автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Обоснование конструкций устойчивости бортов карьеров с учетом структурно-механических особенностей массива

г ц 010 1997

На правах рукописи

ПОПОВА Ольга Владиславовна

УДК 622Л : 622.271

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ УСТОЙЧИВЫХ БОРТОВ КАРЬЕРОВ С УЧЕТОМ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МАССИВА

Специальность 05.15.01 — «Маркшейдерия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа .выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель академик РАЕН, докт. техн. наук, щроф. ГАЛЬПЕРИН А„ М.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, 'проф., СТРЕЛЬЦОВ В., И., канд. техн. -наук, ст. и. сотр. СТОЛЧНЕВ В. Г.

Ведущее предприятие — ГИГХС.

Защита диссертации состоится 6 марта 1997 г. в 15 час. «а заседании диссертационного совета К-053.12.05 в Московском государственном торном .университете по адресу: 1(17935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский шроопект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 6 февраля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. паук, проф. КРЮКОВ Г. М.

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Дальнейшее развитие открытых горных работ часто сопрово-. ждается ростом глубины карьеров, ухудшением горно-геологических условий разработки месторождений. Полнота отработки месторождения, технико-экономические показатели работы предприятия и безопасность ведения горных работ во многом определяются применяемыми конструкциями нерабочих бортов карьера, которые зависят от важных параметров карьера - углов откосов уступов и бортов на момент погашения горных работ.

Повышение надежности определения этих параметров возможно на основе комплексного учета структурных н механических свойств пород ного массива.

Несмотря на значительные достижения в области оценки устой-чн востн откосов плоской, вогнутой и выпуклой форм, до настоящего времеш! не разработаны надежные методы расчетов параметров уступов, а которых бы учитывалась прочносгь пород по поверхностям ослабления в реальных условиях их пространственного размещения в массиве. Отсутствие методики э^оно мической оценки эффективности прнменешТя основных форм откосов и их комбинаций создает немало трудностей с определением окончательных контуров карьера. Это во многих случаях приводит к принятию неоптималыюго решения.

Поэтому обоснование конструкций устойчивых бортов карьера с учетом структурно-механических особенностей массива, позволяющих повысить полноту отработки месторождений и обеспечить безопас ность ведения горных работ, является актуальной научной задачей.

Целью работы является обоснование конструкций устойчивых бортов карьеров с учетом структурно-механнческнх особенностей массива твердых пород для повышения надежности их эксплуатации и эффективности отработки месторождений.

Идея работы заключается в использовании закономерностей изменения структурно-механических особо :ностей массива для разработки экономнко-геомеханических моделей, обеспечивающих выбор эффективных конструкций бортов в скальных пород .. Залами исследования:

изучить геологическое строение месторождения до проектной глубины карьера с количественной и качественной оценкой структурно-механических особенностей породного массива;

разработать горно-геометрические модели прибортового массива с учетом характерных структурно-механических особенностей;

разработать и выбрать для установленных моделей прибортового массива расчетные методы определения параметров устойчивых откосов с учетом прочности породного массива и по плоскостям ослабления в условиях реально действующих нагрузок и пространственного размещения;

разработать экономико-геомеханиче^кие модели эффективности применения конструкций боргов карьера и обосновать рациональные с учетом природных и горнотехнических факторов.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследований:

анализ и обобщение научных и практических достижений по всем рассматриваемым вопросам;

натурные наблюдения, полевые и лабораторные испытания при изучении свойств горных пород; методы геометрии недр и ннже-

нерно-геологических аналогий при структурно-геомеханической типизации прибортовых массивов горных пород;

методы теории вероятности н математической статистики при обработке данных определений свойств пород и оценке устойчивости ОТ: косов;

методы теории предельного равновесия, численные методы при аналитическом описании сдвижения горных пород и определении параметров устойчивых откосов;

технико-экономический анализ и математическое моделирование при изучении эффективности принимаемых решений и выборе оптимального нз них.

Научные положения н их новизна.

1. Методика установления границ элементов площадной съемки однородной трещиноватосги основывается на учете зависимости теялофнзических свойств пород от их блочности.

2. Методы расчета параметров устойчивых откосов учитывают прочнос'тные свойства по плоскостям ослабления в реальных условиях их залегания, качества и состояния контактирующих поверхностен.

3. Выбор эффективных конструкций бортов карьеров в скальных породах осуществляется с использованием экономико-геомеханнческих моделей, учитывающих форму откоса, пространственное положение рудного тела и изменение прочности горных пород с глубиной.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

теоретическим анализом результатов определений показателен структурного ослабления механических свойств породного массива и оценкой влияния этих показателей на устойчивость уступов и бортом карьера;

определением параметров бортов с коэффициентом надежности, равным 1,84 (при доверительной вероятности 0,95) и риском разрушения откосов, равным 0,025.

Научное значение работы заключается в установлении взаимосвязи геомегрических параметров откосов и комплексного показателя прочности пород по поверхностям осл?^ления.

Практическое значение работы состоит в разработке методики определения границ элементов площадной ci "мки участка съемочной точки при изучении трещиноватости, методов определения параметров устойчивых откосов с учетом прочности по плоскостям ослабления н их пространственного размещения в породном массиве, методов оценки экономической эффективности применения конструкций бортов основных форм и их комбинаций.

Реализация выводов н рекомендаций работь; на карьерах позволит повысить надежность определения параметров рациональных конструкций бортов и их эксплуатации, полноту отработки месторождении и безопасность ведения горных работ. Основные результат?,! работы переданы проектной организации для корректировки технического проекта реконструкции Жирекенского карьера с ожидаемой прибылью 8,2 млрд руб. на 100 м протяженности борта. .

Апробация работы. Основные положения .работы докладывались и получили одобрение на научно-технической конференции Московского государственного горного университета "Экологические проблемы горного производства" (Москва, 1995 г.). симпозиуме "Современное горное дело: образование, наука, промышленность" (Москва, 1996 г.), научных семинарах кафедр геологии и маркшейдерского дела и геодезии МГГУ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 2 работах.

Структура и обт>еи работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаз, заключения. Содержит^страниц машинописного текста, 22 таблицы, 50 рисунков, приложение и список литературы in 199 наименований.

Автор выражает глубокую признательность руководителю диссертационной работы проф., докт. техн. наук А.М.Гальперину за полученные знания и навыки селения научной работы, искреннюю благодарность канд. техн. наук Б.В.Несмеянову за ломошь и поддержку при выполнении всех этапов исследований.

ОСНОВНОЕСОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ свидетельствует, что возрастание потребности страны и топливе и минеральном сырье обеспечивается объемами добычи полезных ископаемых за счет преимущественного развития открытого способа разработки.

Оценка современного уровня конструирования нерабочих бортов карьеров показала, что принятию прогрессивных решений по их параметрам и технологии отстройки, позволяющих эффективно отрабатывать месторождения. во многом способствовали труды Н.Н.Мельникова, В.В.Ржевского, К.Н.Трубецкого. Г.Л.Фисенко, В.Т.Сапожникова. С.И.Попова, П.Н.Панюкова, И.И.Попова,

A.M.Гальперина, Э.Л.Галустьяна, В.А.Мироненко, Ю.И.Туринцева,

B.Г.Зотеева. В.А.Гордеева, М.Е.Певзнера, А.М.Демина. В.Н.Попова, А.Ж.Машанова, Р.П.Окатова. С.Л.Иофина, А.Б.Фадеева. Ю.И.Анистратова. Б.П.Юматова; А.П.Ильина, i3 ЛI.Стрельцова,

П.С.Шпакова, Ь.П.Будхова, Т.К.Пустовойтовой, Ф.К.Низаметдинова, О.'Г.Токмурзина, Н.Н.Куваева. А.М.Мочапова, В.И.Зобнина, Б.В.Несмеянова, А.Т.Бахарева, А.М.Галкина, И.И.Ермакова, Г.Р.Глозмана, Ю.С.Козлова, Г.Н.Городничева, В.Г.Кузнецова, В.П.Улыблна, Г].С.Миронова, И.М.Иофиса » др.

Вместе с тем анализом установлен, что эффективность открытого способа разработки месторождений может существенно повыситься за счет применения рациональных типов конст;"кций бортов карьеров с высокой надежностью, которая в свою очередь обеспечивается путем получения достоверной информации о строении и свойствах прибор-тового массива, определением параметров устойчивых элементов конструкции по методам, учитывающим прочность по плоскостям ослабления в условиях реально действующих нагрузок и пространственного размещения плоскостей ослабления в массиве пород.

При изучении трещиноватости пород установление границ однородного участка предлагается определять с помощью теплометрнче-ского метода, заключающегося в регистрации распределения интенсивности теплового излучения массива горных пород (интенсивность инфракрасного излучения, радиационная температура) и характеристик его нарушенностн (блочности). ;

Исследованиями на лабораторной установке определено, что зависимость выходного напряжения фотоприемника, характеризующего интенсивность теплового потока, от температуры поверхности образца хтя различных типов пород имеет вид

и№,=К(Т-Т.м,) (1)

гдс и вы* ~ напряжение на выходе фотоприемника, мВ:

Т- температура образца, измеряемая контактным термометром, "С; К - коэффициент, характеризующий тип горной породы по степени черноты и равный 37,8 мШградус для липарита, мВ/градус для мрамора. 26,4 мВ/градус для гранта. 25 мВ/градус для флюорит.!.

Зависимости! (1) используется в качестве тнрировочных .тля определения температуры объекта из известного материала по шпенсии-ности теплового и ¡лучении.

Распределение температур но поверхности породного массива чанн-сит от степени нарушенностн его участков и становится наиболее контрастным в периоды восхода и захода солнца. Экспериментально установлено, чтоэга зависимость имеет вид

Т=(Т,!-Т<„рК«'+Т„к,1 . (2)

где То.Т- соответственно начальная и текущая температуры породы;

Токр - температура окружающего воздуха: I - время остывания ло температуры Т;

а - коэффициент, характеризующий интенсивносгь теплоотда-» чи породы.

Как показали результаты экспериментов интенсивность теплоотдачи пород, характеризуемая коэффициентом (а), связана с коэффициентом формы и размера Я линейной зависимостью, так как ко'ффпшкчп ам=а\Рпрактически не меняется хтя различных пню» пород.

В лабораторных и натурных условиях установлено, что более нарушенные участки породного массива характеризуются минимальными

относительно соседних участков температурами б начальный период наблюдений, длящийся около 30 мин., и максимальными - в последующий.

Коэффициент теплоотдачи более трещиноватого массива в процессе остывания уменьшается. Это объясняется тем, что отдельности сильнотрещиноватого массива в нег-олько раз меньше отдельностен слаботрещнноватого участка, а скорость остывания отдельносгей, расположенных в приповерхностной зоне, в начг 'ышй период определяется их размерами: она тем больше, чем меньше размеры отдельности. В последующий период наблюдений, который продолжается до стабилизации температур, поверхность сильнотрещпноватых участков имеет более высокую температуру, чем слаботрещиноватых, за счет более стабильного подтока тепла из глубины массива и поверхности сильнотрещиноватых участков, характеризующихся меньшим коэффициенте»! теплопроводности.

Примерно через 2-2,5 часа температура поверхностен участков стабилизируется и лишь незначительно превышает минимальную температуру окружающего воздуха

Отсюда следует, что различия в характере остывания участков в зависимости от их раздробленности позволяют разделить борга карьера на однородные зоны по степени нарушешюстк и тем самым установить границы съемочной точки.

Жирекенское месторождение приурочено к узлу сопряжений серии зон нарушений. Основными рудовмещаюшими породами являются крупно-, средне- и мелкозернистые граниты. Угол падения рудного тела, мощностью несколько сот метров, составляет в среднем 60".

При съемке трещиноватости Жирекенского карьера протяженность однородных участков изменялась в пределах от 8 до 130 метроа. Коли-

честно замеров одной системы трещин на точке колебалось от 26 до 37. С помощью прямоугольных диаграмм на каждой съемочной точке выявлялось от одной до пяти систем трещин.

На основе результатов обработки данных съемки трещиноватостн с помощью круговых и классификационных диаграмм построены поли-' тональные кривые распределения всех типов систем трещин пород месторождения, интервальные вариационные ряды в виде полигональных кривых углов падения различных типов систем трещин для всех простираний бортов карьера с интервалом в 30 и графики изменения углов падения однотипных систем трещин с глубиной карьера для азимутов простирания бортов от 0 до 360 . Установлено, что 65% трещин относится к крутым, 34% к наклонным н 1% к пологим.

Полученный материал позволил дифференцированно учесть структурные особенности на всех участках карьера при определении физико-' механических свойств пород и параметров устойчивых уступов и бортов.

Для оценки устойчивости откосов трещиноватых пород наряду с традиционными прочностными характеристиками чрезвычайно важно знать прочность по поверхностям ослабления в условиях реально действующих нагрузок и пространственного расположения трещин в массиве.

»

Для определения комплексного показателя прочности по поверхностям ослабления по методике института "Гипроцветмет" из специальных проб, включающих элементы внутреннего расчленения, изготавливались и нспытывались образцы пород. При этом угол ориентации поверхности ослабления к направлению действия нагрузки изменялся от 0 до 180". В результате при О11 й а< 180" напряженное состояние по поверхности трещины соответствовало сжатию или сдвигч со сжатием, при

а=90° - чистому сдвигу, а при 90°< а£ 180° - сдвигу с отрывом или отрыву. По данным испытаний установлены зависимости разрушающего напряжения на поверхности Ra от угла ориентации поверхности ослабления а относительно действующих нагрузок в породном массиве для закрытых и залеченных, а также открытых трещин.

Получаемый в результате испытаний показатель прочности Ra является комплексной величиной, одновременно характеризующий как сцепление, так и трение по контактам.

Прочность по поверхностям ослабления в массиве определялась через прочность по поверхностям ослабления в образце с учетом масштабного фактора, с помощью которого учитывалась относительная площадь соприкосновения берегов трещин от действующего нормального напряжения для различных значений углов сдвига верхнего берега трещины относительно нижнего берега. В диссертации приведена номограмма, позволяющая установить коэффициент масштабного фактора.

Наличие или отсутствие деформаций откосов о слоистых и трещиноватых массивах находится в прямой зависимости от прочностных показателей пород по потенциальным поверхностям скольжения. В результате анализа многочисленных случаев обрушения откосов установлено не только то, что обрушение проиехбднт в основном по поверхностям ослабления (контакты, трещины, и т.д.); .но и то, что пространственная ориентация этих поверхностей и механические характеристики по ним определяют характер и объем деформаций.

В общем случае с учетом обобщающего показателя прочности пород но поверхностям ослаблений в зависимости от их угла наклона при наличии в массиве только продольных и поперечных систем трещин (рис.!. а) угол а устойчивого откоса высотой (Н) предлагаегся определить по формуле

а = агсс($-

уН со$ 5/.1

г + (^-щдд )

ргНсогб\ уИсонЬ

(2м - !)(/* - 1)

где

а щб Я, сои Л

Р~-Г М-—-

а^л ^00$ Я

а - угол устойчивого откоса, градус;

- соответственно углы наклона пологой и крутопадающсн трещин, градус;

Нд^ - соответственно комплексный показатель прочности но пологой и крутопадающей трещинам, МПа;

5

у - плотность пород, т/м . Установлено, что формула применима при ц > 1. Ширина призмы возможного обрушения определяется по формуле

Вд = Нс^Л 1 - +

»■

Рис. 1.Схс>л! к расчету параметров устойчивых откосов на основе комплексного показателя прочности :а-о<$-вая схема,когда иу 2 ;б-схеш» прислоненного откоса,когдавы? -Д. ;в-при подрезке одной системы тревдн;г-при наличии двух систса трездн, когдауи < I

В случае, когда откосу придается угол наклона крутопадаюшей трещины ( а=Х , рис. 1, б) при и >1, предельная его высота определяется по формуле

2/Ш/У/7 + //-1) О)

Н-

ус(жЗц2(р- 1)

а ширина призмы возможного обрушения из выражения

Б0 = т/ътЛ (6)

где т - расстояние по нормали между крутопадающими трещинами, м.

Прн подрезке одной системы трещин (рис.1, а) максимальный угол наклона устойчивого откоса высотой ( Н ) может быть найден из зависимости

/

Л = агссП£

у Н ¿>.

, * 2К8 1 . (7)

а ширина призмы возможного обрушения по формуле

В0 = <*>

Следует отметить, что формулы (7) и (8) применимы и для расчет угла устойчивого откоса высотой (Н) прн наличии в породном массиве одновременно пологопадающей и крутонадаюшей трещин, когда ц< 1 (рис.1,г).

Конструкции нерабочих бортов кар^)а зависят от способа вскрытия и системы разработки, высоты уступов'« их углов откосов, высоты и углов откосов бортов, типа, количества и параметров берм и съездов, времени их существования, конфигурации бортов в плане и профиле.

В результате детального анализа выполненных по этому направлению работ установлено, что основное внимание уделено исследованию трех основных форм откосов - плоскому, выпуклому и вогнутому , а комбинированные формы являются недостаточно изученными.

Не определены условия применения и основных форм откосов с учетом элементов залегания рудных тел и их мощности.

Поэтому в работе для трех групп комплексов по степени прочности пород, выделенных ВНИМИ, и 12 нх комбинаций, имеющих место на карьерах, рассмотрены все возможные комбинированные профили нерабочих бортов с учетом строения прнбортового массива порол.

Установлено, что оптимальное положение дна карьера при отработке рудного тела большой мощности, обеспечивающее извлечение максимального объема полезного ископаемого, можно найти, если определить (рис. 2) по формуле

В^1ца,{1ц0у - ¡я а,) {9)

"

где Ь - расстояние от лежачего бока залежи до дна карьера, м:

Шг - горизонтальная мощность залежи, м;

Вд - ширина дна карьера, м;

Рз - угол падения залежи, градус;

си - угол наклона нерабочего борта в лежачем боку залежи, градус;

а. - угол наклона нерабочего борта в висячем боку залежи, градус.

Применение конструкций бортов с выпуклым профилем, когда

и Ь<Нл/3 (рис. 2). становится эффективным только при

получении прибыли, определяемой по формуле

т-

АН]

■) -

(0,01 СЦ.Еф - С.)у( 1 - /7)1,.,С", - вл )2 2(1 -Р)

(10)

где Сп • полная себестонмость добычи полезного ископаемою, руб/г;

П - потери полезного ископаемого, доля ед.; Р • разубоживание полезного ископаемою, доля ед.;

- углы наклона откосов в основании выпуклых бортов соответственно со стороны лежачего и висячего боков залежи, градус; Еф - извлечение полезного компонента в концентрат, доля ед.; С - среднее содержание полезного компонента в добытой

руде, доля ед.; Цд- длина дна карьера, м;

15

Рис.2.Схеиа к расчету прибили при применении осноа-них фор« конструкций бортов карьера,когда ДЛ<с(/< и 1к Яд/3

Рис.Ч.Схеиа к расчету прибили при прикенении комбинированного профиля бортов карьера,когда с(Л >$>>

Св.с.* себестоимость добычи м5 вскрыши, руб/м ;

Цп - цена реализуемой продукции, руб/т; у - плотность руды, т/м3;

Нл.Н» ■ высота бортов соответственно со стороны лежачего и Еисячего бокоз залежи, м.

При Нз ^ ^ применение конструкций бортос выпуклого профиля эффективно только со стороны висячего бока залежи и при выклинивании залежи в торцах карьера.

Конструкции бортов вогнутого профиля (рис. 2) по сравнению с конструкциями прямого профиля эффективно применять, если обеспечивается прибыль, которую можно определить из выражения

ф,0\СЦпЕ^ -С„)(1 - П)у ¿д(тг - Вл)г

2(1- Р)

С" ^д

с^ал +НЮ сща, +

вта. со5а,

, /С(/У. - 51П(0Г. - а\) , (#, - Нмк) ип(ая - а*) ----—н

вша, соза, (Я,-//¿,)г5т(а,-а?) вта, сова™

вта.соза.

-{,пГ-Вд)\-

(И)

где Н, . высота вертикального откоса соответственно со

стороны лежачего н висячего боков залежи, м;

во „вз

"л 'ав • углы наклона откосов в основании вогну-гых бортов соответственно со стороны лежачего и висячего боков залежи, градус.

При &"я > р5 (рис. 3) применение выпукл!тх бортов становится эффективным, если обеспечивается прибыль, которую можно определить по формуле

Я

. \ <И

н:

+ Л'')'{сщаА - ецр,) + ¿^ища, - аца',) -

II.

-!>'{сща,-сур,)

«¡пот* 411' ,, (»»,

5Ш 9 " ц>0у

{'¿и'.ИхРь + 'ма'. )'цд\ .('<;/', * Ця. ] 1 ('За'.+Ца'У ('К".1

(а01сц.£,-с.к1-я)г 1Л (и1 н ,

-----, —-ЧсЩ - ау,а\У (ах и, - сШ1,) ♦

- "«в!) - -

(ш,- В,)'

('»а. +

(П)

где ая - угол наклона откоса верхней части выпуклого борта, градус;

ая = агс1ц(2с#ал -

(13)

н

3

{т,-Вд)Ч>авЦ>а, ^

Когда а* - Ру (рис. 3), эффективность применения конструкций нерабочих бортов выпуклого профили можно оценить по формуле

С I- 2// 4//г

Щ » + 3Н)(сЦ>а. - сца\) + а„ - с -

<И1 ~ ВдУ .¡^а'А'Кр, + уаЖ ¡¿а.ОкР* + '«а.)'***.

Ох^ + Ка',)2 Цца.+^а,)1

(0,01С//„£ф - С„)(1 - П)у1~п 2Н„ ,

л-^Гр)-- ахи,) +

При комбинированном профиле борта харьера • вогнуто-выпуклом, когда а\.)Р% (рис. 4), эффективность его применения может быть оценена по получаемой прибыли, которая определяется по формуле

ш =

_(0,01-С-Ц„Е,-С„)(!-пЦ

во,__?н>

ШаГ + ЦхаГ 9 V )

л V 3 л') 3 л'

д.-« ,)

л л '

С» Ь 5. с. д

4Н"

—— (С^а , -9 л'

-сига

' С1

(17)

япа^-вта^-вт^-вя)

$таь. + вт'а^т^Д + -«в)

где Нл'.Н.' • высота выпуклого откоса соответственно со стороны лежачего и висячего боков залежи, м; ал'- угол наклона устойчивого плоского откоса высотой

со стороны лежачего бока залежи, градус; ал' - угол наклона устойчивого плоского откоса высотой со стороны висячего бока залежи, градус;

I

а...

угол наклона нижней части устойчивого выпуклого откоса высотой Н, со стороны лежачего бока залежи, градус; .

Яд. • угол наклона нижней части устойчивого выпуклого откоса высотой Ил в висячем боку залежи, градус;

(18)

Я, «Я.-Л;

Ял=Ял-Л.

(19)

Для полноты отработки месторождения целесообразно нижней части выпуклого откоса придавать угол <? ^ 5 /?3. Тогда прибыль от применения этих конструкций нерабочих бортов следует определять по формуле

_ (0.0!СТ.^-С.у-ЯН _ „«.^

2(1 -Р) Л

ЦГ«С + 'г«7 2 9 Л " (20)

_ //>п(д, -аГ)^ ^ «,)

япа,ипа7 яп03,-вл) 9 6 ' *

//;Л81п(а. - О й'$тг(а,-р + О

• —............. "' 1 --"■■- ■» ■-■ ■ "Т ~ — ■ , . --- ,., ---- *

сЛпа,%\па™ %\т\{ру *-а.) 51п а? $\п(РУ+а.)$т(а, - а.)

Применение вогнуто-выпуклой конструкции нерабочих бортов позволяет использовать преимущество вогнутого профиля для повышения полноты выемки полезного ископаемого и выпуклого профиля для существенного уменьшения объема вскрышных работ.

Для уменьшения концентрации касательных напряжений в основании бортов целесообразно делать закругления, радиус которого можно определить по формулам: для борта в лежачем боку залежи

Чл 2 0ga:' + tga?)sma?s■m^a:■-a:')/4 (2,)

я для борта в висячем боку залежи

а к - Вм)^а:ъа7 __• (22)

8 ~ 2(!ga? + tga?)s■юa:'sm(a:. -О На основании анализа трещиноватостп породного массива, прочностных свойств пород по поверхностям ослабления и по направлениям, не совпадающими с ними, по методике, изложенной в работе, определены параметры устойчивых откосов уступов и бортов, а также ширина берм Жирекенского карьера. По максимальной прибыли обоснованы эффективные параметры вогнуто-выпуклого профиля конструкции нерабочих бортов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования конструкций устойчивых бортов карьеров с учетом структурно-механических особенностей массива, позволяющих

повысить полноту отработки месторождений н обеспечить безопасности ведения горных работ.'

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Границы элементов площадной съемки ("съемочных точек") при изучении петротектоническнх структурных элементов массива пород целесообразно устанавливать с применением тепломегрического способа, позволяющего на основе выявленных закономерностей изменения теплового излучения массива пород в зависимости от его нарушенности выделять однородные участки. Характер границы (вид нарушения) уточняется способом, основанным на взаимосвязи термоэлектрических явлений с наличием или отсутствием дизъюнктивных нарушений и ли-тологических контактов.

2. Установлено, что при оценке устойчивости карьерных откосов должна учитываться прочность по поверхностям ослабления в условиях реально действующих нагрузок в прибортовом массиве и изменения угла наклона плоскостей ослабления к напряжению прикладываемой нагрузки от О до 90*.

3. Разработанные методы расчета параметров устойчивых откосов уступов при наличии продольной трешнноватости позволяют учесть прочностные характеристики 11а по плоскостям ослабления в условиях реально действующих нагрузок в прибортовом массиве и пространственного положения трещин.

4. Установлено, что применение конструкций боргов плоского, вогнутого и выпуклого профилей необходимо увязывать с мощностью рудного тела, элементами его залегания к экономическими последствиями при эксплуатации месторождения. Окончательный выбор конструкции бортов карьера следует осуществлять на основе анализа предложенных экономико-геомеханических моделей, учитывающих условия

залегания рудного тела, геомсханические факторы, типы основных и комбинированных профилей и экономические аспекты их применения.

5. Для снижения концентрации касательных напряжений в основании бортов карьера целесообразно делать закругления, радиус которых определяется по предложенному методу, учитывающему геомеха-ническне факторы и тип применяемой конструкции борта.

6. Реализация разработанных рекомендаций по рациональным конструкциям бортов Жирекенского карьера обеспечивает получение прибыли 8,15 млрд руб. на 100 м протяженности борта.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Несмеянов Б.В., Попова О.В. К вопросу решения задачи устойчивости откосов в слоистых и трещиноватых массивах. Материалы научной конференции "Экологические проблемы горного производства", М„ МГГУ. 1995. с 567-571.

2. Несмеянов Б.В., Попова О.В. Новые способы и средства определения исходных данных для расчетов устойчивости откосов в слоистых и трещиноватых породах. М., МГГУ, ИАБ. 1996. N 4. с.136-140.

.Подписано в печать 3.03.97. «о?ма? ¿Cxv^/LC Объем I - xOu экз. .■'

'Г;цiorpuv:u UITV, Москва, Z-hcw.va.. иг;—г,0