Nmexpertiza.ru

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

Журнал наблюдений за устойчивостью откосов

автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему: Разработка методики контроля и прогноза устойчивости откосов карьеров и горнотехнических сооружений на основе комплексных натурных наблюдений

Автореферат диссертации по теме «Разработка методики контроля и прогноза устойчивости откосов карьеров и горнотехнических сооружений на основе комплексных натурных наблюдений»

ргв од 1 3 июн 1995

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию Уральская государственная горна-геологичестм академия

на правах рукописи

Киселёв Владимир Алексеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОНТГОЛЯ И ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ КАРЬЕРОВ И ГОРНОТЕЛВЛШОКИХ СООРУШШ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Специальность 05.15. 01 — Маркшейдерия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Работи выполнена в Уральской государственной горно-геологическоЛ академии

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

1илдидат технических наук Лукичев В. Г.

Ведушре предприятие — АО » Ураласбест «

Защита диссертации состоится ПШ>1 i’jys г.

и /З^зоов га засул’-«‘»11’ длсоергшшоиного совета К ибЗ, ОЗ. 03 в Уральской государственной горно-геологической академии но адресу: 6S0144. г. ркте-ринбург, ул. КуЛбышвва, У0.

С диссертацией ыокно ознакомшься ь библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат равоел-ш «25» М&Р iuys г_

ОбоснЬванный выбор информационны? параметров контроля уп’еол-чивости откосов базируется на общей теории устойчивости систем, рассматривающей процесс потери устойчивости как превышение приравняю работы внешних сил изд приращением ‘гнугрошюп и’^-рпш системы. В качестве критерия уотойчиЕости предлагается использовать величину приращения кинетической анергии Л К. Если АН» О, то происходит разрушение системы, если ЛК стойч;шэста характеризуется одной кзп-равл’-шпотьк; ‘ не-.Х’Уаанке О иди убывание:а 4 0 ) развития процесса, и оироделл.чгся как с; т а д и и . Кроме направленности процесса, другим качественным показателем является характер скорости деформирования в пределах отдельной стадия. Следовательно, отдельные промежутки вымени внутри стадии, в пределах которых скорость г»стояина пли ромеина, определяются глк с у о с т а ди-и. Количественный уровень оценки состояния откосов характориоу-ется конкретными значениями .д.-формаций, скоростей, ускорений и — коэффициенте!, устойчивости, изменение которых обусловлено каче-с?-венными ивменениими состояния массива горных пород. 3 соответствии о от им часть суОстадки, хариктер1к>укдаяся определенными значениями кинематических парамитроь, коэффициентов устоАчккисти и видом функциональных ^агисимоотей, предлагается определить как фаз у. Структура атапов и ¡¡орь.атпвпые нока&атели представлены с, обобщающей тас :ице, где гршищы установленных &таяов ягдяюгея точечными нормативами, а функциональные ьависимзсти, отражающие характер и направленность развития процесса г, пределах этапов, относятся к интервальным нормативам.

Геомеханический контроль предполагает .многоточечные измерения на большой плоадди в течение длительного времени и передачу информации от каждого участка на значительные расстояния. Нз представленных вьше основных характеристик процесса нарушения устойчивости откосов видно, что использование одного способа наО-люденил за деформациями ( геодезического, инженерного, горно —

члн процесса нарушения устойчивости откосов

¡гое и их название (обозначение)

I — подгс-тозителъкай а О

¡II- основного ; смешения

1М — стабилизации а 4 О

Субсталии] 1 — скрытая

а . рмациснпого репера в пространстве ( рис.

Структурная схема С’ЛИД-002 представлена на рис. 1,6. Точность измерений изменений линейных параметров объектов составляет 1. 2’мм, дельность передачи информации по радио каналу — 6. 10 км, автономность работы — 1 год. .истема состоит из серийно выпускаемых моду,-эй: измеритель разности фаз Ф2-54Ц; приемопередатчик с частотой Г = 2? КГц; датчики представляют собой высокоточные бесконтактные вращающиеся трансформаторы типа ЬБВТ-П. Для повышения надежности результатов в определенных условиях нредла-гается использовать систему СДД — 0,6, разработанную на той же модульной базе, ко имеющую кабельную линию связи ( рис,1, в ].

Одним из тс вечных показателей процесса нарушения устойчивости откосов является величина критической скорости деформирования, достижение которой сопровождается обрушением откосое. Определение этой величины предлагается осуществлять путем перекоса результатов наблюдений за уке произошедшими обрушениями на изучаемой объект, с использованием теорий подобия и распознавания образов.

В качестве критериев подобия предлагается использовать семнадцать показателей, объединенных в три группы:

1. Критерии геодипампческого ¡подобия — характеризуют изменение состояния свойств пород откосов:

П1 = С/ УН; 12 = ; ПЗ — V/ IН; Л17 = ]о , (2)

Рис. !. системы комплексного измерения деформаций и ее

соотавдявккз: а -. деформациошщй репер- о — струп-туоная схема системы Сайд — 002: в — структурная ск&ка системы СМ — О.Ь: 1 — корпус репйра; 2 — пр0-тиЕ0сесГв — ккив; 4 — датчик; 5 — приема передатчик; 6 — антенна; 7 — отражатель; 8 — эле.-ктоокно-оптический прибор; 3 — грунтовый репер: ИГ — защитный корпус; 11 — гибкая тяга, 1 — гибкая тяга; и. 0„- даТчйки; ФАД — формирователь адреса Л’.чншМх; ПрП — приемопередатчик; ДШ — дешифратор; ■ уу — упрдвляюшее устройство; Иб — измерительный Одок-.’ДУ — дисплейное устройство; ШЧ — генератор опорной частоты

где С — сцепление пород, ¡/.Па;

Ü — объемный вес пород, ,Ш/м® ; Н — высота уступа, м;

— кинематический коэффициент вязкости пород, м2/с ; М — морфология поверхности скольшиия, к/с*.

2. Критерии диалогического подобия

114 — j ; iis == j ; п6 = j ; п16 = , (3)

где J , J , J , s9 — индекса пластичности, текучести, хи-Р 1- SiOj

мичеекого состава трещин, угла внутреннего • трения пород соответственно.

3. Критерии геометрического подобия:

ГС? J ; П8 = ; К9 = J ; ШО = j/, nil = J ;

л12 = j^; п13 = cxf ; ш4 —ув ; п15 = к, (4)

где J , J , J , J,, J , J ,o/,ß, К — индекс мощности зоны ос.ггЛлс-

т т я я d f / ния; индекс трещины; индекс ширины захвата; модули тревдшовато-

сти, обводнённости, профиля откоса; угол откоса-, угол падения тектонического нарушения; кривизна поверхности .сколь»,ешш.

Подобие между изученным (с установленной величиной критической скорости) и изучаемым объектами устанавливается по минимуму величины эвклидова расстояния в п — мерном пространстве признаков по формуле м N

Примером использования предлагаемого метода служит прогноз деформаций аэротенка-стабилизатора Симеизских очистных сооружений, оказавшихся в оползневой зоне, выполненный на основе результатов автоматических измерений деформаций. Значение прогнозируемой величины на одну серию вперед определялось из следующего выражения:

I + 1 ) — V Х,(1 ) + V X ( I ) » V X ( I ), (16)

*ч 1 1 к . 2 з к лак

V =0, X ‘= е0’1″14’-003(0,62«.) ;

V — -0,4, X — 3,7516*»*»»‘соз(0,624Л, — 1/) г г

0,78 еЛ соз(0,624 I)];

X = 1,485[ 0,495 +0,595 е»»'»^»^.созСО, 624 t) 3

в этом случае Д( Ь + 1 ) = — 0,43 мм.

Фактические значение составило — 0,3 мм.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной «задачи создания методики контроля-и прогноза устойчивости откосов и инженерных сооружений на основе использования ревультатов комплексных натурных наблюдений за их деформированием.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем;

1. Определена структура этапов процесса деформирования откосов при потереРустойчивости, при этом весь процесс подразделяется на стадии, субстадии и фазы, дли которых установлены количественные и качественные нормативные показатели.

2. Предложена методика определения критических значений око ости деформирования откосов, на основе использования теорий ¿ю-;обия и распознавания образов.

3. Разработан алгоритм выявления границ этапов развития ripo-

;есса нарушения устойчивости с использованием статистического :ритерия однородности рядвв наблюдений ва деформированием от-:осов.

• 4.- Предложен алгоритм определения вида функциональной за-исимости деформаций от времени на отдельных этапах процесса на-ушения их устойчивости.

б. Предложен метод прогноза деформаций инженерных сооруже-ий, основшшый на использовании канонического рааложения случай-ых функций.

6. Разработана методика контроля и прогноза устойчивости от-осов при скачкообразном изменении параметров процесса их дефор-ирования.

7. Разработаны средства автоматизированного, дистанционного вмерения деформаций откосов и инженерных сооружений с последук>-рй передачей данных на центральный диспетчерский пункт (система ДЦ-0,6 — по табельной линии связи, система САИД — 002 — по радио аналу ).

8. Предложенные средства измерения деформаций и методики онтроля и прогноза устойчивости откосов и инженерных сооружений спользовались при обеспечении безопасной эксплуатации дамбы востохранилипр ГОКа «Эрдэнэт» (Монголия) и Симеизских очистных ооруиений (Украина), а разработанные методики применялись при онтроле состояния откосрв карьеров Сорекого молибденового комби-ата (г. Сорск) и Башкирского медно-серного комбината (г. Сибай).

Основные научные положения диссертации опубликованы в следу-щих работах:

1. Туршщев Ю. И. , ItopTes Н. В. , Дегтярь Ю. Л , Киселев В. А. , омских Г. В. Система дистанционного измерения деформаций otKqcob / Инф. листок Свердловского 1ЩГИ. — N 110. -Екатеринбург. — 1992.

2. Киселев В. А. Влияние температуры на результаты измереши микродеформаций вданий и сооружении автоштиэированщ|ми системам; // Проблемы повышения эффективности маркшейдерских ра’ет на гор

ных предприятиях. — Екатеринбург, УГ<1, 1992. • О. 43 - 4У.

3. Киселев В. А. Распределение скоростей смещений оползневьг масс в откосах, сложенных рыхлыми породам! // Изв. вузов. Горньп журнал. 1993. — N 1. — С. 46 — 43.

4. Кортев Е В. , Дегтярь Ю. JL , Киселев В. А. , Туринцев ¡0. И. Радиореперная система дистанционного намерения деформаций объек тов // Инф. листок Свердловского ЩТГИ. , N 27 — 94. — Екатерин бург, — 1994.- 4°с.

Читать еще:  Защита пены у откосов

б. Туркнцев Ю. И. , Киселев В. А. Оценка и прогнов устойчивое и оползневых склонов при решении объемной задачи // Пав. Уральско го горного института. Сер. Горное дело. вып. 3 — 1993. -С. 68 — 64.

6. Туринцев Ю.И., Киселев RA., Марийвийсинга. Система автоматического дистанционного контроля состояния деформационных объектов // Тев. докл. X Международной конференции. — М. : АН России, 1993. — С. 110.

7. Туринцев Ю. И. , Киселев В. А. Оценка величин критическо! скорости деформирования откосов // Управления напряженно-деформи рованным состояние массива горных пород при открытой и подземно! разработке месторождений полевных ископаемых : Теэ. докл. Все российской конференции. — Новосибирск — Екатерибург, 1994.

8. Киселев В. А. Метод оперативного статистического контроле эа развитием оползневых деформаций // Изв. вузов. Горный журнал.

Современная система контроля устойчивости бортов карьеров на основе использования радаров MSR

А.Ф. Клебанов, к.т.н., зам. генерального директора ОАО «ВИСТ Групп»

М.А. Макеев, руководитель направления, ОАО «ВИСТ Групп»

Н.В. Монахов, инженер, ОАО «ВИСТ Групп»

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых очень важно обеспечить непрерывный мониторинг и прогноз устойчивости уступов, бортов карьеров и отвалов и не допустить их внезапных просадок, оползней и обрушений. Подобного рода опасные техногенные происшествия могут приводить к травматизму и гибели горнорабочих, влекут за собой повреждения и уничтожение техники, неизбежно приводят к ограничению транспортного доступа в карьер, к прекращению добычи полезных ископаемых на период ликвидации обрушения, оползня, вследствие чего нарушается производственный ритм и снижается производительность комплекса всего горнодобывающего предприятия.

Многолетняя практика работы большинства предприятий показывает, что небольшие движения или изменения в модели наблюдаемой части бортов карьера почти всегда становятся видимыми уже за несколько часов до их обрушения. Для надёжного обеспечения безопасных условий труда рабочего персонала и эксплуатации техники в карьерах их необходимо оснащать комплексной системой мониторинга и контроля сдвижений уступов и бортов. Одним из ключевых элементов такой системы служит радарная система мониторинга, обеспечивающая максимальную эффективность и достоверность обнаружения малейших деформаций бортов и откосов.

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

К числу самых передовых относятся технологии радиолокационных наблюдений, базирующиеся на использовании радара MSR (Movement & Surveying Radar), компании Reutech Mining. Компания Reutech Mining, которая находится в г. Стелленбош (ЮАР), занимается разработкой и применением радиолокационных систем уже 25 лет. В настоящее время в компании работает 160 инженеров и техников, производство соответствует стандарту ISO 9001. Клиентами компании стали международные и местные оборонные и горнодобывающие компании.

Радиолокаторам MSR не требуется доступ к исследуемому склону (борту карьера, откосу уступа), так как они могут работать с высокой скоростью сканирования на больших и малых расстояниях, – непрерывно, круглосуточно, при любой погоде (в т.ч. во время осадков). Например, MSR 200 может работать на расстоянии до 1200 м, MSR 300 – на расстоянии около 2500 м до сканируемого склона.

Радиолокатор системы MSR осуществляет мониторинг движения склонов, откосов уступов и бортов карьера (обнаружение сдвижения менее 1 мм), и своевременно передает тревожное сообщение. Благодаря этому персонал и оборудование могут быть заблаговременно выведены из опасной зоны. Уровни объявления тревоги и рассылки оповещений могут настраиваться горнотехническим персоналом предприятия произвольно для каждого участка. Обычно первый уровень включает оповещение инженеров-геомехаников о возникновении потенциальной проблемы. Самый высокий уровень тревоги предусматривает немедленную эвакуацию людей и оборудования из опасной зоны.

Вторая важная функция MSR состоит в определении абсолютного расстояния до отражающей поверхности или географического объекта. Эта функция, в сочетании с точной привязкой MSR к местной системе координат и угловой информацией, может быть использована для генерации маркшейдерских данных, а также – для решения других задач, например, расчета объемов вскрыши (добычи).

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

Система MSR полностью удовлетворяет требованиям контроля устойчивости бортов карьеров, так как обладает высокой точностью и надежностью измерительного оборудования, имеет коэффициент технической готовности, близкий к 100%, и обеспечивает возможность работы в тяжёлых климатических условиях (от –50° до +55°С) с достаточным временем обнаружения опасного участка борта (не слишком рано и не слишком поздно) и, что немаловажно, может быть интегрирована в существующие на карьере системы.

MSR может быть полностью географически привязанной.

Это достигается с помощью триангуляции из известных ориентиров на карьере с помощью прилагаемого тахеометра, что позволяет осуществлять импорт цифровой карты карьера и производить географическую привязку для всех выходных данных.

Различные слои информации цифровой карты карьера могут быть импортированы, т.е. можно будет импортировать слой, чтобы показать движения, связанные с различными типами пород.

MSR состоит из следующих основных узлов:

  • электрические и механические части радара;
  • антенна;
  • приемо-передатчик;
  • устройство наведения антенны (APU);
  • тахеометр;
  • дорожный прицеп с выдвижными опорами;
  • электроника и система управления;
  • блок питания.

Радиолокатор MSR обычно представляет собой автономную установку, располагающуюся в специальном внедорожном прицепе. В прицепе размещены блок питания MSR, системы управления и электроники, обеспечивающие защиту системы позиционирования, элементов радара, а также визуальный интерфейс оператора MSR. Блок питания обеспечивает автономную работу MSR в течение длительного периода времени (обычно от трех дней до одной недели) без вмешательства пользователя. В состав блока питания входит генератор, работающий в паре с дизельным двигателем, который запускается автоматически при необходимости зарядки аккумуляторов. Прицеп имеет выдвижные опоры для выравнивания и стабилизации MSR во время работы. Приемо-передатчик (RSU) и антенна генерируют радиосигнал, который используется для получения точного измерения и обнаружения небольших движений на склоне. Устройство наведения антенны, располагающееся на верхней части прицепа, используется для осуществления сканирования борта, подлежащего мониторингу.

Блок контроллера обрабатывает сигнал от RSU и за счет использования программных алгоритмов генерирует информацию о стабильности склона и различные данные обследования. В состав MSR также входят система контроля окружающей среды, которая используется для компенсации изменений атмосферных условий, и модуль связи, обеспечивающий удаленную передачу данных.

Последовательность работы радиолокационной системы можно описать следующим образом:

  • в момент начала съемки определяется позиция радара в местной системе координат;
  • производится сравнение полученных данных с показаниями других датчиков;
  • выполняется интеграция с цифровой моделью плана горных работ и обнаруживаются сдвижения;
  • зарегистрированные сдвижения сравниваются с известными геологическими аномалиями;
  • проводится экспорт полученного облака точек в другие программные системы.

К преимуществам системы MSR также следует отнести:

  • использование системы Rapid Align для определения ранее отсканированных данных внутри новой области сканирования и автоматической синхронизации для учета предыдущих измерений;
  • возможность маркшейдерской съемки и построения 3D модели в режиме реального времени с любой точки;
  • учет взрывных работ при расчетах;
  • мобильность (время развертывания и привязки – 15–30 мин);
  • сохранность истории сканирования между движениями;
  • простое ПО для использования персоналом.

К отличительным свойствам системы MSR относятся:

  • просмотр тенденций сдвижений сразу нескольких участков;
  • простое добавление и удаление элементов;
  • обнаружение горного оборудования и его учет при расчетах;
  • интегрированность с GeoMoS, Quickslope и Trimble 4D;
  • отображение точек на радаре;
  • просмотр тенденций точек;
  • сдвиг точек отображается на радаре;
  • создание и обновление цифровой трехмерной модели;
  • экспорт данных в режиме реального времени;
  • отображение существующих измерений.

С учётом всего вышеотмеченного можно сделать вывод, что радиолокационная система MSR может применяться для наблюдений за опасными участками бортов карьера, под которыми проводятся те или иные виды горных работ (БВР, погрузо-выемочные работы, очистка берм и оборка уступов и др.) и требуется постоянный контроль по обеспечению безопасных условий работы людей и машин. Использование вместо прицепа полноприводного автомобиля обеспечит практически моментальное развертывание системы мониторинга опасных участков бортов карьера там, где оно срочно необходимо.

Особенно эффективно применение радиолокационной системы MSR на предприятиях, использующих Автоматизированную систему диспетчеризации горно-транспортного комплекса «КАРЬЕР», так как техника и персонал автоматически оповещаются с помощью сообщений системы о возникновении опасных ситуаций.

Центральный офис ОАО «ВИСТ Групп»

107078, Москва, Докучаев переулок, д. 3, стр. 1

тел.: +7 (499) 975-2217, 975-3394 факс: +7 (499) 975-1846

Обеспечение устойчивости бортов карьера по геомеханической модели месторождения

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 08.04.2020 2020-04-08

Статья просмотрена: 338 раз

Библиографическое описание:

Сорока, А. В. Обеспечение устойчивости бортов карьера по геомеханической модели месторождения / А. В. Сорока, Асет Сапарулы Куаныш. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 15 (305). — С. 147-149. — URL: https://moluch.ru/archive/305/68659/ (дата обращения: 22.09.2021).

Читать еще:  Автокад как нарисовать откосы

Свойства горных пород и породных массивов определяют параметры техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых. В этой связи актуальной научной и практической задачей является обоснование методов и средств направленного изменения свойств пород. Управление состоянием массива горных пород и прогнозирование устойчивости откосов и бортов карьеров является одной из важнейших инженерных задач для обеспечения безопасности и эффективности работ при открытом способе разработки месторождений. Несмотря на многочисленные исследования, проблема обеспечения устойчивости бортов карьеров, в силу своей сложности и разнообразия горно-геологических и гидрогеологических особенностей месторождений, остается актуальной. Практика работ показывает, что практически все открытые горные работы сопровождаются оползневыми явлениями.

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом особое значение приобретает проблема устойчивости породных откосов — уступов и бортов карьеров. Если в проекте строительства карьера заложены завышенные значения углов наклона откосов, это может привести к нарушению их устойчивости и вызвать внезапные разрушения уступов или бортов карьеров. При заниженных же значениях углов наклона породных откосов и большой глубине карьера возникает проблема экономической целесообразности разработки месторождения открытым способом. Так, например, на карьерах глубиной до 300 м уменьшение результирующего угла наклона борта на 3–4 градуса приводит к увеличению объема вскрыши до 10–11 млн. м3 на 1 км фронта работ

Работу за наблюдением устойчивости в основном выполняет маркшейдерская служба предприятия совместно с геологической службой. В последнее время имеется тенденция внедрения штата геотехника, обязанностью которого является сбор и обработка данных маркшейдерских замеров, геологических данных с созданием геомеханической модели месторождения основная методика наблюдений заключается в закладке наблюдательных станций. В данном вопросе важную роль играет периодичность наблюдений и точность. Результаты становятся все точнее с появлением новых геодезических приборов, в особенности лазерных сканеров.

Обрабатывание результатов с использованием трехмерного моделирования с помощью Geovia Surpac

Программа Geovia имеют следующие функциональности:

– геологический модуль (основой геологического модуля является база данных по разведочным выработкам.)

– ввод данных из журналов разведочного бурения

– редактирование геологических данных по скважинам, пополнение базы данных результатами лабораторных анализов

– интеграция данных по скважинам с графическими построениями

– манипуляция с данными по геологоразведочным скважинам (простые и сложные пересчеты, композитирование данных и т. д.)

– обработка данных методом классического статистического анализа геологоразведочной информации (по данным опробования) с выводом на печать графиков гистограмм, таблиц и результатов их анализа

– полный геостатистический анализ любых трехмерных данных, включая расчет и моделирование вариограмм, карт вариаций изменчивости и оценку пространственной анизотропии минерализации

– редактирование и модернизация графической и математической геологической модели

– стереография и геомеханика.

Данная программа подходит для создания трехмерной модели при помощи которой будет удобно анализировать каждое изменение. Дополнять информацию в процессе исследования. Делать анализ по результатам последних данных.

В программе мы создаем блочную модель. Блочная модель — это трехмерная модель участка пространства, (например, рудной залежи) построенная путем разбиения этого участка на элементарные ячейки (блоки), имеющие форму параллелепипеда и содержащие в себе различные (большей частью числовые) характеристики объекта (содержания полезных компонентов, объемный вес, тип руды и т. п.), полученные в основном в результате интерполяции спорадически расположенных пространственных данных (результатов опробования полезного ископаемого, определений объемного веса и т. п.)

В настоящее время задачи повышения устойчивости откосов и склонов приобретают все большее значение. После проведенных иследованний, следует сделать вывод, что после оценки устойчивости необходимо принимать меры до обрушения. Основными причинами этого являются постоянное ведение взрывных работ, горные работы. Целью укрепления откосов является стабилизация эрозионных процессов грунта и предотвращение его обрушения под собственным весом или сползания вследствие сил инерции. Слабый грунт должен превратиться в устойчивую и прочную поверхность.

При выборе решения для укрепления склона необходимо принимать во внимание такие факторы, как крутизна склона, нагрузка, наличие или отсутствие вибрации, а также состав грунтов откоса. Для решения задачи укрепления откосов насыпи, дорог и бортов склонов используется большое разнообразие методов. Один из современных методов это применение геотекстиля.

Геотекстиль представляет собой нетканый материал из синтетических или натуральных полимеров в виде плоских форм, лент или трехмерных структур, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства, изотропность, а также стойкость к различным химическим соединениям. К основным свойствам геотекстиля относят высокий модуль упругости, благодаря которому материал может воспринимать значительные нагрузки и выполнять функцию армирования при относительно малых деформациях. Геотекстиль выполняет функцию разделения слоев и позволяет перераспределить напряжение в основании насыпи, увеличить несущую способность основания, устойчивость откосов, улучшить условия уплотнения земляного полотна [24].

В ходе проведенного исследования были проанализированы современные геосинтетические материалы на предмет их применения для обеспечения устойчивости грунтовых откосов и склонов. На основе полученных результатов были сформулированы следующие выводы, в связи с развитием промышленности и появлением материалов, характеризующихся прочностью и долговечностью при работе в контакте с грунтом, в мировой строительной практике активно развивается направление, основанное на применении современных геоматериалов и способное решать значительный круг практических задач, включая укрепление откосов и склонов.

Применение высокопрочных геосинтетических материалов позволяет повысить устойчивость грунтовых конструкций на сдвиг, тем самым обеспечивая необходимую стабильность грунтов. Исходя из представленной характеристики каждого геосинтетического материала и их сравнительного анализа, изложенного в данной статье, сделан вывод о необходимости комплексной оценки таких факторов, как инженерно-геологические условия строительной площадки, тип грунтового материала конструкции, характер нагрузок и природные условия. На основе данных сравнительного анализа установлена целесообразность использования комбинации геосинтетических материалов, которая будет учитывать частные условия площадки. В частности, для мест с повышенной опасностью использовать сразу и георешетки и геомембраны, что будет являться темой дальнейших научных исследований.

Георешетка — это сотовая конструкция из полиэтиленовых лент, соединенных между собой сварными швами с высокой прочностью, которая в рабочем положении представляет собой устойчивый каркас в горизонтальном и в вертикальном направлении. При помощи этого каркаса фиксируются различные наполнители — щебень, грунт, бетон, кварцевый песок и другие. Высокие стенки позволяют заключать в себе также и крупнозернистый материал.

Объемные георешетки представляют собой гибкий компактный модуль, состоящий из скрепленных между собой полимерных лент, образующих в растянутом положении.

Геосетка — это плоский полимерный рулонный материал с сетчатой структурой, образованный эластичными ребрами из высокопрочных пучков нитей, скрепленными в узлах прошивочной нитью, переплетением, склеиванием, сплавлением или иным способом, с образованием ячеек, размеры которых больше образующих сетку ребер, обработанных специальными составами для улучшения свойств и повышения их стабильности. По структуре различают двухосные и одноосные ячеистые конструкции. Первые имеют соты прямоугольной формы и рассчитаны для использования на слабых грунтах, вторые — вытянуты ромбообразной формой в одну сторону и способны отлично справляться с нагрузками на разрыв. Высокий модуль упругости позволяет воспринимать нагрузку и распределять ее.

Так, на руднике ТУР при отработке конечных контуров в западной части карьера выявилось что при насыщении борта талыми а поверхстными водами откос сползает, или отваливается. Для безопасного ведения работ и по рекомендации подрядной огранизации проводящие работы по наблюденю устойчивостью бортов, угол откоса борта и ширина бермы на верхних горизонтов была увеличена.

Опыт внедрения методов управления состоянием породного массива на карьерах показывает, что искусственное укрепление во многих случаях предпочтительнее разноса, увеличения угла заоткоски бортов и дает значительный экономический эффект и самое главное эффект в области устойчивости бортов что обеспечивает безопасное ведения горных работ.

  1. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л. ВНИМИ 1971г.
  2. Инструкция по производству маркшейдерских работ М. 1987г.
  3. Методологические основы мониторинга состояния устойчивости карьерных откосов. КарГТУ 2006г.
  4. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Оленюк С.П, Олейникова Е. А., Старостина О. В. Обоснование расчетных прочностных характеристик пород баритового месторождения Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
  5. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости, согласованными приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью Республики Казахстан от 22 сентября 2008г № 39.
  6. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Оценка и прогноз устойчивости бортов карьера «Кентобе» Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
  7. Свойства горных пород. Геотехника и геофизика. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ.
  8. Современные методы укрепления откосов и склонов геосинтетическими материалами. В.Г. Шаповал, И.Ю. Булич, Е.С. Причина, Национальный горный университет
Читать еще:  Чем обработать откосы с плесенью

Маркшейдерские наблюдения за деформациями откосов бортов и отвалов на открытых горных разработках

Опасность деформаций и нарушений устойчивости бортов и ус­тупов карьера, а также отвалов необходимо оценивать на ос­новании систематических наблюдений состояния обнажений, на изучении физико-механических свойств горных пород, инженер­но-геологических и гидрогеологических условий эксплуатации карьера.

Основной целью этих работ является определение мест про­явления и размеров деформаций пород, слагающих обнажения и отвалы карьера, а также установление причин их возникно­вения. Оценка степени опасности деформаций, а также прогноз их развития позволяют предупредить аварийные ситуации и несчастные случаи.

Определение размеров деформаций пород на нарушенных участках, контроль за их развитием с учетом времени может производиться как прямыми, так и косвенными методами.

Прямые (маркшейдерские) методы используются для не­посредственного измерения размеров сдвижений и деформаций. К ним можно отнести:

1) наблюдения по профильным линиям реперов и измере­ния абсолютных значений сдвижений и деформаций пород;

2) наблюдения и измерения относительных деформаций;

3) метод геодезических засечек для определения размеров смещений пород в местах; неудобных для закладки профиль­ных линий реперов, а также при невозможности нахождения людей на нарушенном участке;

4) топографические съемки оползневых участков, в том числе с применением наземной стереофотограмметрической и аэрофотопографической съемок.

Косвенные методы основаны на измерении физических характеристик горного массива с использованием радиометри­ческих, электрометрических, ультразвуковых и других спосо­бов, позволяющих оценить изменение напряженного состояния массива горных пород в прибортовой зоне для прогноза вероят­ности обрушений. Эти методы наиболее целесообразны, если обрушение происходит в крепких породах при небольших раз­мерах предельных деформаций. К косвенным методам относят и изучение геологических и гидрогеологических условий экс­плуатации карьера, а также физико-механических свойств гор­ных пород.

4.4.1 Маркшейдерские инструментальные наблюдения за устойчивостью откосов уступов и бортов карьеров включают:

— составление проекта наблюдательной станции;

— закладку наблюдательной станции;

— проведение начальных наблюдений;

— производство периодических маркшейдерско-геодезических измерений;

— камеральную обработку результатов наблюдений, вычисление параметров процесса деформирования;

— составление ведомостей, характеризующих процесс деформирования откосов;

— построение графической документации (графиков и разрезов);

— составление паспортов деформаций;

— анализ результатов наблюдений и оценку устойчивости откосов карьеров;

— участие в разработке технических мероприятий, обеспечивающих устойчивость откосов и безопасное ведение горных работ.

Кратко разберем (повторим) перечисленные положения маркшейдерских наблюдений за устойчивостью карьерных откосов, которые мы рассматривали ранее в курсе «Геомеханика», но с акцентом маркшейдерского обеспечения безопасности горных работ.

Составление проекта наблюдательной станции должно осуществляться на стадии проектирования горных работ и входить в состав проекта строительства горного предприятия. В противном случае такой проект составляет маркшейдерская служба.

Основанием составления проекта наблюдательной станции карьера (отвала) является положение горных работ по состоянию на конец отработки.

Маркшейдерские наблюдательные станции, состоящие из профильных линий реперов, закладывают в том случае, когда необходимо получить абсолютные величины смещений и де­формаций прибортового массива для установления типа оползня или обрушения и прогноза его развития с учетом вре­мени. Перед закладкой наблюдательных станций необходимо провести анализ участков карьера с точки зрения инженерно-геологических условий. Профильные линии создаются в местах с косвенными признаками оползневых явлений или обрушений. Такими признаками являются:

а) подрезка горными работами слабых контактов, филь­трующихся пород, поверхностей тектонических трещин и на­рушений, имеющих наклон в сторону выработанного простран­ства и простирание, приблизительно параллельное фронту борта;

б) вскрытие карьера слабых пластичных, обводненных по­род основания борта, а также укладка пород отвала на на­клонное основание или на слабые, обводненные породы;

в) при размещении на бортах и уступах карьера не пре­дусмотренных проектными расчетами отвалов пустых пород, тяжелого горнотранспортного оборудования, при производстве в карьере массовых взрывов большей чем по проекту единич­ной мощности;

г) при несоблюдении установленных проектными расчетами геометрических параметров уступов, бортов и отвалов карьера.

Перед закладкой наблюдательной станции маркшейдер раз­рабатывает ее проект, в котором обосновываются и устанавливаются: расположение и конструкции профильных линий, мето­дика и объем наблюдений. Наблюдательная станция, проекти­руемая на потенциально опасном участке, должна состоять из двух или более профильных линий, располагаемых посередине этого участка перпендикулярно фронту борта карьера или от­вала.

На каждой профильной линии закладывают опорные и ра­бочие реперы. При расположении профильной линии на борту карьера (рис. 4.1) опорные реперы располагают на верхней и нижней площадках борта парами на расстоянии друг от друга не ме­нее 20 м. Расстояние от опорного репера до верхней бровки откоса борта принимают равным 2Н, где Н—высота борта, а от нижней бровки откоса до опорного репера на нижней пло­щадке — 0,3 Н. На нижней площадке, а также на верхней в пределах ширины призмы возможного обрушения , равной 0,8 Н, расстояние между рабочими реперами принимают рав­ным 5—15 м, а за пределами призмы это расстояние увеличи­вают до 30 м. На каждом уступе откоса борта закладывают не менее двух рабочих реперов.

Рис. 4.1 Профильная линия реперов на борту карьера: 1 — потенциальная поверхность скольже­ния; 2 — рабочий репер; 3 — опорный ре­перРис. 4.2 Профильная линия реперов на отвалах

При закладке профильной линии на отвалах (рис. 160) опорные реперы на верхней площадке располагают на расстоя­нии от верхней бровки не менее высоты отвала, а в его основании — в 100 метрах от нижней бровки. Расстояние между рабочими реперами принимают равным, не более половины ши­рины одной заходки отсыпки отвала А.

После закладки реперов до начала процесса сдвижения вы­полняют две серии наблюдений, позволяющие получить исход­ное их положение. Определяется периодичность последующих наблюдений. В начальный период необходимо произвести оценку скорости деформирования прибортового массива. Для этого раз в месяц делают 3—4 наблюдения. В дальнейшем, если скорость смещения оползня меньше 1 мм в сутки и про­должает уменьшаться, то наблюдения можно производить два раза в год. Если же скорость смещения 1 мм в сутки, то рекомендуется проводить наблюдения ежемесячно. Для определе­ния критических скоростей смещений, предшествующих обру­шению или сползанию оползня, период наблюдений увеличива­ется до недель и даже дней. При скорости более 10 мм в сутки, наблюдения производятся ежедневно. Учитывая трудоемкость измерений и довольно большую их частоту, наблюдения можно выполнять по сокращенной программе (нивелированием репе­ров, расположенных в пределах вероятной призмы обрушения).

Высотные отметки реперов определяют геометрическим или тригонометрическим нивелированием, причем геометрическое нивелирование применяют при выдержанных склонах с накло­ном до 25—30°.

Нивелирование рабочих реперов, контроль положения опор­ных реперов, который должен выполняться в каждой серии на­блюдений с помощью измерения превышений между ними, вы­полняются по методике нивелирования III класса. При геомет­рическом нивелировании все рабочие реперы используются в качестве связующих. Тригонометрическое нивелирование при­меняют для определения смещений реперов, расположенных на соседних уступах.

Измерение расстояний между реперами выполняют сталь­ными компарированными рулетками по методике полигонометрии 1 разряда, а также светодальномерами типа МСД1М, СТ5 «Блеск» и др.

Камеральная обработка включает проверку и соответст­вующую обработку полевых журналов, вычисление горизон­тальных расстоянии между реперами.

Полный объем обработки результатов наблюдений по про­фильной линии включает вычисление горизонтальных и верти­кальных смещений, построение векторов полных смещений, вы­числение горизонтальных деформаций и относительного сдвига.

Вычисление горизонтальных и вертикальных смещений реперов, горизонтальных деформаций интервалов производят по формулам (VI.3.3— VI.3.9).

По профильной линии строят вертикальный разрез борта карьера (рис. 161), на котором показывают начальное положе­ние рабочих реперов. Затем откладывают векторы вертикаль­ных и горизонтальных смещений реперов. При небольших сме­щениях и масштаб векторов принимают крупнее, чем масштаб разреза. Если значения величин и выражены на чертеже в масштабе разреза, то этот масштаб принимают и для построения векторов.

Вектор полных смещений b — замыкающая векторов и . На разрезе для всех реперов строят векторы полных смещений. Значения b измеряют в разрезе или вычисляют по формуле

Направление векторов полных смещений используют для оценки вероятного положения в прибортовом массиве поверх­ности скольжения оползня.

Для построения этой поверхности необходимо сначала оп­ределить положение точек выхода поверхности скольжения на верхней (точка А) и нижней (точка В) площадках борта карьера.

Положение точки А определяется из измерений, так как она относится к местам максимальных разрывов и уступов, обра­зующихся на поверхности верхней площадки борта. При их отсутствии точку А находят по положению точек с максималь­ным растяжением или сдвигом пород.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector