Мониторинг формирования верхней бровки уступов на опытных участках карьера «Удачный»

Шубин Григорий Владимирович; Заровняев Борис Николаевич; Сорокин Владимир Степанович

УДК 622. 691

Г.В. Шубин, Б.Н. Заровняев, В.С. Сорокин

МОНИТОРИНГ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ БРОВКИ УСТУПОВ НА ОПЫТНЫХ УЧАСТКАХ КАРЬЕРА УДАЧНЫЙ

Приведены результаты многолетних наблюдений за скоростью сработки верхней бровки откоса уступов южного борта карьера «Удачный» на двух опытных участках, расположенных на предохранительных бермах горизонтов 35 м и 125 м. Ключевые слова: карьер, опытный участок, горные породы, технологические факторы, годовые колебания температуры, выветривание, верхняя бровка уступа, предохранительная берма, график, период наблюдений.

В течение определённого периода времени массивы горных пород помимо регулярных технологических воздействий (взрывные, гравитационные, вибрационные и др.) подвергаются то нагреванию, то охлаждению. При нагревании происходит расширение и увеличение их объёма, при охлаждении - сжатие и его уменьшение.

У дневной поверхности породы всё более испытывают на себе действие температурного фактора, т.е. в физическом выветривании всё более активную роль начинают играть сезонные и суточные колебания температуры. Перепады температур в породе могут достигать нескольких десятков градусов, а глубина их проникновения - до нескольких метров.

Наличие перепада температур по высоте слоя суточных и годовых температурных колебаний приводит к неравномерным и затухающим по глубине деформациям растяжения или сжатия.

Возникновение и развитие температурных трещин связывается с одновременным протеканием в слое годовых (суточных) колебаний температуры из-за процессов охлаждения-

нагревания и, соответственно, деформаций растяжения и сжатия. Активное влияние различных технологических факторов при всё возрастающих значениях перепада температуры или многократном повторении циклов нагревания-охлаждения происходит, в конечном итоге, разрушение или дробление пород и минералов. При этом массив монолитной горной породы распадается на блоки, глыбы и более мелкие отдельности, которые характеризуются наличием большого числа дефектов и микротрещин, что значительно облегчает дальнейшее развитие процессов выветривания. Интенсивность процесса температурного выветривания зависит от внешних условий среды, прежде всего от амплитуды колебания температуры на поверхности и внутри массива пород, а также от числа циклов (частоты) изменения температур [1].

Слагающие поверхности откосов горные породы, подвергаются денудации (переносу под действием силы тяжести, ветра, воды и т.п.) в результате их предварительного выветривания.

Образование слоя выветрелых пород облегчает денудацию и одновременно затрудняет дальнейший доступ

Таблица 1

Результаты замеров сработки верхней бровки уступа на гор. -35 м (южный борт)

№ репера Данные по реперам, см Величина сработки, см

08.09.03 29.08.05 24.08.06 12.10.07 26.05.08 29.08.08 23.06.09

1 210 180 170 162 162 160 160 -50

2 270 264 264 240 240 240 240 -30

3 210 203 203 195 195 195 195 -15

4 225 195 195 190 190 190 190 -35

5 230 198 198 195 195 195 195 -35

6 200 152 152 152 152 152 152 -48

7 200 190 190 190 190 190 190 -10

8 240 240 240 240 240 240 240 0

9 245 238 238 238 238 238 238 -7

10 200 200 200 200 200 200 200 0

11 195 168 168 160 160 160 160 -35

12 200 200 200 200 200 200 200 0

13 195 174 174 174 174 174 174 -21

14 205 205 205 195 195 195 195 -10

15 210 210 143 131 131 131 131 -79

16 215 200 170 156 156 156 156 -59

17 200 189 160 159 159 159 159 -41

18 180 180 180 180 180 174 174 -6

Таблица 2

Результаты замеров сработки верхней бровки уступа на гор. - 125 м

№ рэ-пера Данные по реперам, см Величина сработки, см

20.10.03 12.05.04 26.05.05 29.08.05 29.05.06 24.08.06 23.05.07 26.05.07 29.08.08 16.07.09

1 320 318 302 290 290 290 - - - Полная сра-ботка -320

2 259 255 225 225 224 224 224 224 224 Полная сра-ботка -259

3 216 211 211 211 211 211 211 211 211 Полная сра-ботка -216

4 217 217 215 206 203 195 190 190 185 Полная сра-ботка -217

5 205 205 110 110 110 110 110 102 86 60 (-26) -145

6 236 230 230 230 230 230 230 230 225 225 -11

7 273 251 251 251 251 250 250 250 247 240 (-7) -33

8 259 243 237 237 237 237 237 237 225 225 -34

9 255 242 242 242 242 242 242 242 242 242 -13

10 264 264 247 247 247 247 247 247 247 245 (-2) -19

11 242 240 240 240 240 240 240 240 240 240 -2

12 216 214 214 214 214 214 214 214 214 214 -2

13 225 193 193 193 193 193 193 193 193 193 -32

Рис. 1. Динамика сработки верхней бровки уступа на участке № 1

Рис. 2. Динамика сработки верхней бровки уступа на участке № 2

агентов выветривания к свежим неизменным коренным породам. Удаление процессами денудации выветрелого слоя активизирует выветривание, что в свою очередь создаёт условия для усиления денудации. В итоге между выветриванием и денудацией устанавливается подвижное равновесие, определяющее мощность слоя продуктов выветривания. Подвижное (динамическое) равновесие не исключает поступательного развития, в силу которого разновес сдвигается в ту или иную сторону. Если преобладающую роль приобретает денудация, мощность современных продуктов

выветривания для новых условий равновесия уменьшается. При замедленной денудации и, следовательно, более длительном выветривании равновесие будет достигнуто при больших значениях мощности слоя продуктов выветривания [2].

Многолетние регулярные наблюдения за скоростью сработки верхней бровки откоса уступов южного борта карьера «Удачный» производятся с осени 2003 года. Данные наблюдения осуществляются на двух опытных участках (№ 1 и № 2), расположенных на предохранительных бермах горизонтов - 35 м и - 125 м южного борта карьера. Указанные опытные участки оборудованы на всём их протяжении, соответственно, 18 и 13 реперами. Последние замеры по реперам проводились в июне-июле 2009 года.

В табл. 1 и 2 приведены полные данные результатов наблюдений по реперам на указанных опытных участках за последние семь лет.

Как видно из приведённых таблиц сработка верхней бровки уступов на опытных участках носит избирательный характер. Так, для опытного участка № 1 за весь период наблюдений не отмечено разрушений по трём реперам (8,10,12), при этом максимальные величины сработки за весь период наблюдений - 0.79 м и 0.59 м отмечены на верхней бровке в районе реперов 15 и 16. При этом по всем

реперам в текущем году по сравнению с предыдущим 2008 годом сра-ботка верхней бровки, на опытном участке № 1 не отмечена, что дает основание предполагать о некотором замедлении процессов денудации и стабильном наращивании выветренного слоя.

В связи с ведением БВР по ликвидации части объёмной нависи рудного целика (гор.-125...-170 м) в конце 2008 года в зону ликвидации попала часть опытного участка № 2 в пределах реперов 1.4, которые в процессе указанных работ были полностью уничтожены. Поэтому при определении значений суммарной величины сработки верхней бровки данного участка (С, см/реп) они из расчётов исключены. Из оставшихся 9 реперов в 2009 году сработка

отмечена лишь по 5,7 и 10 реперам. При этом максимальная величина отмечена у репера 5-26 см. По остальным реперам признаков сработ-ки верхней бровки по сравнению с предыдущим замером не наблюдалось. Практически минимальная величина сработки (по 0.02 м) за весь период наблюдений отмечена по реперам 11 и 12. Максимальная величина, как было отмечено ранее, (1.45 м) зафиксирована в районе репера 5.

На рис. 1 и 2 представлены в виде графиков усреднённые расчётные величины сработки (С) верхней бровки уступов [3], отнесённые к общему числу реперов на соответствующих опытных участках предохранительных берм карьера за весь указанный период наблюдений.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ершов Э.Д. Криолитогенез. - М.: Недра, 1982. - 211 с.

2. Оллиер К. Выветривание: Пер. с англ. - М.: Недра, 1987.

3. Шубин Г.В., Заровняев Б.Н., Сорокин B.C. Мониторинг безопасного состояния откосов и берм бортов карьера «Удачный» Горный информационно-аналитичес-кий бюллетень. -2011. - № 11. - С. 314-320. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Шубин Григорий Владимирович - доцент, кандидат технических наук, заведующий кафедрой ОГР, [email protected],

Заровняев Борис Николаевич - профессор, доктор технических наук, декан горного факультета, [email protected],

Сорокин Владимир Степанович - доцент кафедры открытые горные работы горного факультета, [email protected]

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова.

А

Monitoring of Forming of Crest of a Bench in the Experimental Sections of the “Udachnyi” Open Pit

Текст научной работы на тему «Мониторинг формирования верхней бровки уступов на опытных участках карьера «Удачный»»