Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых.-1

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
9.54 Mб
Скачать

возможность наложения деформаций массива от его подработки одно­

временно двумя

пластами

будет

зависеть от их взаимного расположения

> откосе.

 

 

 

 

 

При

подработке нижней

части

борта при обратном крутом падении ело-

ÎB (схема 2, 6)

произойдет

их

сдвиг

в сторону выработанного простран­

н а ,

который

спровоцирует

и сильно

увеличит деформации консольного

1згиба всех вышележащих слоев, даже если последние в неподработанном )Ткосе деформаций изгиба не претерпевали. В последнем случае, т.е. <огда условия для изгиба слоев в нижней части откоса отсутствуют, /стойчивость борта в целом резко снизится.

При подработке борта выработкой, расположенной в его средней час­

ти, будет наблюдаться только изгиб и разворот вышележащих слоев. При этом деформации изгиба слоев при их подработке будут накладываться

на изгиб слоев от собственно деформаций борта. Снижение устойчивости

борта в последнем случае минимальное.

Результаты наложения деформаций от подработки борта нижним и верх­ ним пластами будут зависеть от их взаимного расположения.

Схема 3. механизм деформирования массива пород по этой схеме наи­

более простой и в отличие от подработки горизонтальной земной поверх­ ности осложняется незначительно наличием свободной поверхности отко­ са. Ъ массиве, как обычно, образуются зона беспорядочного обрушения

пород, зона трещин и прогиб слоев, -если оставляется целик угля. В последнем случае возможен сдвиг массива над целиком и самого целика >о наслоению. Особенностью деформирования наклонной поверхности борта

является обрушение крутых уступов при незначительных величинах гори­

зонтальных и вертикальных деформаций массива, как это наблюдалось на*- ми, например, на участке открытых работ шахты "Дубовская" п/о "Караган?1эуголь".

Ь рассматриваемой схеме' природное сцепление массива нарушается

максимально и поэтому оценка устойчивости подрабатываемого борта с предельными параметрами производится обязательно. Коли на борту разре-

.за располагаются сооружения и коммуникации, и

iцие охране,

то вы­

емка угля под бортом производился с горио-техтг^скиыи мероприятиями.

Схема Ч. При подработке борта нижним пластом на

определенную

глу­

бину произойдет срез слоев

по основанию и их сдвиг

в выработанное

про­

странство. Распространение

деформаций

по наклонной

поверхности отко­

са

ограничено, а устойчивость борта в

целом

снижается незначительно

за

счет ликвидации его no.jiupa. шели

борт до

подработки находится

в

вертикального обнажения пород), характер сдвижения горных пород бу­ дет близким к описанному в схемах I и 3.

Схема 7. бри подрабетке подземными горными выработками мощной тол­ щи наносов, устойчивых на естественных склонах, может встретиться два случая : они сохранят или потеряют свою устойчивость, что будет зави­

сеть в первую очередь от вынимаемой мощности пласта, от сдвиговой прочности по контакту наносов с коренными породами и от изменяющейся гидрогеологической обстановки. Геоыеханическая интерпретация схемы сдвижения горных пород не представляет сложности.

Схема 8. При подрэботке неустойчивых на склонах наносов (к таковым

относятся

практически все склоны Средней Азии)

их

сдвижение обяза­

тельно активизируется,

что приводит к нарушению

земной

поверхности при

сползании

верхней части

склона и расположенных

на

нем

коммуникаций.

В этой связи необходимо предусматривать горно-технические мероприятия по предупреждению активизации сдвижения наносов.

Процесс сдвижения горных пород в условиях приведенных выше геоые-

ханических схем значительно сложнее описанного и зависит от степени

и порядка подработки откосов (полная и неполная, вкрест или по прости­

ранию), от совмещения выемочных полей (лав) в пространстве и времени

и т.д. ûr этого также зависит выбор наиболее рациональных горно-тех­

нических мероприятий по управлению процессом сдвижения.

Таким образом, наиболее сложными и практически не изученными явля­

ются вопросы перехода от открытых работ к подземным и одновременного

их ведения. Основным базовым методом исследований этих вопросов сле­ дует признать метод моделирования эквивалентными материалами в соче­ тании с исследованием напряженно-деформированного состояния горного массива методом конечных элементов.

G ii II G О К А И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Ьовк А.А., верный l'.ii. Разработка месторождений полезных ископа­ емых комбинированным способом.- Киев : Наукова думка, 1 % 5 .

2. Юматов Б.П. Технология открытых горных работ при комбинирован­ ной разработке рудных месторождений,- М.: Недра, 1966.- 147 с.

3.Щелкэиов В.А. Комбинированная разработка рудных месторождений.- М.: Недра, 1974.- 231 с.

4.Черный Г.И. Устойчивость подрабатываемых оортоь карьеров.- Ы.; Недра, I960.- 216 с.

3. Лось И.Н., Коковин Б.А. Проявление горного давления при разра­ ботке угольных пластов открыто-подземным способом // ФТПРПИ.- Новоси­ бирск : Наука,- 19S6.- It 5.- С.69-73.

6 . Сапожников В.Т., Пушкарев В.И. Характер'структуры подработан­ ного массива в челябинском угольном бассейне // Уголь.- 1969,- № I.-

С.32-34.

7.Сапожников В.Т., Пушкарев В.И., Голицын В,В. и др. Структура и прочность подрабатываемого массива и влияние их на устойчивость бор­ тов карьеров при комбинированном способе разработки // Современные проблемы механики горных пород (материалы четвертой Всесоюзной кон­

ференции по механике горных пород).- Л.: Наука, 1972.- С.81-84.

8 . Бряков С.И. Исследование деформаций и устойчивости бортов карье­ ров при комбинированном способе разработки // Автореф. ДИОО...канд. техн.наук.- Л.: ВНйМИ, 1975.

9. Пушкарев В.И. К вопросу оценки напряженно-деформированного со­ стояния и расчета оптимальных, параметров откосов в массиве 0 круто­ падающей слоистостью // ФТПРПИ.- Новосибирск : Наука, 1988.- № 5,-

С.28-33.

10 . Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров.— Л.:

ВНИМИ, 1972.- 164 с.

УДК 622.271.333

Л.К.Новикова

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ И ПАРАМЕТРОВ БОРТОВ ЭКИБАСТУ8СКИХ РАЗРЕЗОВ Б УСЛОВИЯХ КРУТОГО ЗАЛЕГАНИЯ СЛОЕВ

Зкибастузское угольное месторождение представляет мульдообразную

асимметричную браххисинклинэльную складку, длина которой 24 км, а

максимальная ширина 8,5 км. Угленосная часть мульды имеет размеры соответственно 15 и 6,7 км. Наибольший прогиб мульды нэблюдаетоя

вдоль северо-восточного

ее крыла. По сложности геологического отрое­

ния и тектоники площадь

месторождения четко

разделяется на ряд участ­

ков

(рис. I), из них обособленно

выделяются

3,

4, 9, 10

поля,

а такг

же

8 , 1 1 , 1 2 , характеризующиеся

весьма

крутым

залеганием

слоев

и силь­

ной

тектонической нарушенностью

массива

горных

пород. На

выходах под

наносы угол падения слоев достигает 90°, а нередко они имеют и обрат­ ное залегание.

Участки, объединяющие поля. 1, 2, 3, 4 представляют собой разрез "Северный", а участки 5, б, 9, IÜ - разрез "Богатырь", разрез "Вос­ точный" объединяет поля 7, 8 , II, 12. В настоящий иоыент на перечис­ ленных разрезах осуществляется отработка участков с крутопадающей слоистостью, окспедидией "Карагандауглеразведка" была произведена доразведка инженерно-геологических и гидрогеологических условий по разведочным лииийм (рис, I).

1-fiLl Н О М Е Р А

УЧАСТКОВ

Е Э Г Р А Н И Ц А

РАЗРЕЗОВ

РАЗВЕДОЧНАЯ ЛИНИН

Рис. I. Угленосная часть мульды Экибэстузского гесторокдения

Как было отмечено ранее / I /, характер деформирования бортов

угольных разрезов, а иногда уступов в массиве с близким к вертикаль­

ному и обратным падениям слоев

горных

пород существенно

отличается

от характера их деформирования

в любы*

других условиях.

Согласно тео

р.етическим разработкам

й аналитически j решениям

 

/ 1

/

установлены

формулы, определяющие

пределы примеъсия У' и X

/

2

/

схем расчета и

условия, при которых изгиб слоев в откосах имеет

место. При гудении

слоев в сторону массива под углом

 

 

 

 

~fl>4S'-%*/>'

 

 

 

( i )

«

и в сторону выемки под углом

* ^ > 4 5 9*/>/г * е \

изгиб слоев с меяслоевыми подвижками будет иметь

место,

где

-

угол падения слоев;,f l

- угол внутреннего трения массива

пород

вкрест

наслоения;

f t ' и jO '

-

соответственно коэффициент

сцепления и угол

трения по

межслоевым

контактам.

 

 

 

в-- 45-é(fi-fi)-{a *CSinsïïÿô

является угол излома поверхности скольжения на границе специального и обыкновенного напряженного состояний / I /. Границы применения схем

расчета

X , у'с изгибом и

У (2)

в чистом виде зависят

от

отношения

углов трения вкрест наслоения массива и по контактам слоев.

 

Для оценки состояния бортов Бкибастузских разрезов с крутопадающей

слоистостью по формулам (I), (2)

определены схемы

расчета

устойчи­

вости откосов по разведочным линиям, приведенным на рисунке I. Резуль­

таты анализа и

подготовки исходных физико-механических характеристик

с учетом

нормативного

коэффициента

устойчивости

/7

= 1,3

сведены в

таблице

I. По

схеме

У' рассчитывались

разведочные

линии

с

возможным

изгибом слоев,

а остальные разведочные

линии -

по X

схеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

1

 

 

Расчетные характеристики массива горных пород

 

 

 

по

разведочным линиям

 

 

 

 

1

Î

2

!

3

!

4

!

5

!

6

!

7

 

 

 

 

 

поле

2 ,

3

 

 

 

 

 

6

 

+68

 

1 4 ,7

23

 

6 ,1

 

14

 

X

23

 

+75

 

1 4 ,5

25

 

6 ,1

 

14

 

X

 

 

 

 

 

иоле

4

 

 

 

 

 

/

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+85

 

1 6 ,3

24

 

6 ,1

 

14

 

У

10а

 

+85

 

1 6,6

24

 

6 ,1

 

14

 

У'

15

 

+80

 

1 3 ,4

21

 

6 ,1

 

14

 

X

15

 

+75

 

i6 |6

26

 

6 ,1

 

14

 

X

I

!

2

!

3 !

4

!

5

!

6

!

7

32

 

+80

 

14,3

21

 

6,1

 

1Л

 

X

33

 

+86

 

14,3

23

 

6,1

 

14

 

У '

53

 

+83

 

16,6

24

 

6,1

 

14

 

У'

 

 

 

 

поле

8

 

 

 

 

 

 

59а

 

-76

 

lu,5

24

 

6,1

 

14

 

У

60

 

-60

 

11,0

24

 

6,1

 

14

 

у'

66а

 

-70

 

10,3

25

 

6, Г*

 

14

 

У'

 

 

 

 

иоле

9,10

 

 

 

 

 

 

77

 

-78

 

11,3

25

 

6,1

 

14

 

у'

78а

 

+65

 

15,0

24

 

6,1

 

14

 

X

61а

 

90

 

14,1

23

 

6,1

 

14

 

г

82 а

 

-87

 

15,3

23

 

6,1

 

14

 

У'

В качестве примера расчета по схеме

У*

рассмотрим

разведочную

ли­

нию 81а , где возможен изгиб

слоев.

 

Физико-механические характеристи­

ки пород в массиве с учетом

коэффициента

запаса

П

= 1 , 3

 

имеют сле­

дующие средневзвешенные

по

геологическому разрезу значения : плотность

jf" = 2,34 10^ кг/м^, угол внутреннего трения

fin

 

= 23°,

сцепление

 

Нп -

14,1 Ю ^ И а , угол

внутреннего

трения

по

ыежслоеьым контактам

 

J>n=

14°

пJ.v' сцеплении

К

‘п = 6 , 1

10^

Па,

высота

борта

H

=

180

и,

средний

угол

падения

 

слоев

пород

Q

-

90°,

 

Тогда

предельная

высота

вертикального

откоса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н 9й = у г

 

(

Р п / ?)-/<% 2 (м)\

 

 

 

 

 

 

 

условная

высота

' и '

=

 

н

= 9,9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r i

J J ^Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Но графику плоских откосов / 2 / но величинам

 

р п

и

Н

' предель­

ный

угол

изотропного

 

откоса

 

=

35°. Все

дальнейшие

построения

и расчеты производились в соответствии с

/

 

I, 3

/.

На

рисунке 2

 

представлен конструктивный

(рациональный)

 

выпуклый

профиль

борта

разреза.

Параметры

конструктивного

иро^иля

 

борта

по

разведочным

ли­

ниям

представлены и

таблиц'

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экономическую эффективность отражает тот же рисунок, где заштри­ хованный треугольник есть сокращение объема вскрыши на I м протяжен­ ности борта. Ьсли, например, структуру по разведочной линии 81а при­

нять аналогичной на протяжении и,5 км (примерно на таком расстоянии расположены линии доразведки), то сокращение объема вскрыши на этом участке борта составит 0,7 млн мэ или в денежном выражении более и,2 млн руб. Таких участков на месторождении IU.

Таблица 2 Параметры конструктивного профиля борта

■< раз-!

борта

 

 

 

 

 

 

 

 

вед.

, *.. .une uuiiuan-i ЧИБОГО

СЛО-

 

«истого

от-

линий

//, ы

ГО ИЗОТ-

ба

точки из-

ки

в угол

 

 

ропного. слоев гиба ело-!изотропного!косэ с

чче-

 

 

откоса

,

ев на ли-

откоса

!том изгиба

 

 

\сС .град

град

важности

 

 

----г

!слоев

 

 

 

 

 

откоса//,U c C

,

!грэд

 

 

 

Î

! /

'град

!град

!

 

 

 

 

Ч

!

!

6

! 7

!

8

>10

35

77 +620

-5 7 7 о

30

Продолжение табл. 2

I ! 2

!

3

! 4 !

5

! 6

Iüa

24U

 

36

18

+9,0

-5

33

200

 

33

18

+44,0

-4

53

250

 

34

21

+27,0

-4

59а

370

 

30

28

+72,0

-3

60

325

 

34

44

+146,0

-I

66а

190

 

34

34

+122,0

-2

77

340

 

30

26

+15,0

-2

81а

I8U

 

35

14

+66,0

-5

82а

240

 

34

17

+39,0

-6

!7 !

-6 ,0

-5,0

-6,5

-7,5 -5,5

1

О

-4,0

-6 ,0 -6 ,8

8

31

29

30

27

33

32

28

30

28

Приведенные результаты расчетов позволяют отстраивать конструктив­ ный профиль борта, резко снижающий вероятность его деформирования и приводящий к существенному сокращению объемов вскрышных работ.

ОП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

X.Пушкарев В.И. К ьопросу оценки напряженно-деформированного со­ стояния и расчета оптимальных параметров откосов в массиве с круто-

г.адаюцеП слоистостью // ф ТПРГШ,- Новосибирск; Наука, 1988.- К? 5 ,- С. 28-33.

2 . методические указания но определению углов наклона бортов, от­ косов уступов и. отвалоь строящихся и эксплуатируемых карьеров.- Л.:

BHlL.il, хУ72,- 164 с.

3. Пушкарев В.И., Федоров ю.Г., Новикова Л.К. Предупреждение де­

формаций прибортового массива с

крутопадающей слоистостью,- В кн.:

Рациональное использование

недр

и

рекультивация земель

на горных

предприятиях.- Караганда;

КарПТИ,

198о.- С.#9-53.

 

УДК 622.834:622.271.479'

 

 

о.Г.Федоров

СДВИЖЕНИЕ ПАССИВ ОБ

ГОРНЫХ

ПОРОД В ГОРИСТОЙ М Ш

,'НОСТИ

для повышения производительности работ по отвадосбраэояан.гл и уве­ личения емкое Iи внешних отьь.;ок це,к-сообi'j3HLiM является ниучно-обо-

сноЕуиное, с учетом особенностей топографии, их оснований, повышение высоты ярусов и переход к многоярусному отвалообразованию.

Алмалыкский угленосный район является чаотью Кызыл-Кийского буро­ угольного месторождения Киргизской ССР и расположен у подножия хреб­

та Ядгиз-Арча, в 22 км от г. Ош.

Нэ площади месторождения рельеф местности холмисто-увалистый с аб­ солютными отметками 1200-1500 м. В кайнозойских отложениях преоблада­

ют положительные формы рельефа с мягкими очертаниями и более крутые

до скалистых - в мезозойских и палеозойских породах. Превышения меж­ ду руслами саев и водоразделами достигают 130 м. Постоянные водопотоки в пределах месторождения отсутствуют.

Алмалыкский разрез отсыпает вскфышные породы на Северный и Запад­ ный внешние отвалы. При съемке профилей ярусов установлено, что сред­

ний угол откоса сьежеотсыпанного яруса составляет 34°, после 2 меся­ цев - 3U-320 . Высота нижнего яруса в зависимости от формы рельефа из­ меняется от 30 до 60 м. Высота II и В ярусов - 20-30 м.

Породы, складируемые в отвалы, представлены главным образом плот­ ными глинами, песчаниками, песчано-глинистыми переслаиваниями, алев­

ролитами, реже конгломератами.

В результате произведенного расчета средневзвешенных по процент­

ному

содержанию характеристик

длительной

прочности

пород

в

куске по­

лучено : с ц е п л е н и е =

0,011

alla ; угол

внутреннего трения

 

=

 

= 27,5°.

 

 

 

 

 

 

 

 

Средневзвешенная плотность

пород в массиве равна

2 , 1 9 * Ю

3

кг/м3 ,

плотность пород б отьалах с учетом коэффициента разрыхления

 

1,2 бу­

дет

1,82-Ю 3 кг/м3 . Сцепление

пород

в отвале f i =

0,035

мПа,

угол

внутреннего трения - 27°.

Расчетные

физико-механические

характерис­

тики взвешенных по процентному содержанию различных литологических разностей пород внешних отвалов с учетом коэфИщиентэ запаса устой­

чивости / 1 / иие^т следующие значения : сцепление - fin = 0,029 мПа, угол внутреннего трения - J>n - 24°.

На отведенных под отсыпку отвалов площадях мощность суглинков в основном незначительная, поэтому для определения прочности по контак­

ту основания с породами отвалов использованы результаты лабораторных, испытаний увлажненных. ( W = 16,3 #) лесовидных суглинков. При -этом

получены следующие расчетные

характеристики : сцепление - fin ~

- и,0д5

мПа,

угол

внутреннего трения - / Ъ = 16°. С уменьшением

важности

{ I V =

6,4

%), т.е.

и сухое время года, прочностные гэрвкте-

Соседние файлы в папке книги