Способ повышения устойчивости бортов и уступов карьера

Способ повышения устойчивости бортов и уступов карьера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: открытая под земная разработка месторождений полезных ископаемых . Сущность изобретения: реализация способа заключается в создании в зоне потенциальных поверхностей скольжения волнообразной формы этих поверхностей, создающих эффект закрепления оползневого клина. 3 ил

СОЮЗ CORETCKMX

СОЦИАЛИСТИИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4850592/03 (22) 13.07,90 (46) 15.08.92.Бюл.¹ 30 (71) Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР (72) К;Н.Трубецкой, В,Н.Скуба, B.ÉÏîïîâ, М.А.Иофис и Б,Н.Поставнин (56) Маркшейдерские работы на карьерах и приисках, Справочник. M.; едра, 1989.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытоподземной разработке месторождений полезных ископаемых, Известен способ йовышения устойчивости бортов карьера и его уступов путем выполаживания бортов, уменьшения высоты или угла наклона откосов уступов.

Недостатками этого способа являются; увеличение объемов вскрыши и площадей нарушейных земель, ухудшение экологической обстановки в горно-добывающем региойе, повышение стоимости вскрышных работ и дорожание последующей рекультивации нарушенных территорий. Все это в целом снижает эффективность способа.

Известен также способ повышения устойчивости бортов карьера и его уступов; включающий определение местоположения потенциальных поверхностей скольжения и укрепление контактной прочности пород по этим поверхностям путем сооружения железобетонных. свай и шпон, штанг и гибких тросовых связей, защитных и железобетонных подпорных стенок или путем упрочения пород цементацией. смолизацией, силикатизацией и нагнетанием в массив других укрепляющих растворов.... Ж„„1754899 А1

2 (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРА (57) Использование: открытая подземная разработка месторождений йолезйых иско-. паемых. Сущность изобретения; реализация способа заключается в создании в зоне потенциальнйх поверхностей скольжения волнообразной формы этих йоверхностей, создающих эффект закрепления ойолзневого клина. 3 ил.

Недостатки описанного способа следующие: высокая стоимость работ большой расход дефицитных строительных материалов (цемент, металл, эпоксидные смолы и др,); невысокая надежность, так как укреплейие одной потенцйальной поверхности скольжения не предотвращает сдвига пород по другой аналогичной поверхности, что представл4ет угрозу для жизни рабочих, нормальной эксплуатации карьера; нетехнологичность работ, ограничивающая возможность совмещения операций по добыче полезных ископаемых и по бурению скважин для укрепления массива; ухудшение экологической обстановку горно-промышленного района за счет нагнетания в породный массив различных реагентов при химическом закреплении пород; трудность осуществления на плотно застроенных склонах,, где не всегда представляется возможность пробурить скважины с необходимой IvcT070A сетки.

Цель изобретения — повышение безопасности труда горнорабочих, снижение затрат на укрепленйе бортов карьеров и его уступов. экономия дефицитных строительных материалов и улучшение экологической обстановки в горно-промышленных районах.

1754899 ботке месторождений путем рационального планирования горных работ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу повышения устойчивости бортов карьера и егоуступов, включающему

На фиг.1 представлен вертикальный определение потенциальных поверхностей разрез участка месторождения, отрабатыскольжения иукрепление контактной проч- 5 ваемого комбинированным открытоподзем ности пород по этим поверхностям, при ным способом ; на фиг,2 и 3 — вертикальные комбинированной открытоподземной : раз- сеченйя борта карьера и пласта при разраработке пслезйых ископаемых в подземной ботке с опережением подземных работ и очистной выработке оставляют целики, при- " аставленйем целиков. На фиг.1-3 пунктирной линией 1 показана потенциальная по10 дающие потенциальным поверхностям верхность скольжения, образующаяся в массиве пород при отсутствии подземных скольжения волнообразную форму и создающие эффект зацепления пород; распЬложенных по- обе стороны -от этих разработок, а сплошной линией 2 — эта же поверхностей, при этом размер каждого це- поверхность, но подвергшаяся влиянию лика должен быть не менее 0 12 Н; где Н— глубина подземной выработки, а расстояние между целиками должно быть не менее

0,35 й, где h — расстояние от очистной выработки до наиболее удаленной от нее rtote 15 подземных выработок, проводимых с соблюдением изложенных выше условий

Mecтаположение потенциальных поверхностей скольжения определяют расчетным путем или инструментальными наблюдениями. За основу принимают наи20 циальной поверхности скольжения

Размер 0,12 Н принимается из тех сооб- . более удаленную от подземных работ поражения, чтобы не произошло разрушения тенциальную поверхность скольжения, на — целика под воздействием повышенного ойорного давления, а размер 0,35 h — чтобы которой сдвигающие породный массив Силы больше удерживающих. Подземные очи25 стные выработки 3, размером не менее 0,35 не произошло зависания горных пород между очистной выработкой и потенциальной поверхностью скольжения., h, где h — расстояние от них до потенциальной поверхности 1 скольжения, проводят до

Выпуклости и впадины, образующиеся на" йотенциальных поверхностях скольженачала открытых работ на рассматриваемом участке карьера 4, Между выработками 3

30 оставляют целики 5 размером не менее 0,12 ния под влиянием оставленных в очистной выработке целиков, создают дополнительное сопротивление сдвигу пород по этим

Н, где Н вЂ” глубина подземных горных работ в районе целика, При высоком уровне грунтовых вод из подземных выработок бурят поверхностям, т.е, оказывают такое же воздренажные скважины 6, позволяющие додействие на указанные поверхности как полнительно (на 10-25%) повысить коэффисваи, шпон ы, штанги и другие элементы ме- 35 циент запаса устойчивости борта карьера и его уступов. хавического или химического укрепления пород в местах их ослабления, но при этом не требуется проводить трудоемких работ, расходовать дефицитные "материалы, -нарушать технологические процессы в карьерах.

Л.

Пример. Ка фиг 2 и 3 в масштабе

1:2000 изображены вертикальные сечения

Волнообразную форму, создающую за цепление пород, приниМают все потенци альные поверхности скольжения, борта карьера и пласта, разрабатываемого йодземным способом, при этом на фиг.2 показана ситуация, при которой работы в карьрасположенные в зоне влияния целиков, что ере опережают подземную разработку предотвращает сдвиг породного массива по пласта, а на фиг,3 — ситуация, при которой какой-либо из этих поверхностей, в отличие от известйых способов, направленных на подземная разработка пласта с оставлением в нем соответствующего целика произвопород по другим аналогичным поверхнослучаях карьером подсекается плоский сластям. ... . .. : бый контакт АВ. Прочность пород на расОпределение устойчивости бортов сматриваемом . контакте слоев карьера и его уступов с учетом влияйия це- характеризуется следующими показателяликов в подземных выработках обеспечива- ми: сила сцепления, приходящаяся на едиет получение значенйй углов наклона 55 ницу площади расчетной поверхности откосов уступов и бортов карьера еще на k=3 т/м, угол внутреннего трения по этой

2 стадий проектирования, что позволяет сни- поверхности р =20 . Ка остальных участках зитьнепроизводительныезатраты при соо- k = 6 т/м, p=25 . Обьемный вес пород ружении карьера, управлять у=2 т/м", геомеханическими йроцессэми при разраусиление только заданных поверхностей дится раньше, чем начинают работы в

- скольжения и не гарантирующих от сдвига .. карьере(илиодновременнос,ними), Б обоих

1754899

В первом случае потенциальйая rtoeep- ются на силы, действующие по слабому конхность скольжения полностью совпадает с такту слоев (на участках А-1 и З-В), и силы, . плоским слабым контактом АВ, во втором —: : действующие йо более прочному контакту лишь частично, так как он приобретает вол- (на участке 1-3). На слабом контакте ZN,c=34 . нообраэную форму, создающую эффект эа- 5 и Lc140 м, на более прочном ZNl,n=47 и цепления. Поэтому во втором случае часть - 4,=90 м. Отсюда поверхности скольжения (на участке C0) . f с ZNi=fc с ZNt»c+fn.ñ Х М,n= пройдет поболеепрочномуконтакту, чтобы - =c(fc ZNl.c+fn ZNl,n); . срезать выступ", образовавшийся на райесе . .: . k L=kc Lc+kn Ln. плоской поверхности эа счет влияния цели- 10 Следовательно; во втором слсучае

Для определения устойчивости откосов . c ..c (" 2 2 в первом и втором случаях разобьем ополз- . ..": ... Й с, Ng 1 невой массив вертикальными линиями по 5: 5. : ". 2, 2 2 полос, шириной по 42 м каждая. Вйсоту 15 Подставиввйоследнеесвыражениезна-:: полос условно примем за йх вес Q- и разлО- чения с=165 т/мг, И1=17, N2=28; Из=20, жим на касательные Ti и нормальные Ni со- N4=12, N>=4, f =0,36 и 4,=0,47,. получим f ставляющие к поверхности скольжения, Все. «с.Ni=6636 т/м . отрезки касательных и нормальнйх состав- . Аналогично kL=1403+906=960т/м; ляющйх, измеренные в миллиметрах, сум- 20, „6636+960 мируем отдельно, а суммы умножаем на 5712 масштаб векторов Ti и Йь который равен: что свидетельствует о дб»стсаточснвой устойчис= ау M -::: :. : вас»и массива.

1000 .: :::.::: Таким образом, за счет создания изло- где у объемййй вес пород(в нашем случае 25. жейным выше способом эффекта зацеплен=2т)м ; .. " . - -::.:- " ния удалось повысить коэффициент

M — знаменатель» масштаба, в котором устойчивости борта карьера на 30 . построен чертеж, т.е. М=2000. Измеряем Применение предлагаемого спосодлину расчетной поверхности 1 и составля- ..ба позволяет в целом получить положи. ем отношение: 30 тельный эффект, заключающий в.

n=

f c Z N; + k L .. . следующем . :, .м, " ::::-: :::: - - и""- ".. »- .. где f=tg p — коэффициент внутреннего тре- ровайной разработки месторождений rioния пород по расчетной поверхности сколь-: — лезных ископаемых открытоподземным жения (на слабом контакте слоев f=0,36, на 35 способом за счет увеличения устойчивости остальных участках f=0,47); .. бортов карьера и его уступов;

k — сила сцейления, приходящаяся на - снижаются затраты на противооползединицу площади этой псовеохности (на cria- . невые мероприятия за счет полного исклюбом контакте слоев k--.3 т/м, на остальных . чения или существенного уменьшения участках k-6т/мг).: . : .,40. работ по механическому или химическому

В рассматриваемом примере :: ." .. . Укрепления пород на контакте потенциальз . 2000 -.. . ной поверхности скольжения;

= 168T/M. ° .. - уменьшается расход таких дефицит3 н а ч е н и я я и Т м м я 1 1 7, я 2 2 8, я э 2 0, .:.. с Р о и ел ь н ы х м т Р и л в, к к ц м е н

4,-Г 7, T2=j2 T>=8 -Г 5, T>=2 . 45 металл, эпоксидныеc>ou>.ит.д длина.расчетной поверхности скоильже- : - улучшается экологическая обстановка ния 230 м, - . .: - . : в гоРно-промышленном Районе за счет искriepsoM случае (ф„,-, 2); ZN-71 . " лючения использОвайия химических ве,! » ) =34. f с . Ц=4294 т/м2. ц =690;г/м2. с щест для Укреплен я породного

/ г, - . 50 массива и за счет уменьшения объемов

4294 + 690, -- вскрышных работ и. площаде нсасрушаеР - 5712 = 0,87 . мых.земель: что свидетельствует о явной неустойчивости массива(поскольку отношение сил, удержи- по добыче полезных ископаемых в карьере ваю их оползневой массив от с вига по 55 за счет исключениЯ Работ на повеРхности слабому контакту слоев, к силам, сдвигаю- каРьеРа по бУРению скважин, возведению щим его значительно ме ше 1) . свай, нагнетанию цемента, эпокСйдных щим его, значительно меньше 1 .

Во втором случае (фиг.3) силы, удержи- . смол и дРУгих УпрочнЯющих массив материвающие массив ot сползания, подразделя7 1754899 8

Ф о р мул а и з о б ре те н и я разработке месторождений, потенциальСпособ повышения устойчивости бор- ным поверхностям скольжения придают тов и уступов карьера включающий опреде- волнообразную форму и создают эффект заление потенциальных поверхйостей крепления оползневого клйна с массивом скольженИя и укрепление контактной проч- 5 борта или уступакарьера, при этом в подности Пород по этйм поверхностям; о т If и- земной очистной выработке формйруют цеч а ю шийся тем, что, с целью повышения лики,- шириной не менее 0,12 Н, где Н— безопасности труда горнорабочих, сниже- глубина ведения подземных горных работ, а ния затрат на укрейление массива пород, выработку между целиками проходят дли экономии дефицитных строительных мате- 10 ной не мейее 0,35h, где h — расстояние от риалов и улучшения-экологической обста-: очистной выработкидосамойудаленйойот новки за счет уменьшения коэффициента нее потенциальной поверхности скольже- . вскрышнйх работ при открытоподземной ния.

1754899

Составитель В. Скуба

Редактор Л. Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор 3, Салко

Заказ 2875 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101