Nmexpertiza.ru

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

Угол наклона откоса уступа

Способ постановки откосов уступов на предельном контуре

Патент 1817814

Способ постановки откосов уступов на предельном контуре

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке рудных и нерудных тьердых полезных ископаемых. Изобретение позволит уменьшить нарушеНнбсть откосов уступов . на предельном контуре и повысить их устойчивость в нарушенных горных породах, Способ предусматривает за счет управления направлением воздействия энергии взрыва на горный массив с учетом треЩиновзтосТи (слоистости) горных пород выбирать на-; правление и расположение взрывных скважин контурного и предконтурного рядов, обеспечивающих хорошую проработку массива между контурными скважинами и высокое качество рыхления горных пород предконтурного массива Помимо.основного эффекта, способ позволяет использовать сложную форму откоса уступа в плаНе на предельном контуре как аккумулирующие выработки для пород, осыпающихся в поверхности откоса .уступа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 3 ел

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСЦАТЕНТ СССР) 1 (21) 4928775/03 (22) 19.04.91 (46) 23.05.93, Бюл:, N. 19 (71) Научно-производственное объединение по осушению. месторождений полезных ископаемых и специальным горным работам (72) В.В.Емельянов, А.H,Åëèí, С;Э.Мининг и В.С.Чмыхалов (73) Научно-исследовательский и опытно: :конструкторский институт «ВИОГЕМ» (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1103626, кл. Е 21 С 37/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1025886, кл, Е 21 С 41/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 616408, кл. Е 21 С 37/00, 1976, Попов И.И.; Окашов Р,П, Борьба с оползнями на карьерах, — M.: Недра, 1980, с,156—

165, ° (54) СПОСОБ ПОСТАНОВКИ ОТКОСОВ УСТУПОВ НА ПРЕДЕЛЬНОМ КОНТУРЕ

Изобретение относится к горному делу, . может быть использовано при открытой разработке рудных и нерудных твердых, полезных ископаемых.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности эаоткоски за счет обеспечения возможности управления устойчивостью уступов путем управления направлением воздействия энергии взрыва.

На фиг, 1 изображена схема расположения контурных скважин, в плане; на фиг. 2— то же, разрез А-А (фиг. 1); на фиг.. 3 — то же, разрез Б — Б (фиг. 1); на фиг. 4 изображена

„„ЯЦ„„1817814 АЗ (sr)s Е 21 С 37/00

2 (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при Открытой разработке рудных и нерудных твердых полезных ископаемых. Изобретение позволит, уменьшить нарушенность откосов уступов на предельном контуре и повысить их устойчивость в нарушенных горных породах. Способ предусматривает -за счет управления направлением воздействия энергии взрыва на горный массив с учетом.тре(циноввтости (слоистости) горных йород выбирать на-, правление и расположение взрывных скважин контурного и предконтурного рядов, обеспечивающих хорошую проработку массива между контурными скважинами и высокое качество рыхления горных пороД предконтурного массива. Помимо. основного эффекта, способ позволяет использовать сложную форму откоса уступа в плане на предельном контуре как аккумулирующие выработки для пород, осыпающихся в поверхности откоса уступа. 2 э.п, ф-лы, 6 ил, 4 схема расположения контурных скважин QQI при сложном откосе уступа в плане; на фиг. а

5 — то же, разрез  — В.гфиг. 4); на фиг. 6 — то ф же, разрез à — Г(фиг, 4), Предлагаемый способ заключается в следующем, При оформлении гладкой поверхности откосов 1 уступа на предельном 6? контуре 2 необходимо пробурить и взорвать контурные скважины 3 в плоскости будущего откоса 1 уступа таким образом, чтобы как можно, лучше проработать горный массив меЖду контурными скважинами 3 и меньше . нарушить горный массив за предельным контуром 2.

Контурные скважины 3 простреливают- . зону взрыванием наклонных предконтурся между собой тем лучше, чем больше тре- ных скважин 4. щин между ними, которые раскрываясь под В слабых разрушенных породах(напри,действием взрыва, создают более ровную мер в тектонически нарушенных зонах) плоскость отрыва. Для этого необходимо 5 оформление гладкой поверхности откоса 1 контурные скважины 3 бурить в направле- уступа нецелесообразно. Более-эффективнии несогласном направлению трещинова- ным, с точки зрения устойчивости откосов 1

-тости или слоистости (указано стрелкой на уступов, выполнить поверхность откоса 1 фиг, 1) горного массива; э угол наклона кон- сложной формы, с созданием ребер жесткотурных скважин 3 принимают меньшим угла 10 сти типа подпорного целика 5 с одновреоткоса 1 уступа на предельном контуре.— менным использованием сложной формЫ

Причем угол наклона контурной скважины 3 откоса 1 уступа для создания эффекта обпринимают таким, чтобы как можно больше ратной кумуляции с целью лучшего разрупересечь трещин, естественно в пределах шения горных пород, предконтурной зоны, возможного(фиг, 1 — 3). При этом контурная «5 Промежутки между ребрами жесткости в скважина 3 должна находиться в плоскости дальнейшем будутслужитьаккумулирующиоткоса 1 уступа. ми выработками для пород, обрушающихся

Действующие способы, когда контур- с верхней части откоса 1 уступа. ная скважина 3 расположена перпендику- Для повышения устойчивости откосов . лярно бровке откоса 1 уступа, эффективным 20 уступов на предельном койтуре и снижения только при горизонтальной или близко к ней сейсмического эффекта взрыва, скважийы 3 трещиноватости(слоистости) горных пород. контурного ряда располагают в плане по . B других вариантах между контурными ломанной линии. При этом каждые две конскважинами 3 расположены цельные пло-: турные скважины 3 располагают на тенераскости, которые тяжело простреливаются 25 торной линии 6 откоса 1 уступа гладкой энергией взрыва, . формы (фиг, 4-6) и направляют их в разные

Предлагаемый способ особенно эффек- стороны. Расстояние между этими скважйтивен при вертикальных и наклонных тре- нами выбирают таким», чтобыь бнй не прощинэх (слоистости) с направлением их стреливалисьо межДу собой, .Третью перпендикулярно направлениюбровкамус- 30 скважину бурят посредине между этими двумя с смещейием в направлении перпенКроме того, наклонйые контурные сква- дикулярном генеральной линии 6 бровки отжины 3, расположенные в плоскости откоса . коса 1 уступа.

1 уступа на предельном контуре 2, энергию Необходимым условием является., на- . взрыва распределяют под острым углом по 35 хождение каждой пары соседних контурных;: отноашению к откосу 1 уступа, что снижает скважин 3 в одной плоскости и равенство

-разрушение горного массива за контурам 2, углов наклона граней 7 подпорного целика

Как дополнительный эффект следует счи-,5 и угла наклона откоса 1 устуйа на предель- тать возможность оформлять наклонными ном контуре 2. Такое требование выполнискважинами Зоткосы 1уступа более крутые, 40 мо,если угол накЛона смещенной контурйой чем угол неклона скважины 3, скважины (контурная скважина 8 подпорноДля того, чтобы скважины 3 контурного ro целика 5) выбирают иэ соотноШения ряда простреливались между собой, они должны находиться а одной плоскости и а х- тай тоже время в плоскости откоса 1 уступа. Это 45 9 1 + tg a tg у возможно, если направление контурных скважин 3 выбирают из условия, когда где Ь- угол наклона контурной скважины 8 подпорного целика 5, градус; щ 0 а — угол между верхней бровкой откоса

«» tÿ73 1 уступа и горйзонтальной проекцией контурной скважины 3, градус; где а- угол между верхней бровкой откоса y= arctg Ь/а, уступа s плане и горизонтальной проекцией где b — расстояние от генеральной линии 6 контурной скважины 3, градус; предельного контура 2 до вершины 9 подО- угол наклона контурной скважины 3, 55 порного целика 5, м; градус; а — половина расстояния между контурР- угол откоса 1 уступа, градус. ными скважинами 3 верхней площадки подДля защиты законтурной зоны от энер- порного целикэ 5, м; гии массовых взрывов, создают буферную P — угол откоса 1уступа, градус.

Равенство углов наклона граней 7 под- дельном контуре. Исходные условия. Угол порного целика 5 и основного откоса 1 усту- откосов уступа — 75, высота уступа — 30 м, па на предельном контуре 2 позволяет в угол наклона контурных скважин-60о, раснишах между гранями 7 и подпорного цели- стояние между контурными скважинами 3,5 ка 5 аккумулировать горные породы, обру- 5 м, расстояние от генеральной линии прешающиеся с верхней части уступа. Это дельного контура до вершины подпорного позволит меньше загромождать осыпаю- . целика — 0,75 м, . щимися породами предохранительные Угол наклона скважины подпорного целика бермы. . определяют по формуле

Варьируя углами наклона контурных 10 скважин 3 ик направлением и смещением . м кСД относительно генеральной линии 6 пре- д 1 + tg atg y дельного контура 2, подбирают любую конфигурацию откоса 1 уступа. где а — угол между верхней бровкой откоса

Сложная форма поверхности откосов,15 уступа и горизонтальной проекцией контуруступа на предельном контуре 2 позволяет, ной скважины, градус; достигать эффект обратный кумулятивного заряда (обратной кумуляции), в связи с чем y= arctg Ь/а; скважины 4 предконтурного ряда располагают в фокусе поверхности, образованной 20 где Ь вЂ” расстояние от генеральной линии гранями 7 подпорных целиков5и генераль- предельного контура до вершины подпорной линией 6 откоса 1 уступа на предельном ного целика, м;— контуре 2; а — половина расстояния между контурРасстояние между контурнымискважи- ными скважинами верхней площадки поднами 3 генеральной линии 6 предельного 25 порного целика, м; контура 2, формирующими подпорный це- P — угол откоса уступа на предельном лик 5, выбирают с условием, чтобы они не контуре, градус. простреливались между собой, а простреливались с контурной скважиной 8 подпорно- tg О го целика 5. 30. а =а

Лучшую простреливаемость между кон- 60о турными скважинами 8 подпорного целика a = alcsJn — 27,65 д 60

8 и контурными скважинами 3 генеральной линии 6 предельного контура 2 можно обес- )/ = агс д 0 75 = 23 1до печить эа счет кумулятивных зарядов, рас- 35

floJlBI eeMbIx в скважинах. tg 75о

Пример 1. Рассмотрим применение 1 + 27 65o: 23 1go

Л= агсйд . — — 71,83 .предлагаемого способа в Тейском карьере

Тейского рудоуправления, г е словия пУД У P e vII где Ус о и Ширину опорного целика по основанию

) благоприятны для реализации способа. В 40 определяю по фо определяют по формуле крепких породах угол откоса уступа на предельном контуре 75 высота уступа 30 м, . ц р 3р угол наклона контурных скважин 60о. Пред- . I = — д — р+ b

2 + полагается оформление гладкой поверхно сти откоса уступа на предельном контуре. 45

Направление контурных скважин по от- „Н „, с и ношению к бровке уступа определяют по формуле

Т им образом, угол наклона скважины тд О т 60 о подпорного целика равный 71,83, обеспеа= агсэ п = агсз п д = 27 65о 50 „„ e„o ширину „o основанию 2,55 м, Щ/э tg 7 Таким образом в результате использосо вания предлагаемого способа постановки где 0-угол наклона скважины, градус; откосов 1 на предельный контур 2, предP — угол наклона откоса уступа на пре- ставляется возможным в зависимости оттидельном контуре, градус. па горных пород выбрать приемлемый

Таким образом, направление контурных вариант заоткоски уступов, уменьшить наскважин по отношению к бровке уступа co- рушенность откосов уступов, увеличить их ставляет 27,65 . устойчивость на предельном контуре, сниПример 2. Предполагается формиро- эить затраты на зачистку площадок предование сложной формы откоса уступа на пре- хранительных берм, 1817814

1. Способ постановки откосов уступов на предельном контуре, включающий бурение наклонных контурных, предконтурных и технологических скважин рыхления в сло- 5 истом массиве, заряжение скважин заря. дом взрывчатого вещества, взрывание, о тл и ч а ю шийся тем, что наклон скважин контурного ряда ориентируют в направле. нии несогласном слоистости горных пород, 10 а направление скважин относительно верхней бровки откоса уступа в плане определяют по формуле а= агсз1п —, ся0

Читать еще:  Правила обеспечения устойчивости откосов 1998

tg где а- угол между верхней бровкой откоса уступа и горизонтальной проекцией контурной скважины, град;:: 20 д — угол наклона контурной скважины, град;

P — угол откоса уступа на предельном контуре, град.

2. Способ по п.1, о тл ич а ю щи и ся 25 тем, что, с целью повышения устойчивости. откосов уступа и снижения сейсмического эффекта взрыва за предельным контуром за счет создания подпорных целиков, скважин . контурного ряда располагают в плане по З0 вершинам ломанной линии, а скважины предконтурного ряда располагают в фокусе отражающих поверхностей, образованных гранями поднапорных целиков и откосов уступа на предельном контуре, 3, Способпоп.2,отличающийся тем, что углы наклона граней подпорного целика оформляют равными углу откоса уступа на параллельном контуре, а угол наклона контурной скважины подпорного целика выбирают из выражения

+сцасду где Л вЂ” угол наклона контурной скважины подпорного целика, град; а — угол между верхней бровкой откоСа уступа и горизонтальной проекцией контурной скважины, град; у- arctg b/а, где Ь вЂ” расстояние от генеральной линии предельного контура до вершины подпорного целика; м; а — половина расстояния между контурными скважинами верхней площадки подпорного целика, м;

P — угол откоса уступа на предельном контуре, град.

Составитель А. Елин

Техред М.Моргентал Корректор А, (Йоть ль

Заказ 1739 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», с. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Практикум для студентов всех видов обучения по специальности «Открытые горные работы»

Способы заоткоски уступов
Цель работы: Познакомиться со способами заоткоски уступов и с факторами, влияющими на способ заоткоски уступов; научиться определять допустимую высоту подрезки контактов слоев в условиях карьеров.

Работа рассчитана на 4 часа.
Заоткоска уступов – работы по приданию уступу угла, обеспечивающего устойчивость откоса в его предельном положении.

Влияние угла наклона слоев на способ заоткоски уступов. Слоистость пород лежачего бока оказывает заметное влияние на устойчивость откосов только при определенных значениях угла падения слоев в сторону выработки. Так, при угле падения слоев они не подрезаются горными выработками, потому что угол откоса уступов, как правило, положе (рисунок 3, а). Контакты уходят в массив и не снижают его прочности в направлении возможного сдвига.

Влияние слоистости на устойчивость бортов увеличивается с уменьшением угла . При поверхность скольжения в откосе почти полностью совпадает с контактами слоев (рисунок 3, б). Чем больше высота борта, тем в большей степени слоистость оказывает влияние на его устойчивость, так как длина расчетной поверхности скольжения, секущей борт в его нижней части, практически не меняется. Заоткоску уступов можно производить только по контактам слоев. Подрезка последних неизбежно повлечет за собой деформирование откосов. Следовательно, переменным параметром, оказывающим влияние на угол наклона борта, в данном случае будет только ширина берм. Угол откоса уступов является постоянным. Но заоткоска уступов по наслоению при малых значениях угла экономически крайне нецелесообразна, так как влечет за собой выполнение большого объема дополнительных вскрышных работ. В слоистых породах лежачего бока оптимальным (с точки зрения объемов вскрыши) является вариант совмещения поверхности борта с граничным контактом залежи (рисунок 3, в). Расчетами подтверждается возможность заоткоски борта высотой до 600 м под углом . Однако в данном случае должны применяться укрепленные или искусственные бермы безопасности. Это единственный случай, когда угол наклона борта не зависит от параметров берм (). Если по условию устойчивости борта в целом этот вариант приемлем, то он будет самым экономичным, несмотря на некоторые затраты на укрепление берм.

Рисунок 3 – Схемы заоткоски уступов в лежачем боку месторождения: а – с надрезкой слоев; б – по наслоению; в – с подрезкой слоев при ; г – то же при > ; , – угол наклона борта и уступа соответственно; – угол падения слоев; 1 – полезное ископаемое; 2 – потенциальная поверхность скольжения; 3 – граничный контакт; 4 – укрепленная берма
При пологом угле наклона слоев ( , то подрезаются контакты между слоями.

Так как ширина бермы безопасности связана с высотой уступа равенством , то минимальный угол откоса уступа

.

При угол заоткоски . Выполнить этот угол заоткоски буровзрывным способом практически невозможно, так как в результате взрыва произойдет заоткоска по контактам и берма обрушится. Можно увеличить угол до 60–70º, тогда уменьшится допустимая высота подрезки контактов. Зависимость для конкретных характеристик сопротивления сдвигу можно представить в виде графиков (рисунок 5), пользование которыми правомерно только при неизменности сопротивления сдвигу во времени.

При заоткоске уступов вдоль граничного контакта высота уступа и угол его откоса не оказывают влияния на параметры борта. Так как высота нерабочих уступов обычно не превышает 15 м, то они могут укрепляться с верхней площадки. Рекомендуется следующая последовательность работ по укреплению уступа железобетонными сваями и цементацией массива вокруг свай. Для создания экранирующей щели 1 взрываются контурные заряды (рисунок 6). Массив укрепляется железобетонными сваями 2 с цементацией пород вокруг свай, а затем взрываются основные скважины 3 перед отрезной щелью. При необходимости поверхность откоса покрывается изолирующими материалами.

Рисунок 5 – Графики для определения допустимой высоты подрезки контактов слоев в условиях карьера: а – шероховатые контакты в породах с характеристиками Па; ; ; б – гладкие контакты в породах с характеристиками Па; ; ; 1, 2, 3, 4 – соответственно при угле откоса уступа 40, 50, 60, 70º

Рисунок 6 – Укрепление уступа при заоткоске вдоль граничного контакта: опережающее укрепление уступа железобетонными сваями с цементацией

Возможна и другая последовательность работ: до подхода горных работ к предельному контуру на расстоянии 15 – 20 м производят укрепление неустойчивого массива, а затем одновременно взрывают заоткошивающие и основные скважины. В этом случае воздействие взрыва на массив сказывается в большей степени, но благодаря тому, что массив укреплен, откосы менее подвержены деформациям. Приведенный способ укрепления целесообразно применять в сильно трещиноватых породах, когда основным фактором, повышающим устойчивость откоса, является цементация, а железобетонные сваи играют второстепенную роль. Если же основная нагрузка будет распределена на сваи, то необходимо стремиться по возможности снизить её путем уменьшения высоты уступа до допустимых пределов, обусловленных шириной бермы.

Монтажные работы ведутся с бермы, ширина которой должна обеспечивать размещение крана и нормальную его работу. Наибольший риск представляет возможность обрушения верхней бровки каждой бермы. В случае полного обрушения механизированная очистка берм станет невозможной и борт превратится в сплошной откос.

При пологом падении слоев () и наличии слабых глинистых контактов можно сооружать искусственные бермы как улавливающие, так и транспортные, состоящие из железобетонных каркасов и засыпок, или устраивать врезные бермы со стабилизацией подрезного откоса. Искусственные бермы сооружаются в тех случаях, когда проведение полутраншей в лежачем боку может вызвать оползень по контактам слоев.

Транспортная искусственная берма сооружается в следующей последовательности. По мере заоткоски борта с промежуточных горизонтов бурятся скважины и устанавливаются стойки 1 (рисунок 7), а затем монтируются железобетонные поперечные и продольные ригели, образующие пояса 2 и 3. Чтобы исключить скатывание кусков породы, используемой в качестве засыпки, на лежащем ниже горизонте сооружается подпорная стенка высотой 1–1,5 м, состоящая из вертикальных стоек 4 и затяжки 5. После подготовки каркаса искусственной бермы производится его засыпка скальной породой 6 под углом естественного откоса. Расстояние между вертикальными стойками 3–4 м.

Совместная работа системы «железобетонный каркас – породная засыпка» в искусственных бермах, предназначенных для укладки транспортных коммуникаций, обеспечивается путем качественного заполнения всех пустот.


Рисунок 7 – Каркасно-запасная транспортная берма шириной

и способ стабилизации неустойчивого откоса
Основную нагрузку несет каркас, на который укладываются шпалы или железобетонные плиты (в зависимости от вида транспорта). Породная засыпка удерживается внутри каркаса за счет арочного эффекта, возникающего между соседними стойками. Искусственные бермы сооружаются в тех случаях, когда проведение полутраншей в лежачем боку может вызвать оползень по контактам слоев. Гарантированная устойчивость откоса обеспечивается лишь при условии 2 3 4

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОТРЕЗНОЙ ЩЕЛИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОТКОСОВ УСТУПОВ В КАРЬЕРАХ Российский патент 2002 года по МПК E21C41/26

Описание патента на изобретение RU2186983C1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ создания отрезной щели при формировании откосов уступов в карьерах, включающий отработку приконтурной ленты, вынос устьев скважин отрезной щели в натуру по контуру создаваемого откоса, размещение бурового станка под углом 90 o к контуру создаваемого откоса, бурение скважин под углом, равным углу создаваемого откоса, заряжание скважин отрезной щели, взрывание скважинных зарядов [1].

Недостаток этого способа — невозможность бурения скважин отрезной щели в стесненных условиях, когда ширина бермы меньше длины бурового станка, и невозможность бурения скважин под углами, значения которых лежат между фиксированными значениями углов наклона буровой штанги (например, у станка СБШ-250МН значения фиксированных углов равны 90 o , 75 o ,60 o ). Отрезная щель малоэффективна, т.к. откос разрушен при отработке приконтурной ленты.

Известен способ создания отрезной щели при оформлении откосов уступов в карьере, включающий вынос устьев скважин отрезной щели в натуру по контуру создаваемого откоса, размещение бурового станка под углом 90 o к контуру создаваемого откоса, бурение скважин под углом, равным углу создаваемого откоса, заряжание скважин отрезной щели, взрывание скважинных зарядов, отработку приконтурной ленты [2 — прототип].

Недостаток этого способа — невозможность бурения скважин отрезной щели в стесненных условиях, когда ширина бермы меньше длины бурового станка, и невозможность бурения скважин под углами, значения которых лежат между фиксированными значениями углов наклона буровой штанги.

Недостатки этого способа заключаются в следующем. Если ширина бермы после заоткоски уступа по проекту меньше продольной оси бурового станка, то его заменяют на менее производительный, но имеющий малые габариты, например станок СБШ-25 0МН заменяют на станок СБМК-150.

Высокопроизводительные станки имеют несколько ступеней фиксированного значения угла наклона буровой штанги, и если по проекту угол откоса уступа находится между фиксированными значениями угла наклона буровой штанги, станок заменяют на станок, у которого угол наклона буровой штанги может принимать любые значения от 0 до 90 o , однако и здесь производительность бурения скважин резко падает.

Вышеизложенное указывает на недоиспользование технических возможностей высокопроизводительной буровой техники при ее эксплуатации, в частности при бурении скважин контурных отрезных щелей при оформлении откосов уступов в карьерах.

Изобретение при его осуществлении позволит получить технический результат, выраженный в повышении эффективности работы буровой техники при оформлении откосов уступов в карьерах, а именно создание контурной отрезной щели, в том числе в стесненных условиях, когда ширина бермы меньше длины бурового станка, расширение диапазона значений углов наклона откосов создаваемого уступа.

Читать еще:  Как сделать откосы между комнатами

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе создания отрезной щели при формировании откосов уступов в карьерах, включающем бурение скважин отрезной щели, заряжание скважин и взрывание скважинных зарядов с последующей отработкой приконтурной ленты, бурение скважин производят станком, продольную ось которого располагают под углом к простиранию отрезной щели, его значение определяют по формуле

где γ — угол между осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град;
α — угол наклона штанги бурового станка, град;
β — угол наклона заокашиваемого уступа, град,
а минимальную ширину бермы определяют по формуле
L = aSinγ+0,5bCosγ+c. (2)
где L — необходимая ширина бермы, м;
γ — угол между осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град;
а — длина станка;
b — ширина станка;
с — безопасное расстояние от станка до вышележащего откоса, м.

Предлагаемый способ поясняется чертежами. На фиг.1 показан план размещения бурового станка в стесненных условиях. На фиг.2 — разрез вкрест простирания откоса. На фиг.3 — разрез по простиранию отрезной щели.

Способ осуществляется следующим образом.

Для оформления откосов уступов в карьерах бурят скважины контурной отрезной щели, производят их заряжание и взрывание скважинных зарядов, при бурении скважин продольную ось станка располагают под углом к простиранию контурной отрезной щели, который определяют в зависимости от угла наклона буровой штанги станка и угла наклона откоса заоткашиваемого уступа, а размер необходимой бермы для размещения станка определяют в зависимости от габаритов станка и угла между простиранием контурной отрезной щели и продольной осью бурового станка.

Определяют угол γ между простиранием контурной отрезной щели и продольной осью бурового станка в зависимости от проектного угла наклона заокашиваемого уступа β и угла наклона буровой штанги станка α по формуле

а необходимую ширину бермы определяют по формуле
L = aSinγ+0,5bCosγ+c (2)
где L — необходимая ширина бермы, м;
γ- угол между осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град;
а — длина станка, м;
b — ширина станка, м;
с — безопасное расстояние от станка до вышележащего откоса, м.

Далее поступают следующим образом (фиг.1). На берме производят вынос в натуру устьев скважин отрезной щели 1, которые образуют ее ось 2 на расстоянии от нижней бровки вышележащего уступа не менее значения, определенного по формуле (2). Устанавливают буровой станок 3, например СБШ-250 МН, таким образом, чтобы его продольная ось располагалась под углом γ к оси отрезной щели.

Бурение каждой скважины 4 производят под этим углом γ, а угол наклона буровой штанги устанавливают такой, какой был принят при определении угла γ по формуле (1). Тогда скважины отрезной щели будут иметь наклон не только в плоскости, нормальной к уступу (разрез I-I), но и в плоскости, параллельной простиранию уступа. Скважины заряжают, созданные скважинные заряды взрывают и начинают отрабатывать приконтурную ленту. После отработки приконтурной ленты получают угол откоса уступа α такой, какой был принят при определении угла γ по формуле (1).

Исходные данные:
Буровой станок — СБШ-250МН
Угол наклона откоса уступа — 80 o
Устанавливаем угол наклона штанги бурового станка 60 o . По формуле 1 находим, что углу наклона уступа 80 o соответствует угол между продольной осью станка и простиранием контурной отрезной щели 20 o .

По формуле (2) определяем ширину бермы, соответствующую углу между продольной осью станка и простиранием контурной отрезной щели. Она составляет не менее 7 м.

Устанавливают буровой станок 3 (фиг.1) таким образом, чтобы продольная его ось была бы расположена под углом α =20 o к оси отрезной щели, в соответствии с проектом бурят скважины контурной отрезной щели 1, производят заряжание скважин взрывчатым веществом, взрывают скважинные заряды и отрабатывают приконтурную ленту.

В результате получают откос, образованный скважинами контурной отрезной щели, наклон которого соответствует проектному γ =80 o .

По способу — прототипу при установке продольной оси бурового станка под углом 90 o к оси отрезной щели соблюдение условий: угол создаваемого откоса 80 o и ширина бермы 7 м для станка СБШ-250 МН невозможно, так как длина станка 9 м, а устройство для создания угла наклона буровой штанги 80 o в конструкции станка отсутствует.

Преимущества и технический эффект от предлагаемого способа заключаются в полной мере использования технических возможностей буровой техники при оформлении откосов уступов в карьерах. Несмотря на то что буровой станок, например СБШ-250МН, имеет три фиксированных значения угла наклона буровой штанги 60 o , 75 o , 90 o , предлагаемое техническое решение при использовании этого же станка позволяет создать отрезную щель под любым углом наклона в пределах от 60 o до 90 o .

Преимуществом предлагаемого способа является также возможность создания отрезной щели в стесненных условиях, когда ширина оставляемой бермы меньше длины бурового станка, что позволяет расширить диапазон значений углов наклона откосов заоткашиваемых уступов и создать возможность бурения скважин отрезной щели в стесненных условиях.

В предлагаемом способе новыми признаками являются: бурение скважин контурной отрезной щели при расположении продольной оси бурового станка под острым углом к простиранию контурной щели.

При применении предлагаемого способа исключаются недостатки существующих решений и обеспечиваются новые положительные свойства: полное использование буровой техники при создании контурной отрезной щели за счет установки продольной оси бурового станка под острым углом к формируемой щели.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, предлагаемый способ характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критерию новизна и «изобретательский уровень».

Источники информации
1. Временные методические указания по управлению устойчивостью бортов карьеров цветной металлургии. — М.: Минцветмет СССР, 1989, с.73.

2. Попов И.И., Окатов Р.П. Борьба с оползнями на карьерах. — М.: Недра, 1980, с.157.

Похожие патенты RU2186983C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 186 983 C1

Реферат патента 2002 года СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОТРЕЗНОЙ ЩЕЛИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОТКОСОВ УСТУПОВ В КАРЬЕРАХ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Способ создания отрезной щели при формировании откосов уступов в карьерах включает бурение скважин отрезной щели, заряжание скважин и взрывание скважинных зарядов с последующей отработкой приконтурной ленты, причем бурение скважин производят станком, продольную ось которого располагают под углом к простиранию отрезной щели, его значение определяют по формуле γ = arcsin(tgα/tgβ), где γ — угол между продольной осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град.; α — угол наклона штанги бурового станка, град.; β — угол наклона заоткашиваемого уступа, град., а минимальную ширину бермы определяют по формуле: L = asinγ+0,5bcosγ+c, где L — минимальная ширина бермы, м; а — длина станка, м; b — ширина станка, м; с — безопасное расстояние от станка до вышележащего откоса, м. Способ позволяет повысить эффективность работы буровой техники при оформлении уступов, расширить диапазон значений углов наклона откосов создаваемого уступа. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 186 983 C1

Способ создания отрезной щели при формировании откосов уступов в карьерах, включающий бурение скважин отрезной щели, заряжание скважин и взрывание скважинных зарядов с последующей отработкой приконтурной ленты, отличающийся тем, что бурение скважин производят станком, продольную ось которого располагают под углом к простиранию отрезной щели, его значение определяют по формуле

где γ — угол между продольной осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град.;
α — угол наклона штанги бурового станка, град.;
β — угол наклона заоткашиваемого уступа, град.,
а минимальную ширину бермы определяют по формуле
L = asinγ+0,5bcosγ+c,
где L — минимальная ширина бермы, м;
γ — угол между продольной осью бурового станка и простиранием отрезной щели, град.;
а — длина станка, м;
b — ширина станка, м;
с — безопасное расстояние от станка до вышележащего откоса, м.

Серия «Строительство и архитектура»

  • in English
  • Отправить статью


Содержимое доступно под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

  • Главная
  • О нас
  • Вход
  • Регистрация
  • Поиск
  • Текущий выпуск
  • Архивы

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТКОСОВ И УСТУПОВ ГРУНТОВЫХ ВЫЕМОК НА ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ

Аннотация

В работе представлены результаты исследования влияния углов наклона уступов и от-
косов на их взаимную устойчивость. Определяются величины коэффициентов устойчивости
откосов в зависимости от угла наклона уступов, а также величины коэффициентов устойчи-
вости каждого уступа в зависимости от угла наклона откоса и местоположения уступа на
нѐм. Оценка напряженно-деформированного состояния рассматриваемых грунтовых масси-
вов и определение коэффициентов устойчивости (с определением форм и положений наибо-
лее вероятных поверхностей скольжения) проведены посредством компьютерного моделиро-
вания с применением метода конечных элементов и учѐтом величины коэффициента боково-
го давления грунта. Рассмотрены различные сочетания высот уступов и их углов наклона,
при этом установлено, что максимальная разница между коэффициентами устойчивости пря-
молинейного и двухступенчатого откосов наблюдается в случае, когда нижний уступ имеет
наибольшую высоту и угол наклона. Верхний уступ при этом можно считать изолированным.
Устойчивость нижнего уступа для каждого из рассмотренных вариантов имеет зависимость
от его угла наклона и угла наклона верхнего уступа. Таким образом, обнаружено, что пред-
ставляется возможность подобрать такие сочетания значений углов наклона их уступов и вы-
сот при проектировании откосов, при которых их устойчивость будет максимальной. Подбор
этих геометрических параметров в свою очередь позволяет при проектировании на откосах
различных сооружений правильно спланировать работы по выравниванию формы естест-
венных откосов или созданию насыпей таким образом, что это окажет существенное влияние
на повышение их эксплуатационной надѐжности.

Ключевые слова
Полный текст:
Литература

Туманов, С.Л. К расчету устойчивости

уступов и откосов грунтовых выемок и учетe их

взаимного влияния / С.Л. Туманов // Ежегод. науч.-

техн. конф. проф.-препод. состава и студентов

ВолгГАСУ: матер. конф., Волгоград, 29–30 апр.

г.: в 2 ч. – Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ,

Туманов, С.Л. Исследование системы

«откос – уступ» с учетом их взаимного влияния /

С.Л. Туманов, Л.С. Туманов // Инженерные про-

блемы современного материаловедения и дорож-

ного строительства: материалы науч.-практ.

конф., г. Волгоград, 16–17 мая 2007 г. – Волгоград:

Изд-во ВолгГАСУ, 2007. – С. 142–143.

Туманов, С.Л. Исследование устойчиво-

сти двухступенчатых откосов / С.Л. Туманов,

А.Ю. Рагозин // Градостроительство: тез. докл.

по итогам науч.-техн. конф. ВолгГАСА. – Волго-

град: Изд-во ВолгГАСА, 1996. – С. 37–39.

Цветков, В.К. Взаимное влияние уступов и

бортов карьеров на их устойчивость /

В.К. Цветков, С.Л. Туманов // ФТПРПИ. – 1988. –

Цветков, В.К. Расчет устойчивости от-

косов и склонов / В.К. Цветков. – Волгоград: Ниж-

не-Волжское кн. изд-во, 1979. – С. 238.

Влияние коэффициента бокового давления

грунта на степень устойчивости однородного

откоса / О.А. Богомолова, Б.С. Бабаханов,

С.Ю. Калашников и др. // Вестник Волгогр. гос.

архит.-строит. ун-та. Сер.: Строительство и

архит. – 2013. – Вып. 30(49). – С. 39–49;

Читать еще:  Откос это наклонная поверхность

Оценка величины коэффициента запаса ус-

тойчивости однородного нагруженного откоса на

основе анализа напряженного состояния грунтового

массива при различных значениях коэффициента

бокового давления грунта / А.Н. Богомолов, С.А. Ка-

линовский, О.А. Богомолова и др. // Вестник Волгогр.

гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Строительство и

архит. – 2013. – Вып. 30(49). – С. 7–12.

Богомолов, А.Н. Расчет устойчивости от-

косов с учетом величины коэффициента бокового

давления грунта / А.Н. Богомолов, С.А. Калиновский //

Международная научно-практическая конференция,

посвященная 55-летию кафедры строительного про-

изводства и геотехники ПНИПУ и 60-летию кафед-

ры гидротехнических и земляных сооружений Волг-

ГАСУ: матер. конф., 10–13 фев. 2015 г., Волгоград. –

Волгоград: ВолгГАСУ, 2015. – C. 80–97.

Калиновский, С.А. Оценка влияния величи-

ны коэффициента бокового давления грунта на

результаты расчетов грунтовых массивов по пер-

вому предельному состоянию: автореф. дис. .

канд. техн. наук: (05.23.02) / С.А. Калиновский. –

Волгоград, 2013. – 28 с.

Богомолов, А.Н. Анализ методов опреде-

ления коэффициента бокового давления грунта (экс-

периментальные методы) / А.Н. Богомолов и др. //

Инженерные проблемы строительного материало-

ведения, геотехнического и дорожного строитель-

ства: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. –

Волгоград, ВолгГАСУ, 2012. – С. 33–57.

Богомолов, А.Н. Анализ методов опреде-

ления коэффициента бокового давления грунта

(аналитические методы) / А.Н. Богомолов и др. //

Инженерные проблемы строительного материа-

ловедения, геотехнического и дорожного строи-

тельства: материалы III Междунар. науч.-техн.

конф. – Волгоград, ВолгГАСУ, 2012. – С. 58–85.

рованное состояние): Свидетельство о государ-

ственной регистрации программы для ЭВМ /

А.Н. Богомолов и др. – № 2009613499 от 30 июня

Использование компьютерной модели камнепада для обоснования параметров бортов карьера Каюмова А.Н. Институт горного дела Лаборатория геомеханики подземных. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемВероника Михайлина

Похожие презентации

Презентация на тему: » Использование компьютерной модели камнепада для обоснования параметров бортов карьера Каюмова А.Н. Институт горного дела Лаборатория геомеханики подземных.» — Транскрипт:

1 Использование компьютерной модели камнепада для обоснования параметров бортов карьера Каюмова А.Н. Институт горного дела Лаборатория геомеханики подземных сооружений Екатеринбург, 2009

2 Актуальность проблемы. В соответствии с требованиями «Единых правил безопасности», действовавших ранее, борт карьера конструировали по регламентированным параметрам уступов. Положение изменилось в 1992 году с вводом в действие ЕПБ. Таким образом, появилась возможность угол наклона борта и, соответственно, его конструкцию оценивать, исходя из геомеханических критериев. При конструировании профиля борта карьера наряду с устойчивостью, следует учитывать фактор камнепада. Однако степень влияния фактора камнепада остается слабоизученной, что не позволяет выработать достаточно обоснованные решения по оптимальному конструированию бортов карьеров.

3 Цель работы является выявление зависимостей движения камней по откосам и уступам для определения оптимальных параметров борта карьера с учетом камнепада, обеспечивающих эффективную и безопасную разработку месторождений полезных ископаемых открытым способом. Идея работы заключается в использовании закономерностей движения падающих камней для определения главных параметров отдельных уступов и борта в целом. Объектом исследования является процесс камнепада при открытой разработке полезных ископаемых, а предметом исследования закономерности движения камней по уступам и горизонтальным площадкам карьеров

4 Эволюция методов, применяемые при изучении явления камнепада

5 Геомеханическая модель участка борта карьера Рисунок 2.3 – Схема профиля откоса, где α – угол наклона откоса, R – радиус куска горной породы, G – вес обломка, F- сила трения

6 Рисунок Схемы движения камней по откосам (по Н.М.Ройнишвили): а – скатывание по относительно ровному однообразному откосу; б — незатухающее скачкообразное движение по неровному крутому откосу; в – скачкообразное движение по относительно ровному однообразному откосу при падении камня с некоторой высоты на поверхность откоса; г – то же, при ударе скатывающегося камня о резкую неровность поверхности откоса

8 Свойства горных пород. Плотность наиболее распространенных горных пород изменяется в пределах 2,6 – 3,3 т/м 3. Коэффициенты, характеризующие упруго-пластические свойства падающих камней и поверхности откоса. Используя многочисленные экспериментальные исследования в этой области можно принять следующие значения коэффициентов: коэффициент восстановления нормальной составляющей скорости ρ = 0,3 — 0,7; коэффициентов мгновенного трения λ = 0,3 -0,5; коэффициент трения скольжения k ск. = 0,2 — 0,5; коэффициент трения качения k тр.кач.. = 0,2 — 0,7. Параметры неровностей поверхности откоса в меньшей степени оказывают влияние на характер движения камней, но тем не менее задаются в модели следующим образом: амплитуда А = 0,15 — 0,2 м, длина волны неровности L = 1, 5 – 2 м (рисунок 3.7). Рисунок Определение параметров неровности поверхности уступа Параметры камней Рисунок Виды форм кусков породы, представленные в программном продукте ROXIM, где с и d – ширина и длина кусков породы для моделирования камнепада

9 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Рисунок Один из блоков программы ввода данных для проведения компьютерного моделирования

10 Реализация входных параметров процесса камнепада на компьютерной модели Рисунок Схема уступа α — угол наклона, h — высоту уступа, b — прилегающая к уступу горизонтальная берма определенной ширины Профиль уступа в компьютерной программе Рисунок Схема к определению координат точек пересечения линий, составляющих профиль уступа на компьютерной модели, где x к — абцисса точки С

11 Представление результатов компьютерного моделирования Рисунок Результаты компьютерного моделирования: а – траектория движения камней, б – гистограмма распределения камней по горизонтальной берме

12 Рисунок 3 – Траектория движения камней на уступе высотой 7,5 м и различном угле наклона уступа: а)45градусов, б)55 градусов, в)70 градусов, г)85 градусов Рисунок 4 – Траектория движения камней на уступе высотой 15 м и различном угле наклона уступа: а)45градусов, б)55 градусов, в)70 градусов, г)85 градусов

13 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ КАМНЕПАДА ОТ ГЕОМЕТРИИИ ОТКОСА Рисунок Параметры первичного отскока: h о — высота первичного отскока, d – ширина первичного отскока, f – положение максимального отскока на берме от нижней границы уступа

14 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ КАМНЕПАДА ОТ ГЕОМЕТРИИИ ОТКОСА Рисунок 4.7 – Зависимость максимальной высоты первичного отскока от угла наклона уступа

15 Рисунок 5 — Распределение камней на горизонтальной берме на уступе высотой 7,5 м и различном угле наклона: а)45градусов, б)55 градусов, в)70 градусов, г)85 градусов Рисунок 6 — Распределение камней на горизонтальной берме и уступе высотой 15 м и различном угле наклона уступа: а)45градусов, б)55 градусов, в)70 градусов, г)85 градусов

16 Исследование зависимости дальности распределения камнепада от геометрии рабочего уступа

17 Исследование зависимости дальности распределения камнепада от геометрии рабочего уступа Таблица Зависимость дальности распределения обломков горной породы по поверхности рабочей площадки от параметров уступа

21 Выбор параметров Северо-Западного борта Главного карьера Качканарского ГОКа Рисунок – Фото деформированного Северо-западного борта Главного карьера Качканарского ГОКа Обоснование модели Вариант 1: Н = 15 м, α = 75º, b = 15 м. Вариант 2: Н = 15 м, α = 60º, b = 10 м; Вариант 3: Н = 7,5 м, α = 75º, b = 7 м; Вариант 4: Н = 7,5 м, α = 60º, b = 4,5м. b H α Рисунок Основные параметры уступа, где Н – высота уступа, α – угол заоткоски уступа, b – ширина бермы

22 Таблица Исходные данные, необходимые для моделирования

23 Рисунок Вариант 3. Параметры камнепада при конструкции борта карьера с уступами h = 7,5 м, = 75 с предохранительным валом высотой 0,5 м, а — траектория движения камней по уступу, б — количественное распределение камней по берме

24 Рисунок Вариант 2. Траектория движения кусков породы по уступам h = 15 м, = 60 с предохранительным валом высотой 1,5 м Рисунок Вариант 2. Траектория движения кусков породы по уступам h = 15 м, = 60 с предохранительным валом высотой 2 м

25 Выбор параметров юго-западного борта Меднорудянского карьера Обоснование модели Конструкции борта карьера с параметрами: вариант 1 Н = 10 м, α = 45º, b = 3,5 м, вариант 2 Н = 20 м, α = 45º, b = 6 м, удовлетворяют требованиям проекта отработки Меднорудянского карьера и позволяют выполнить условие обеспечения проектного угла наклона борта карьера, равного 37 º.

26 Результаты моделирования Таблица Параметры камнепада при различных вариантах конструкции борта карьера Обоснование модели Таблица 5.1 – Исходные данные, необходимые для моделирования

27 Рисунок Параметры камнепада при конструкции борта карьера с параметрами уступа (вариант 2) H = 20 м, α = 45º, b = 6 м и предохранительным валом высотой 1 м где а – траектория движения камней, б – количественное распределение камней по берме

28 Исследование особенностей камнепада в рабочей зоне карьера Рисунок Параметры камнепада при конструкции рабочих уступов с параметрами H = 5 м, α = 60º где а – траектория движения камней, б – количественное распределение камней по берме Выводы: — размеры опасной зоны ограничиваются дальностью распределения камней по рабочей площадке, которая составила 5 м; нахождение людей в этой зоне опасно, в связи с проявлениями камнепада, — для горного оборудования, работающего в карьере, нахождение на расстоянии 0,6 м от нижней бровки уступа может повлечь нанесение механических повреждений от камней и кусков породы, отделяющихся от наклонной поверхности откоса.

29 Заключение 1. При помощи компьютерного моделирования процесса камнепада выявлены зависимости параметров камнепада от главных параметров бортов карьеров. 2. Моделирование камнепада позволяет выбрать оптимальную конструкцию откоса и борта карьера в целом и определить параметры защитных сооружений на предохранительной берме. 3. Применение результатов исследований закономерностей камнепада для определения параметров разработки Северо-западного борта Главного карьера Качканарского ГОКа, на котором возникли проблемы с обеспечением устойчивости массива и проявлениями камнепада всвязи с развитием деформаций на этом участке, позволило оценить предложенные варианты конструкции борта карьера по фактору опасности камнепада. В результате для неоднородного и раздробленного массива горных пород северо-западного участка Главного карьера в предельном положении рекомендуются уступы высотой 7,5 м, углом заоткоски 75º, шириной предохранительной бермы 7 м с обязательным условием – наличием предохранительного вала высотой не менее 0,5 м. 4. В условиях деформированного массива горных пород юго-западного борта Меднорудянского карьера Высокогорского карьера, где открытые работы производятся в зоне сдвижения горных пород от подземных разработок прошлого века, конструкция борта карьера с параметрами Н = 20м; α = 45 о ; шириной предохранительной бермы 6 м является наиболее приемлемой и обеспечивающей безопасность горных работ в карьере от камнепада людей и горнодобывающего оборудования, работающих на нижележащих горизонтах. 5. Исследования камнепада, проведенные для рабочих уступов Меднорудянского карьера, позволили определить размеры опасной зоны около нижней бровки уступа, которая ограничивается дальностью распределения камней по рабочей площадке (по результатам исследований составила 5 м). 6. Для условий Тейского карьера поведены работы по определению достаточной ширины предохранительной бермы, обеспечивающей безопасность работ на нижележащих горизонтах. В итоге реккомендована ширина предохранительной бермы минимальная по проекту — 8 метров для уступов высотой м, с обязательным наличием предохранительного вала, высотой 2 м, или забора, высотой 1,5 м, и наличием щебеночной подушки из крупного щебня с одновременным формированием небольшого (2-3 градуса) обратного уклона бермы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector