 |
Устойчивость уступов и бортов карьеров
|
|
|
|
Наблюдение за устойчивости бортов карьера
Устойчивость бортов карьера.
Проблема устойчивости откосов вообще и бортов карьеров в частности опирается на решение четырех основных вопросов, касающихся:
- обоснования метода расчета;
- выбора исходных данных для расчета;
- мониторинга устойчивости;
- разработки и внедрения противодеформационных мероприятий.
Основные характеристики массива, обуславливающие устойчивость бортов и уступов это прочность, геологическое строение, структура, тектоническая нарушенность и степень обводненности.
С целью обеспечения устойчивости откосов могут быть применены следующие методы и средства:
- заоткоска уступов;
- укрепление слабых участков откосов;
- выполаживание бортов;
- снятие напоров грунтовых вод при их наличии;
- своевременное осушение карьера.
Устойчивость уступов и бортов карьеров
Ноябрь 9, 2012
При открытой разработке месторождений полезных ископаемых очень важно обеспечить устойчивость уступов, бортов карьеров и отвалов и не допустить их деформации в течение всего периода строительства и эксплуатации карьера.
Из большого числа факторов, от которых зависит устойчивость откосов, определяющей является группа геологических факторов (состав, состояние, строение и свойства горных пород). Эти факторы определяют условия деформации массива и выбор расчетных схем устойчивости откосов, характер противодеформационных мероприятий и величины показателей, закладываемых в расчеты.
Из группы гидрогеологических факторов основным является влияние подземных вод, изменяющих свойства массива (вследствие выщелачивания трещиноватых карбонатных пород, набухания глинистых пород и пр.) и напряженное состояние (из-за гидростатических и гидродинамических сил). Кроме того, под воздействием гидродинамического давления может происходить фильтрационное разрушение откосов (оплывание и суффозия).
|
|
|
Обводненность контактных зон и структурных нарушений приводит к деформациям откосов (за счет снижения прочности пород на контактах) и внезапному прорыву вод.
Третью группу составляют технологические факторы.
Необходимо учитывать, что от параметров вскрывающих выработок, положения их относительно контура карьера и срока службы зависит интенсивность развития в массиве реологических процессов и выветривания пород. Неудачно выбранное направление ведения горных работ в плане и по вертикали может привести к развитию в массиве деформационных процессов (подрезка контактов слоев или нарушений и пр.). При высокой скорости подвигания фронта горных работ в массиве не успевают развиваться деформационные и реологические процессы, что позволяет придавать откосам рабочих уступов более крутые углы наклона. Размещение отвалов в выработанном пространстве увеличивает сопротивление сдвигающим усилиям прибортового массива пород.
Борта карьеров могут иметь участки вогнутой, выпуклой и прямолинейной формы в плане. Установлено, что при прочих равных условиях откосы, имеющие в плане вогнутую форму, более устойчивы, чем плоские.
Буровзрывные работы обусловливают сейсмический эффект, образование в приоткосном массиве уступа зон пониженной прочности, а также неустойчивой поверхности самого откоса уступа. Для снижения вредного воздействия взрывов при постановке уступов в конечное положение необходимо: изменять параметры буровзрывных работ; применять (с учетом конкретной обстановки) короткозамедленное взрывание скважинных зарядов малого диаметра и контурное взрывание, заряды с инертными сердечниками; располагать ряды скважин под углом 60—90° к контуру борта; применять экранирующие врубы; использовать искусственное укрепление уступов; вводить в расчеты повышенный коэффициент запаса устойчивости.
|
|
|
Различают следующие виды деформаций карьерных откосов: осыпи, характеризующиеся смещением и отрывом отдельных кусков пород, по мере накопления осыпей на площадках уступов откосы уступов выпола-живаются и образуется сплошной откос недопустимо большой высоты, что вызывает необходимость очистки берм и увеличения их ширины, осыпи характерны для пород, склонных к выветриванию; оползни, характеризующиеся смещением пород по наклонной поверхности, положение которой чаще всего предопределено строением массива (поверхность контакта, трещина и пр.);
оплывины, происходящие в результате фильтрационного выпора и суффозии пород; этот вид деформаций наблюдается главным образом при строительстве карьера в водонасыщенных мягких породах;
просадки, представляющие собой вертикальное опускание участков массива, вызванное, например, наличием карстовых полостей в нижележащих породах; обрушения, отличающиеся от оползней более высокой скоростью развития деформаций.
Для определения причин деформаций уступов и бортов карьеров, а также для разработки мероприятий по их прогнозированию и предотвращению необходимо в период строительства и эксплуатации карьеров обеспечить непрерывное наблюдение за устойчивостью откосов. В результате наблюдений и замеров должны быть определены:
условия, в которых возник и развился процесс деформации (тип пород, структура массива, высота и угол откоса уступа, время стояния откоса до начала деформации);
характеристика процесса нарушения устойчивости массива, начиная с момента развития микроподвижек (тип нарушения, продолжительность процесса и его скорость в период возникновения, развития и затухания, размер нарушенного участка и т. д.); характеристика степени снижения устойчивости массива под воздействием атмосферных осадков и выветривания; характеристика степени снижения устойчивости массива в зависимости от скорости подвигания фронта горных работ.
Устойчивость уступа (борта) карьера или отвала обычно оценивается расчетными методами. При этом решают одну из двух зядач:
|
|
|
1) находят коэффициент запаса устойчивости У у реально существующего откоса с определенными параметрами: высотой Я’я углом наклона а;
2) задаются величинами А|у и Я и определяют величину устойчивого угла откоса av. *.J
Первую задачу обычно решают в один из периодов разработки месторождения (строительство, эксплуатация, погашение), вторую при проектировании карьера.
Большинство распространенных в настоящее время методов расчета основано на определении сдвигающих и удерживающих сил, действующих по наиболее вероятной поверхности скольжения. Определение положения поверхности скольжения карьерного откоса и ее формы является наиболее важным этапом расчета.
Расчет устойчивости проводится с учетом запаса прочности, выражаемого величиной коэффициента запаса устойчивости Т]У. Его значение следует определять с большой точностью, так как занижение может привести к обрушению уступа (борта), повреждению оборудования и к несчастным случаям, а завышение — к излишнему выполаживанию и в связи с этим к увеличению объемов вскрышных работ.
Различают краткосрочную и долгосрочную устойчивость откосов, которыми должны обладать соответственно с. рабочие и нерабочие уступы. Коэффициент запаса устойчивости рабочих уступов ту=1,15-1,2, а нерабочих уступов в глинистых и трещиноватых скальных и полускальных породах У = 1,5-2,0.
При предварительном выборе углов откоса рабочих и нерабочих уступов целесообразно пользоваться данными табл. 1.2. Для уточнения значений углов, особенно при неустойчивых породах или неблагоприятном залегании поверхностей ослабления, необходимо проводить натурные исследования и расчеты устойчивости откосов.
|
|
|
