Npdpk.ru

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

Устойчивый угол откоса отвала

Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости

  1. АННОТАЦИЯ
  2. «Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» включает весь комплекс маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений, необходимых для решения вопросов по обеспечению устойчивости откосов, и мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на действующих карьерах.
  3. «Инструкция. » предназначена для горных предприятий, разрабатывающих твердые полезные ископаемые открытым способом.
  4. ВВЕДЕНИЕ
  5. Развитие горнодобывающей промышленности в СССР сопровождается ростом удельного веса открытого способа разработки полезных ископаемых, который имеет ряд преимуществ перед подземным способом, а именно: более высокая производительность труда, меньшая себестоимость и меньшие потери полезного ископаемого, лучшие и более безопасные условия работы.
  6. Развитие горных разработок открытым способом сопровождается ростом числа карьеров, интенсивности работ на них и увеличением их предельной глубины.
  7. В настоящее время глубина Коркинского угольного карьера превысила 300 м, а в ближайшие годы глубина целого ряда карьеров также превысит 300 м. В проектах значительного числа строящихся и реконструируемых карьеров предусмотрено развитие работ на глубину 500 м и более (Коркинский и Бачатский угольные, Баженовский и Джетыгаринский асбестовые, Сарбайский и Качарский железорудные и ряд других).
  8. Вместе с ростом глубины карьеров также увеличивается срок службы их бортов. В настоящее время средний проектный срок службы карьера уже превышает 30 лет. Характерной чертой современного этапа развития открытой добычи полезных ископаемых является вовлечение в эксплуатацию месторождений со сложными геолого-горнотехническими условиями.
  9. Применение на карьерах мощной высокопроизводительной техники ведет к увеличению параметров элементов горных выработок и к максимальной концентрации работ. В этих условиях вопрос об определении оптимальных углов откосов и обеспечении их устойчивости на открытых разработках приобретает первостепенное значение.
  10. Расчет ожидаемой устойчивости откосов при проектировании базируется, как правило, на весьма приближенном фактическом материале, и поэтому он нуждается в корректировке в процессе строительства и эксплуатации карьеров. Нарушения устойчивости откосов влекут за собой увеличение объемов вскрыши, непроизводительные расходы на дополнительную переэкскавацию, нарушают режим работы на карьерах, вызывают простои и аварии горнотранспортного оборудования и приносят значительный материальный ущерб.
  11. Правильное решение вопросов обеспечения устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций откосов и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановки невозможны без постоянного контроля со стороны геолого-маркшейдерской службы горных предприятий за состоянием откосов уступов, бортов и отвалов карьеров.
  12. Со времени издания «Методических указаний по производству маркшейдерских наблюдений за оползневыми явлениями на угольных карьерах», Углетехиздат, М., 1955, прошло более 14 лет. За это время накоплен большой опыт по изучению деформаций бортов и отвалов, исследованию физико-механических свойств и структурных особенностей массива горных пород и их влияния на устойчивость пород в откосах, исследованию особенностей развития различного типа нарушений устойчивости во времени; совершенствовались методы расчета устойчивости откосов и наблюдений за ними.
  13. Вследствие указанного появилась необходимость в разработке «Инструкции по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости».
  14. Весь комплекс работ по обеспечению устойчивости откосов на карьерах состоит из наблюдений за деформациями откосов, расчетов устойчивости, на основе которых устанавливаются их оптимальные параметры, и разработки и осуществления мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов.
  15. В настоящей Инструкции освещены комплексные маркшейдерские и инженерно-геологические наблюдения за деформациями откосов на карьерах и основные мероприятия по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на карьерах.
  16. Вопросы расчетов устойчивости откосов на карьерах и методика установления оптимальных параметров устойчивых бортов карьеров изложены в «Методическом руководстве по определению оптимальных углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров», ВНИМИ, Л., 1971 г., являющемся дополнением к настоящей Инструкции.
  17. При составлении Инструкции учтены замечания Министерства угольной промышленности СССР, Министерства черной металлургии СССР, Министерства промышленности строительных материалов СССР, Министерства цветной металлургии СССР и Министерства химической промышленности СССР, институтов УкрНИИпроект, ИГД МЧМ СССР, ГИГХС, Унипромедь и Свердловского горного института им. В.В. Вахрушева, комбинатов «Челябинскуголь» и «Свердловскуголь», а также Управлений округов Госгортехнадзора СССР: Красноярского, Челябинского, Свердловского, Курско-Белгородского, Восточно-Казахстанского, Северо-Западного и Кузнецкого.
  18. Инструкция по наблюдениям за деформациями откосов на карьерах по обеспечению их устойчивости составлена институтами ВНИМИ (главы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и приложения 1 — 17, 21 — 27) и ВИОГЕМ (главы 1, 2, 6 и приложения 1, 18 — 20).
  19. В составлении Инструкции принимали участие: от института ВНИМИ — профессор, докт. техн. наук Г.Л. Фисенко, канд. техн. наук А.М. Мочалов, канд. геол.-мин. наук В.И. Веселков, инженеры Ю.С. Козлов и С.В. Кагермазова; от института ВИОГЕМ — канд. техн. наук А.И. Ильин, канд. техн. наук Ю.М. Николашин и инженер В.П. Будков.

Глава 1.

———————————
Корректировка общих углов наклона бортов осуществляется проектной организацией на основе данных наблюдений.

Сельскохозяйственное направление рекультивации под сенокосы, пастбища

При сельскохозяйственном направлении рекультивации нормативные требования сводятся к созданию биологически продуктивных участков земной поверхности с необходимыми условиями для роста и развития растений.

Мощность насыпного плодородного слоя почвы после усадки не менее 0,2 м.

Мощность насыпного слоя потенциально-плодородных пород после усадки не менее 0,3 метра для отвалов, поверхность которых сложена непригодными по химическому составу породами и 0,8 метра для отвалов, поверхность которых сложена непригодными породами (расположенных в черноземной зоне).

Площадь рекультивации земельного участка не менее 5,0 га.

Уклон поверхности отвала не более 6 градусов.

Уклон откоса отвала не более 12 градусов.

Уклон борта карьерной выемки не более 12 градусов.

Водозадерживающий вал на отвале не менее 0,7 метра по высоте и 1,5 метра по ширине по подошве.

Глубина поверхностного слоя пород отвала, подвергающегося химической мелиорации не менее 0,3 метра.

Мощность насыпного экранирующего слоя определяется проектом.

Технический этап проекта рекультивации земель сельскохозяйственного назначения должен предусматривать:

— Формирование поверхности на 2-3 метра выше грунтовых вод или дренажа при более близком их залегании

— Отсыпку поверхностного слоя породами, пригодными для биологической рекультивации нарушенных земель с последующим проведением комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий, направленных на улучшение свойств рекультивированного слоя, достигаемого введением мелиоративных севооборотов, применением повышенных норм высева сельскохозяйственных культур и внесения удобрений.

— Создание сенокосных угодий на восстанавливаемой поверхности

Лесохозяйственное направление рекультивации (лесная рекультивация)

Лесохозяйственная рекультивация нарушенных площадей технологически более проста, чем сельскохозяйственная, так как не требует нанесения плодородного слоя почвы.

При лесохозяйственном направлении рекультивации нормативные требования сводятся к созданию биологически продуктивных участков земной поверхности с необходимыми условиями для роста и развития растений.

Мощность насыпного слоя потенциально-плодородных пород после усадки не менее 2,0 метра для отвалов, поверхность которых сложена непригодными по химическому составу породами.

Площадь рекультивации земельного участка не лимитируется.

Уклон поверхности отвала не более 10 градусов.

Уклон откоса отвала не более 18 градусов.

Уклон борта карьерной выемки не более 18 градусов.

Ширина террасы не менее 12 метров.

Расстояние между террасами по вертикали не более 15 метров.

Поперечный уклон террасы не более 2-3 градуса.

Уклон откоса подуступа не должен превышать угол устойчивого откоса.

Водозадерживающий вал на отвале не менее 0,7 метра по высоте и 1,5 метра по ширине по подошве.

Глубина поверхностного слоя пород отвала, подвергающегося химической мелиорации не менее 0,2 метра.

Мощность насыпного экранирующего слоя определяется проектом.

Водохозяйственное направление рекультивации

Требования к проекту рекультивации земель карьера при водохозяйственном направлении рекультивации определены государственным стандартом. Его основные положения сводятся к формированию прикарьерного пространства, строительству гидротехнических сооружений для заполнения карьера и поддержания в нем расчетного уровня воды, а также экранирования дна и берегов от фильтрации. Качество воды должно соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям конкретного направления его использования – водохозяйственному, рыбохозяйственному, рекреационному.

Кроме карьеров водохозяйственная рекультивация может проводиться на участках рек, подвергнутых горнотехнической разработке, технологических водоемах, прудах-отстойниках, береговых зонах и донных участках, содержащих в себе токсичные вещества

Мощность насыпного плодородного слоя почвы после усадки не менее 0,2 м.

Площадь рекультивации земельного участка не менее 0,5 га.

Уклон борта карьерной выемки не более 8 градусов.

Глубина водоема в карьерной выемке не менее 1,5 метров.

Уклон откоса подуступа не должен превышать угол устойчивого откоса.

Мощность слоя глины для перекрытия выходов угольных пластов в карьерных выемках не менее 1,0 метра.

Мощность насыпного экранирующего слоя определяется проектом.

Рекреационное направление рекультивации

При рекреационном направлении рекультивации нормативные требования сводятся к выполнению требований, необходимых для создания зон отдыха и консервации нарушенных земель

Мощность насыпного плодородного слоя почвы после усадки не менее 0,2 м.

Мощность насыпного слоя потенциально-плодородных пород после усадки не менее 1,0 метра для зеленых зон отвалов, поверхность которых сложена непригодными по химическому составу породами.

Площадь рекультивации земельного участка не лимитируется.

Уклон поверхности отвала не должен превышать угла устойчивого откоса.

Уклон откоса отвала не более 20 градусов.

Уклон борта карьерной выемки не более 20 градусов.

Глубина водоема в карьерной выемке не менее 1,5 метра.

Ширина террасы не менее 6,5 метров.

Расстояние между террасами по вертикали не более 15 метров.

Поперечный уклон террасы не более 2-3 градуса.

Уклон откоса подуступа не должен превышать угол устойчивого откоса.

Водозадерживающий вал на отвале не менее 0,7 метра по высоте и 1,5 метра по ширине по подошве.

Мощность слоя глины для перекрытия выходов угольных пластов в карьерных выемках не менее 1,0 метра.

Глубина поверхностного слоя пород отвала, подвергающегося химической мелиорации не менее 0,2 метра.

Мощность насыпного экранирующего слоя определяется проектом.

Технический этап рекультивации при рекреационном направлении должен предусматривать:

— Вертикальное планирование территории с минимальным объемом земляных работ, не допускающее развитие эрозионных процессов и обеспечивающие применение лесопосадочных машин и механизмов по последующему уходу за посадками;

— Обеспечение стабильности грунтов при планируемом строительстве сооружений для отдыха и занятий спортом;

— Формирование рекультивационного слоя из мелкоземистого нетоксичного материала, благоприятного для выращивания леса;

— Определение мощности и структуры рекультивационного слоя в зависимости от свойств горных пород, характера водного режима и типа лесных культур, планируемых для посадки.

Санитарно-гигиеническое направление рекультивации

При санитарно-гигиеническом направлении рекультивации нормативные требования сводятся к выполнению требований, необходимых для создания зон отдыха и консервации нарушенных земель

Мощность насыпного слоя потенциально-плодородных пород после усадки не менее 0,3 метра для отвалов, поверхность которых сложена непригодными по химическому составу породами.

Площадь рекультивации земельного участка не лимитируется.

Уклон поверхности отвала не должен превышать угла устойчивого откоса.

Уклон откоса отвала не более 20 градусов.

Уклон борта карьерной выемки не более 20 градусов.

Ширина террасы не менее 6,5 метров.

Расстояние между террасами по вертикали не более 15 метров.

Поперечный уклон террасы не более 2-3 градусов.

Уклон откоса подуступа не должен превышать угол устойчивого откоса.

Мощность слоя глины для перекрытия выходов угольных пластов в карьерных выемках не менее 1,0 метров.

Глубина поверхностного слоя пород отвала, подвергающегося химической мелиорации не менее 0,2 метра.

Мощность насыпного экранирующего слоя определяется проектом.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Правила безопасности при ведении отвальных работ

Местоп оложение, количество, порядок формирования и эксплуатации внутренних и внешних отвалов, их параметры определяются проектом.

Места расположения перегрузочных пунктов в рабочей зоне разреза определяются в соответствии с планами развития горных работ.

Запрещается складирование снега в породные отвалы. В районах со значительным количеством осадков в виде снега складирование пород в отвал должно осуществляться по проекту, согласованному с территориальными органами Госгортехнадзора России, в котором должны быть смотрены мероприятия, обеспечивающие безопасность работы в любое время года.

При появлении признаков оползневых явлений работы по образованию должны быть прекращены до разработки и утверждения специальных мер безопасности. Работы прекращаются и в случае превышения регламентированных инструкциями по отвалообразованию скоростей деформации отвалов. Работы на отвале возобновляются после положительных контрольных замеров скоростей деформаций отвалов с письменного разрешения технического руководителя разреза.

Высота породных отвалов и отвальных ярусов, углы откоса и призмы обрушения, скорость продвижения фронта отвальных работ устанавливаются проектом в зависимости от физико-механических свойств пород отвала и его основания, способов отвалообразования и рельефа местности.

Проезжие дороги должны располагаться за пределами границ скатывания кусков породы с откосов отвалов. На отвалах должны устанавливаться предупредительные надписи об опасности нахождения людей на откосах, вблизи их основания и в местах разгрузки транспортных средств.

Автомобили и другие транспортные средства должны разгружаться на отвале в местах, предусмотренных паспортом, вне призмы обрушения (сползания) породы. Размеры этой призмы устанавливаются работниками маркшейдерской службы и регулярно доводятся до сведения лиц, работающих на отвале. На отвалах должны устанавливаться схемы движения автомобилей. Зона разгрузки должна быть обозначена с обеих сторон знаками в виде изображения автосамосвала с поднятым кузовом с указателями направления разгрузки.

Площадки бульдозерных отвалов и перегрузочных пунктов должны иметь всему фронту разгрузки поперечный уклон не менее 3°, направленный от откоса в глубину отвала на длину базы работающих автосамосвалов, и необходимый фронт для маневровых операций автомобилей, автопоездов, бульдозеров и др. Зона разгрузки должна быть ограничена с обеих сторон знаками. По всему фронту в зоне разгрузки должна быть сформирована в соответствии с паспортом породная отсыпка (предохранительный вал) высотой не менее 0,5 диаметра колеса автомобиля максимальной грузоподъемности, применяемого в данных условиях. Внутренняя бровка ограничительного вала должна располагаться вне призмы возможного обрушения яруса отвала. Во всех случаях высота ограничительного вала должна быть не менее 1 м. Предохранительный вал служит ориентиром для водителя. Запрещается наезжать на предохранительный вал при разгрузке.

4.2. «Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

4.2. Наблюдения за процессом осыпания пород в откосах уступов

4.2. Наблюдения за процессом осыпания пород
в откосах уступов

4.2.1. Осыпание пород в откосах уступов под влиянием выветривания является неизбежным и наиболее широко распространенным на карьерах видом деформаций откосов, поэтому наблюдения за развитием осыпей являются обязательной составной частью наблюдений за деформациями бортов карьеров.

4.2.2. При развитии осыпи происходит выполаживание откоса, нарушение, а иногда и полная сработка предохранительных берм, оставляемых между уступами, вследствие чего борт приобретает вид сплошного откоса большой высоты, работать под которым становится опасно.

Опасность осыпей глинистых пород заключается в том, что осыпавшиеся массы представляют собой аккумулятор для накопления влаги и в дальнейшем переходят в оползни и оплывины. Процесс разрушения и осыпания крутой части откоса завершается после того, как осыпь достигает верхней бровки уступа, протекая с определенной скоростью, зависящей от свойств пород, климатических условий, угла откоса уступа и его местоположения относительно стран света.

4.2.3. Интенсивность осыпания зависит в основном от выветриваемости пород, углов откосов уступов и способа заоткоски уступов. Выветриваемость, т.е. склонность горных пород изменять прочность под влиянием агентов выветривания, определяется их геолого-петрографическими признаками: минеральным составом, структурой, текстурой, условиями залегания слоев, степенью литификации, характером и степенью трещиноватости и зависит от климатических условий и положения откосов относительно стран света. Сотрясения горных пород под влиянием взрывных работ и работы горнотранспортного оборудования активизируют развитие осыпей.

4.2.4. Целью наблюдений за выветриванием и осыпанием пород является определение оптимальных углов откосов уступов и ширины берм уступов длительного срока службы в зависимости от определяемых:

— времени начала осыпания и интенсивности осыпания в откосах уступов пород различного литологического состава при различной экспозиции откосов, а также от величины углов откосов;

— закономерностей осыпания пород по высоте откоса и сработки верхней площадки (отступления верхней бровки) уступа и движения нижней границы осыпи во времени.

Интенсивность осыпания характеризуется:

— мощностью слоя осыпавшихся с поверхности откоса пород в результате выветривания за единицу времени;

— сработкой верхней площадки за единицу времени;

— объемом осыпи на 1 пог. м длины борта, образовавшимся за единицу времени;

— перемещением нижней границы осыпи за единицу времени. В зависимости от интенсивности указанных показателей за единицу времени принимается год, месяц и т.п.

4.2.5. Нарушение устойчивого равновесия частиц породы на поверхности крутого откоса при выветривании и их осыпание происходит при определенной для данной породы величине прочности, называемой критической. Снижение начальной прочности пород на поверхности откоса до критической в различных породах характеризуется разными интервалами времени.

4.2.6. Процесс выветривания пород на поверхности откосов протекает различно в крепких и слабых породах.

Период снижения начальной прочности до критической в крепких породах зависит, при прочих равных условиях, от степени их трещиноватости. Процесс выветривания в откосах, сложенных породами средней крепости, отличается большей интенсивностью, чем в крепких породах, вследствие их обезвоживания (усыхания), при котором образуется частая и беспорядочная трещиноватость. Процесс выветривания откосов, сложенных песчано-глинистыми породами, характеризующимися высокой естественной влажностью, протекает еще более интенсивно, чем в полускальных породах, т.к. эти породы у поверхности откосов подсыхают и подвергаются усадке, интенсивному растрескиванию и шелушению. Осыпание в этих породах начинается вскоре после отработки очередной заходки.

4.2.7. Время начала осыпания крепких и средней крепости горных пород устанавливается путем определения их критической прочности и закономерности изменения прочности во времени (рис. 15).

4.2.8. Критическая прочность пород для каждой литологической разности определяется на поверхности нескольких осыпающихся откосов с различными углами заоткоски, превышающими угол естественного откоса (при > 45°).

Рис. 15. Изменение прочности пород на поверхности откосов
во времени

4.2.9. Изменение прочности породы на поверхности откоса устанавливается путем определения прочности одной и той же литологической разности на поверхности нескольких откосов различного срока пребывания его в нерабочем состоянии.

4.2.10. Прочность скальных пород определяется испытанием на одноосное сжатие образцов неправильной и полуправильной формы, отобранных с поверхности откоса. Методика таких испытаний дана в приложении 14.

4.2.11. Прочность пород средней крепости определяется испытанием образцов неправильной и полуправильной формы на сжатие и динамическим пробником (пенетрометром) непосредственно на поверхности откоса.

4.2.12. Интенсивность осыпания пород с поверхности откоса и ее изменение во времени определяется по результатам длительных полевых наблюдений за осыпанием пород. Для этого производится:

а) закладка наблюдательных станций на откосах уступов;

б) периодическая инструментальная съемка местоположения в плане верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах;

в) периодическая инструментальная профильная съемка уступов.

4.2.13. Наблюдательные станции на откосах уступов закладываются на откосах нерабочих уступов или уступов, находящихся не менее 1 года в нерабочем состоянии. Наблюдательная станция должна состоять из одного-двух рядов реперов, закладываемых горизонтально по откосу выше уровня осыпи на расстоянии 1 м один от другого в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Наблюдения за осыпанием породы заключаются в измерениях расстояний (через каждые 10 см длины между двумя соседними реперами) от поверхности откоса до рейки (или натянутой ленты рулетки), соединяющей головки реперов (рис. 16), и измерении угла откоса на участках между соседними реперами и расстояний от каждого репера до осыпи.

Рис. 16. Замер превышений реперов над поверхностью
откоса (вид сверху)

Для наблюдения за осыпанием верхней бровки уступа реперы вбиваются на верхней площадке на расстоянии 2 — 3 м от бровки, а для замера образующейся осыпи реперы забиваются в подошву уступа.

Репер представляет собой металлический штырь диаметром 15 — 20 мм и длиной 300 — 700 мм; длина репера определяется крепостью пород и его местоположением.

Замеры производятся не менее двух раз в год (весной и осенью).

4.2.14. При закладке наблюдательной станции фиксируется следующее:

а) литологическое наименование пород, их состав, залегание, трещиноватость (размер и форма структурных блоков, элементы залегания основных систем трещин), прочность, нарушенность пород взрывами (способ заоткоски уступов);

б) положение уступа по высоте (его высотная отметка), экспозиция борта;

в) средние высота и угол откоса уступа, профиль уступа, продолжительность времени пребывания уступа в нерабочем состоянии до момента наблюдения за ним.

При повторных замерах дается характеристика осыпавшегося материала (форма и размер кусков в осыпи).

4.2.15. Периодическая (ежегодная) съемка верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах позволяет выявить изменение интенсивности осыпания бровки уступа.

4.2.16. Для обеспечения устойчивости уступов в течение длительного времени (на время работ в карьере), а также безопасности работ на нижних горизонтах карьера для уступов, достигших предельного положения по проектному контуру, углы откосов и ширину берм следует рассчитывать с учетом интенсивности осыпания откосов и срока их службы (в отдельных случаях для предохранения откосов от влияния выветривания целесообразно предусматривать укрепительные мероприятия).

4.2.17. Зависимость критической прочности и интенсивности осыпания от угла откоса определяется формулами:

где — угол откоса уступа;

— угол естественного откоса осыпи;

, — критическая прочность и интенсивность осыпания вертикального откоса;

, — критическая прочность и интенсивность осыпания откоса при угле .

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Как закрыть откосы двери ламинатом
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector