Абельсеитова С.К. Совершенствование методов расчета устойчивости карьерных откосов в анизотропном массиве

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение таблицы

Схема

Откос обрушается

в по диагональной

системе продоль-

ных извилистых

породных слоев

Откос обрушается

по двум сопряжен-

ным согласнопа-

дающим диаго-

нальным наклон-

ным поверхностям

ослабления (пли-

и трещи-

на)

Сцепление

по трещине

Сцепление

по массиву

Угол внутреннего трения

по трещине , градус

Угол внутреннего трения

по массиву градус

Плотность породы т/м

Сцепление

по трещине

Угол внутреннего трения

по трещине градус

Плотность породы у,

= +

= -

+ 0,966

+ 0,814

= +

0,05 0,999

1,091

1,000

0,999

0,997

0,998

0,999

1,000

0,999

1,000

полиномиаль-

ная 2 степени

линейная

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

полиномиаль-

ная 2 степени

линейная

0,35

0,70

1,50

9,70

4,40

1,50

3,75

5,60

3,50

(О

= + 0,995

• схема 2

• схема 3

Рисунок 15 - Графики зависимости коэффициента запаса устойчивости от значений сцепления пород массива

2,5

2,0

0,0

р'

= 0,999

= +

0,999

12 14

схема 1

16 18 20 22 24

схема 2 3 4

26 28

схема 4

Рисунок 16 - Графики зависимости коэффициента запаса устойчивости от угла внутреннего трения по

0,0001 p + p

36 38 градус

• схема 2

схема

Рисунок 17 - Графики зависимости коэффициента запаса устойчивости от значений угла внутреннего трения пород.

1,5

0,0

= - + 1,031

2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4

схема 1 схема 3 схема 4 — схема 2

Рисунок 18 - Графики зависимости коэффициента запаса устойчивости от значений плотности пород.

Таблица - Диапазоны точности определения физико-механических

свойств породных контактов.

№

п/п

Типовая рас-

четная схема

Границы

применимости

схемы

Сцепле-

ние

Угол внут-

реннего тре-

ния ',

градус

Плотность

у,

т/м

Для трещиноватых откосов

Схема I

Схема II

Схема

Схема IV

Схема V

Схема VI

Схема VII

1,14

3,13

1,23

0,21

0,65

1,47

1,89

2,78

3,45

0,73

0,85

7,69

3,57

7,69

8,33

20,0

25,0

50,0

100,0

5,88

1,82

1,10

0,57

5,0

1,85

2,70

Для слоистых откосов

Схема I

Схема II

Схема III

Схема IV

0,5

28,8

6,7

1,48

4,5

12,7

6,7

2,7

1,78

5,3

4,2

2,3

2,9

Выводы по главе 3

На основе выполненных исследований можно сделать следующий вы-

вод:

Разработано программное обеспечение «Расчет устойчивости отко-

сов», которое производит расчет коэффициента запаса устойчивости реаль-

ных откосов, а также определяет параметры устойчивых откосов в анизо-

тропной среде.

2. Установлены эмпирические зависимости влияния прочностных харак-

теристик породных контактов на состояние устойчивости анизотропных от-

косов.

3. Определены граничные интервалы наибольшего влияния значений

прочностных характеристик породных контактов при оценке устойчивости

анизотропных откосов. Так, например, в первой, в четвертой и в пятой схе-

мах коэффициент устойчивости откоса наиболее сильно подвержен влиянию

прочностных характеристик пород по контакту, т.е. трещины являются ос-

новным ослабляющим фактором. Во второй и в третьей схемах, обрушение

происходит, как по трещине, так и по массиву, что значительно уменьшает

влияние прочностных характеристик по контакту и, в целом, делает откос

более устойчивым.

4. Выявлена достаточная точность определения значений прочностных

характеристик породных контактов при определении коэффициента запаса

устойчивости анизотропных карьерных откосов.

4 Обоснование параметров устойчивых откосов уступов и бортов

карьеров

Практическое применение результаты исследований нашли при обосно-

вании параметров устойчивых откосов на карьерах корпорации

Оно заключается в использовании, разработанной методики автоматизиро-

ванного расчета устойчивости откосов уступов и бортов, на основе получен-

ных исходных данных: геологических разрезов, прочностных характеристик

пород и элементов залегания, структурных особенностей прибортвого масси-

ва. Приведем примеры расчета устойчивости откосов уступов и бортов карь-

еров и «Средний Спасский».

4.1 Краткая геологическая и горно-техническая характеристика

карьеров «Тастау» и «Средне-Спасский»

4.1.1 Геологическая характеристика

"Тастау" расположен в к западу от карьера и от-

носится к Саякскому рудному полю. Изучаемый район характеризуется мел-

косопочным рельефом, наблюдается частое чередование невысоких возвы-

шенностей с широкими и неглубокими долинами.

В геологическом строении рудного района участвуют все

геологические образования палеозоя и нижнего протерозоя. В сочетании они

образуют сложный грабен - синклинальный структурный комплекс, в погру-

женной части которого залегают верхнепалеозойские отложения, занимаю-

щие вместе с прорывающими их основную часть площади

района. В серию объединяются мощные толщи морских туфоген-

отложений, слагающие Саякскую грабен-синклиналь. Породы

Саякской серии несогласно залегают на различных горизонтах турне

нижнего визе. Отложения Саякской серии прорываются с интенсивным кон-

тактовым воздействием с магматическими образованиями. Третичные отло-

жения в районе отсутствуют, четвертичные - широко развиты на площади

синклинали и обычно слагают пониженные участки долин. Вмещающими

породами карьера являются песчаники, мраморы, грано-

гранатовые скарны, диориты, с коэффициентом

крепости по Протодьяконову от 6 до 16. Средняя крепость пород порядка

Характерным для месторождения является большое число даек (жильная фа-

ция), секущих все осадочные и интрузивные породы. Основная масса даек

имеет северо-восточное простирание. Углы их падения крутые - 70-90°. Дай-

ки локализуются в без амплитудных трещинах, спайности их контактов не

уступают прочности вмещающих пород. По вещественному составу среди

даек выделяются: гранодиорит порфирита, диоритовые и

диабазовые Напласто-

вание осадочных пород имеет пологое залегание - не более 35°.

Хотя разрывные формы тектоники в районе Саякских месторождений

проявлены широко и разнообразно, в пределах контуров карьера не

отмечено каких-либо крупных нарушений, которые могли бы представлять

опасность для устойчивости бортов.

В гидрогеологическом отношении породы карьера "Тастау" характери-

зуются слабой водообильностью. По данным колонкового бурения обвод-

ненность пород на глубине также незначительна.

Карьер «Средне-Спасский» является составной частью Жезказганского

месторождения. Район характеризуется моноклинальным залеганием пород с

почти меридиональным простиранием и падением на восток под углом 50 -

70°.

В геологическом строении участка принимают участие породы

дукской свиты, относимые по возрасту к карбону. Участок локализован в

красно-цветных отложениях, слагающих Жезказганскую рудо-

носную толщу. Эта толща разделена на нижнюю и верхнюю рудоносные сви-

ты, возраст которых устанавливается, соответственно, как средне- и поздне-

Породы не минеральные зерна не

деформированы. Отложения Жезказганской свиты перерываются разноцвет-

ными отложениями Жиделисайской свиты нижнепермского возраста. В раз-

резе продуктивной толщи, общая мощность которой составляет 640м, выде-

ляется 44 слоя ритмично чередующихся серых и красных песчаников (мелко-

крупно, и алевролитов и аргиллитов.

Над Жезказганской свитой залегают породы Жиделисайской свиты,

представленной тонкозернистыми песчаниками, переслаи-

вающимися с алевролитами.

Широко развиты трещины и слоистость пород. Типы трещин в пределах

шахтных полей проявляются неравномерно. Отмечается, что интенсивность

проявления систем трещин возрастает с севера на юг.

В гидрогеологическом отношении обводненность Жезказганского ме-

сторождения в целом не велика. Разработка рудных залеганий месторожде-

ния открытым способом производится без водоотлива из карьеров.

4.1.2 характеристика карьеров

В настоящее время размеры карьера "Тастау" в плане составляют

по проекту карьер имеет два дна. Максимальная глубина карьера

с учетом первого дна достигает Второе дно, уже отработанное, распо-

ложено в юго-западной части карьера, глубина на этом участке достигает

90м. В связи с тем, что вмещающие породы карьера являются крепкими

скальными, углы откосов уступов в погашенном состоянии прияты равными

от верхних горизонтах до на нижних, кроме того новым проектом

предусмотрено увеличение углов откосов уступов на нижних горизонтах до

90 . Высота рабочих уступов запроектирована, равной 15м. На проектном

контуре предусматривается сдваивание уступов в 30-ти метровый откос.

Ширина берм безопасности колеблется от 6 до Юм. Ширина транспортных

берм составляет 16-20м [52].

Для бурения скважин на уступах применяются станки СБШ -320, СБШ-

250. Отбойка горной массы производится буровзрывным способом с приме-

нением следующих типов ВВ: аммонит 6ЖВ, тротил, зернограну-

и др.

Взорванная горная масса отгружается экскаваторами в автоса-

мосвалы БелАЗ [52].

Проектные параметры бортов «Средне-Спасский» следующие:

Глубина карьера колеблется от 170м до 300м. Генеральные углы наклона

бортов составляют от 40 до 50 . Высота рабочих уступов составляет а в

погашении - 30м. Углы наклона откосов уступов колеблются от 45° до 75°.

Предохранительные бермы колеблются от 10м до 25м [55].

При отработке залежей применяется следующее оборудование:

для буровых работ станки - СБШ-250;

на погрузочных работах - экскаваторы ЭКГ-5А;

для транспортировки горной массы - автосамосвалы типа БелАЗ.

Изучив горно-геологическую, техническую документацию и фактиче-

ское состояние массивов на карьерах и «Средне-

а также результаты ранее выполненных научных исследований

при решении проблемы обеспечения устойчивости откосов уступов и бортов,

необходимо отметить следующее:

- на обоих карьерах имеются данные исследований физико-

механических свойств горных пород (см. таблицу 19), которые можно ис-

пользовать при производстве расчетов по оценке устойчивости бортов;

- в не достаточной степени были изучены элементы залегания структур-

но-тектонических особенностей прибортовых массивов (трещины, контакты

слоев, разрывных нарушений и т.п.).

Исходя из вышеприведенных данных для эффективной и безопасной от-

работки месторождений, необходимо решить следующие задачи:

Обосновать расчетные прочностные характеристики горных пород и

породных контактов прибортовых массивов.

2. Изучить элементы залегания поверхностей ослаблений в приборто-

вых массивах (трещин, контактов слоев и разрывных нарушений).

3. Выбрать соответствующие расчетные схемы устойчивости откосов

для определения параметров карьерных откосов.

4. Выполнить расчет устойчивости откосов уступов и бортов карьеров

для обоснования их параметров с коэффициентом запаса устойчивости, рав-

ным

1,20.