К вопросу о системе оперативного контроля за механическими свойствами горных пород Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© В.А. Бабелло, 2004

УДК 622.831 В.А. Бабелло

К ВОПРОСУ О СИСТЕМЕ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ЗА МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ГОРНЫХ ПОРОД

Одной из основных задач геомеханиче-ского и геоэкологического обоснования оптимальных параметров горнотехнических сооружений является определение достоверных физико-механических характеристик горных пород, как в условиях их естественного залегания, так и при технологических воздействиях. Как правило, такое определение производится на стадии разведки месторождения с последующим использованием результатов в проектных работах. Так, на стадии проектирования отвала задача выбора расчетных физико-механических характеристик отвальных пород решается путем проведения лабораторных испытаний смесей пород, подобранных по результатам инженерно-геологических изысканий. Обычно расчет состава лабораторных смесей и соответствующее определение их физи-ко-механичес-ких свойств выполняется в целом на весь период существования отвала. Недостатком такого подхода является недооценка фактического литологического состава грузопотоков вскрышных пород при календарной отработке месторождения и связанная с этим неопределенность значений их физико-механических свойств.

Другим, не менее важным вопросом, является анализ геомеханической ситуации на карьере (разрезе), складывающейся на определенный момент отработки месторождения и перспективы ее изменения. Геомеханическая ситуация является результатом совокупного проявления большого числа инженерно-геологических и горнотехнических факторов, влияющих на устойчивость карьерных откосов. Например, изменение гидрогеологической обстановки в прибортовом массиве может привести к существенному снижению прочностных характеристик пород со всеми вытекающими последствиями для устойчивости борта.

В этой связи нам представляется целесообразным внедрение в горное производство системы оперативного контроля за факторами, определяющими устойчивость бортов и отвалов и, в первую очередь, за механическими свойствами

пород. Такая система предполагает сочетание опытного определения достоверных свойств пород с аналитической оценкой устойчивости отдельных участков борта и отвала на всех этапах их отработки и формирования. Для этого, в первую очередь, нужны малогабаритные, мобильные и доступные в изготовлении полевые установки для определения свойств пород бортов и отвалов. Серия таких установок была разработана в Читинском государственном университете и использована в 2002-2003 г.г. для целей оперативного контроля на Уртуйском угольном разрезе. Полученные опытные данные сопоставлялись со значениями механических свойств пород, заложенных в проекте. При этом производилась оценка степени трансформации свойств пород, испытанных непосредственно в забоях борта и в условиях отвала. Особое внимание было уделено учету осложняющих факторов, негативно

влияющих на устойчивость рассматриваемых сооружений. Так, была произведена оценка прочностных свойств пород Юго-Западного борта при изменении напоров подземных вод в приборто-вой зоне.

Второй этап контроля заключался в анализе напряженно-деформированного состояния (НДС) отвалов и прибортового массива на основании полученной информации о свойствах пород, а также с учетом проектных параметров отработки борта и отвалообразования. При этом была использована модель упруго-идеальнопластической бездилатансионной среды. Полученные таким образом сведения, позволили, например, выявить области пластических деформаций и разрушения в отвалах. Одновременно рассматривались возможные варианты изменения упомянутых проектных параметров. В результате проведенного анализа был определен механизм развития деформаций исследуемых борта и отвалов, основанный на новых сведениях о механических свойствах пород. Здесь же были произведены расчеты их устойчивости по стандартным методикам. Оценка деформируемости отвалов произ-

водилась с учетом изменения модуля деформации отвальных пород в зависимости от величин главных напряжений и их соотношений. Значения деформационных характеристик пород, также как и прочностных, были получены опытным путем непосредственно на отвалах.

На третьем этапе контроля было произведено уточнение и корректировка проектных параметров борта и отвалов с выдачей конкретных рекомендаций. Например, породы, обладающие наибольшими значениями характеристик прочности,

были рекомендованы для укладки во внешний контур отвала.

Таким образом, внедрение в производство открытых горных работ Уртуйского угольного разреза системы оперативного контроля за механическими свойствами горных пород позволило своевременно внести необходимые коррективы в технологические процессы отработки югозападного борта и отвалообразования с соответствующим экономическим эффектом.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------

Бабелло В.А. - кандидат технических наук, доцент Читинского государственного университета.

------Ф

v-------

------------------------------------ © В.А. Бабелло, А.М. Караулов,

2004

УДК 622.831

В.А. Бабелло, А.М. Караулов

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕСПЛОШНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО АРМИРОВАНИЯ ОТКОСОВ ПРИГРУЗОЧНОЙ НАСЫПИ

Одним из способов обеспечения устойчивости бортов карьеров является устройство пригрузочной насыпи из сыпучего материала. Это мероприятие достаточно надежно, однако значительная высота бортов карьеров приводит к необходимости сооружения пригру-зочных насыпей, занимающих большие территории. Экономия средств может быть получена за счет применения современных конструкций, в том числе горизонтально армированных откосов. Армирование выполняется в виде заполненных грунтом геотекстильных полупакетов, связанных с помощью анкерного крепления с материнской породой вне опасной зоны возможного обрушения.

В Читинском государственном университете под руководством к.т.н. A.B. Бабелло был разработан и внедрен новый способ несплошного армирования. На рисунке показан пример схемы армирования в двух уровнях с устройством в

нижней части подпорной стенки. В данной статье излагается принцип расчета горизонтального армирования пригрузочной насыпи и анализируется эффективность предложенной схемы расположения геотекстильных полупакетов. Расчет устойчивости осуществлялся разработанным А.М. Карауловым (СГУПС) способом оценки предельного равновесия грунтовых массивов с помощью симплекс-метода. Рассмотрим последовательность расчета устойчивости борта карьера, укрепленного горизонтально армированной пригрузочной насыпью по пунктам.

1). Устанавливается положение опасной линии скольжения в неукрепленном откосе. Для этой цели использовался метод А. Бишопа. Положение опасной линии скольжения показано на схеме (рисунок).