автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.15, диссертация на тему:Инженерно-геологическое обоснование мероприятий по управлению устойчивостью бортов в песчанно-глинистых отложениях

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НШТЕГ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ШЯНЕЦ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК" 622.271.333 : 624.131.537

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТЬЮ БОРТОВ КАРЬЕРОВ В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТШ ОТЛОЖЕНИЯХ

Специальность ; 05.15,15 " 1^удничная геология "

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте и Научно-исследовательском проакх-но-консхрукторскоы,опытно-экспсрииентальном и строительно-цовтажноц объединении по осушению месторождений полезных ископаемых и специальным горным работам " ВИОГЕЬ! " .

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. ГАЛЬПЕРИН А.Ц.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. ПЕВЗНЕР М.Е. канд. техн. наук НЕСМЕЯНОВ Б.В.

Ведущая организация - институт " Центрогипроруда " .

Защита диссертации состоится "Л.." .1990г,

✓ г ¿о ^

в ,1р..,. час. на заседании специализированного совета

Д-053.12.06 в Московском горном институте по адресу: 117953.

ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией'ыонно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан 1990 г.

Учений секре1арь специализированного совета докт. тзхн. наук, проф. ИОВИК Г.Я.

общая характеристика работы

Актуальность работы. Развитие сырьевой базы металлургической проышленности железорудного бассейна КЫА на современной этапе характеризуется дальнейшим расширением воздействия открытых горных работ на геологическую среду. Это обусловлено увеличением пломди карьерных полей и ростом протяженности участков нерабочих бортов карьеров особенно в песчано-глинистых отложе-1Иях. В этих условиях на горно-обогатительных предприятиях при эбеспечении мощностей по добиче железорудного сырья, в частности богатых железных руд, все острее встают вопросы по снижению текущего и граничного коэффициентов вскрыши, а также более полого извлечения полезного ископаемого при формировании бортов ¡арьеров на предельное контуре, что позволяет обеспечить рацио-тльное природопользование и эффективность ведения горных работ т карьерах.

Практика ведения горных работ на месторождениях 1ША, раз-(абатываеных открытым способом, показывает, что основные ослоз-1ения связаны со значительной обводненностьв налегающей толщи [есчано-гдиниотых пород. Развитие- инженерно-геологических прокосов в рыхлых отло^ниях в значительной отепени. обусловлено 1аличиеы нескольких ^одоноеных комплексов и оказывает существен-ое влияние на производительность горно-транспортного оборудована и устойчивость карьерных откосов. Ежегодно объем нарушенных ■орных пород в результате развития опасных деформаций бортов арьеров КМА составляет 0,6 - 1,7 ылн.мЗ. Наряду о этим,при фор-ировании нерабочих бортов карьеров на участках о неблагоприятным инаенерно-геологичаскиш! условиями, наиболее трудоемкими вляютоя работы по оооруиению специальных противооползневых церо-риятий.

Исходя из вышеизложенного, управление устойчивостью откосов при формировании нерабочих бортов карьеров должно выполняться на основе прогноза, контроля, направленного'изменения интенсивности геомеханических процессов снинения прочности и развития деформац! сдвиговой ползучести пород бортовых массивов.

Установление закономерностей формирования масштабов и хара* тера развития геомеханических процессов'позволит обосновать мероприятия, разработать технологию работ по направленному воздействии на-бортовые массивы о целью предотвращения развития опасных деформаций, повышения полноти извлечения запасов полезного ископаемого из недр и сокращения объемов вскрытых работ на карьерах, Поэтому вопросы инженерно-геологического обоснования мероприятий управлению устойчивостью бортов в сложных горно-геологических ус; виях приобретает первостепенное значение для условий карьеров КШ

Целью диссертационной работы является повышение эффективное 1'и открытых горных работ при формировании бортов карьеров и доработке запасов богатых железных руд НА границах карьерных полой не основе управления напряженным состоянием и реологическими процессами.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей развития процвссов ползучести в условиях изменения напряже ного состояния и прочности горных пород при воздействии на прибо! товой массив противодеформационных мероприятий для обеспечения устойчивости уступов и бортов карьеров.

Научные положения, разработанные лично диссертантом и их новизна:

оценка длительной устойчивости карьерных откосов,сложенных пасчано-глинистыми отложениями,производится с учетом влияния неоднородности их напряженного состоянии в различных зе.-ь'х призмы обруланип на изменение про'шсс. и и ."'.то.'.ноати пс•т-д по ячо.чегт; 2 "

положение потенциально неустойчивых участков прибортового массива устанавливается путем инженерно-геологического районирования карьерного поля на основе параметров длительной прочности и сдвиговой ползучести с учетом изменчивости консистенции пород в пределах различных структурных форм погребенного рельефа;

обосночанив технологии и параметров противооползневых мероприятий осуществляется на основе установленных зависимостей изменения длительной прочности горных пород под воздействием номпенса -ционной пригрузки и электрохимического закрепления.

Обоснованность и достоьерноеть научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается комплексным характером выполненных исследований, включающие теоретический анализ геомеханических процессов э бортовых массивах, Лабораторными и натурными экспериментами, мЛкшейдерскими инструментальными наблюдениями, опытно-промышленной проверкой в натурных условиях разработанных мероприятий, положительными результатами практического-использования противооползневых мероприятий при управлении, устойчивостью бортов карьеров и отвалов.

Значение работы. Научное значение работы заключается в специальном инженерно-геологическом районировании карьерных полей и установлении закономосностей изменения реологических параметров ■'линистых пород в условиях реализации противооползневых мероприя-:ий. . •

Практическое значение работы'заключается в регламентации про-ивооползневых мероприятий в песчано-глинистых отложениях о учетом :арактера и масштаба реологических процессов. На этой основа ста-овится возможным оптимизация работ по укреплению опоизнаопаоных частков.

Реализация выводов и рекомендаций работы состоит в использо-ании результатов выполненных исследований при корректировка роекта институтом "Центрогипроруда" по уточнении предельных кон-

3

туров, параметров бортов карьера и отвалов Михайловского горнообогатительного комбината, обосновании параметров погашения бортов карьера с учетом компенсационной пригрузки при отработке зако: турных запасов богатых железных руд, в выборе и использовании параметров электрохимического закрепления пород i;a оползневых учас!' ках, что позволило -получить долевой экономический эффект в сумме 171,9 тыс.цуб.

■Апробация работы. Основные положения диссертационной работы •о'бсундались на республикпиких, отраслевых совещаниях и конференциях: т. Киев (1984г.), г. Белгород (1979, 1989 гг.), г.Ковдор (1990г.) на технических совещаниях МГОКа и в составе отчетов по научно-исследовательским работам на секции научно-технического Со вета ВИОГЕМ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Её объем /33 страницы муп^сплсного текста, fe таблиц, 37 рисунков, список литеры из /02 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время на стадии разработки открытым способом Находятся следующие месторождения КМА - Михайдонское (Курско-Орлов-ский железорудный район), Шно-Лебединское, Лебедянское и Стой-ленское ,(Старо-Оскольский железорудный район). В геологическом строении кристаллические породы перекрыты комплексом палеозойских мезозойоких и кайнозойских осадочных пород, представленных лесчан глинистыми отложениями. Общая мощность осадочного комплекса пород составляет ГОО - 120 и о опусканием кровли кристаллического фунда мента "К границам месторождений. 4

В оо^реьеriiiux условиях развития горных работ на карьерах КМА, ар длительной эксплуатации системы осуценпя аскраиных оголений, большое аллялле'на обеспечение устойчивости бортовых массивов оказывают участки с остаточными проскоками грунтовых вод,янллэдпх-са коллекторами для доставки атмос^ернах осадиов в о'ортовую зону. Наличие и ¡■¡■зстопололеиие таких участков определяется гесиор^оло -гичвекааи особеньосг-ши погребенных (¿ори рельефа надрудной толщ пород.

Изучением шие^.ерно-геологическнх условий месторождении KdA зашшалпсь аюенко Г.Л., Иванов И.П., Славянов В.Н., Перцов -сяий fl.il., Гальперин A.U., Ильин А.И., Будков B.Ü., Татьянин В.Д., Фоменко К.И., Котов В.А., Литвинов A.A. и др. Исследованной! ряда авторов отмечалось, что развитие де^орцацлй откосов в значительной степени определяется распространением пространственных зон погребенных лоаблн стока в пределах покрывающей толщи пород, которые являются очагами развития деформаций на протяжении длительного времени разработки месторождений. Учитывая, что большинство осадочных горных пород, слагающих- бортовые пассивы разрабатываемых месторождений КМА обладают реологическими свойствами, этот -гор необходима учитывать при оценке длительной устойчивости откосов в условиях нарушенного напряженного состояния и геолого-структурких особенностей строения.

Наряду о этим, учет данного фактора важен и при воздействии на приоткосный массив противооползневых мероприятий, чему до настоящего времени еще не уделяется достаточного внимания.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

I. Исследовано пространственно-временное изменение параметров длительной прочности в пределах горно-геологических горизонтов вскрышной ?олщи .пород.

2. Исследовано влияние параметров скальной пригрузки отко -сов на изменение длительной прочности в приоткоспом массиве горных пород.

3. Определено влияние технологических ренинов при электро -химическом закреплении на изменение длительной, прочности и сдвиговой ползучести горных пород.

4. Разработана методика геомеханического обоснования законтурной отработки полезного ископаемого на границах карьерных полей.

Изучению реологических параметров глинистых отложений удз -лялось значительное внимание в работах Цыювпча Н.Д.,Вялова С.С., Гольдштейна U.U., Маслова H.H.-, Зарецкого Ю.К., Тер-Степаняна Г.И. Меочяна С.Р., Скеиптона А.У., Шукле Л.; Гальперина A.iJ., Стрельцова В.И., Веселкова В.И., Ыогилко А.Н. и др. Из всего многообразия физико-механического направления реологических исследований в наибольшей степени заслужинает внимания предложенная Вяловын С.С и Зарещшм Ю.К. структурная механика глинистых грунтов, получив-ная в последнее время наибольшее распространение, исходя из по -локений которой уравнение длительной прочности пород определяется в виде

где ~ соответственно, текущее, условно-мгновенное

и предельно-длчгельиоз значение сопротивления сдвигу;

tP - момент разрушения горной породы;

Тр - параметр длите.иной прочности, имеющий раз -нернооть врем? ш.

Исследование показателей физико-механических и реологических свойств о учетом структурных особенностей бортовых массивов для основных горно-геологических ярусов покрывающей толщи пород для условий Михайловского месторождения ¡ША позволили установить тесную корреляционную связь между параметрами сдвиговой ползучести и длительное прочности горных пород с естественной влажностью и структурной наруыенностыо массива горных пород.

Характер зависииости длительной прочности в пределах структурных горизонтов имеет функцию второго порядка в виде алгебраического трехчлена

С« = А + 6W+ CW2 ; ( 2 )

где. ¿оо - длительная прочность, Ш1а;

V - естественная влажность; А,В,С - эмпирические коэффициенты уравнения. Для рассматриваемого диапазона влакнрсти горных пород эта зависимость^ общем виде, может быть использована и для определения основных реологических параметров пород. При этом параметры S и

t|p изменяются в пределах 12 - 1Э%, В большей степени изменяется величина - oí 15 до 32%. Наиболее существенное изменение параметра длительной .ирочности , которая для рассматриваемых видов глинистых пород уменьшается на 42 - 64/5 от начального значения ( W = 20-37%). '

Исследование пространственно-временной изменчивости состояния массива выполнялось на основа учета ооврёменных требований информационного обеспечения при управлении долговременной устойчивостью откосов на карьерах, а такне геолого-структурных особакаса-гей строения вскрышной толщи горных пород. Данному вопросу поовя-

7

цени работы Славянова В.Н., Перцовского Ю.П., Г'акичсвой Т.Н., Мартынова Ю.Н., Цевзнера Ы.Ь., Кооговецког.о В.П., Сунила Л.К.

Исследования данного вопроса показали, что в .условиях месторождений КМА пространственно-временное районирование может, выполняться на основе использования методов геомлтупи недр и результатов реологических исследований. В качеств'-- основы для районирования используются погоризонтные карты гипсометрии К]овли горногеологических ярусов, а такя.д результаты исследований изменчивости реологических параметров пород с учетом влажности гсрних пород в откосах. Количественное решение задачи осуцествляется на основе функциональной зависимости ¡пленения природной влажности от абсолютных отметок кровли структурных горизонтов, характеризующих уровень развития линевентов. Построение карт районирования по длительной прочности и нонсисггнции горных пород выполняется для условий Михайловского месторождения КМА, с использованием установленных зависимостей \л/= / и (?«, = /А^) при двухмерном решении задачи на ЭВМ. Для условий колловейского горно-геологического яруса карта инаенерно-геологяческого районирования приведена на рис. I. На основе классификационного признака в пределах карьер -ного поля определяются пространственные границы зон с твердой, полутвердой в туго-пластичной конси-ленциай пород. Оценка точности распределения показателей длительной прочности дли рассмотренных горно-геологических ярусов показала, что коэф-рцнрнт корреляцш находится е пределах 0,7? - 0,91, со оредноквадратической ошибкой 9,3 - 14,6 $.

Анализ карт районирования показывает,что большая часть преде; ного контура карьерного полн(более 68;Т)предскикева породами полутвердой к тугопластачиой консистенция,для ооесппчеплл дмтелыюй устойчивости которых :.!.:0 с ир лиг"сс?.= ли:: меро-

приятия. 8

Рио.1. Карта районирования юрского горно-геологического яруса по длительной прочности ( Соо,М/1а). I - контур отрабоми карьерного ноля; 2 - ин-генерно-ге о логические скважины, 3 - маета ио-горизонтного опробования, 4 - изолинии длительной прочности, 5 - области распространения пород о показателями твердой,туго-пластичной и полутвердой консистенции

Инженерно-геологичеекос районирование позволяет учесть изменение 'реологических параметров горнах пород с учетом геоморфоло -гических особенностей залегания вскрышных отлокений в естествен -них условиях, однако не учитывает изменение напр/.аенного состояния пород, вызванное формированием откосов. Изучеыиз изменения влак ности и длительной прочности в приоткосноЧ зоне вынолналооь в забоях шагающих экскаваторов. Высота уступов составляла 16 - 22 м, угол откоса 32 - 35°, время стояния 2,5 - 3,0 года. Отбор образ -цов производился в различных точках ириоткосного массива, что обеспечивало различные условия плотности - влажности горных пород в результате изменения их напряженного состояния. Величина уплотняющей нагрузки изменялась от 0,01 до 0,5 МПа. С учетом бытовых уплотняющих нагрузок исследовалась длительная прочность и влаж -ность горных пород. Предельное сопротивление сдвигу определялось из выражения

Ъ^&пфкси^ + алш), <з)

где - нормальное нипр,талше;

LLi - величина уплотняющей нагрузки.

Выполненные испытания для' различных точек опробования, при %'Ui показали, что величина уплотняющей нагрузки ( U.L) ока -зывавт существенное влияние на изменение влажности и длительной прочности пород, отклоняя обобщенный график прочности от прямолинейной зависимости. Выявленные обэде закономерности изменения состояния горни:: пород в приоткосной зоне хирэктеризуют-ся двумя константами. Пегг^.л - минимальная величина уплотняющей нагрузки, вызывамшя уве.г'ч-ние влооюсти пород нташюимо от начальной иряроцяпг. злп/шпети. FfopoSi komci ■¡нтой ярлгКгоч '.г.жси-10 '

мальная влажность пород, достигавмая в прпотг.осной зоне ('47-'¡9^) В общей виде уравнение связи V/- ^¿¿с^апроксш.шр.уетая вира:г:в ни ем при СИ

|^Э + Е^+Гб-п (О

Для глин апт-наокомского возраста верхний предел уплотняют сх напряжений,вызывающих изменение состояния горных пород в приоткос-ной зоне, составляет 0,187 - 0,204 1.1Па,для келловейских глин и бзт-ских глин этот параметр составляет соответственно 0,285-0,296 л 0,382 - 0,389 НПа. Учитывая характер полученных зависимостей

\\/=}(Ц1)\\ Г"» оценку длительной устойчивости отко -

сов необходимо выполнять по общему сопротивлению сдвигу без раз -деления на силы сцепления и внутреннего трения.

Решение задачи обеспечения длительной устойчивости откосов на оползне опасных участках карьеров целесообразно выполнять на основе использования скальной пригрузки откосов и электрохимического закрепления песчано-глинистых отложений. Для условий.месторождений КМ способ электрохимического укрепления ыоает быть использован для пород четвертичного и апт-неоксм-золиоксго горногеологического ярусов, как в условиях-бортовых, так и отвальных массивов. Для определения рациональных технологических параметров электрохимического закрепления горпых пород на ололэнеопаснгос участках бортов карьеров в лабораторных условиях вьислнаны исследования на основе физического моделирования^ прииеноипем

двухкомпоВентиоЛ электролитной обработки образцов апт-пзоноисша

•

пород,позволившмеопределить изиянчние Параметров прсчностй (Т"о,С«|) и сдвиговой ползучести ( ) при различных

режшах обработки, и удолшого расхода электроэнергия. В качества

//

электролитов использовались: раствор хлористого кальция 10,20 и 'Щ концентрации и раствор жидкого стекла ¿Г = I,2I«I03 кг/мЗ при градноите потенциала Е = 1,1 в/сй.

Основные струкадрно-механичеокие параметры сдвиговой ползу-чости $ и >2г и длительной прочности определялись на плоское ных побори скашивания при нормальных нагрузках &п= 0,3 Ша, обаспечива сщих битовое а^.цршенное состояние горных пород в пассиве (рис, 2а), Анализ результатов показывает, что увеличение прочности идет, в осиоваом, за счет сил сцепления и в зависимости О? ''реяима1^ изиенеь^е V составляет соответственно 6,8;21,7; 26,75», s С0 в 1,11, 1,94 и 2,09 раза. Изменение Соо имеет качественное отличие и составляет соответственно 2,24., 4,10 и 4,56 рэза. Это обусловлено не только укреплышем существующих структурных о*мзай, но и формированием новых прочных водостойких доединзний вследствие адсорбции кремниевой кислоты на образовавшейся твердой фазе г.;дрита окиси кальция. В этих условиях с ростом прочности связей возрастает их хрупкость, тан развитие незатухающих деформаций в незакрепленных породах развивается при (0,64 - 0,67) , а для .условий третьей серии опытов уровень напряжений "Г"«- (0,й3 - 0,66), что обеспечивается за счет формирования лестного каркаса .связей, способных воспринимать еначительныи напряжения узо при удельных затратах электроэнергии на уровне 46 - 53 квт-час/мЗ, что оСаспечивает сокращение рационального реаииа электрообработки иь 17,4$.

Изменение парааатров сдвиговой ползучести приведено на рио. 26. Снижение параметра fi в процессе злектрох-шческой обработки может быть охарактеризовано, иак увеичеиие охноситаль-flOi'9 оодердания плотности дефектов на стадии установившейся ползучести при увеличении общей прочности горной породы. Увеличение

а)"

Тсо, МПа

0,16 0Д4 0,12

0,10

б)

Чт,ЧР Н-с

ма

ш12

ю11

Рис.¿.Зависимость оопртивлзния сдвигу по результатам длительных испытаний ( а ) и параметров сдвиговой ползучести от удельного расхода электроэнергии (о )

I,- ргр Сасе2 и 1,21 . 103кг/нЗ ^а25103

2 - £(# р-р СаСе2 и 1,21 . Ю5кг/мЗ ,ь1а2ЪЮъ

3 - З0',ь р-р СаСе2 и 1(р_х . ю3КГ/ИЗ ЭЮз

лои^зд'г-отов нг.аожичоской вязкости 1т 11 1р в процессе алект-рисбр.лЗотки является естественной реакцией породы в процессе за-¿реплеыш и снижения общей начальной влажности (на 12,4^). при зтэ'1 г.шбгле!. существенное изменение ^г связано с переходоц породы из туго-пластичной в полутвердую консистенцию, что улуч-макт де^орь-ацаоиние свойства пород.

Цру.кененна скалы-ой-притруси при обеспечении длительной уаюичизО'Л'и откосов на оползне опасных участках выполняется на основа использования расчетной схемы по методу каоательных напряжений.

Ооирвной параметрической величиной при грузки является высо-'1а ( Ьп ) и ширина пргрузки по основанию (А). Отличительной ососаш-остью предлагаемой схемы лригрузки является расположение щш'рузки ниие оск нейтрального оползневого давления, что позволяет наиболее рационально располагать пригрузочную призму на откосе при киниьайьних её параметрах в основании. Иестоаолоаеиие оси нейтрального оползневого давления для апт-неоксмских отделений определяется параметрами откоса до пригрузки и составляет при о/0= 45 - 55°, №71.-,0,74) Ну.

На основании выполненных расчетов устойчивости откосов по' обцему сопротивлению длительной прочности с учетом величины дополнительного уплотняющего давления по поверхностям скольжения обцей и местной устойчивости построена номограмма, позволяющая определять параметры прыгрузочных призм с учетом параметров уступов,при-родной и длительной прочности пород и коэффициентов аапаоа устойчивости. Величина последних на основании учета совокупности погрешностей определения основных входящих параметров ( ^«в,/1 ), а такие расчетной схемы позволяет рекомендовать для участков при-оекоолых массивов, имеющих плоскости ослабления — /? = 1,4 и в /4 "

их отсутствии —; п = 1»2,с учетом реализации параметров длительной прочности. Номограмма определения параметров и объема пригру -зочных призы при укреплений относов приведена на рлс. 3. Её практическая реализация позволяет сократить обьем пригрузочных работ на 19 - 23% при обеспечении общей и местной длительной устойчивости откосов на карьерах.

8

Одним из напралвннй повышения эффективности открыт}« горних работ является обеспечение более полной выемки полезного ископаемого на границах карьернь-х полей. Эту задачу целесообразно решать на.основе разработанной методики, с использованием типизации реологических процессов в прибортовых массивах горных пород при отработке законтурных запасов богатых руд с минимальным коэффициентом вскрыши. Её реализация основана на опережающей отработке борта в призме упора до параметров, обесмечилаюцих временную его устойчивость, учете изменчивости прочностных свойств пород в призме обрушения борта и подрабатываемой части Т"»=»/^6^) и времени ведения горных работ с последующим сооружением компенсационной пригрузки.

Основные параметры подрабатываемого массива реглелентирупгоя коэффициентом запаса подрабатываемое го. участка ( пп ) и мощностью горных пород вовлекаемых в дополнительную разработку Ьп )•

Иирина зоны подработки в разрезе (В3 ) определяется из ооот-зоиения . '

В3- к » £ 5 >

13 Пп ы0 •

?да К а 0,7-1,0 • - коэффициент длительности стояшгл борта до подработки}

о(о и ^п ~ велич1,на 1'гла наклона борта соответственно до и после подработки.

С^ МЕа • 10

/V.

• / Л "уф I /

УХ

А,М

Рсо. з. Определение параметров и объема пригрузочных призы при укреплении откооов

16

Величина угла наклона борга (о(п) определяется на основе зависимости d п = /(Г)п,Ьп)> ПРИ этой обиая зависимость ( Ьп= const ) может быть апроксимирована функцией вида

с(п = а + 6пл +СПп , град. (б)

где а, в, с - коэффициенты уравнения (при Ьп = 50 м;

а = 63,21*, в = -215,23; о = 206,59; 2 = 0,876).

В зависимости от параметров подработки время формирования компенсационной прягрузки регламентируется на основании функции t = j (dn,hn ) имеющей в общем вида ( h^const) следующее выраже нив':

t , год ( 7 )

где гп« О , р - коэффициенты уравнения (при hp е 50 м;

т =57,18; о =-29,10; р =10,14; 2 =0,814). Объем компенсационной пригрузки определяется на основания учета соотношения коэффициентов запаса длительной устойчивости борта после отработки полезного ископаемого fl? и посла

1 Ь со

сооружения компенсационной пригрузки н2 = (по предо-

D do

пу ползучести).

( 8 )

На основе учета соотношения удерживающих и сдвигающих -усилий по потенциальной поверхности рэзрушЧшя при различных условиях

устойчивости бсрта объем компенсационной пригрузки на один погонный метр борта может быть определен из выражении

\Т______ол влИп^Сп_ (9)

п~ -о.ъЦ +о„Взу

ЧЬ'Ссо" ~ физико-ивханичеокие свойства гор-

ных пород (плотность,угол внутреннего трения и удельное сцепление пород ' 'целика и материала прнгрузк Выполненные в работе исследования позволили обосновать комп секс мероприятий по управлению устойчивостью откосов в песчано-глинисхых отложениях при оформлении бортов карьера и конвейерного отьала Михайловского горно-обогатительного комбината КМ.

Заключение.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи инженерно-геологического обеспечения управления геомеханическими процессами во времени, при реализации противооползневых мероприятий в песчано-глишзстых отложениях, с учетом пространственно-временной изменчивости реологических свойств горных пород в зависимости от геолого-структурных особенностей строения вскрышной толщи пород, параметров скальной пригрузки и технологических режимов электрохимического закрепления.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

I. Оообеннооти инженерно-геологических условий вскрышной толщи пород на железорудных месторождениях КМА обусловлены развитей пространственных гон погребенных ложбин стока и эрозионных врезов в пределах горно-геологических горизонтов, а также /8

наличием.двух водоносных комплексов, что оказывает существенное влияние на пространственное распределение физико-механических свойств песчано-глинистьос пород. Установлены закономерности изменения реологических свойств горних пород с учетом геолого-струн-турных особенностей, имеющих количественное выражение в изменении естественной влажности и коэффициента структурного ослабло-ния пород бортового массива.

2. Учет измолчивости длительной прочности и параметров сдвиговой ползучести пород прибортовых массивов необходимо выполнять на основе специального инженерно-геологического районирования горно-геологических ярусов, путем выявления зон о различной консистенцией, характеризующей величину длительной прочности горных пород.

3. На основе установленных закономерностей изменения влажности и прочности горных пород з приоткосной зона о учетом их напряженного состояния, оценку длительной устойчивости карьерных откосов предложено выполнять по общему сопротивлению одвягу.

В условиях месторождений 1ША для апт-неокомских, келловей-ских и батских отложений установлены нижние пределы уплотняющих напряжений,составляющие соответственно. 0,187-0,204, 0,285-0,296 и 0,382-0,389 МПа, при которых обеспе'чиваетоя предотвращение разуплотнения и изменение влажности горных пород во времени.

4. Экспериментально обоснован оптимальный технологический режим электрохимического закрепления песчано-глинистых отложений, обеспечивающий максимальное увеличение условно-мгновенного и длительного сопротивления сдвигу при минимальных энергозатратах. Определена закономерности изменения параметров одвигово* ползучести от удельного расхода электроэнергии, а также параметры уравнений длительной прочности закрепленных пород. На основе учета изменения напряженного состояния по поверхностяк сколько-

пая обоснованы рациональные схемы расположения в приоткосном иассиве грунторш: свай, формируемых электрохимическим способов.

5. Решение технологических задач по управлению устойчивостью откосов с помощью яригрузочных призм целесообразно выполнять на основе разработанных номограмм, учитывающих основные параметры уступа, пригрузки и длительной прочности горных пород в зависимости от напряженного состояния по поверхности скольаения.

б-. Hfi основе типизации развития реологических процессов разработана методика .геомеханического обоснования параметров подра -ботки борта в призме упора исходя из степени снижения запаса устойчивости, времени стояния* параметров компенсационной прц-грузки при законтурной выемке богатых аелезнцх руд.

7, Результаты диссертационной работы в виде технических предложений по управлению устойчивостью бортов карьеров и отвала на оползнеопасных участках внедрены на йихайловскон местороа-дении с годовым экономическим эффектом 171,9 тыс.руб.

Ооновныа положения' диссертации опубликованы в следующих работах: ■

1. Будков В.П., Кияноц А^В., Анюненко Г.К. Технологическая карта на производство работ по упрочнению песчано-глинистих пород электрохимический способом в бортах карьеров и отвалов // Информационный листок Белгородского центра научно-технической инфор -нации, fe 19 - 82, Белгород, 1982 - 4 с.

2. Будков В.П., йшнац A.B., Цыкина B.C., Пнсоцкий П.8. Обеспечение полноты отработки полезного ископаемого на основа управления устойчивостью бортов карьеров // Рациональное использование и охрана минеральных ресурсов. Тематический сборник трудов. Белгород, ВИОШ, 1985, о. 69 - 74.

3. Ильин ¿.И., Будков В.П., Киянец A.B., Цыкина B.C. Оценка устойчивости откосов на оонове инструментальных наблюдений и рео-80 '

логических исследований // Управление геомеханическими процессами на горнодобывающих предприятиях МЧИ СССР. Тематический сборник трудов. Белгород, ЕйОГЕ!.\ 1986, с. 5 - 9.

Киннец A.B. Управление долговременной устойчивостью откосов пз карьерах. М., Недра, 1985, о. £21 - 232.

. 5. Киянец A.B., Кичигин Е.В., Чигасова С.П. Обеспечения устойчивости откосов на карьере Михайловского ГОКа // Проектирование, строительство и эксплуатация горных предприятий. Тэзиси докладов научно-практической конференции молодых ученых и спе -циалистов. Белгород, ВИОГЕМ, 1989, о. 37 - 38,

6. Ильин А.Й., Будков В.П., Киянец A.B., Лреиин А.П., Ми неев В.И., Олаксик H.H. Опыт обеспечения устойчивости уступов и бортов на карьере Михайловского ГОКа // Опыт ведения раС'от по повышению устойчивости уступов и бортов карьеров и использования новой техники в горнодобывающей промышленности. Тезисы докледов научно-практической конференции. Ковдор, Кольский научный центр АН.СССР, 1990, о. 61 - 63.

7. Киянец A.B., Котов В;А., Масловский Н.Ф.,-Цыкина B.C. формирование нерабочего борта карьера в условиях нарушения пород воронкой обрушения // Опыт ведения работ по повышению устойчивости уступов и бортов карьеров и использования новой техники в горнодобывающей промышленности. Тезисы докладов научно-практической конференции. Ковдор, Кольский научный центр АН СССР,ГЭ904

о. 49 - 50.

4. Ильин А.И., Гальперин A.M., Стрельцов В.И., Буднов ВЛ

»»

Подписано к печати 31 октября 1990 года Объем 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ й 727 Ротапринт BinriW, Белгчцюд, Б.лмельйацкого» 86