Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение углов откоса бортов карьера

УСТУП И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ

Приведем поперечный разрез карьера, на котором обозначены основные его элементы (рис. 1)

Рисунок 1 — Поперечный разрез карьера

На рис. 1.1 приведены следующие элементы карьера:

1-2 — верхний контур карьера, соответствует ширине карьера по верху;

3-4 – нижний контур карьера, соответствует ширине карьера по дну;

5-6 – рабочий борт карьера;

1-5 и 2-11 – нерабочий борт карьера;

7 – нерабочий уступ карьера;

8 – рабочий уступ карьера;

9 – верхняя и нижняя площади уступа (рабочие площадки);

10 – транспортная берма;

12 – предохранительная берма или берма очистки;

φр – угол рабочего борта карьера;

φнр– угол нерабочего борта карьера.

Верхним контуром карьера называется линия пересечения бортов с поверхностью.

Нижним контуром карьера называется линия пересечения бортов с плоскостью дна карьера.

Бортами карьера называются боковые поверхности, ограничивающие карьер и его выработанное пространство.

Если на борту карьера производятся горные работы, то он называется рабочим бортом.

Откосом борта карьера называется поверхность, проходящая через верхний и нижний его контур.

Углом откоса борта карьера называется угол, образованный линией откоса борта карьера и проекцией этой линии на горизонтальной плоскости. Угол откоса рабочего борта обычно составляет 7°÷15°, не рабочего 35°÷45°.

В результате горных работ рабочий борт карьера перемещается, приближается к конечным контурам карьера. Борт карьера или его отдельные участки, контуры которых совпадают с конечными контурами карьера, называются нерабочими. На нерабочем борту карьера горных работ не производятся, но могут располагаться транспортные съезды.

Уступы, составляющие нерабочий борт карьера называются нерабочими. Они разделяются площадками: транспортными, предохранительными, а также площадками очистки.

Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, по которым осуществляется грузотранспортная связь, между рабочими площадками в карьере и поверхностью. Ширина их составляет от10 до 30 м в зависимости от вида и типа транспорта.

Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и для задержки кусков породы обрушающихся при выветривании уступов. Их ширина составляет 3÷10 м и как правило принимается равной 1/3hу.

Бермы очистки – это расширенные до 10÷15 м предохранительные бермы, которые останавливают через 3÷4 уступа. Очистка оставшейся породы осуществляется бульдозерами, небольшими экскаваторами или погрузчиками.

По мере отработки уступов рабочий борт становится нерабочим, а рабочие площадки становятся предохранительными или площадками очистки.

Глубина карьера – это вертикальное расстояние между отметкой земной поверхности и длиной карьера. Они изменяются от нескольких десятков метров до 300÷500 м.

Форма карьера в плане бывает обычно близкой к овальной. Длина карьера изменяется от 500 м до 5 км.

Уступ и его элементы. Правила вычерчивания уступов при оформлении горных чертежей

Уступом называется часть массива горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого. Уступ имеет нижнюю и верхнюю площадки, откос и бровки.

Приведем схему, на которой покажем уступ в разрезе и в плане (рис. 2)

Рисунок 2 – Уступ и его элементы

а – поперечный разрез уступа; б – вычерчивание уступа в плане

Ну – высота уступа; αу — угол откоса уступа; х – горизонтальное проложение откоса уступа; 1 и 2- верхняя и нижняя площади уступа соответственно; 3 и 4 – верхняя и нижняя бровки уступа соответственно; 5 – откос уступа; 6 – линии наибольшего ската; 7 – берг-штрихи.

Откосом уступа – называется наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторон выработанного пространства.

Углом откоса уступа – называется угол наклона откоса уступа к горизонтальной плоскости.

Линии пересечения откоса уступа с его верхней и нижней площадками называется соответственно верхней и нижней бровками.

Высота уступа обычно ограничивается по условиям безопасности работы выемочно-погрузочного оборудования и составляет 10÷15 м, реже 20÷40 м.

Угол откоса рабочих уступов обычно составляет 65°÷80°, нерабочих 45°÷60°, т.к. должна обеспечиваться долговременная устойчивость уступа.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, являющиеся объектом разработки, т.е. на которых расположены буровые станки или экскаваторы, называются рабочими площадками. Ширина рабочей площадей изменяется от 40 м до 110 м. Если площадка остается свободной, то ее называют нерабочей.

Вычерчивание горных чертежей, в частности вычерчивание уступов карьера в плане, имеет некоторые особенности. Рассмотрим их на примере рис. 1.2 б.

На поверхности откоса уступа перпендикулярно к горизонтам проводят линии наибольшего ската и берг-штрихи. Выполняются линии наибольшего ската сплошной тонкой линией. Минимальное расстояние между соседними линиями ската принимаются равным 2÷3 мм, максимальное до 0,5 горизонтального проложения откоса уступа.

Читать еще:  Устройство откосов траншеи снип

Массив вскрышных горных пород на плане откоса уступа условно обозначается берг-штрихами – отрезками основной толщины, длиной равной 1/3÷1/4 от горизонтального проложения откоса, проставляемыми у контуров верхней бровки между линиями наибольшего ската. Массив полезного ископаемого на откосе уступа обозначается сдвоенным берг-штрихами.

Для закрепления материала студентам необходимо выполнить расчетно-графическую работу.

Задание для расчетно-графической работы: вычертить в разрезе и в плане участок рабочей зоны карьера, состоящий из двух уступов. Чертеж выполнить в масштабе 1:100, 1:200, 1:500 или 1:1000. По результатам построения определить угол рабочего борта участка карьера. Задание по вариантам представлено в приложении 1.

Исходные данные для выполнения практической работы представлены в приложении 1.

Проблемы повышения углов откосов бортов глубоких карьеров (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4

В связи с этим серьезные изме­нения претерпела и схема вскрытия карьеров. При отстройке карьеров не ис­пользуются наклонные бермы, они заменены сочетанием крутонаклонных и горизонтальных берм. До 60-80% высоты нерабочего борта вскрывается системой встречных съездов, в том числе и с однополосным движением автотранспор­та. Широкое внедрение гидравлических экскаваторов с прямой и обратной лопатой привело к необходимости корректировки параметров системы разработки и конструкции рабочих уступов. Все вновь запроектированные карьеры отрабатывают с предельной по горнотехническим условиям производительностью по добыче руды. При этом скорость понижения добычных работ увеличилась с 11,6-15 до 20-24,5 м/год, т. е. на 52-60%. Величина продольного уклона транспортных берм осо­бенно в нижней части карьеров возросла с 80 до 110-120‰.

В конце 2006 года институтом Гипроруда завершена разработка проекта «Реконструкция карьера с целью восстановления проектной мощности Ковдорского ГОКа на основе укручения постоянных бортов карьера с увеличением глубины и периода открытой разработки». Из названия проекта понятно, что его главным от­личием от всех предыдущих являются инженерно-гео­логические аспекты построения сверхглубокого карьера с крутыми углами откосов уступов и бортов. Согласно действующему проекту 1987 года, расчет­ные генеральные углы наклона бортов карьера при их высоте до 660 м составляли 37-40°, а откосы уступов в конечном положении отстраивали под углами от 40 до 70° в зависимости от трещиноватости пород. В новом проекте карьер отстроен с расчетными гене­ральными углами наклона борта до 60° и с откосами уступов до 90°. Проектированию карьера предшествовали много­летние исследования и опытно-промышленные рабо­ты, результатом которых стала разработка технологи­ческих регламентов «Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника «Железный» в конечном положении» и «Обоснование систем осушения и водоотведения карьера…» (Горный институт Кольского научного центра Российской Академии наук (ГоИ КНЦ РАН), Филиал Главного управления предприятий Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (ФГУП «ВИОГЕМ»). Эти регламенты легли в основу инженерно-геологических решений проекта [2].

В регламентах представлен анализ геолого-струк­турного строения месторождения; прочностных харак­теристик пород в массиве и в ослабленных контактах (тектонические трещины, слоистость, сланцеватость, прослои слабых пород и т. д.); интенсивности трещи­новатости по площади и по глубине; гидрогеологиче­ских условий; фактического состоянии бортов и усту­пов карьера. На этой основе в проектируемом про­странстве карьера выделены отдельные литотипы по­род; участки с идентичным геолого-структурным строением; крупные тектонические нарушения и бо­лее мелкие разломы; зоны различной степени трещи­новатости по глубине и по площади, а также составле­на трехмерная геолого-структурная модель месторо­ждения, чтобы иметь возможность прогнозировать склонные к обрушениям отдельные уступы либо участ­ки борта карьера.

Исходя из петрографических особенностей, на месторождении выделено шесть литотипов пород. Все они, кроме пород зоны выветривания и интенсивной дезинтеграции, относятся к породам очень прочным (усж > 120 МПа) или прочным (усж = 50ч120 МПа). Вы­делено семь разрывных субвертикально залегающих нарушений 1-го порядка, которые не являются потен­циальными поверхностями скольжения или их частью для бортов карьера. Разрывные нарушения 2-го и 3-го порядков в бортах карьера (в конечном положении) не могут быть потенциальными поверхностями скольже­ния, так как большинство их является кососекущими относительно простирания бортов. Они будут влиять на устойчивость лишь отдельных уступов южного и восточного бортов.

Трещиноватость пород с глубиной уменьшается: до глубины 75-150 м в основном развита зона интенсив­ной трещиноватости с блочностью пород от 0,1 до 0,6 м; интервал 150-250 м – зона средней трещино­ватости с блочностью пород до 1-1,5 м; 250-500 м – зона слабой трещиноватости с блочностью пород от 1,5 до 4-7 м; 500-850 м – в основном монолитные породы, блочность пород от 5-10 до 15-20 м. Упроч­нению массива на больших глубинах способствует смыкание трещин, вызываемое пропорциональным ростом нагрузок. При определенных соотношениях величин наибольших вертикальных главных напряже­ний и сил бокового отпора прочность трещиноватого массива приближается к прочности монолита. С глу­бины 250 м размер элементарных структурных блоков ограничивается густотой основных тектонических на­рушений, так как трещинные отдельности в большинстве случаев залечены гидротермальными растворами.

Читать еще:  Что такое теплый откос

Исходя из данных инженерно-геологического рай­онирования карьерного поля, по контуру карьера вы­делено 5 секторов (таблица 1), при определении границ которых учитывали литотипную выдержанность пород­ного комплекса в пределах сектора. По каждому инже­нерно-геологическому сектору с идентичными усло­виями выполнены расчеты проектных параметров бортов и уступов карьера, обеспечивающих их устой­чивость (таблица 2). Расчетный коэффициент запаса ус­тойчивости принят п’ ≥ 1. Расчеты показали, что поста­новка уступов с вертикальными откосами возможна в крепких скальных породах, расположенных ниже зоны частичной дезинтеграции горных пород.

Максимальная высота вертикального откоса (при отсутствии факторов ослабления) рассчитана по методике Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) и составляет в данном случае 40-100 м.

Таблица 1 – Инженерно-геологическое районирование карьерного поля Ковдорского карьера [2]

Уступ карьера

  • Уступ карьера — горизонтальный слой горных пород, вынимаемый при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

По глубине карьер разбивается на уступы. Отработка уступа производится одним комплектом горных машин. Если уступы отрабатываются с помощью буровзрывных работ, то комплект машин включает буровые машины, зарядные машины, погрузочные и транспортные машины. Если уступы отрабатываются без буровзрывных работ, то комплект машин включает выемочно-погрузочную технику (экскаватор) и транспорт (автомобильный, железнодорожный или конвейерный).

Уступы разделяются на рабочие, которыми производится отработка массива полезных ископаемых и вмещающих горных пород, включённых в контуры карьера, и нерабочие (погашенные), достигшие при разработке месторождения своего предельного положения.

Подуступы — часть уступа по высоте, разрабатываемые отдельными машинами

бурения и экскаваторами, но обслуживаемые одним транспортом.

Уступ состоит из следующих элементов:

* Площадка — горизонтальная поверхность уступа. Уступ имеет две площадки: верхнюю и нижнюю;

* Откос — наклонная, приближенная к вертикальной, сторона уступа. Угол наклона зависит от свойств породы уступа, их устойчивости;

* Бровка — линия, соединяющая площадку и откос уступа. Верхняя бровка образуется в месте перехода верхней площадки уступа в откос уступа. Нижняя бровка уступа образуется в месте перехода откоса в нижнюю площадку уступа.

* Забой — рабочая поверхность уступа от нижней площадки до верхней площадки, с которой вынимается горная масса, составляющая тело уступа.

Заходка — ширина разрабатываемого уступа, а торец заходки является забоем.Совокупность площадок и откосов всех уступов образует борт карьера.

После окончания вскрышных и добычных работ ширину площадок уменьшают до величины, которая должна быть не меньше 30 % высоты уступа. Эта горизонтальная площадка нерабочего уступа получила название бермы. Берма обеспечивает устойчивость нерабочего борта карьера. От ширины предохранительной бермы зависит угол откоса нерабочего борта карьера.

Если по берме проходит дорога, по которой вывозят горную массу, то она имеет ширину, достаточную для проезда транспортных средств и обеспечения устойчивости уступа. Такая берма называется транспортной.

Связанные понятия

Дрена́жные машины на железнодорожном транспорте — путевы́е машины для сооружения закрытых продольных или поперечных дренажей земляного полотна на участках, требующих осушения при строительстве, ремонте и текущем содержании железнодорожного пути.

Роботизированная косилка — беспилотная самоходная машина, предназначенная для скашивания и измельчения травы и мелкого кустарника на придорожных обочинах, склонах, железнодорожных откосах и прочих, труднодоступных зонах, а также газонов, спортивных площадок и прочих зеленых зон.

Вышка-тура — передвижная сборно-разборная металлоконструкция башенного типа (башенные строительные леса), применяемая для работ на высоте. Строительные вышки-туры, как правило, имеют колеса с опорными винтами и отличаются большой степенью нагрузки, которую они могут выдержать. Преимущество этих конструкций заключается в мобильности и относительно легкой массой, поэтому их легко передвигать с места на место.

Метод расчета устойчивости бортов карьеров

  • Инженерное направление
    • Геодезические работы
      • Контрольно-геодезическая съёмка
      • Геодезический мониторинг
      • Геодезические работы при строительстве дорог
      • Геодезическое сопровождение
      • Исполнительная геодезическая съемка
      • Трассирование линейных объектов
      • Разбивка осей зданий
      • Съемка подземных коммуникаций
      • Фасадная съемка
      • Геодезия участка
      • Подсчёт объёмов земляных масс
      • Геодезический контроль
      • Вынос проекта в натуру
    • Маркшейдерские работы
      • Маркшейдерские наблюдения за сдвижениями горных пород и земной поверхности под влиянием горных работ
      • Маркшейдерские работы при освоении месторождений полезных ископаемых
      • Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений
      • Маркшейдерский аудит
      • Маркшейдерские съёмки
    • Топографические работы
      • Топографическая съемка местности
      • Определение объемов складирования
      • Геоподоснова земельного участка
      • Подеревная топографическая съёмка
      • Ландшафтная съемка
      • Топографическая съемка для газификации
    • Экологические изыскания
      • Экологическая оценка
      • Экологическое сопровождение
      • Экологический мониторинг производства
      • Инженерно-экологические изыскания почвы
      • Экологическое сопровождение строительства
    • Геологические изыскания
      • Инженерно-геологическая съемка участка
      • Исследования физико-механических свойств грунтов
      • Гидрогеологические исследования
      • Инженерно-геофизические исследования
    • Геотехнические изыскания
    • Бурение скважин
    • Проектирование зданий
      • Проектирование ангаров
      • Проектирование ферм
      • Проектирование складов
    • Обследование зданий
  • Научное направление
    • Аналитический отдел
    • Лаборатория геомеханики
    • Лаборатория физико-механических свойств горных пород
    • Научно – технический совет
Читать еще:  Стойки для монтажа откосов

Цель нашей компании – реализация современных подходов в области научного сопровождения освоения недр Земли отраслевого значения. Инновации в инженерном обеспечении горной промышленности и изысканиях при работах, оказывающих влияния на безопасность объектов капитального строительства.

Постоянный мониторинг за откосами карьеров позволяет предотвратить крупные аварии и сохранить множество рабочих мест. Для того, чтобы контролировать состояние карьерных бортов специалисты решают четыре основных задачи:

Обоснование расчетного метода.

Выбор исходных параметров для проведения расчета.

Разработка и проведение мероприятий, направленных на предупреждение деформации склонов. В него входит также наблюдения за сдвижениями земной поверхности.

Чем обуславливается устойчивость бортов карьера?

Существует большое количество факторов, которые влияют на состояние откосов. Выделяют несколько основных групп:

Геологические факторы. К этой группе относят состав и состояние бортов, свойства пород, которые располагаются на откосах, строение массивов. От данной группы факторов зависит выбор расчетов показатели устойчивости бортов и направленность противодеформационных мероприятий.

Гидрогеологические факторы. Влияние подземных вод оказывает значительное воздействие на весь массив. Некоторые горные породы при постоянном контакте с водой могут изменять свои свойства (выщелачиваться, набухать и так далее). Под воздействием давления часто борта разрушаются и могут оплывать либо поддаваться суффозии.

Технологические факторы. Постоянно производимые работы в карьере сильно влияют на состояние бортов. Неудачно выбранное направление выработки горных пород может привести к деформации массива и его разрушению. При высокой скорости добычи борта постоянно меняют свои границы, благодаря чему в них не успевают развиться реологические и деформационные процессы.

Борта имеют вогнутые, прямолинейные и выпуклые участки, благодаря чему их устойчивость может сильно отличаться. Установлено, что прямолинейные откосы менее устойчивы к деформации, чем борта, состоящие из большого количества изгибов. Расчет устойчивости бортов и уступов карьера необходимо проводить с учетом факторов, влияющих на нее.

Что представляет собой устойчивость откосов карьеров

Под устойчивостью предполагается способность барьера сохранять в течение определенного срока свои свойства и форму. Основной целью исчисления выступает определение наилучшего угла поверхности борта или его высоты при наличии данных об его наклоне. Методы исчисления бортов карьера позволяют устранить оползни и обрушения. Оптимальный показатель угла наклона отвала исчисляется по номограмме, на которой указывается зависимость высоты борта от угла при различных свойствах пород и их устойчивости к сдвигу.

Как происходит расчет устойчивости?

Основным методом вычисления устойчивости карьерных бортов выступает инженерный. Он предполагает расчет предельного равновесия откоса при помощи потенциальных участков скольжения. Одним из распространенных инженерных методов выступает расчет однородного откоса по кругоцилиндрической поверхности сползания. Также существует вариант основанный на расчете по плоской поверхности. Выбор способа зависит от угла падения пород:

Плоскую форму сползания используют в случаях большего угла падения пород нежели угол внутреннего трения. Форма применяется в случаях, когда между породами осуществляется подрезка контактов. Также плоская форма присутствует если происходит подрезка дизъюнктивных нарушений, разломов, которые падают в углубление под углом, имеющим большие показатели, чем угол внутреннего трения.

При однородном либо слоистом построении бортов, а также в иных случаях используют круглоцилиндрическую поверхность.

Поверхность сползания также может строиться на основе данных маркшейдерских данных, которые были получены вследствие тщательного анализа. Во время построения поверхностей сотрудники геодезических компаний проводят инженерно-геологические разрезы с указанием на них всех мельчайших деталей.

Одной из главных причин разрушения откосов выступает большое количество воды в породах. При слишком высоких показателях могут происходить оползни. В первую очередь для предотвращения данных явлений необходимо тщательно продумать прибортовую зону, в которой должны находиться каналы для водоотведения. Канавы производят отвод поверхностной жидкости за пределы карьера. В местах расположения уступов предполагается расположение перепусков, которые ведут к водосборникам. В некоторых случаях может понадобиться бурение водоотводящих скважин. Если все же сползающий клин образовался на борту, то необходимо уменьшить его вес при помощи выполаживания. Данная манипуляция направлена на укрепление склона и может повысить запас устойчивости борта карьера.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector