Nmexpertiza.ru

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

Предельный угол откоса борта карьера

Метод расчета устойчивости бортов карьеров

  • Инженерное направление
    • Геодезические работы
      • Контрольно-геодезическая съёмка
      • Геодезический мониторинг
      • Геодезические работы при строительстве дорог
      • Геодезическое сопровождение
      • Исполнительная геодезическая съемка
      • Трассирование линейных объектов
      • Разбивка осей зданий
      • Съемка подземных коммуникаций
      • Фасадная съемка
      • Геодезия участка
      • Подсчёт объёмов земляных масс
      • Геодезический контроль
      • Вынос проекта в натуру
    • Маркшейдерские работы
      • Маркшейдерские наблюдения за сдвижениями горных пород и земной поверхности под влиянием горных работ
      • Маркшейдерские работы при освоении месторождений полезных ископаемых
      • Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений
      • Маркшейдерский аудит
      • Маркшейдерские съёмки
    • Топографические работы
      • Топографическая съемка местности
      • Определение объемов складирования
      • Геоподоснова земельного участка
      • Подеревная топографическая съёмка
      • Ландшафтная съемка
      • Топографическая съемка для газификации
    • Экологические изыскания
      • Экологическая оценка
      • Экологическое сопровождение
      • Экологический мониторинг производства
      • Инженерно-экологические изыскания почвы
      • Экологическое сопровождение строительства
    • Геологические изыскания
      • Инженерно-геологическая съемка участка
      • Исследования физико-механических свойств грунтов
      • Гидрогеологические исследования
      • Инженерно-геофизические исследования
    • Геотехнические изыскания
    • Бурение скважин
    • Проектирование зданий
      • Проектирование ангаров
      • Проектирование ферм
      • Проектирование складов
    • Обследование зданий
  • Научное направление
    • Аналитический отдел
    • Лаборатория геомеханики
    • Лаборатория физико-механических свойств горных пород
    • Научно – технический совет

Цель нашей компании – реализация современных подходов в области научного сопровождения освоения недр Земли отраслевого значения. Инновации в инженерном обеспечении горной промышленности и изысканиях при работах, оказывающих влияния на безопасность объектов капитального строительства.

Постоянный мониторинг за откосами карьеров позволяет предотвратить крупные аварии и сохранить множество рабочих мест. Для того, чтобы контролировать состояние карьерных бортов специалисты решают четыре основных задачи:

Обоснование расчетного метода.

Выбор исходных параметров для проведения расчета.

Разработка и проведение мероприятий, направленных на предупреждение деформации склонов. В него входит также наблюдения за сдвижениями земной поверхности.

Чем обуславливается устойчивость бортов карьера?

Существует большое количество факторов, которые влияют на состояние откосов. Выделяют несколько основных групп:

Геологические факторы. К этой группе относят состав и состояние бортов, свойства пород, которые располагаются на откосах, строение массивов. От данной группы факторов зависит выбор расчетов показатели устойчивости бортов и направленность противодеформационных мероприятий.

Гидрогеологические факторы. Влияние подземных вод оказывает значительное воздействие на весь массив. Некоторые горные породы при постоянном контакте с водой могут изменять свои свойства (выщелачиваться, набухать и так далее). Под воздействием давления часто борта разрушаются и могут оплывать либо поддаваться суффозии.

Технологические факторы. Постоянно производимые работы в карьере сильно влияют на состояние бортов. Неудачно выбранное направление выработки горных пород может привести к деформации массива и его разрушению. При высокой скорости добычи борта постоянно меняют свои границы, благодаря чему в них не успевают развиться реологические и деформационные процессы.

Борта имеют вогнутые, прямолинейные и выпуклые участки, благодаря чему их устойчивость может сильно отличаться. Установлено, что прямолинейные откосы менее устойчивы к деформации, чем борта, состоящие из большого количества изгибов. Расчет устойчивости бортов и уступов карьера необходимо проводить с учетом факторов, влияющих на нее.

Что представляет собой устойчивость откосов карьеров

Под устойчивостью предполагается способность барьера сохранять в течение определенного срока свои свойства и форму. Основной целью исчисления выступает определение наилучшего угла поверхности борта или его высоты при наличии данных об его наклоне. Методы исчисления бортов карьера позволяют устранить оползни и обрушения. Оптимальный показатель угла наклона отвала исчисляется по номограмме, на которой указывается зависимость высоты борта от угла при различных свойствах пород и их устойчивости к сдвигу.

Как происходит расчет устойчивости?

Основным методом вычисления устойчивости карьерных бортов выступает инженерный. Он предполагает расчет предельного равновесия откоса при помощи потенциальных участков скольжения. Одним из распространенных инженерных методов выступает расчет однородного откоса по кругоцилиндрической поверхности сползания. Также существует вариант основанный на расчете по плоской поверхности. Выбор способа зависит от угла падения пород:

Плоскую форму сползания используют в случаях большего угла падения пород нежели угол внутреннего трения. Форма применяется в случаях, когда между породами осуществляется подрезка контактов. Также плоская форма присутствует если происходит подрезка дизъюнктивных нарушений, разломов, которые падают в углубление под углом, имеющим большие показатели, чем угол внутреннего трения.

При однородном либо слоистом построении бортов, а также в иных случаях используют круглоцилиндрическую поверхность.

Поверхность сползания также может строиться на основе данных маркшейдерских данных, которые были получены вследствие тщательного анализа. Во время построения поверхностей сотрудники геодезических компаний проводят инженерно-геологические разрезы с указанием на них всех мельчайших деталей.

Одной из главных причин разрушения откосов выступает большое количество воды в породах. При слишком высоких показателях могут происходить оползни. В первую очередь для предотвращения данных явлений необходимо тщательно продумать прибортовую зону, в которой должны находиться каналы для водоотведения. Канавы производят отвод поверхностной жидкости за пределы карьера. В местах расположения уступов предполагается расположение перепусков, которые ведут к водосборникам. В некоторых случаях может понадобиться бурение водоотводящих скважин. Если все же сползающий клин образовался на борту, то необходимо уменьшить его вес при помощи выполаживания. Данная манипуляция направлена на укрепление склона и может повысить запас устойчивости борта карьера.

Геомеханическое обоснование параметров вскрышных уступов при разработке мульдообразных залежей

Для оп­ре­де­ле­ния па­ра­ме­т­ров и тем­пов гор­ных ра­бот не­об­хо­ди­мо об­ла­дать ин­фор­ма­ци­ей об ус­той­чи­во­с­ти бор­тов ка­рь­е­ра на за­дан­ный мо­мент вре­ме­ни. При раз­ра­бот­ке муль­до­об­раз­ных за­ле­жей во­про­сы ус­той­чи­во­с­ти при­об­ре­та­ют осо­бый ха­рак­тер вслед­ст­вие спе­ци­фич­но­с­ти за­ле­га­ния по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го, име­ю­ще­го кра­е­вые вы­хо­ды на по­верх­ность.

За­да­ча ус­той­чи­во­с­ти мас­си­вов по­род яв­ля­ет­ся ча­ст­ной за­да­чей об­щей те­о­рии пре­дель­но­го на­пря­жен­но­го со­сто­я­ния грун­тов, но име­ет весь­ма су­ще­ст­вен­ные осо­бен­но­с­ти, обус­лов­лен­ные спе­ци­фи­кой дви­же­ния масс при на­ру­ше­нии их ус­той­чи­во­с­ти [1]. При­чи­ной на­ру­ше­ния ус­той­чи­во­с­ти в дан­ном слу­чае яв­ля­ет­ся умень­ше­ние вну­т­рен­них со­про­тив­ле­ний в мас­си­ве (раз­ру­ше­ние ес­те­ст­вен­ных упо­ров) вслед­ст­вие об­на­же­ния бор­та при от­ра­бот­ке ме­с­то­рож­де­ния. Рас­смо­т­рим эти во­про­сы при­ме­ни­тель­но к ус­ло­ви­ям Не­рюн­г­рин­ско­го уголь­но­го раз­ре­за. Учи­ты­вая ге­о­ло­ги­че­с­кие ус­ло­вия Не­рюн­г­рин­ско­го ме­с­то­рож­де­ния, приз­ма ве­ро­ят­но­го об­ру­ше­ния бор­та раз­ре­за бу­дет яв­лять­ся ополз­нем сколь­же­ния, то есть ополз­нем по за­фик­си­ро­ван­ной по­верх­но­с­ти, ко­то­рой яв­ля­ет­ся кров­ля уголь­но­го пла­с­та, име­ю­щая бо­лее низ­кие проч­но­ст­ные свой­ст­ва, чем мас­сив вскрыш­ных по­род в це­лом.

Рас­че­ты ус­той­чи­во­с­ти пре­иму­ще­ст­вен­но вклю­ча­ют в се­бя оп­ре­де­ле­ние сдви­га­ю­щих и удер­жи­ва­ю­щих сил (на­пря­же­ний) и ус­та­нов­ле­ние на ос­но­ве срав­не­ния этих сил ко­эф­фи­ци­ен­тов за­па­са ус­той­чи­во­с­ти за­дан­но­го про­фи­ля. Для рас­че­та ус­той­чи­во­с­ти бор­тов ка­рь­е­ров и от­ко­сов от­ва­лов при­ме­ня­ют ме­то­ды ал­ге­б­ра­и­че­с­ко­го сум­ми­ро­ва­ния сил по круг­ло­ци­лин­д­ри­че­с­ким и мо­но­тон­ным кри­во­ли­ней­ным по­верх­но­с­тям и ме­тод мно­го­уголь­ни­ка сил при лю­бой фор­ме по­верх­но­с­ти сколь­же­ния [2, 3]. Урав­не­ние рав­но­ве­сия име­ет вид:

где: ji,ci — со­от­вет­ст­вен­но, угол вну­т­рен­не­го тре­ния и сцеп­ле­ние по ос­но­ва­нию бло­ков, сла­га­ю­щих об­ру­ша­ю­щий­ся борт;

Ni,Ti — со­от­вет­ст­вен­но, нор­маль­ные и ка­са­тель­ные со­став­ля­ю­щие мас­сы эле­мен­тар­ных бло­ков по­ро­ды;

Ii — дли­на на­клон­но­го ос­но­ва­ния бло­ков.

Кри­вая сколь­же­ния для гор­ных по­род ес­те­ст­вен­но­го за­ле­га­ния ха­рак­те­ри­зу­ет­ся в верх­ней сво­ей ча­с­ти тре­щи­ной от­ры­ва, ве­ли­чи­на ко­то­рой за­ви­сит от проч­но­ст­ных свойств по­род и рав­на [3]:

H90=2c/g ctg (45°+j/2) (2)

При раз­ви­тии в мас­си­ве гор­ных по­род си­с­те­мы тре­щин (осо­бен­но тре­щин па­де­ния) вы­со­та вер­ти­каль­но­го от­ко­са приз­мы опол­за­ния мо­жет уве­ли­чи­вать­ся. При про­гноз­ных рас­че­тах ус­той­чи­во­с­ти бор­тов раз­ре­за «Не­рюн­г­рин­ский» тре­щи­но­ва­тость мас­си­ва в яв­ном ви­де не учи­ты­ва­ет­ся, а рас­чет ве­дет­ся по сла­бей­шим проч­но­ст­ным ха­рак­те­ри­с­ти­кам вме­ща­ю­щих по­род. Ус­ред­нен­ные фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­кие свой­ст­ва вскрыш­ных по­род и по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го раз­ре­за «Не­рюн­г­рин­ский» пред­став­ле­ны в таб­ли­це 1.

Читать еще:  Книга юлии шиловой все под откос

Из таб­ли­цы 1 вид­но, что вскрыш­ные по­ро­ды об­ла­да­ют близ­ки­ми проч­но­ст­ны­ми свой­ст­ва­ми, что поз­во­ля­ет при оцен­ке ус­той­чи­во­с­ти при­ни­мать ус­ред­нен­ные ха­рак­те­ри­с­ти­ки по все­му ком­плек­су вме­ща­ю­щих по­род, то есть: g=2,5 т/м3; j=30°, С=62 т/м2. Рез­кое сни­же­ние проч­но­ст­ных свойств по кон­так­ту поч­вы пла­с­та с ни­же­ле­жа­щи­ми вме­ща­ю­щи­ми по­ро­да­ми поз­во­ля­ет с вы­со­кой сте­пе­нью ве­ро­ят­но­с­ти счи­тать кров­лю ниж­ней пач­ки вме­ща­ю­щих по­род ли­ни­ей ог­ра­ни­че­ния ополз­не­вой приз­мы [2, 3, 4].

Рас­чет ус­той­чи­во­с­ти про­из­во­дил­ся по про­грам­ме, раз­ра­бо­тан­ной на ка­фе­д­ре ге­о­ло­гии МГГУ, дву­мя ме­то­да­ми: ал­ге­б­ра­и­че­с­ко­го сум­ми­ро­ва­ния сил и мно­го­уголь­ни­ка сил. Шаг пе­ре­бо­ра ве­ро­ят­ных кри­вых сколь­же­ния при оп­ре­де­ле­нии раз­лич­ных по­ло­же­ний фрон­та гор­ных ра­бот со­став­лял 1.0 м. Оп­ре­де­ле­ние гра­нич­но­го по­ло­же­ния бор­та, при ко­то­ром от­кос ста­но­вит­ся не­ус­той­чи­вым (h@1,0), про­из­во­ди­лось спо­со­бом по­сле­до­ва­тель­но­го из­ме­не­ния ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на (b) ра­бо­че­го бор­та раз­ре­за.

Вскрыш­ные по­ро­ды в пре­де­лах за­ле­жи на­хо­дят­ся в на­пря­жен­но-де­фор­ми­ро­ван­ном со­сто­я­нии, и при раз­ви­тии фрон­та гор­ных ра­бот в на­прав­ле­нии па­де­ния уголь­но­го пла­с­та ус­той­чи­вость бор­та раз­ре­за оп­ре­де­ля­ет­ся толь­ко проч­но­ст­ны­ми свой­ст­ва­ми вскрыш­ных по­род без уче­та сла­бо­го кон­так­та. Ли­ния сколь­же­ния про­хо­дит по мас­си­ву, то есть при на­ру­ше­нии ус­той­чи­во­с­ти про­ис­хо­дит скол по­лу­скаль­но­го мас­си­ва и его об­ру­ше­ние с оп­ро­ки­ды­ва­ни­ем. По­это­му угол на­кло­на бор­та раз­ре­за при пе­ре­ме­ще­нии фрон­та гор­ных ра­бот от про­фи­ля I к про­фи­лю VI или от про­фи­ля XIV к про­фи­лю VIII бли­зок к ус­той­чи­во­му уг­лу от­ко­са ус­ту­па и со­став­ля­ет по­ряд­ка 55-65° (рис. 1).

На­и­боль­ший ин­те­рес с точ­ки зре­ния ус­той­чи­во­с­ти бор­та раз­ре­за пред­став­ля­ет раз­ви­тие фрон­та гор­ных ра­бот по вос­ста­нию, то есть от цен­т­ра за­ле­жи к ее кры­ль­ям. В этом слу­чае кри­вая сколь­же­ния про­хо­дит по поч­ве пла­с­та по кон­так­ту, име­ю­ще­му низ­кие проч­но­ст­ные свой­ст­ва, с опол­за­ни­ем мас­си­ва в центр за­ле­жи.

При рас­че­тах ус­той­чи­во­с­ти ре­ша­лись сле­ду­ю­щие за­да­чи:

  • ус­та­нов­ле­ние мак­си­маль­но воз­мож­но­го ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на бор­та раз­ре­за при раз­лич­ных по­ло­же­ни­ях фрон­та гор­ных ра­бот;
  • ус­та­нов­ле­ние ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при за­дан­ных па­ра­ме­т­рах бор­та ка­рь­е­ра при на­хож­де­нии фрон­та ра­бот в на­и­бо­лее опас­ной, с точ­ки зре­ния ус­той­чи­во­с­ти, зо­не;
  • ус­та­нов­ле­ние за­ви­си­мо­с­ти ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти от по­ло­же­ния фрон­та гор­ных ра­бот при за­дан­ных па­ра­ме­т­рах бор­та раз­ре­за;
  • ус­та­нов­ле­ние па­ра­ме­т­ров бор­та раз­ре­за при ус­ло­вии обес­пе­че­ния нор­ма­тив­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти (h=1,1) [4].

Рас­сма­т­ри­ва­лось не­сколь­ко ва­ри­ан­тов раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот при ус­ло­вии со­блю­де­ния по­сто­ян­ной вы­со­ты ус­ту­па hy=15 м и ра­бо­чем уг­ле его от­ко­са a=75°. На рис. 2 пред­став­лен ре­зуль­тат рас­че­та ус­той­чи­во­с­ти на­и­бо­лее сла­бо­го в ге­о­ме­ха­ни­че­с­ком от­но­ше­нии бор­та. Из рас­че­тов вид­но, что при b@20° ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти ста­но­вит­ся рав­ным нор­ма­тив­но­му, и даль­ней­шее уве­ли­че­ние уг­ла при­ве­дет к опол­за­нию бор­та раз­ре­за. Ши­ри­на ра­бо­чих пло­ща­док при этом со­ста­вит 38 м.

С уче­том не­по­движ­но­с­ти ниж­ней бров­ки бор­та бы­ли про­из­ве­де­ны рас­че­ты ус­той­чи­во­с­ти при раз­лич­ных ге­не­раль­ных уг­лах на­кло­на, по ре­зуль­та­там ко­то­рых был по­ст­ро­ен гра­фик (рис. 3, про­филь V). Гра­фик h=f(b) ото­б­ра­жа­ет за­ви­си­мость ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти от ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на бор­та по­сред­ст­вом из­ме­не­ния ши­ри­ны ра­бо­чих пло­ща­док при по­сто­ян­ной вы­со­те ус­ту­па hy=15 м.

Из гра­фи­ка вид­но, что ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти h=1.24 обес­пе­чи­ва­ет ус­той­чи­вость ра­бо­че­го бор­та при за­дан­ных ши­ри­не пло­щад­ки ус­ту­пов 62 м, вы­со­те 15 м и уг­ле их от­ко­са 75°. Ге­не­раль­ный угол от­ко­са при этом со­став­ля­ет по­ряд­ка 13.5°.

На рис. 3 (про­филь VI) изо­б­ра­жен гра­фик за­ви­си­мо­с­ти h=f(b) при та­ком по­ло­же­нии фрон­та гор­ных ра­бот, ког­да око­ло 70% бор­та на­хо­дит­ся прак­ти­че­с­ки на го­ри­зон­таль­ном ос­но­ва­нии, а лишь его верх­няя часть — на кры­ле за­ле­жи. Ми­ни­маль­ный ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти h@1,12 со­от­вет­ст­ву­ет кон­фи­гу­ра­ции бор­та с ге­не­раль­ным уг­лом от­ко­са 27,68°. Рост ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти с уве­ли­че­ни­ем уг­ла от­ко­са с 27° до кри­ти­че­с­ко­го (bкр»55°–60°) вы­зван уве­ли­че­ни­ем объ­е­ма приз­мы об­ру­ше­ния, на­хо­дя­щей­ся на го­ри­зон­таль­ном ос­но­ва­нии.

При на­хож­де­нии фрон­та гор­ных ра­бот в цен­т­ре за­ле­жи (при уг­ле на­кло­на бор­та b»13°) ко­эф­фи­ци­ент h со­став­ля­ет по­ряд­ка 1.9–1.95. По ре­зуль­та­там рас­че­тов по­ст­ро­ен гра­фик опе­ра­тив­но­го оп­ре­де­ле­ния ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при уг­ле на­кло­на бор­та b=13° в за­ви­си­мо­с­ти от по­ло­же­ния ниж­ней бров­ки (рис. 4).

Оце­ни­ва­лась так­же ус­той­чи­вость ра­бо­че­го бор­та в слу­чае раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот в на­прав­ле­нии от про­фи­ля VII к про­фи­лю XIII. Рас­че­ты по­ка­за­ли, что ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при та­ком на­прав­ле­нии раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот вы­ше на 20–80%, что свя­за­но с бо­лее по­ло­гим за­ле­га­ни­ем пра­во­го кры­ла за­ле­жи.

На ос­но­ва­нии вы­ше­из­ло­жен­но­го мож­но сде­лать вы­вод, что при при­ня­тых па­ра­ме­т­рах си­с­те­мы раз­ра­бот­ки (вы­со­та ус­ту­па 15 м, угол ра­бо­че­го от­ко­са 75°, ши­ри­на пло­щад­ки 62 м при ге­не­раль­ном уг­ле бор­та 13°) ра­бо­чий борт раз­ре­за на всех эта­пах экс­плу­а­та­ции ме­с­то­рож­де­ния до кон­ца его от­ра­бот­ки бу­дет ус­той­чи­вым.

Под­ра­бот­ка бор­та с бо­ко­вых сто­рон до­пу­с­ти­ма на вы­со­ту не бо­лее двух ус­ту­пов и оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ли­чи­ной Н90, то есть глу­би­ной тре­щи­ны от­ры­ва. Бо­лее точ­ные ре­ко­мен­да­ции по воз­мож­но­с­ти бо­ко­вой под­ра­бот­ки бор­тов мо­гут быть вы­да­ны по­сле по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о ха­рак­те­ре и раз­ви­тии на­пря­же­ний в мас­си­ве по ре­зуль­та­там на­тур­ных ис­сле­до­ва­ний. n

1. Цы­то­вич Н.А. Ме­ха­ни­ка грун­тов. М.: Выс­шая шко­ла, 1983.

2. Галь­пе­рин А.М., Ша­фа­рен­ко Е.М. Ре­о­ло­ги­че­с­кие рас­че­ты гор­но­тех­ни­че­с­ких со­ору­же­ний. М.: Не­дра, 1977.

3. Фи­сен­ко Г.Л. Ус­той­чи­вость бор­тов ка­рь­е­ров и от­ва­лов. М.: Не­дра, 1965.

4. Ме­то­ди­че­с­кие ука­за­ния по оп­ре­де­ле­нию уг­лов на­кло­на бор­тов, от­ко­сов ус­ту­пов и от­ва­лов стро­я­щих­ся и экс­плу­а­ти­ру­е­мых ка­рь­е­ров. Л.: ВНИ­МИ, 1972.

Уступ

УСТУП (а. bench, ledge, scarp; н. Strosse; ф. gradin, banc; и. escalon, banсо) — часть толщи горных пород в виде ступени, подготовленная для разработки самостоятельными выемочными и транспортными средствами.

При открытой разработке месторождений уступ — часть борта карьера. Уступы разделяются на рабочие, которыми производится отработка массива полезных ископаемых и вмещающих горных пород, включённых в контуры карьера, и нерабочие (погашенные), достигшие при разработке месторождения своего предельного положения. Элементы уступа: откос, площадки, бровки.

Откос — наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Угол его наклона зависит от физико-механических свойств породы, высоты и срока службы уступа. Угол откоса нерабочих уступ обычно выполаживают.

Площадки — поверхности, ограничивающие уступ по высоте. Площадки, на которых располагается буровое, выемочное или транспортное оборудование, называется рабочими. Ширина последних (до 40-70 м) зависит от величины развала взорванных горных пород, а также ширины заходки, транспортных коммуникаций и берм безопасности. Нерабочие уступы разделяют транспортными, предохранительными и площадками очистки. Транспортные (10-15 м) служат для обеспечения грузотранспортной связи между рабочими площадками в карьере и поверхностью; предохранительные (3-5 м) — для задержания осыпающейся с откосов породы (через 3-4 уступа их расширяют до 7-10 м, и они служат для периодической очистки борта карьера специальным оборудованием). От ширины площадок существенно зависят результирующий угол наклона борта карьера и объём выемки, поэтому обычно стремятся к их уменьшению.

Бровки — линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадкой. Угол наклона линии, соединяющей верхнюю бровку верхнего и нижнего уступа, характеризует наклон борта карьера. Уступ может разделяться на два и больше подуступов, их разработка в этом случае осуществляется общим экскавационным оборудованием.

Читать еще:  Договор по пластиковым откосам

Реклама

От свойств пород и высоты черпания выемочно-погрузочного оборудования (Нч) зависит высота уступа (Н). Обычно она ограничивается при разработке рыхлых пород условием ННч, при разработке развалов взорванных скальных пород — Н1,5Нч. Повышение эффективности горных работ связано с увеличением высоты уступа. Достигается это применением оборудования с удлинёнными рабочими органами, временным объединением нескольких уступов в один, отработкой высоких уступов с управляемым обрушением и понижением высоты развала до допустимой.

К высоким уступам относятся те из них, высота которых превышает как высоту вертикального обнажения пород, так и высоту черпания экскавационного оборудования более чем в 1,5 раза. При разработке таких уступов применяется обязательная заоткоска их верхней части механическими или взрывными способами. Рациональная высота уступа устанавливается на основе комплексной оценки совокупного влияния на технико-экономические показатели работы предприятия качества добываемого полезного ископаемого, скорости подвигания фронта и темпа углубки горных работ, производственной мощности карьера, протяжённости внутрикарьерных коммуникаций, допустимых углов откоса и безопасного производства горных работ.

Приоритет в разработке высоких уступов с управляемым обрушением принадлежит CCCP. С 50-х гг. началось применение высоких уступ (25-45 м) для отработки мягких вскрышных пород на карьерах ПО «Сера», «Александрияуголь», «Укрогнеупорнеруд». При разработке взорванных скальных пород высокие уступы применяются на карьерах цементного сырья и нерудных строительных материалов (20-25 м). Взрывание высоких уступов с последующим разделением развала на уступ обычной высоты широко применялось с 60-х гг. на карьерах Кривбасса. Тенденция к расширению области применения высоких уступов будет сохраняться в связи с необходимостью снижения металло- и энергоёмкости разработки.

При подземной разработке месторождений уступ — часть забоя, образованная двумя пересекающимися плоскостями. Уступы создаются при невозможности или нецелесообразности одновременной выемки полезных ископаемых по всей площади очистного забоя. Деление лавы на уступы осуществляется при разработке крутопадающих угольных пластов. Уступы отрабатывают с некоторым опережением один относительно другого, начиная с верхнего. Благодаря этому выемка угля в уступах может производиться одновременно по всей лаве, в безопасных для горнорабочих условиях. Опережение отдельных уступов выбирают кратным расстоянию между рядами рам крепи по простиранию. Нижний по падению уступ (т.н. магазинный) в случае необходимости используется для аккумулирования угля, поступающего с верхнего уступа. В связи со сложностью механизации работ в уступных забоях объёмы их применения уменьшаются.

Выемка отдельными слоями, формируемыми в виде уступов, осуществляется при разработке пологих и наклонных рудных залежей мощностью обычно более 4-5 м. Забои разделяют на уступы иногда и при проведении горных выработок (тоннелей и т.п.) большого поперечного сечения.

Угол откоса уступа карьера

«. 58. Угол откоса уступа — угол в плоскости, нормальной к простиранию уступа, между линией, соединяющей верхнюю и нижнюю бровки уступа, и ее проекцией на горизонтальную плоскость. «

«Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

Официальная терминология . Академик.ру . 2012 .

  • Угол наклона борта карьера
  • Угол регулировки светового пучка фар ближнего света автотранспортного средства

Полезное

Смотреть что такое «Угол откоса уступа карьера» в других словарях:

Уступ карьера — Уступы в карьере Бингем Каньон, США … Википедия

Открытая разработка месторождений — полезных ископаемыx (a. surface mining, opencast mining, open pit mining, quarry mining; н. Tagebau; ф. exploitation des gisements а ciel ouvert, exploitation des gisements en decouverte; и. explotacion de yacimientos a cielo abierto,… … Геологическая энциклопедия

ГОСТ 2.855-75: Горная графическая документация. Обозначения условные горных выработок — Терминология ГОСТ 2.855 75: Горная графическая документация. Обозначения условные горных выработок оригинал документа: 4.3. Изображение армировки ствола и специальных методов крепления горных выработок Условные обозначения элементов армировки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Обозначение — сопряжения, контролируемого размера, поверхности или зоны контроля, номер сварного шва или обозначение пересечения сварных швов, указываемого номерами сварных швов, через тире, например № 1 2, и других параметров. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Обозначение горных выработок карьеров, а также полигонов, разрабатывающих россыпные месторождения экскаваторным способом — 3.1. Обозначение горных выработок карьеров, а также полигонов, разрабатывающих россыпные месторождения экскаваторным способом Условные обозначения горных выработок карьеров, а также полигонов, разрабатывающих россыпные месторождения экскаваторным … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Уступ — 1. Более или менее крутой элемент рельефа, разделяющий поверхности, расположенные на разной высоте. Может иметь происхождение: тект. (в этом случае может разделять одновозрастные поверхности) , абразионное, эрозионное, дефляционное, денудационное … Геологическая энциклопедия

Годовое понижение работ — (a. yearly increase of mining depth; н. Jahresabteufen; ф. approfondissement des travaux par an, approfondissement annuel; и. profundizacion anual de las labores) ежегодное понижение (опускание) горизонта горн. работ по вертикали;… … Геологическая энциклопедия

Слоевая выемка — (a. bench mining, slice mining; н. Scheibenabbau; ф. exploitation par tranches; и. explotacion par tramos, arranque por estratos) разработка толщи горных пород c последоват. их выемкой слоями. Ha карьераx производится при большей … Геологическая энциклопедия

Устойчивость бортов и осушение карьеров

скольжения и расчет устойчивости откоса

1.7. Из точки О радиусом R проводится дуга СЕ и получается поверхность скольжения ВВ’ЕС .

2. Полученная призма возможного обрушения ВВ’ЕСАВ разбивается на ряд полос равной ширины м.

Получается 10 полос.

3. Высота полос, определяемая по их серединам, принимается за вес полос ( ) и раскладывается на нормальные ( ) и касательные ( ) относительно поверхности скольжения составляющие.

4. Все отрезки нормальных и касательных составляющих измеряются в миллиметрах, суммируются, и суммы умножаются на масштаб векторов и , который определяется по формуле

Для расчета удобнее воспользоваться таблицей 1.

5. Определяется длина L поверхности скольжения ВВ’ЕС

Длина дуги вычисляется как длина дуги окружности радиусом R .

Таблица 1 – Расчет нормальных и касательных сил

6. Составляется отношение

где – коэффициент внутреннего трения по расчетной

7. Оценивается состояние устойчивости откоса при принятых параметрах откоса и физико-механических свойствах пород.

Возможны три состояния:

– откос находится в предельном состоянии, при

котором начинается развитие деформаций;

>1– устойчивое состояние откоса;

Оценить устойчивость откоса по круглоцилиндрической поверхности скольжения при следующих условиях: угол откоса борта ; высота борта м; число полос разбиения ; сцепление пород по поверхности скольжения т/м 2 ; объемный вес пород т/м 3 ; знаменатель масштаба, в котором строится чертеж ; угол внутреннего трения по расчетной поверхности скольжения .

Практическое занятие № 3

Расчет угла откоса методом многоугольника сил

Цель занятия: Познакомиться с методом расчета устойчивости откосов на основе векторного сложения сил, действующих в откосе, научиться выполнять поверочные расчеты с заданным коэффициентом запаса устойчивости и строить многоугольники сил для конкретных горно-геологических условий карьеров.

Работа рассчитана на 4 часа.

В тех случаях, когда в массиве пород, слагающих откос, имеется ряд поверхностей ослабления, по которым сопротивление сдвигу значительно меньше, чем по другим направлениям, поверхность скольжения может частично или полностью проходить по этим поверхностям ослабления. Если поверхности ослабления пересекаются между собой в пределах призмы возможного обрушения, то поверхность скольжения в плоской задаче имеет вид ломаной линии.

Читать еще:  Работа с откосами расценка

В этом случае расчет устойчивости откоса или его угла производится по условию предельного равновесия методом многоугольника сил (методом векторного сложения сил) , который строится для каждого блока породы с учетом реакций со стороны смежных блоков. Данный метод является наиболее универсальным и в то же время математически обоснованным для оценки устойчивости бортов и откосов в реальных горно-геологических условиях, что обусловливает его широкое применение как в отечественной, так и в зарубежной практике.

Метод многоугольника сил позволяет производить расчеты устойчивости откосов как в однородных, так и в слоистых трещиноватых породах при любой форме поверхности скольжения. Таким образом, возможности использования этого метода для целей расчета устойчивости откосов практически не ограничены.

В методе многоугольника сил в расчет принимаются следующие силы (рисунок 7):

, – реакции со стороны верхнего и нижнего смежных блоков, являющиеся равнодействующими сил трения и сцепления, действующих по боковым поверхностям блоков;

– вес рассматриваемого блока;

– силы сцепления, возникающие в основании блока, направленные параллельно основанию;

– реакция со стороны основания блока, являющаяся равнодействующей сил трения и нормальной составляющей веса блока.

Рисунок 7 – Расчет устойчивости откоса методом многоугольника сил: а ) схема действия сил в откосе; б ) построение многоугольника сил

При расчете методом многоугольника сил точность расчета зависит от расположения границ между смежными блоками и от направления реакций между ними. Чаще всего границы между блоками принимаются вертикальными, а реакции между ними – горизонтальными; в этом случае погрешности расчета методом многоугольника сил оказываются значительными. При согласном наклонном залегании поверхностей ослабления, выходящих в нижней точке откоса, погрешность достигает 10 %.

Высокая точность расчетов, достигающая точности графических построений (порядка 1–2 %), получается при расположении границ между блоками подобно тому, как располагается второе семейство поверхностей скольжения при расчете методом предельного напряженного состояния. Направление реакций между блоками отклоняется от нормали к этим поверхностям на угол , равный углу сдвига

где – средняя интенсивность нормального напряжения по смежным граням.

При правильной ориентировке площадок, разграничивающих смежные блоки, и реакций между ними точность метода многоугольника сил не отличается от точности метода предельного напряженного состояния.

Если призма возможного обрушения пересекается поверхностью ослабления, то в большинстве случаев эту поверхность необходимо принимать за границу между смежными блоками.

Для откоса, находящегося в устойчивом состоянии с заданным коэффициентом запаса, многоугольник сил, построенный по наиболее напряженной поверхности скольжения для всей призмы возможного обрушения, должен замыкаться. Это означает, что его устойчивость обеспечивается с коэффициентом запаса, близким к введенному в прочностные характеристики пород.

Если при расчете устойчивости многоугольник сил не замыкается, то есть существует невязка сил , то устойчивость откоса не соответствует принятому коэффициенту запаса. Для определения коэффициента запаса устойчивости откоса в этом случае необходимо повторить расчет по наиболее напряженной поверхности скольжения при других значениях коэффициентов запаса, введенных в прочностные характеристики. Это позволит построить график зависимости невязки от коэффициентов запаса (рисунок 8) и получить искомый коэффициент запаса.

Рисунок 8 – График зависимости

Выполнить поверочный расчет стабилизированного состояния северо-восточного борта карьера «Гранатовый» Ирбинского месторождения с целью определения (подтверждения) коэффициента запаса устойчивости для окончательного положения борта, сформировавшегося под влиянием поверхностных деформаций.

Высота борта м; угол откоса борта .

Породный массив представлен скарнами пироксен-гранатового состава, гранодиоритами, сиенитами. Северо-восточная зона карьера рассечена дайками диабаза и сиенит порфира, внедренными в пологопадающие ( ) разрывные нарушения.

Средневзвешенные прочностные характеристики:

объемный вес пород т/м 3 ;

угол внутреннего трения пород ;

сцепление пород в массиве т/м 2 ;

прочностные показатели по поверхностям ослабления ; т/м 2 .

1. Определяются прочностные характеристики с учетом коэффициента запаса устойчивости :

1.1. Угол внутреннего трения пород

1.2. Сцепление пород в массиве

1.3. Угол внутреннего трения по поверхностям ослабления

1.4. Сцепление по поверхностям ослабления

2. Выполняется построение поверхностей скольжения.

В данных горно-геологических условиях в предельном состоянии формируется поверхность скольжения, которая в нижней части массива совпадает с наиболее слабым контактом слоев (поверхностью ослабления), а в верхней части имеет форму монотонной криволинейной поверхности, близкой к круглоцилиндрической (рисунок 9).

Порядок построения расчетной поверхности скольжения:

2.1. В выбранном масштабе (рекомендуется масштаб 1:2000) строится профиль борта карьера высотой м и углом откоса борта .

2.2. От верхней бровки откоса откладывается берма м и получается точка А .

2.3. Из точки А откладывается отрезок АВ , соответствующей вертикальной площадке отрыва

2.4. Из точки В под углом к горизонту проводится линия ВМ .

Угол определяет положение монотонной криволинейной поверхности в её нижней части и определяется зависимостью

Угол , определяющий положение поверхности скольжения в нижней части призмы обрушения, равен углу наклона пологопадающего разрывного нарушения и принимается равным 3°.

2.5. Из нижней бровки откоса (точка О ) проводится линия О N , параллельная пологопадающему нарушению ( ).

Рисунок 9 – Расчет устойчивости борта карьера методом многоугольника сил:

а ) схема поверхностей скольжения и действующих сил; б ) многоугольники сил

Линии ВМ и О N пересекаются в точке С , где выполняется условие специального предельного равновесия и поверхность скольжения претерпевает излом под углом .

2.6. Точки С и В соединяются плавной линией, по форме близкой к окружности и образующей углы, равные с плоскостью нарушения в точке С и с вертикальной площадкой отрыва в точке В .

Таким образом определяется поверхность скольжения первого семейства.

2.7. Из точки С под углом к горизонту проводится линия CD , которая в месте выхода на поверхность откоса переходит в вертикальную площадку DE .

2.8. Точки С и D соединяются плавной кривой, составляющей в точке С угол с криволинейной частью поверхности скольжения первого семейства:

Таким образом определяется линия скольжения второго семейства.

3. Определяются силы, действующие по разделяющим смежные блоки поверхностям.

3.1. Призма возможного обрушения плоскостями скольжения делится на два блока с весами и .

Вес блока определяется по формуле ,

где – объем блока, м 3 .

Так как при расчете ширина призмы, примыкающей к откосу и ограниченной наиболее напряженной поверхностью, принимается равной 1 м, то объем может определяться как площадь геометрической фигуры призмы на разрезе.

При необходимости более точного расчета весов Р площадь блока в плоскости разреза может быть определена с помощью планиметра.

3.2. В основании каждого блока строится реакция , относимая к середине поверхности скольжения блоков и отклоняющаяся от нормали к этим поверхностям на угол внутреннего трения: , , .

3.3. Определяется направление и величина сил сцепления, действующих параллельно основанию блоков: , , .

Для расчета перечисленных параметров целесообразно воспользоваться таблицей 2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector