загрузка...
загрузка...
На головну

Схеми порушень стійкості бортів і уступів на рудниках Кольського півострова).

  1. I. РОЗРОБКА АЛГОРИТМІВ. ГРАФІЧНЕ ЗОБРАЖЕННЯ (БЛОК-СХЕМИ) І СЛОВЕСНА ЗАПИС АЛГОРИТМІВ
  2. II. МЕТОДИ ПЕРЕВІРКИ СТІЙКОСТІ ПРОЕКТУ
  3. II. Опис схеми флотації
  4. II. Схеми МНЗ.
  5. III. Розрахунок якісно-кількісних показників для схеми
  6. IV. Розрахунок водно-шламової схеми
  7. VIII.4.3). Основні види правопорушень приватного права.

Як випливає з даних табл. 1.2, основні причини втрати стійкості уступів і бортів на кар'єрах Кольського півострова - підрізування несприятливо орієнтованих поверхонь структурних неоднорідностей в масиві гірських порід або розташування уступів в межах ослаблених ділянок, складених дезінтегрованих породами. Причина зсуву в Коашвінском кар'єрі - підмив підземними водами і збільшений в порівнянні з проектним кут укосу уступу, а також динамічні впливу на масив порід технологічних вибухів.

5. Все частіше стають неефективними або зовсім неприйнятними традиційні методи охорони об'єктів від шкідливих впливів гірничих робіт в сучасних умовах (при високій щільності забудови, великих глибинах розробки та ін.). У той же час підробіток будівель і споруд без надійних заходів захисту призводить до їх пошкоджень, а іноді і до руйнувань, виходу з ладу промислових підприємств, житлових будинків і підземних комунікацій. Особливо небезпечні наслідки недостатньо обґрунтованою підробітку природних об'єктів, зокрема, водних об'єктів. Дуже часто порушення природного стану навіть незначного за своїми розмірами водного об'єкта може дуже несприятливо відбитися на стані навколишнього середовища всього гірничопромислового району.

6. Значний збиток народному господарству завдають гірничі роботи в зв'язку з утворенням провалів на земній поверхні при розробці свит крутопадающих вугільних пластів. (Прокопьевско-Кисельовську район Кузбасу) і при розробці пластів на невеликій глибині (території полів шахт Підмосковного вугільного басейну).

7. Вплив гірничих робіт також часто викликає зміна гідродинамічного режиму підземних і ґрунтових вод, що може привести до деформації поверхні і затоплення або заболочування окремих територій. Такі явища спостерігалися в районах шахт Челябінського басейну, в Карагандинському басейні було підтоплено селище Михайлівка.

Всі наведені приклади свідчать про те, що природа геомеханічних процесів в масивах порід, їх характер розвитку та можливі наслідки, не дивлячись на багаторічну історію дослідження, ще не повністю з'ясована. Однак основні закономірності і впливають фактори на сьогодні досить добре відомі.

Взагалі все геомеханічні прояви, як статичні, так і динамічні, можна розглядати як результат взаємодії зовнішніх природних і техногенних впливів, з одного боку, і реакції масиву порід на ці дії, з іншого.

При такому підході під природними і техногенними впливами слід розуміти весь повний спектр впливів на масив, включаючи всі можливі зовнішні впливи протягом всього періоду «життя» споруд або підприємств, від будівництва і експлуатації до виведення з експлуатації та його ліквідації. За своїм характером ці природні і техногенні впливи можуть бути найрізноманітнішими, як динамічні, імпульсні, так і статичні, а також вельми тривалої дії. Здебільшого в реальних умовах всі ці дії проявляються в найрізноманітніших поєднаннях і діють одночасно. Конкретні значення природних впливів визначаються всім комплексом умов розміщення об'єктів на конкретній території (фізико-географічними, кліматичними, тектонічними і ін.), А техногенних впливів - застосовуваними системами розробки, загальною технологією проведення гірських робіт, що використовуються устаткуванням, порядком ведення робіт і їх організацією. Якщо природні впливу є практично некерованими, незалежними від діяльності людей, то техногенні впливи можуть змінюватися з волі людини в досить широких межах.

В рамках даного курсу основна увага буде приділена розгляду техногенних впливів, пов'язаних безпосередньо з проведенням гірничих робіт, тобто з застосовуваними системами розробки родовищ корисних копалин.

На зазначені природні і техногенні впливи масив порід відгукується згідно свого стану, який, в свою чергу, як вже зазначалося, обумовлюється, головним чином, властивостями порід, що, структурними особливостями і природним напруженим станом. У багатьох випадках додатково до перерахованих основних факторів, що визначає стан масиву порід, необхідно розглядати і враховувати фактор зміни природного гідрогеологічного режиму масиву.

Аналіз сучасних підходів до питань управління станом масиву порід і перспективні напрями їх вирішення з метою підвищення ефективності та безпеки підземних гірничих робіт і скорочення шкідливих впливів на навколишнє середовище.

Природа геомеханічних процесів, що протікають в масивах порід при розробці родовищ корисних копалин і підземне будівництво, досить давно вивчається в нашій країні і за кордоном, і до теперішнього часу отримані істотні результати, що дозволяють говорити про принципові механізми і параметрах геомеханічних явищ, що відбуваються в масиві порід. Також накопичений величезний досвід проведення гірських робіт в найрізноманітніших гірничо-геологічних умовах. В результаті отриманих даних було розроблено велику кількість різних нормативних документів, як мають статус державних документів, так і різного відомчого рівня. Використання цих документів дозволяє реально вирішувати питання регулювання стану масиву порід.

Аналіз накопичених даних і прикладів успішного зміни стану масиву порід при різних гірничотехнічних ситуаціях дозволяє сформулювати перспективні напрямки вирішення проблеми управління станом масиву порід при розробці родовищ корисних копалин.

Розглянемо деякі з них.

I. В даний час в капітальних гірничих виробках застосовуються, як правило, кріплення одного типу на всьому їх протязі, незалежно від зміни по довжині виробок гірничо-геологічних умов. В результаті на одних ділянках вироблення кріплення має зайву несучу здатність, а на інших - недостатню. При цьому різко підвищуються витрати на ремонт і перекріплення виробок. Так на шахтах СНД річний обсяг ремонту і перекріплення капітальних і підготовчих виробок становить до 35% від загальної протяжності.

Діючі в даний час нормативні документи, обираючи конструкцій кріплень виробок вугільних шахт (СНиП-II-80 і ін.) В принципі передбачають диференційований підхід до застосування різних конструкцій кріплень для окремих ділянок вироблення, що мають відхилення показників міцності властивостей порід, що вміщають більше, ніж на 20 %. Однак на практиці це положення реалізується вкрай рідко з двох причин: по-перше - через брак точної інформації про властивості навколишнього масиву, а, отже, про характер геодинамічних процесів в навколишньому масиві, і, по-друге, через труднощі переходу від одного типу кріплення до іншого.

Звідси перспективними напрямками в рішенні проблеми управління станом масиву порід при проведенні гірничих виробок є:

1. вдосконалення методів отримання точної та повної інформації про стан масиву навколишніх порід,

2. розробка видів і конструкцій кріплень, які можуть гнучко пристосовуватися до умов, що змінюються.

За першим напрямком виконуються інтенсивні роботи по поглибленому вивченню закономірностей зміни напруженого стану, деформування і руйнування масиву порід при проведенні виробок, а також щодо розробки та застосування комплексних підходів до оцінки стану масиву порід навколо виробок безпосередньо в натурних умовах, головним чином, на основі сучасних геофізичних методів, наприклад, сейсмічної томографії.

Прикладом вирішення проблеми за другим напрямом є використання комплексних кріплень - анкерних (штангових) кріплень в поєднанні з набризк-бетонним покриттям, які знаходять все більше застосування в найрізноманітніших гірничо-геологічних умовах. Особливістю зазначених видів кріплення є зміна їх деформаційно-міцнісних характеристик в досить широких межах, без будь-якого докорінної зміни технології зведення.

II. Вирішення питань управління станом масиву порід вельми актуально при розробці методів охорони споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу підземних розробок. Узагальнення результатів дослідження процесів зрушення порід, а також практичного досвіду підробітку різних споруд забезпечили умови для розробки єдиного документа - «Правила охорони споруд і природних об'єктів від шкідливого впливу підземних гірничих розробок на вугільних родовищах», які були затверджені 1979 році. При цьому основними способами захисту об'єктів від шкідливого впливу гірничих розробок були запобіжні цілики різного призначення. Однак, в сучасних умовах оснащення добувних ділянок потужної високопродуктивною технікою, ставало все більш очевидним, що ці методи втрачають свою ефективність. Це викликано тим, що монтажні та демонтажні операції важкого шахтного обладнання в обмежених підземних умовах, пов'язані з переходом очисних вибоїв через цілики, вимагають великих витрат, надовго порушують ритм роботи гірничодобувного підприємства і завжди ведуть до різкого підвищення собівартості видобутої сировини. Крім того, втрати в целіках, навіть тимчасові, при збільшенні глибин розробки стають вельми значними.

Внаслідок цього в кінці 70-80 років все більша роль стала приділятися підходам, в основі яких лежали:

1. методи проведення гірничих робіт, що забезпечують мінімізацію деформацій масиву і поверхні,

2. методи пристосування будівель і споруд на підроблюваних територіях до витримуванню деяких, обмежених за величиною деформацій.

В результаті, по першому напрямку більш широко стали застосовуватися методи закладки (Зокрема, твердіє закладки) виробленого простору, що забезпечують мінімальні деформації навколишнього масиву порід. Наприклад, методи закладки були успішно впроваджені на рудниках Норильського гірничо-металургійного комбінату і дали значний економічний ефект. Однак цей метод є дорогим, його застосування обмежується умовами виїмки тільки дуже цінних корисних копалин.

Певною мірою альтернативними методами вирішення питань зниження деформацій підроблюваної масиву порід є спроби безпосереднього впливу на геомеханічні процеси, що відбуваються в товщі порід під впливом гірничих робіт. Найбільш перспективними з них виявилися методи, засновані на взаємній компенсації деформацій різних знаків, які отримали назву гармонійної відпрацювання пластів.

Однак для їх застосування потрібні були поглиблені знання про закономірності розвитку деформаційних процесів в масиві порід, що оточують очисних виробок, не тільки в просторі, але і в часі.

За другим напрямком були розроблені методи посилення конструкцій будівель або, навпаки, надання їм необхідної гнучкості і піддатливості.

III. В результаті досліджень геомеханічних процесів при відкритій розробці родовищ встановлено, що стійкість бортів кар'єрів і відвалів визначається численними природними та гірничотехнічними факторами. Серед природних факторів виділені й детально досліджені геологічні, гідрогеологічні та кліматичні чинники.

На основі результатів цих досліджень розроблена і в 1971 році затверджено Держнаглядохоронпраці СРСР «Інструкція за спостереженнями за деформаціями бортів, укосів уступів і відвалів на кар'єрах і розробці заходів щодо забезпечення їх стійкості», а в 1972 р видані «Методичні вказівки за визначенням кутів нахилу бортів , укосів уступів і відвалів споруджуваних і експлуатованих кар'єрів (Слухаючи; укладачі: Г. Л. Фісенко, В. Т. Сапожников, А. М. Мочалов, В. І. Пушкарьов, Ю. С. Козлов. - Л., изд. Слухаючи, 1972, - 165 с.), де викладені рекомендовані методи і порядок розрахунку стійкості бортів кар'єрів.

Разом з тим в зазначених нормативних документах не відображено вплив геомеханічних факторів, зокрема природного напруженого стану масивів порід, оскільки викладені методи оцінки стійкості укосів уступів і бортів кар'єрів були розроблені в основному для відносно неглибоких кар'єрів в умовах масивів, представленими пухкими або неміцними осадовими породами. Поширення цих методів на скельні породи супроводжується значним запасом в розрахунках конструкцій бортів і уступів, і це підтверджується практикою ведення гірських робіт. Є численні приклади, коли в скельних масивах стійкість укосів висотою в десятки і сотні метрів зберігається протягом багатьох років навіть при крутих, аж до вертикальних, кутах.

Це говорить про те, що прийняті в даний час методичні підходи та нормативні документи часто призводять до технічних рішень, неадекватним конкретним гірничо-геологічними умовами. Це відбувається внаслідок недостатнього обліку основних особливостей масивів високоміцних скельних порід, а саме - їх ієрархічно блочного будови і природного напруженого стану, обумовленого в більшості випадків дією гравітаційно-тектонічних полів напруг.

Тут також як і для підземних гірничих виробок, проектами зазвичай передбачається одна конструкція бортів (один кут нахилу борта, одна висота і один кут нахилу уступу) для всього кар'єра, незважаючи на різкі відмінності гірничо-геологічних умов окремих ділянок масиву. Звідси перспективними напрямками є перехід на оптимальні конструкції уступів і бортів (висоти уступів, кути нахилу окремих уступів і борти в цілому), параметри яких будуть обґрунтовано пов'язані з параметрами стану приконтурного масиву.

Можна було б навести й інші приклади розв'язання проблеми управління станом масиву порід при проведенні гірничих робіт. Всі вони свідчать, що найбільш ефективними методами управління геомеханическими процесами в масиві порід є методи цілеспрямованого регулювання технологічних процесів розробки родовищ і підземного будівництва.

В рамках даного курсу ми будемо розглядати методи управління станом масиву порід (геомеханическими процесами), головним чином, стосовно питань підземної розробки родовищ. Однак слід зауважити, що всі основні підходи цілком можна застосувати й для відкритих робіт, оскільки суть що відбуваються в масиві порід геомеханічних процесів одна.

На практиці при розробці родовищ корисних копалин в даний час застосовують такі основні способи управління станом масиву гірських порід:

1. Кріплення виробок і виробленого простору. Застосовують для капітальних і підготовчих гірничих виробок. Для очисних виробок застосовують в разі, коли корисна копалина і вміщують породи нестійкі і вимагають підтримки. Як кріплення використовують дерев'яні стійки і багаття; кам'яну бутову і цегляну кладку; монолітний бетон і бетонні смуги; стовпи, металеві конструкції і стійки; механізовану огороджувальну кріплення, анкерне кріплення і набризк-бетон і ін. Призначення кріплення полягає в зниженні деформацій і запобігання руйнувань (відслонень, вивалам, тріщиноутворення) оголених порід призабойного простору протягом певного часу, необхідного для виконання робіт.

2. Підтримка вироблених просторів целиками. Цей спосіб полягає в забезпеченні стійкої рівноваги масиву підроблених порід і запобігання обвалення земної поверхні. Родовища в цьому випадку відпрацьовують системами з відкритим очисним простором, сутність яких полягає у виїмці камер і залишення міцних ціликів між ними.

Розглянутий спосіб управління станом масиву гірських порід застосовують, коли корисна копалина і породи мають високу стійкість при порівняно невисоку цінність корисних копалин, а також при необхідності збереження земної поверхні (при наявності водойм, громадянської або промислової забудови, залізниць та інших підлягають охороні об'єктів). При відпрацюванні високоцінних руд цілики можуть замінюватися надійними штучними опорами (бетонними, кам'яними).

3. Підтримка виробленого простору тимчасово залишеної (магазінірованной) відбитої рудою. При цьому способі, що застосовується для обробки тонких крутопадаючих (жильних) родовищ, в процесі відпрацювання блоків 60-70% відбитої руди тимчасово залишають у виробленому просторі для підтримки оголень висячого і лежачого боків, схильних до часткових вивалився і обвалень. В цілому, руди і породи повинні бути досить стійкими, щоб в очисному забої покрівлю та боки не обвалюються і надмірно НЕ разубожівающіх корисна копалина.

4. Закладка виробленого простору. У нестійких, схильних до обвалення породах після виїмки (або одночасно з виїмкою) корисних копалин, щоб уникнути небезпеки деформацій вироблений простір заповнюють закладних матеріалом. Як закладних матеріалів використовують подрібнені порожні породи, пісок, гравій, шлаки металургійних заводів і електростанцій, хвости збагачувальних фабрик. Найбільш надійним засобом підтримки є тверднуть (бетонні) суміші за умови повного підпору покрівлі виробленого простору закладних матеріалом і своєчасного виконання робіт по закладці.

5. Управління станом масиву за допомогою обвалення порід. Суть цього способу полягає в послідовному обваленні налягає товщі порід слідом за посування очисних робіт. У зв'язку з тим, що в міру виїмки корисної копалини і підробітку верхніх порід збільшується опорний тиск на прилеглий масив і зростає небезпека неприпустимого деформування (навіть роздавлювання) порід необхідно періодично знижувати величину небезпечних напруг шляхом обвалення підробленої товщі порід.

Обвалення може бути частковим (Обрушается тільки нижня пачка порід - безпосередня покрівля або частина вищерозміщених товщі порід) або повним (В процес обвалення втягується вся товща порід до земної поверхні). Цілком очевидно, що в другому випадку відбувається основна розвантаження прилеглого масиву гірських порід.

Спосіб управління станом масиву самообвалення порід, під дією власної ваги, застосовують у разі слабких нестійких і тріщинуватих порід при корисній копалині різної міцності. Якщо ж породи, що вміщають достатньо стійкі, то підроблювані породи обрушают примусово, шляхом підривання свердловин, або зосереджених (мінних) зарядів. До примусової обвалення порід часто вдаються в початковий період очисної виїмки, для ліквідації зависань підроблюваних порід. З розвитком фронту очисних робіт і збільшенням площ підробітку створюються зазвичай більш сприятливі умови самообвалення порід з певним кроком.

Перераховані способи управління станом масиву порід в кожному конкретному випадку вибирають з урахуванням ймовірності динамічних і газодинамічних проявів гірського тиску.

В рамках даного курсу окремо розглянемо вельми специфічні питання управління геомеханическими процесами при підробці водних об'єктів, при комбінованій розробці родовищ корисних копалин, а також методи управління станом масиву з метою мінімізації шкідливого впливу гірничих робіт на спорудження та денну поверхню.

 



1   2   3   4
загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати