования, т.е. оно может быть максимально возможным.

    Способ заоткоски и отстройки нерабочего борта карьера

    Владельцы патента RU 2246621:

    Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих месторождений. Техническим результатом является создание равноустойчивого крутого борта по глубине карьера при снижении объемов вскрыши на всех этапах его заоткоски и отстройки. Для этого способ включает нарезку уступов с изменяющимися углами. Причем дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения, при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°. 2 ил., 1 табл.

    Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке наклонных и крутопадающих месторождений.

    Известен способ заоткоски борта при отработке крутопадающих рудных тел, заключающийся в последовательной погоризонтной выемке вскрышных пород и полезного ископаемого и заоткоске уступов с глубиной под одинаковым углом, образуя плоский борт карьера (М.В.Васильев, К.М.Штукатуров, А.Ф.Ткачев. Железорудные карьеры. М.: Недра, 1982. — 262 с.).

    Недостатком данного способа является то, что принимается одно значение угла откоса борта независимо от того, что геологоразведкой устанавливаются обычно две-три зоны по глубине месторождения, отличающиеся различной нарушенностью и трещиноватостью пород, как правило, снижающиеся с глубиной отработки месторождения. Завышение углов откоса борта в его верхней части приводит к преждевременному оползанию и обрушению участков борта, а занижение угла откоса в глубокой зоне малотрещиноватых и малонарушенных пород приводит к снижению глубины карьера. Кроме того, это приводит к автоматическому снижению ширины рабочей зоны карьера до минимальных значений, а в дне карьера до 15-30 м.

    Известен способ отстройки борта при доработке кимберлитогого месторождения, заключающийся в том, что борт первоначально отстраивают промежуточной глубины с параметрами, допустимыми по устойчивости, а затем осуществляют погашение борта ниже промежуточного дна на этапе доработки массива полезного ископаемого в прибортовых целиках и заканчивают отстройку борта на этом участке сверхвысокими крутыми уступами под предельным углом погашения (А.С. №2180041 С2 Е 21 С 41/26 А.Н.Акишев, В.А.Бахтин, Н.К.Звонарев, Е.В.Бондаренко, М.В.Ганченко, опубл. 27.02.2002 Бюлл. №6).

    Недостатком способа является то, что заоткоска и отстройка большей части борта осуществляются с параметрами, обеспечивающими их устойчивость, а при заоткоске нижней части борта под крутыми углами происходит подрезка борта, поскольку общий коэффициент запаса устойчивости меньше 1.3 (проект). Кроме того, накануне перед доработкой запасов коэффициент запаса может быть ниже значений в предельном состоянии и не исключены подвижки борта.

    Помимо этого при сверхвысоких и крутых откосах уступов не гарантируется безопасность производства добычных работ при доработке карьера с небольшими запасами в целиках.

    Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ заоткоски и отстройки борта, включающий отстройку борта с откосом его, близко соответствующим профилю борта В.В.Соколовского (А.М.Демин, А.М.Иоффе, В.А.Зенкин Рациональный профиль борта карьера. Горн. инф. — аналит. бюлл — №1, 2002 г. — С.141-145). При этом профиле борта участки откоса в его верхней положе (до 20-25°), а затем следует постепенное их увеличение и в нижней на последнем участке их угол составляет 90°. Такой борт соответствует по форме “капле”, находящейся на потенциальной (наклонной) поверхности отрыва и связанной с ней сцеплением.

    По методике ВНИМИ высота борта делится на 3 части, и в верхней части заоткоски участка борта осуществляется под углом 30-35° и более с крутыми углами в средней и нижней частях откоса борта.

    Недостатком способов является то, что пологие углы откосов верхних участков бортов не соответствуют реальным условиям их устойчивости в скальных массивах. Такие откосы соответствуют откосам насыпных пород и близки к откосам отвалов.

    Кроме того, пологие углы откосов в верхних участках борта приводят к большому ущербу при разработке месторождений открытым способом, поскольку параметры бортов карьеров на поверхности могут достигать 4-6 км и более и на этих участках предстоит разрабатывать большой объем дополнительной вскрыши.

    Читать еще:  Состав работ при ремонте откосов

    Целью изобретения является создание равноустойчивого крутого борта по глубине карьера при снижении объемов вскрыши на всех этапах его заоткоски и отстройки.

    Поставленная цель достигается тем, что способ заоткоски и отстройки борта карьера включает нарезку уступов с изменяющимися углами. Причем дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения, при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°.

    Особенностью создания устойчивых бортов в карьерах, особенно глубоких, является то, что отстройка верхних уступов и участков борта опережает формирование уступов в глубоких зонах на 20-30 лет и более.

    В известных методах определения параметров бортов карьеров (метод ВНИМИ и др.) в расчет принимается ослабленная поверхность скольжения, по которой со временем при доработке карьера борт переходит в равновесное (предельное) состояние. Расчетные характеристики пород на сдвиг при этом редко превышают с учетом коэффициента запаса n3=1.3: угол внутреннего трения (ϕ=30-32°, а сцепление С=0,2-0,4 МПа. Определенные по ним параметры бортов карьеров глубиной Н=300-500 м (угол откоса борта αб), как правило, не превышают 42-45°.

    Между тем по генезису образования (магматические) и структуре скальных пород особенно наклонные и крутопадающие рудные тела, работающие в откосе борта на срез (без выявленных крутоподсекающих бортов тектонических разрывов), месторождения могут быть разделены на типы: скальные малотрещиноватые, близкие к монолитным, скальные средне- и трещиноватые, сильнотрещиноватые. Сцепление пород в них отличается на порядок и более: от 0,3-0,5 МПа (при смещении блоков относительно друг друга) до 7-10 МПа (при работе пачек на срез).

    Равноустойчивый оптимальный угол наклона уступов и борта карьера с глубиной месторождения необходимо определять с учетом:

    — снижения трещиноватости и нарушенности пород с глубиной месторождения;

    — влияния массовых взрывов в карьерах на разрушение (трещинообразование) приоткосного массива (на величину 100-140 диаметров заряда и более);

    — влияния выветривания и гидрогеологии на устойчивость откосов уступов и приоткосного массива борта;

    — влияние разгрузки массива;

    — учет периода доработки карьера, когда горные работы под последними заоткошенными уступами не ведутся.

    Снижение трещиноватости пород массивов с глубиной месторождения может быть

    описано выражением вида

    где А — постоянная;

    Н — глубина карьера;

    х — показатель степени.

    Значения величин как постоянных А, так и х для месторождений, различны и подлежат определению.

    Влияние массовых взрывов в карьере на нарушение приоткосных массивов определяется с учетом взрыва ВВ за весь срок эксплуатации карьера (в приоткосной зоне).

    В общем виде клин сдвига в приоткосном массиве от взрыва ВВ условно может быть оформлен наклоном прямой к горизонтали под углом α1. Глубина распространения нарушений на поверхности от количества ВВ изменяется от 10-15 м (малотрещиноватый массив) до 100-120 м (сильнотрещиноватый массив), а от бровки откоса вблизи дна от 3-5 до 5-10 м.

    Ширина зоны выветривания, которая должна приниматься в расчет при заоткоске уступов и участков борта, может изменяться от 1-2 м (малотрещиноватые, близкие к монолитным) до 8-10 м (сильнотрещиноватые массивы) за 20-25 лет их стояния.

    Влияние разгрузки массива проявляется в большей степени в блочном трещиноватом массиве, особенно в период формирования клина сдвига.

    Учет периода доработки карьера необходимо для того, чтобы произвести заоткоску уступов под максимально возможным углом вплоть до 90°, поскольку ведение работ под такими откосами непродолжительны и сдвижения откоса на таких участках бортов при минимальной нарушенности скальных пород невозможны.

    Одновременный учет влияющих факторов предопределяет плавное изменение углов заоткоски уступов и участков борта с глубиной месторождения, а профиль откоса борта близок к выпуклому с постепенно изменяющейся геометрией и крутизной до вертикального участка вблизи дна карьера.

    Крутизна отдельных участков борта может изменяться от 50-55° (верхние одинарные уступы в сильнотрещиноватых массивах), 70-60° — в трещиноватых массивах на средних горизонтах и до 80-85° в малотрещиноватых массивах на глубоких горизонтах при доработке карьера.

    В таблице приведена классификация массивов пород по нарушенности и трещиноватости в соответствии с коэффициентами трещиноватости.

    Таблица
    Классификация породных массивов по трещиноватости и сцеплению пород
    ПоказателиЕдиницы измеренияТипы массивов
    малотрещиноватыетрещиноватыеинтенсивно трещиноватые
    Коэффициент трещиноватостиЧисло трещин на 1 м кернадо 3-515-25свыше 25-30
    СцеплениеМПа7-702-30,5-1

    На фиг.1 приведен разрез месторождения с дифференцированными по глубине карьера углами откоса уступов борта.

    На фиг.2а, 2б, 2в, 2 г, 2д приведены графики изменения величины сцепления и угла внутреннего трения породного материала по мере уменьшения его крупности d. При блоках размером 1 м более сцепление пород достигает 7-10 МПа, а угол внутреннего трения 45° и более.

    Пример конкретного исполнения

    Для Ньоркпахского месторождения апатито-нефелиновых руд, отрабатываемого одноименным карьером рудника “Восточный” ОАО “Апатит” на основе учета всех влияющих факторов, таких как большая нарушенность пород на верхних горизонтах (крупная блочность пород), влияние массовых взрывов в карьере, снижающих сцепление между блоками до минимальных значений и зоной распространения до 50-100 м, выветриванием пород на верхних горизонтах на ширину до 20-30 м за 20 лет работы карьера определены параметры устойчивых откосов уступов и участков борта до конца отработки месторождения карьером.

    На средних и особенно нижних горизонтах ширина зоны нарушений постоянно снижается и составляет 5-10 м при отработке последнего горизонта.

    Коэффициенты А и х, определяющие закономерность снижения коэффициента трещиноватости массива с глубиной, составили соответственно А=116, х=0,43. В соответствии с установленной зоной нарушений по глубине карьера (Нк=260-390 м) определены устойчивые углы откосов уступов и участков борта. Они составили на верхнем горизонте 50-55°, на последующих с увеличением до 60-70° (средние горизонты) и до 80-85° — на нижних, причем два последних сдвоенных уступа (участок борта Ну=60 м) имеют угол 90° (вертикальные сдвоенные уступы) с бермой 5-10 м для безопасности выполнения работ. Угол откоса борта на этом участке составит 78-80°.

    По проекту угол откоса борта (плоский) 46-47°. По предлагаемому способу крутизна борта 56-57°, что обеспечивает снижение объема пород в бортах от разноса по сравнению с проектом до 35-38 млн.м 3 .

    Для глубокого Коашвинского карьера рудника Восточный ОАО “Апатит” (Нк=600-800 м) участок борта в глубокой части карьера с минимальным нарушением законтурного массива определены три сдвоенных вертикальных уступа по 30 м с бермами шириной 5-10 м (участок борта Ну=90 м), угол откоса участка борта — 78-80°. На карьерах высота уступов h=15 м, щелеобразование производится бурением скважин диаметром 100-120 мм.

    Способ заоткоски и отстройки борта карьера, включающий нарезку уступов с изменяющимися углами, отличающийся тем, что дифференцированные по глубине карьера углы откосов сдвоенных уступов образуют с учетом снижения параметров нарушений с глубиной месторождения при естественной блочности верхних горизонтов и влияния массовых взрывов и выветривания пород с постепенным увеличением их крутизны до оформления вертикальных откосов сдвоенных уступов при доработке карьера, причем углы откосов уступов и участков борта на верхних горизонтах в скальных сильнотрещиноватых породах составляют 50-55°, среднетрещиноватых и трещиноватых — 70-60° и в малотрещиноватых породах могут составлять 80-85°, а участки борта высотой 60-90 м в глубокой части карьера с вертикальными сдвоенными уступами и предохранительными бермами 10 м имеют угол откоса 80-85°.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector