автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Научные основы обеспечения устойчивости карьерных откосов при разработке сложноструктурных месторождений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

КАЗАХСТАН Карагандинский политехнический институт

РГ6 од

на правах рукописи

Низаметдинов Фарит Камалович

УДК 622.1:622.271

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ ПРИ ' РАЗРАБОТКЕ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05.15.01 —"Маркшейдерия"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Караганда—1996

Работа выполнена в Карагандинском политехнической институте

Научный консультант: член-корреспондент HAH Республики Казахстан, доктор технических наук,профессор Иван Иннокентьевич Попов Официальные'оппоненты: доктор технических наук, профессор.

Виктор Александрович Гордеев(г.Екатеринбург) доктор технических наук, профессор

Василий Иванович Пушкарез(г.Магнитогорск) доктор технических наук

Евгений Иванович Николаев(г. Жезказган)

¿едущая организация: Уральски»! филиал Государственного научно-исследовательского института горней гесмекакики и маркшейдерского дела(ВНИМй, г.Екатеринбург)

Защита диссертации состоится " 30" ciifaJ 1Э98г. в Ю00 часов на заседании специализированного совета Д.14.22.01 при Карагандинском политехническом институте по адресу:470075, Республика Казахстан, Караганда, Б.Мира,56, главный корпус, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карагандинского политехнического института.

Автореферат разослан ¿Wfl&M. 1936 г.

Ученый секретарь

специализированного совета,

кандидат технический наук, »/ jу /

доцент Ks Vt'J^/-" К. Б. Кызыров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Богат и разнообразен месторождениями полезных ископаемых Центральный Казахстан, представляющий собой крупную комплексную минерально-сырьевую базу республики. Разработка рудных месторождений предусматривается в основном открытым способом как наиболее производительным, экономичным и безопасным. Рост удельного веса добычи откры-

»

тым способом происходит за счет вовлечения в разработку мес-

• торсвдений со сложными горно-геологическими условиями и интенсивной эксплуатации существующих, характеризующихся увеличением глубины разработки и сроком службы стационарных бортов карьеров. В этих условиях особое значение приобретает проблема маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов как составная часть общего комплекса задач, связанных с эффективными методами добычи полезных ископаемых.

Однако сложность природных условий залегания горных по; род, которая определяется наличием дизъюнктивных и пликатив-ных нарушений, слоистости и трещиноватости прибортовых мас-, сивов, не дает возможности в полной мере решить проблему устойчивости карьерных откосов с использованием существующих методов расчета,.. которые недостаточно учитывают фактор изменчивости поверхностей ослаблений горного массива.

Для рациональной и безопасной разработки открытым способом сдожноструктурных месторождений требуется проведение коплексных исследований физико-механических характеристик

• горных пород, параметров, характера и формы распространения поверхностей и зон ослаблений в прибортовых массивах, механизма деформирования приоткосных зон с наличием пликативных поверхностей ослаблений и разработка расчетных схем устойчивости карьерных откосов и мероприятий по обеспечению их ус-

• тойчивости.

Актуальность исследований по данной проблеме подтверждается участием в решении научно-технических программ в об. ласти горного дела: "Создание надежных методов управления устойчивостью бортов карьеров и отвалов" ( проблема 16, приказ министра цветной металлургии СССР от 31.10.80г,М486); I "Разработать и внедрить надежные научные методы управления устойчивостью карьерных откосов" (задание 03.01.Н, этап Н1,

постановление ГКНТ от 10.03.85г., N56), "Создать расчетные методы, инженерные решения и технические средства, обеспечивающие надежное управление устойчивостью бортов карьеров" (МП-20Г, письмо зам.министра цветной металлургии ССОР АК-12497/40 от 9.08.84г.) и координационные планы АН Каз ССР (постановление Президиума АН Каз ССР N202 от 14.12.83г.) и НАН Республики Казахстан по проблеме N29 "Разработка научных основ создания ресурсосберегающих технологий, формирования рыночных отношений и экономического оздоровления Центрального Казахстана".

Целью работы является создание научных основ маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов при разработке сл'ожноструктурных месторождений для повышения безопасности и эффективности открытых горных работ.

Основная идея работы заключается в комплексном учете пликативной нарушенности при выявлении структурно-тектонических особенностей и механизма деформирования прибортовых массивов горных пород на базе лабораторных исследований и натурных маркшейдерских наблюдений.

Задачи исследований:

1. Разработать способы натурных испытаний горных пород и породных контактов на- сдвиг для получения их физико-механических характеристик.

2. Разработать способы съемок профилей пликативных поверхностей нарушении в прибортовых массивах.

3. Выявить механизм деформирования прибортовых массивов с пликативньаш нарушениями, являющимися поверхностями 'ослабления^ установить критерии необходимости юс учета.

4. Разработать схемы расчета устойчивости карьерных откосов с учетом пликативных поверхностей ослаблений.

5. Разработать мероприятия по маркшейдерскому обеспечению устойчивости откосов уступов и бортов карьеров и способы инструментального контроля за состоянием прибортовых массивов.

6. Обобщить результаты изучения физико-механических свойств горных пород, структуры прибортовых массивов и параметров бортов карьеров Центрального Казахстана.

Методы и обьекты исследований. Методическая основа исс-

ледований включает в себя: анализ и обобщение литературных источников; натурные и лабораторные испытания при определе-. нии физике-механических свойств горных пород; инструментальные наблюдения для определения параметров пликативных по: верхностей нарушений и оценки состояния устойчивости откосов уступов и бортов карьеров; моделирование отказов на эквивалентных и песчано-глинистых моделях для выявления механизма ' деформирования откосов с пдикативными поверхностями ослабле-: ния; метод предельного равновесия; методы математической статистики, корреляционного анализа при обработке экспериментальных и натурных данных с оценкой точности измерений; прамышленно-экспериментальная проверка результатов исследований и техника-экономический анализ.

Экспериментальные исследования проведены на карьерах: АО "Карагайлинский ГОК", АО "Южно-Топарское рудоуправление", : АО "Жеаказганцветыет", Адексеевский рудник и АО "Балхаш-| медь".

Научные положения, выносимые на защиту: ; 1. Наиболее рациональным, точным и информативным спосо-| . бом определения показателей сопротивляемости пород сдвигу является способ испытаний породных призм, подготовленных одной прорезной щелью с параллельным измерением электропроводности пород, сохраняющий естественную структуру массива, : учитывающий влияние коэффициента бокового распора и позволяющий установить взаимосвязи прочностных свойств пород с их ; удельным электрическим сопротивлением.

2. Достоверность результатов расчета параметров устойчивых карьерных откосов в сложных горно-геологических условиях во многом определяется надежностью создания структурной модели, отражающей комплекс природных и техногенных факто-• ров, характеризующих прибортовой массив. Изучение параметров, характера и форм распространения пликативных поверхностей и зон ослабления горного массива с точностью, необходимой ; для районирования карьерных полей по фактору устойчивости откосов, обеспечивается методами геометризации структурных особенностей массива на базе маркшейдерско-геодезических I инст^ентальных наблюдений, включающих стереофотограмметри-ческу^о съемку обнажений пород в откосах и замеры элементов

складчатости специальным измерительным шаблоном.

3. Развитие локальной трещиноватости горных массивов на рудных месторождениях Центрального Казахстана подчинено закономерностям распространения в земной коре систем крупных региональных разломов с элементами залегания: I- с азимутом простирания Ai=70,6°, углом падения 5i=68,l° с частостью проявления mi=38,U; II - Аг=3°,52=63° с Ш2=30,1%; III -Аз=»15б, 9°,03=69° с тэ=16,6£; IV - А4=274°,04=70° с Ш4=8,87.; V - А5=200°, 6б=71° с гп5=6,4%. Выявленная закономерность позволяет на стадии проектирования карьеров осуществить прогнозирование элементов залегания основных систем трещин с целью назначения рациональных параметров стационарных карьерных откосов и управления их устойчивостью путем разворота откосов в плане относительно простирания поверхностей ослабления массива.

4. Механизм деформирования приоткосных мэзсивов пород с пликативными поверхностями ослабления проявляется в расчленении призмы обрушения на серию блоков активного давления и упора по направлениям, соответствующим второму семейству поверхностей скольжения с углами перегиба, равными 90°-р', при этом блоки активного давления располагаются на крутых участках антиклинальных и синклинальных складок, а упора - на пологих. Необходимое количество расчетных блоков определяется величиной генерального угла падения пликативной нарушеннос-ти, геометрическими параметрами складок и высотой откоса.

5. В зависимости от типов слагающих пород, геометрических параметров пликативных поверхностей ослабления и высоты откосов устойчивость прибортовых массивов горных пород оценивается шестью основными расчетными схемами, отличающимися от известных Более полным учетом структурных особенностей массива и характером деформирования пород в приоткосных зо-. нах. Строгое теоретическое решение расчетных схем устойчивости откосов выполняется на основе теории предельного равновесия с использованием метода многоугольника сил, позволяющего учесть влияние внутренних сил, обусловленных расчленением призмы обрушения на блоки по второму семейству поверхностей скольжения.

6. Решение задач устойчивости карьерных откосов с уче-

том пликатиЕНЫх поверхностей ослабления массива выполняется ; при соотношениях геометрических параметров складок 0,05 * 1"Уа ( 0,20 и 0,13Н < а < 0,9Н (а-ширина складки, амплитуда складки, Н-высота откоса); при а > 0,9Н и i/a. < 0,05 поверх-• ности скольжения могут приниматься плоскими; при а < 0,13Н и ^'а > 0,20 горный массив принимается однородным и шшкатив-ность поверхностей ослабления во внимание не принимается.

7. Изменение удельного электрического сопротивления глинистых пород в приоткссной зоне определяется степенью на-рушенкости под действием сдвигающих сил, что позволяет осуществлять контроль изменения интенсивности геомеханических . процессов з прибортсвом массиге, прогнозировать местоположение наиболее напряженной поверхности и время упреждения оползнепрсязленкг откосов я своевременно принимать профилактические меры по повышению их устойчивости.

Обоснованность и достоверность научных положений, вьто • дов и рекомендаций подтверждаются:

- большим обьемом экспериментальных исследовании, полу-I ченных в лабораторных и палевых условиях;

: - теоретическими разработками, базирующимися на теории

предельного равновесия;

- сопоставимостью результатов теоретических исследований с моделированием "откосов на эквивалентных и песчано-глинистых материалах'и экспериментальными данными в натурных условиях;

- достаточной сходимостью с результатами практического использования разработанных методик и способов наблюдений за состоянием прибортовых массивов.

- промышленной апробацией предлагаемых рекомендаций при проектировании и ка производстве.

Научная новизна:

1. Разработаны и теоретически обоснованы способы натурных испытан;:;; породных призм ка срез с одной прорезной щелью : с одновременным использованием специальной сдвиговой конструкции, позволяющие увеличить точность нахождения прочност-. ных характеристик пород ва счет увеличения объемов сдвигае-I мых призм и сохранения естественности структуры массива при их нарезке и сокращения в 2-3 раза трудоемкости полевых ра-

бот.

2. Разработаны способы съемок топографии поверхностей пликативных нарушений, основанные на использовании маркшейдерских приборов и специального шаблона, позволяющие определять параметры складок и степень их шероховатости. Для опти-

•мизации процесса полевых наблюдений предложена методика определения средневзвешенного шага замера элементов залегания различного рода признаков, основанная на использовании методов математической статистики. Предложена классификация неровностей поверхностей ослаблений, учитывающая размеры складок пликативных нарушений, степень их шероховатости и область использования в расчетах устойчивости анизотропных откосов на карьерах.

3. Установлена закономерность проявления в горных массивах на месторождениях Центрального Казахстана пяти основных систем разрывных нарушений и трещин.

4. Впервые на моделях выявлен механизм деформирования карьерных откосов при обрушении их по волнообразным плика-тивным поверхностям ослабления.

5. Создан аппарат математических формул для определения параметров устойчивых откосов, учитывающий геометрические параметры пликативных поверхностей ослаблений и механизм их деформирования.

6. Обоснованы критерии учета параметров пликативных поверхностей ослаблений при расчетахг устойчивости карьерных откосов. .

7. Разработаны способы инструментального контроля состояния прибортовых массивов по профильным линиям, основанные на определении удельного электрического сопротивления пород и фотограмметрических измерениях с базисных точек.

Научное аначенне работа заключается в создании научных основ маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов на основе разработки способов натурных испытаний пород и методов съемки топографии поверхностей пликативных нарушений, установления закономерности распространения поверхностей ослаблений в прибортовых массивах месторождений Центрального Казахстана, выявления механизма деформирования откосов при сдвижении по пликативным поверхностям ослабления,

разработке расчетных схем устойчивости откосов и способов инструментального контроля за их состоянием.

Личный вклад автора заключается: в постановке задач . исследований и разработке методов их решения; организации и •* участии в выполнении полевых, лабораторных, теоретических и промышлекно-экспериментальных исследований; разработке спо-( собов натурных испытаний горных пород, сьемок поверхностей пликативных нарушений и инструментальных наблюдений за состоянием прибортовых массивов; моделировании карьерных откосов с пликативными поверхностями ослабления-, теоретическом ^ решении вопросов устойчивости карьерных откосрв с учетом : пликативных ослаблений; обобщении результатов исследований физико-механических свойств пород, структуры прибортовых массивов и параметров бортов карьеров Центрального Казахстана.

Практическая ценность работы состоит: во внедрении на ; горнорудных предприятиях Казахстана разработанных методов изучения прочностных характеристик пород и структуры прибор, товых массивов; в расчете устойчивости анизотропных карьер; ных откосов; маркшейдерском обеспечений устойчивости ста- ционарных откосов уступов и инструментального контроля за их состоянием; обосновании экономически выгодных параметров . бортов карьеров, что позволяет значительно сократить объемы вскрыши пустых пород, увеличить объемы добычи полезных ископаемых и уменьшить горный земельный отвод.

Реализация работы заключается в разработке и внедрении: - двенадцати заключений по обоснованию параметров бортов карьеров с оценкой их устойчивости на стадии инженер. но-геологических изысканий месторождений полезных ископаемых Центрального Казахстана: Алпысское, Каратасское, Айдарлинс-кое, Ёорлинское, Верхнекайрактинское, Карагайлинское (участок "Дальний"), Коктенкольское, Алайгырское, Абызское, Се-верно-Катпарское и Жезказганское (участки "Средне-Спасский"

• и "Акчии-Спасский"), которые использованы при утверждении запасов полезных ископаемых в ГКЗ и проектировании карьеров

.' (1980-94г.г.);

• - технологического регламента для проектирования рабочего проекта отработки карьера "Дальний" Карагайлинского ГО-

Ка с целью определения параметров устойчивых откосов уступов и бортов, который согласован с институтом "Унипромедь" и "Гипроцветмет", утвержден горным отделом Минцветмета СССР и использован при перепроектировании. Ожидаемое сокращение вскрыши 2,87 млн м3(1987-88г.г.);

- методов по обоснованию параметров контрфорсов для укрепления глинистых откосов на карьерах"Топарский"Южно-То-парского рудоуправления (1982г.) и "Главный" Каратайлинского ГОКа (1987г.) с экономическим эффектом 312,3 тыс.рублей;

- методических указаний по ведению эаоткосных работ и обеспечению устойчивости стационарных откосов на карьерах Карагайлинского ГОКа и Южно-Толарского рудоуправления, согласованных с проектными институтами (1992г.);

- рекомендаций по корректировке параметров откосов уступов и бортов Топарского кадьера, принятые институтом "Уралгипроруда", позволивших сократить обьемы вскрыши в размере 8,3шш м3 и дополнительно извлечь флюсовый известняк в обьеме 3,8млн м3;

- способов натурных испытаний прочности пород на срез

при подготовке с одной прорезной щелью и породных контактов

о

на карьерах;

- методов расчета и оценки устойчивости анизотропных откосов с пликативными поверхностями ослабления и трещинами при обосновании параметров откосов уступов и бортов карьеров ряда месторождений Центрального Казахстана*,

- способа прогнозирования процесса оползнеобразования откосов (А.С.N1287078) на карьере "Главный" Карагайлинского ГОКа,позволяющего контролировать состояние глинистого откоса, пригруженного контрфорсом (1989г.);

- безреперного способа маркшейдерских наблюдений, основанный на фотограмметрических измерениях за деформацией при-, бортовых массивов на карьере "Злагоуст-Беловский" АО "Жез-казганцветмет", позволяющего контролировать состояние южного и восточного бортов (1994-95гг.).

Результаты исследований использованы на различных стадиях разведки, проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции горнорудных предприятий и внедрены с фактическим экономическим эффектом 1,73 млн рублей в ценах 1990г.,

полученным за счет сокращения объемов вскрыши, дополнительного извлечения полезного ископаемого, укрепления верхних глинистых откосов контрфорсом и качественным оформлением откосов уступов на карьерах.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной конференции "SPonsorend by ministry of and Mineral resources, prc China Association of Geological Hazaras Rece-arch" (Пекин,1991); всесоюзных научно-технических конференциях, симпозиумах (совещаниях)-."Научно-технические проблемы повышения эффективности работ и совершенствования маркшейдерской службы на горных предприятиях страны" (Свердловск, 1984), "Проблемы разработки глубоких карьеров и пути их решения" (Кривой Рог,1937), "Горная, геофизика" (Тбилиси, 1987), "IX Всесоюзная конференция по механике горных по-"род" (Фрунзе,1989), "Прогнозная оценка инженерно-геологических условий при открытой разработке месторождений Урала" (Свердловск,1989), "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке месторождений полезных ископаемых" (Москва,1990), "Основные направления повышения уровня маркшейдерского обеспечения горных работ, рационального использования и охраны недр и земель на горнодобывающих предприятиях" (Моск-ва,1991), региональных научно-технических конференциях:"Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса" (Караганда,-1985), "Проблемы комплесного освоения недр"(Караганда,1989), вузовских научно-технических конференциях Карагандинского политехническго института (Караганда, 1978-1994); на научно-технических совещаниях в Центральном отделении HAH PK (Караганда,1994,1995); научно-технических советах проектных институтов:Уралгипроруда (Свердловск, 1981, 1983,1990, 1993) , Гипроцветмет (Москва,1987,1988), Унипромедь (Свердловск,1987), Жезкаэганнипицветмет (Жезказ-ган,1993,1994); производственно-технических советах горных предприятий: Карагайлинский Г0К(Карагайлы,1985-93), Атасуйс-кий ГОК (Каражал,1990), Южно-Топарское рудоуправление (Южный, 1979-1984, 1990- 1993) , Алексеевский доломитовый рудник (Алексеевка,1979,1980), АО "Жезказганцветмег" (Жезказ-

ган,1993-1995), ПО "Балхашмедь" (Балхаш,1930,1982,1992,1993) к горного отдела Карагандинского металлургического комбината (Темиртау,1979-1982); технических совещаниях геолого-разведочных экспедиций:Агадырской, Карагандинской, Балхашской, Карагандинской, Гапеевской ПГО "Центрказгеология" (Караганда, 1979-1994) и "Южказгеология" (Алма-Ата,1987).

Отдельные результаты работы экспонировались на выставках: ВДНХ Каг.зхско;I СОР (Алма~Ата,1933) и отмечены дипломе«

1-й степени, ВДНХ СССР (¿«оекза, 1939) и удостоены дипломом

2-й степени.п серебряной медалью.На конкурсе "Премии Совета Министров Казахской ССР" з области науки и техники(Ал->ла-АтаД93=) автор стал лауреатом в составе авторского коллектива.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 печатные работы, в том числе монография в соавторстве, аналитический обзор и учебное пособие.

Обьен диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 381 странице машинописного текста, содержит 66 рисунков, 54 таблицы, список использованных источников из 164 наименований и трех приложений.

Аетор выражает глубокую признательность чл.-корр.НАН РК И. и. Попову, Проф. Р. П. Скахову ва цокныс с св с ты и екпыакпе к рзсоте, 5лагодзрит сотрудкпг.сб кзфедры к1аркш5идорск0г0 двлз и гесдеспи кзрпттх, рзистникоз геолопс-ро329д0члых зксп5д л1дти

(Си'Ь^ДКНЭНПЛ) , ГОрКОДСбошIX ПрвДПрПЯ тик и проектных икс~ тптутоБ Эа помоешь при сСорё горлО~геологической документации, проведении з кс п е риые к тзлькым последобокии, о£оуддэкии и внедрении в технические проекты и в производство.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ

МАРКШЕЙДЕРСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ

Решение проблемы маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов направлено на создание экономичных и

■ безопасных условий разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом и инструментальном контроле за их состоянием в процессе отработки. Поэтому исследования должны

; вестись для каждого конкретного месторождения с учетом специфических условий разработки и тщательного изучения всех факторов, влияющих на устойчивость карьерных откосов.

Исследованием и обеспечением устойчивости карьерных от. косов занимаются ряд научно-исследовательских, проектных и ; учебных институтов в Российской Федерации (ВНЙМИ и его филиалы, МТУ, ВИОГЕМ, УНИПРОмедь, ИГД им. А.А.Скочинского, , Уральская государственная горно-геологическая академия), Республике Казахстан (КазНИМИ, ИГД HAH, КарПТИ, ЖеэказганНИ-ПИцветмет) и за рубежом.

Большой вклад в решение проблемы обеспечения устойчивости карьерных откосов внесли видные ученые И.В.Мельников,

■ В.В.Ржевский, В.В.Соколовский, Г.Л.Фисенко, С.И.Попов, П.Н.Панюков, Ю.Н. Малюшицкий, И.И.Попов, Ю.И.Туринцев,

; М.А.Ревазов, А.М.Демин, М.Е.Певзнер, А.М.Гальперин, В.Т.Сапожников, В.Н.Попов, В.Г.Зотеев, Э.Л.Галустьян, В.И.Пушка-рев, Р.П.Окатав, Б.Д. Половов, А.И.Ильин, П.С.Шпаков, А.Г.Афанасьев, В.А.Гордеев, В.П.Будков, Д.Н.Ким, А.М.Моча-лов, Е.й.Зобнин, Ю.С.Козлов, Т.К.Пустовойтова, Г.Г.Поклад,

■ В.В.Несмеянов, О.Т.Токмурзин и другие.

Устойчивость откосов уступов и бортов карьеров основывается на изучении физико-механических свойств горных пород, . структуры прибортовых массивов, механизма деформирования откосов, методов расчета устойчивости откосов и мероприятий по обеспечению их устойчивости на проектных контурах с маркшей-\ дерским инструментальным контролем за их состоянием. С этих позиций проанализируем достигнутый уровень в области обеспе-

чения устойчивости карьерных откосов при разработке слож-ноструктурных месторождений полезных ископаемых.

Обьем и методика инженерно-геологических работ определяются в зависимости от степени сложности геологического строения месторождения и от изменчивости физике-механических свойств пород. Однако, как показывает анализ геологической документации по месторождениям на стадии детальной разведки, недостаточное знимание уделяется изучению геологического строения прибортовых массивов, находящиеся в зоне призмы возможного обрушения, и исследованию физико-механических свойств горных пород в этой зоне, особенно при испытаниях породных образцов на срез для определения сцепления и углов внутреннего трения и практически отсутствуют испытания по породным контактам и слоям.

В изучение физико-механических свойств горных пород существенный вклад внесли видные ученые М.М Протодьяконов, Л.И.Барон, Н.Н.Маслов, Г.Л.Фисенко,К.В.Руппенейт, Г.Н.Кузнецов, С.И.Попов, И.И.Попов, Б.Д.Ломтадзе, Е.И.Ильницкая, А.И.Тедер, Г.К.Бондарик, М.Ю.Карташов и другие.

В работах этих ученых рассматриваются основные методы исследовании физико-механических свойств горных пород как в лабораторных условиях, .так и в натурных. Отмечается необходимость разумного использования обоих способов и дальнейшего развития натурных испытаний, позволяющие получить наиболее достоверные значения прочностных характеристик пород.

Изучению структурных особенностей скальных трещиноватых массивов посвящены работы А.Е.Михайлова, М.В.Раца, Г.Л.Фи-сенко, Д.Н.Кима, В.Т.Сапожникова, А.Ж.Машанова, Н.Н.Куваева, И.И.Ермакова, В.Г.Зотеева, И.И.Попова ,Р.П.0катова, В.Н. Попова, А.П. Бадулина-и других исследователей. Вопросы же исследования условии залегания глинистых и слоистых пород,, подверженных пликативной дислокации , и влияние их на устойчивость карьерных откосов изучены еще недостаточно. Нет ясности в определении необходимого количества замеров элементов залегания поверхностей ослабления на карьерах.

Основой расчетных схем устойчивости откосов для конкретных горно-геологических условий служит механизм их деформирования, изучить который в натурных условиях не всегда

возможно, для этого успешно используются различные методы моделирования. Этому вопросу посвящены работы Г.Н.Кузнецова, Е.Т.Озложниксва, 1С.С.Козлова, A.M.Мочалена, А.М.Демина, т.Е.Певзнера, Е.И.Пушкарева, Е.Г.Зотеева я других исследователей. Существующий опыт может быть использован при моделировании карьерных откосов с наличием пликативных поверхностей ослаблений.

Сложность и разнообразие горне-геологических условии открытых разработок обусловили многообразие способов расчета устойчивости карьерных откосов, основанных на теории предельного равновесия. Решению вопросов устойчивости анизотропных горных массивов,' учитывающих различного рода поверхности ослабления, посЕящены работы Г.Л.Фисенко, Н.Н.Кувзева, Л.Е.Савкова, И.И.Попова, В.Н. Попова, Д.Н.Кима, В.Т.Сапожни-кова, Э.Л. Галустьяна, Р.П.Окатова, Б.К.Абрамова, А.Г.Афанасьева, В. В. Комарова, П.СМПпакова, П.Д.Мячиковой, Г.й.Черного и других авторов. Однако во всех расчетных схемах устойчивости откосов поверхности контактов слоев и трещин принимаются плоскими. Е практике же часто встречаются случаи, когда поверхности ослабления иьйет неровную, извилистую и волнообразную формы распространения, связанные с пликативны-ми нарушениями, что не нашло своего отражения з существующих расчетных схема:-: устойчивости откосов.

Большое внимание исследователями уделяется мероприятиям по обеспечению устойчивости стационарных откосов уступов и бортов карьеров с рекомендуемыми параметрами и инструментальному контролю за их состоянием. Этому вопросу посвящены работы С.Я.Попова, Г.Л.Фисенко, Ю.й.Турикцева, З.Л.Галусть-лна, В.И.Зобнина, И.И.Попова, В.Н. Попова, Р.П.Окатова, Б.Д.Половова, П.С.Шпакова, Б.П. Голубко, Е.В.Бакланова и других. Отмечается необходимость проведения исследования по разработке мероприятий и инструментального контроля за состоянием откосов, исходя из конкретной горно-геологической ситуации.

Е результате анализа литературных источников по проблеме маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов при разработке сложноструктурных месторождений необходимо развитие исследовании по следующим направления;.;:

х. ИзуЧЭНИв фИЗИКО-МеХоКИЧсСКИХ СВОЙСТВ г орных пород и породных контактов должно проводиться при разумном сочета-кип испытании как в лабораторных, так и в натурных условиях» При этом натурные испытания горных пород требуют дальнейшего своего развития за счет разработки новых сдвиговых конструкций и способов нарезки породных призм и получения дополнительной информации о состоянии массива при сдвигах. Определение прочности породных контактов и их заполнителей возможно за счет съемок обрушенных породных блоков по поверхностям ослаблений на карьерах и изучения 'в лабораторных .условиях характера поверхностей.

2. При съемке структурно-тектон*1Ческпх особенностей прибС'ртовых массивов на карьерах недостаточное внимание уде** ляется изучению формы распространения пликативных поверхностей ослаблении и их характера (шероховатости,/. Для этого требуется разра*стка\ •

способов схемки поверхностей пликативных ослаблении»

" специального- шаблона для съемки характера поверхностей ослаблении)

- методики определения' средневзешенного шага замера элементов залегания поверхностей ослаблений;

- классификации неровностей поверхностей ослаблений применительно к оценке устойчивости откосов.

3. Наличие в прибортовых массивах пликативных поверхностей ослаблении, по всей видимости, изменяет соотношение сдвигающих и удерживающих сил. Для установления этих фактов и механизма деформирования прист косных зон могут быть использованы методы моделирования с помощью эквивалентных и песчано-глинистых материалов.

4. иутцест вузсядл е схемы расчета устойчивости анизотропных откосов не учитывает фактора изменчивости пликативных поверхностей ослаблении. ДлЯ' "учета параметров пликативных поверхностей ослаблении и механизма деформирования откосов требуется проведение теоретических исследовании с целью раз*

^'аиСТКИ раСЧеТНЫХ СХеМ УСТОЙЧИВОСТИ Ко^д^^тиХ ОТК^л-сд.

5. Обеспечение устойчивости стационарных откосов усту^ пов и бортов карьеров с рекомендуемыми параметрами возможно при соблюдении основных мероприятии, связаннах с разработай технологических схем заотксски уступов и создания контрфор-

сов, исходя из конкретной горно-геологической ситуации.

6. Способы инструментального контроля за состоянием прибортовых массивов на действующих карьерах требуют дальнейшего развития в сложных горно-геологических условиях, особенно при невозможности доступа на предохранительные бермы.

7. Назрела необходимость обобщения результатов исследований физике-механических свойств горных пород, структуры прибортовых массивов и параметров бортов карьеров Центрального Казахстана.

ФЙЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ И ПОРОДНЫХ КОНТАКТОВ

Рациональная разработка месторождений полезных иокопае-. мых открытым способом предполагает полноту извлечения запасов при минимальных объемах вскрышных работ с обеспечением необходимой степени устойчивости откосов уступов и бортов , карьеров. Основной исходной информацией для этого являются , физико-механические свойства горных пород и структурно-тектонические особенности прибортовых массивов, которые определяют напряженное состояние откосов, возникающее под действием внутренних и внешних сил. Основными показателями физико-механических свойств горных пород являются: плотность т сопротивление сжатию Веж и растяжению (Зр, сцепление К, угол ; внутреннего трения р и породных контактов К' и р'.

Изучение физико-механических свойств горных пород выполняют в основном в лабораторных условиях путем испытания , породных'образцов, а в отдельных случаях проводят натурные исследования породных призм на сдвиг. Наиболее достверные • показатели прочностных свойств горных пород определяются при проведении испытаний в натурных условиях. Однако этот процесс весьма трудоемкий, так как связан с нарезкой в массиве ■ породных призм путем оконтуривания их прорезными щелями,установкой гидродомкрата и их сдвига ручным насосом. В практи-. ке испытаний породных призм существуют различные схемы на-< резки и их сдвига. В развитии натурных испытаний пород предлагается нарезку породных призм осуществлять только одной

прорезной щелью 1(рис.1), необходимой лишь для установки в ней гидродомкрата 2. При этом размеры щели по длине и глубине определяются размерами используемых металлических плит 3,4, служащих для упора гидродомкрата и равномерного сдвига объемной породной призмы 5. Ширина щели зависит от длины гидродомкрата в сжатом виде' и толщины металлических плит.

Расчет показателей сцепления и угла внутреннего трения пород производится по разработанным формулам на основе составления уравнения предельного равновесия сдвигаемой породной призмы с учетом влияния сил бокового рзспора по формулам:

К=С0тах-0т1п)/3, (1)

^(р) = СОтах(Ш/Г-1 )+Отигг гвп]/(0тахп/г+гвт), (2)

где £=яас/3;

3 - плошздь выпираемой призмы;

Отт, Омах - минимальное и максимальное усилия, возникающие при сдвиге призмы;

а, в, о - размеры выпираемой призмы; т,п - коэффициенты, определяемые по номограмме, приведенной в диссертации.

турньге хсштакйя по-од я:-; сленг хап:рат:еы обьеико!: п?;:зкы %

Г1АН 1>1— 6 4 /Эшя» 1 /ТЛ

Если угол внутреннего трения испытываемых пород найден иэ лабораторных испытаний, то сцепление находится по формуле

К=С0тах(т-п1е(р))/Г- гв(п-гг£ер) 1/Б. (3)

По данной методике испытаний породных призм проведены исследования глинистых пород на ряде карьеров Казахстана.

Б процессе сдвига породных призм предлагается дополнительно определять удельное электрическое сопротивление пород для выявления их взаимосвязей с прочностными и деформационными характеристиками пород, используемые при нахождении прочностных характеристик пород без нарезки породных призм,и прогнозировать процесс оползнеобразования откосов. Для этого в тело сдвигаемой призмы и за ее пределами в зоне нетронутого массива устанавливают электроды 6(рис.1), которые представляют собой металлические штыри диаметром 10 мм и длиной 0,5 м. Замеряют рулеткой расстояние между электродами с точ-, костью до 1 мм и определяют начальное удельное электрическое 1 сопротивление пород между парами электродов как вдоль направления сдвига призмы, так и вкрест с целью получения га-формации о состоянии массива при сдвиге.

Удельное электрическое сопротивление пород р находится по данным замеров расстояния между электродами, напряжения и силы тока в цепи в процессе сдвига породных призм с исполь-• зованием формулы

р = Кули/1, (4)

где Ди - разность потенциалов;

I - плотность тока;

Ку=ЗГ(а/2+2г/3) - коэффициент установки, а - диаметр электрода, г - расстояние между электродали.

На основе преведенных испытаний глинистых породных призм получены зависимости между величинами сцепления и удельного электрического сопротивления, которые аппроксими-I руются логарифмической и гиперболической функциями.

Для определения прочностных характеристик горного мае-

сиза на карьерах может быть использован экскаватор типа ЭКГ, на ковш которого устанавливается предлагаемое устройство, позволяющее определять усилие, возникаемое при срезе призмы,. и сдвигать породные призмы болъаих размеров по всем-/ карьерному полю.

Для нахождения прочностных характеристик по породным контакта«: предлагается использовать комплексный подход, связанный со сьг;,;;:сй обручений породных блоков по поверхностям ослаблений на откосах уступов для составления обратных расчетов на условие их предельного равновесия и исследования углов трения по зт»п<; поверхностям в лабораторных условиях. Предложены расчетные формулы по определению сцеплений по по-верхкостя;.; ослаблений для шести схем обручений. Так, для наиболее часто встречающегося случая, когда в откосе' обрушает-ся трехгранная пирамида, формула по нахождению сцепления имеет вид

К'=ТГ31пСВ1+32)31пи-р*)/

СЗСозр' (ЗШаг/ЗгпБа+ЗШЗа/Зтей) 3, (5)

где г=1.151.п81; В1=Ао-А1; В2=*2-Ао;

Ао, А1, Ай - • агимуты простирания откоса и поверхностей трещин;

2±, 5а - углы наклона поверхностей трещин;

ч> - приведено в табл.3.

На основе обобщения результатов исследований физико-механических свойств горкьк пород Центрального Казахстана предлагается их классификация прочности, ксторая разделяет все породы Центрального Казахстана на три группы: прочные (скальные), С«*>80 МПа, средней прочности(полускзльные), Вс*с-8-80 МПа и слабые (глинистые), < 8 Ша.

СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИБОРТОВКХ МАССИВОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

Структурно-тектонические особенности горного массива, характеризующиеся дизъюнктивной и плккативкой нарувеккостями перед, степенью к характером их трещиноватости, слоистостью

и сланцеватостью, являются одним из основных фактсроЕ, которые следует учитывать при решении проблемы обеспечения устойчивости откосов ка открытых разработка:-:.

Выявляемые при вскрытии горных массивов трещины являются результатом деформации, которые претерпевали породы, вовлеченные в эндогенные и экзогенные процессы различной интенсивности, непрерывно протекающие в различных участка;: земной коры.

Элементами структурно-тектонических особенностей горного массива являются¡пространственная ориентировка поверхностей ослаблений, их интенсивность, форма распространения и характер самой поверхности ослабления. Пространственная ориентировка поверхностей ослаблений определяется азимутом простирания и углом падения. Интенсивность поверхностей ослабления (трещиковатость) определяется размера.!»: структурных блоков. Форма распространения поверхностей ослаблений характеризуется изменчивостью поверхности и определяется .параметрами складок, такими, как глубина пзгиба-Г к расстояние меж, ду ними-а. Под характером поверхности ослабления подразумевается степень ее шероховатости.

В настоящее.гремя при ведении расчетов устойчивости анизотропных откосов учитываются лиеь усредненные значения углов простирания к падения, размеры структурных блоков п характер поверхностей ослабления. На наш взгляд, в существующие расчетные схемы устойчивости откосов должны входить па-■ раметры пликатиЕнь»: нарушений. Поэтому в комплекс работ по изучению поверхностей ослаблений горного массива на карьерах необходимо включать: рекогносцировку карьерного поля, заключающуюся в установлении экспериментальных участков, ка которых будет производиться сьемка структуры горного массива с • целью определения средневзвешенного шага аам&ра каждого элемента поверхностей ослаблений и выявление мест, подлежащих детальной сьемке; массовые полевые замеры через устаковлен-: ные интервал* элементов залегания псверхностей ослаблений (трещин) к размеров структурных блоков; сьеыка характера и фермы распространения поверхностей ослаблений по откоса;« ус-| тупэв; составление и обработка прямоугольных, круговых диаграмм трещпноватостп; обработка результатов детальной

сьемки поверхностей ослаблении ^построение ИХ профилей); выделение кз всей совокупности поверхностей ослабления наиболее неблагоприятно ориентированных относительно простирания уступов, т,е. таких систем, которые могут служить поверхностями скольжения\ построение структурных разрезов по уступам и бортам карьера; составление карты трещиноватостп карьерного полл; районирование бортов карьеров для решения вопросов предупреждения деформации откосов«

Вздным вопрос ом при сь емке трещиноватоетк горных пород является установление необходимого и достаточного числа замеров, обеспечивающего наиболее полное и точное определение систем трешек и их ко л ич е с т е а» Для развития этого вопроса нами предлагается методика по определению средневзвешенного шага замера элементов трепановатости горного массива на карьерах , ссноБанная на нахождении достаточного количества замеров на специально выбранных экспериментальных участках .

По разработанной методике для условии карьеровI Тспарс^ кий, Саякский, Каратайлинский, Коунрадский, Акчий-Спасский установлены размеры средневзвешенных шагов замера элементов трещиноватости горных пород, которые колеблются для замера элементов их залегания в пределах от 2,1 до 2,7м и размеров блоков от 5,5 до 6,5м.

ПликатиЕКОП дислокацпеи называют такие., нарушения з залегании слоистых, осадочных или эффузивных пород , при КОТО" рых образуются волнообразные изгибы без разрыва их сплошности, происшедшие в результате пластической деформации горных пород . Примером таких условии залегания пород в прибортовых массивах могут быть карьеры; Топарекип известняковый , Алексе евскип доломитовый, Каражальскии железорудный и Тургаиские бокситовые. Поэтому при-оценке устойчивости откосов уступов и бортов необходимо учитывать элементы залегания и форму распространения пликативных- "нарушений.

Для определения параметров складок пликативных нарушений в работе рассмотрены способы съемок, основанные на использовании маркшейдерских и фотограмметрических приборов. Усовершенствованные способы сь емки апробированы на Топарском и Тургайскж карьерах при изучении ц^рмы распространения

пликативных нарушений в прибортовых массивах.

С целью определения параметров формы распространения пликативных нарушений непосредственно на карьерах предлага-. ется экспресс-способ с использованием теодолита для измере-' ния вертикальных углов с концов базиса, разбитого перпендикулярно изучаемой поверхности. Длина базисов порядка 5м.

В створе на поверхности ослабления намечаются при помощи раздвижного шеста съемочные точки. После этого • с концов базиса, используя теодолит, производится измерение вертикальных углов до соответствующих сьемочных точек. В процессе работы замеряют высоту инструментов, наклонную . длину базиса и определяют превышение между концами базиса. Из геометрической схемы -заложение XI и высоту Н1 для каждой съемочной точки можно вычислить по формулам:

Хх^Б^е^+Хв-Ха^ДЬАвЭ/^еб^е-В!); (В)

Н1-Х1-Ь»81+1в. (7)

где Б=аАЕ2-ДЬгАв)0'5;

Ьдв - наклонная длина базиса, м; АЬдв ~ превышение между концами базиса,ы;

1в - высоты инструмента соответственно в т.А и

т.В, м;

01- углы наклона, замеренные теодолитом в т.А и т.В,

градус.

Зная величины XI и Н1 всех съемочных точек, можно построить профиль пликативной нарушенности. Погрешность определения высоты и заложения съемочной точки находится по . формуле

Ш1 • Ъе-з г ДМ:е;81 МЪ т2

Мх,н=»±-С(-.-)2+| (М-)--1+

^а^е-Й! Б Ьев^гв!-1

Г (Б1дв1+21±ДЬ)т5,0 п2 (8)

+2( -)2+2-|-1 }-0-5

1- р^^Чев^-соз^!-1 ,

где пи - погрешность определения высоты инструмента;

тЛЬ - погрешность определения превышения; ш 2 - погрешность измерения базиса; гп5, з - погрешность измерения угла наклона;

р - иССТилНКЗЯ ВвЛИЧИНН, роЛКЗЛ 206285п.

сднизл кб ссврэшвклкх спосоиов съемки гвологкческого

строения месторождении на Карьерах является стереофстсгром-метрически»! . Ск позволяет определять и изображать форму', размеры, пространственное положение шшкативных нарушений по фотограмметрическим снимкам- Суть способа съемки заключается в фотографировании обнаженных поверхностей откосов уступов фототеодолитом с заложенных базисов. При дешифровании снимков, обычно черно-белые фотояластины, появляется сложность в определении породных контактов, близких по цветам. Для исключения этих недостатков совместно с А.И.АнзшКинкн было предложено использование цветных фотопластинок или спектро-зокальных пленок. Ка цветных фотопластинках изображения различных литологических разностей пород отражаются а естественном цвете, что значительно упрощает процесс дешифрования и повышает производительность. Для установки выдержек фототеодолит окаажзе тел ширсксфсрматкыя! фотоаппаратом со шторко-вым затвором, Фотографирование структуры залегания пород на карьерах производится вкрест простирания обнажении и при необходимости - по простиранию. Данный способ съемки кспользо-- вак к а трех карьерах Тургаиского бокситового месторождения.

Угол наклона 5Ср генеральной линии падения пликативного нарушения рассчитывается по принципу наименьших квадратов отклонения волнообразной кривой от прямолинейной. Поскольку в данном случае имеем дело со стереомоделями откосов, то в -расчетах участвуют не плоские, а пространственные координаты, и для прямолинейных участков бортов формула по определению угла нзклана генеральной линии падения с координатами в исходной точке (Хо,Уо,2о) примет вид

^5Ср=ссза=* х)/(£х1^X1); (3)

1; хо- Сл/ оозсс- (п 1 - " 1 -003«,

где ос ~ дирвкциеннш! угол (румб) направления борта карьера.

На основе анализа полученных результатов исследовании

топографии поверхностей ослаблений предлагается классификация неровностей поверхностей, включающая размеры складок и область их использования при решении вопросов устойчивости карьерных откосов (табл.1).

Таблица 1

Классификация неровностей поверхности ослаблений горного массива

Класс Характеристика поверхностей ослаблений горных пород Размеры неровностей, Область использования

Амплитуда изгиба Ширина изгиба

" 1 Гладкая 0-2,5-Ю"4 0-5 • Ю-4 При определении

— Л прочностных

о Шероховатая 2,5 -10_4 -5,0-10" характеристик

-5,0-10 2 -0,25 по поверхностям

ослабления

3 Мелкая извили- 0,05-0,50 0,25-2 При расчетах

стая устойчивости

откосов уступов

А ч Средняя изви- 0,5-5,0 2,5-25

листая

5 Крупная изви- 5-20 25-100 При расчетах

листая устойчивости

откосов уступов

и бортов

6 Весьма >20 >100 При расчетах

крупная устойчивости

бортов карьеров

По результатам съемок прибортовых массивов на карьерах выявлены различного рода поверхности ослабления. Для ' них проведен комплекс камеральных работ, связанных с выделением • наиболее неблагоприятно ориентированных по отношению к простиранию откосов уступов и бортов, построением структурных разрезов, составлением карты трещиноватооти карьерного поля . и районирования прибортовых массивов для решения вопросов устойчивости откосов.

Б разные годы сотрудниками кафедры маркшейдерского дела ) и геодезии КарПТЙ и автором была проведена работа по изучению трещиноватооти пород на карьерах Центрального Казахста-

на. Результаты исследований обобщены и выполнена количественная оценка выявленных систем поверхностей ослаблений (трещин, слоистости, пликативной нарушенное™) путем вычисления частости, которая позволила установить преобладание тех или иных их систем на месторождениях. Для каждого месторождения на тектонической карте построены векторы направлений систем трещин с учетом количества замеров, позволяющие наглядно представить их распространение. С целью выявления приоритетного направления системы трещин в целом по всем месторождениям сделана выборка элементов залегания и вычислены их средневзвешенные значения. Проведенные нами исследования позволяют убедительно доказать, что выявленные элементы простирания трещин и геологически:«: разрывов практически совпадают и каждом-/ месторождению присуще наличие пяти систем поверхностей ослаблений с элементами залегания,представленных в табл. 2.

Таблица 2

Пространственная ориентировка трещин и разломов в Центральном Казахстане

На кадьерах По геологоразведке

Систе- Истинный УГОЛ Коли- Частость Истинный Отклоне-

мы раз азимут паде- чество проявле- азимут ние от

ломов прости- ния наблю- ния прости- данных

(тре- рания тре- дений п рания на ка-

щин) трещин, щин, п,штук ш=- 100% разло- рьерах,

градус град. N мов, град. %

1 70,6 63 1705 33,1 71,0 0,6

2 3,0 63 1343 30,1 357,5 1,5

3 156,9 69 741 16,6 157,6 0,4

4 274,7 70 393 8,8 303,0 3,7

5 200,1 71 290 6,4 213,0 6,2

Выявленная закономерность в формировании крупных региональных разломов и взаимосвязь их с локальной трещинова-тостью конкретных горных массивов в пределах рудных полей месторождений может быть использована на ранних стадиях геолого-поисковых работ для оптимизации процесса инженерно-геологических исследований при подготовке месторождений к эксплуатации и проектировании кзрьеров.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ С ПЛИКАТИВНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ

С целью установления механизма деформирования карьерных откосов о пликативными нарушениями и определения степени влияния изменчивости поверхностей ослаблений на их предельное состояние было приведено моделирование на эквивалентных

»

материалах в лаборатории устойчивости бортов карьеров Казахского филиала ВНИМИС КавНИМИ) и на песчаноглиниотых материалах в КарПТИ.

Моделирование откосов осуществлялось на стационарном . разборном стенде, создание и отработка модели о пликативными нарушениями выполнялись по разработанной нами методике. В процессе моделирований откосов отработано 82 модели, из них: 5-с изотропным массивом; 11 - с плоскими поверхностями ослабления и 66 - с пликативными нарушениями.

В процессе моделирования откосов с пликативными нарушениями разработаны следующие схемы:

- схема N1 - откосом подсечена продольная согласнопада-' , ющая пликативная нарушенность (в виде волнообразной поверхности ослабления)., образующая клин сползания(бСр>р');

- схема N2 - откосом подсечена пологая пликативная на-рушенность (в виде волнообразной поверхности ослабления) при Зср<р", образуемая призма обрушения реализуется по массиву и волнообразному контакту ;

- схема N3 - при наличии в откосе крутой пликативной карушенкостн (5ср>>р') обрушаемзя призма оползает по волнообразному контакту и в нижней части откоса по массиву.

Моделирование откосов применительно для глинистых и полускальных массивов с-различным положением пликативных по-• верхностей ослаблений позволило установить механизмы их деформирования .

Корреляционный анализ данных моделирования и установле-. ние уравнений связи между предельными углами откосов и параметрами поверхностей ослабления осуществлялся ■ на ЭВМ ЕС-1033 по стандартным программам М.А.Ермекова и А.А.Махова. » Функция имеет вид

- ж -

ос = а ■ евКк + с, (10)

где е- основание натурального логарифма;

а,в,с - коэффициенты, зависящие от генерального угла падения поверхностей ослабления.

Анализ приведенных зависимостей показывает, -что в целом за счет пликативной нарушенности значительно повышается устойчивость откосов. Увеличиваются предельные углы откосов при наличии пликативных нарушений относительно плоских поверхностей ослаблений и уменьшаются относительно откосов в изотропном массиве, То есть степень устойчивости откосов с пликативными нарушениями занимает промежуточное положение между изотропными откосами и откосами с плоскими поверхностями ослабления.

Моделирование откосов на песчаноглинистых материалах присущих для скальных массивов, наличием пликативных поверхностей ослаблений позволило установить, что призма обрушения сползает как единое целое, а ее центр тяжести при этом перемешается до критического значения угла наклона, равного 8=5Ср-0,5Д5.

В результате исследований установлено, что при 0,05<(Уа<0,20 и 0,13Н<а<0,9Н-влияние пликативных нарушений наиболее существенно и для таких откосов необходимо производить специальный расчет устойчивости; Г/а<0,05 и а>0,9Нпли-кативные нарушения можно считать плоскими, а расчеты параметров таких откосов следует производить по известным методикам; £Уа>0,20 и а«0,13Н пликативную нарушенность можно не учитывать, такие откосы принимать как квазиизотропныв .

Результаты моделирования откосов послужили основ-ой при разработке геомеханических моделей для оценки устойчивости карьерных откосов о пликативными поверхностями ослабления.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО РАСЧЕТУ УСТОЙЧИВОСТИ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ В АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ

Проведенные исследования на моделях механизма деформирования откосов с пликативной нарушенностью позволили установить, что в зависимости от параметров складчатой структуры

при определенном соотношении прочностных свойств прибсртовых массивов и поверхностей ослаблений в процессе сдвижения призмы обрушения участвует различное число складок. Поэтому выявлены наиболее общие расчетные схемы устойчивости откосов для которых и приведены теоретические исследования с применением метода предельного равновесия.

Для глинистых слоистых пород расчет устойчивости откосов производится с использованием метода многоугольника сил, позволяющего наиболее полно учесть геомеханический процесс, происходящий при сползании призмы возможного обрушения по пликативным поверхностям ослабления .

В диссертации подробно рассмотрены аналитические решения расчетных схем устойчивости откосов с наличием пликатиз-ных поверхностей ослаблении. Приведем окончательный вид формулы для определений высоты устойчивого откоса при наклонном залеганий пликативных поверхностей ослабления(рис.2,а)

h=(K'-F-K-E)/r-H, (11)

, где F, Е, N - коэффициенты, которые зависят от параметров прочностных характеристик пород и геометрических злементов пликативной нарушенности и откоса, приведённые в диссертационной работе.

При пологом залегании пликативной поверхности ослабления в прибортовом массиве(рис.2,б) высота устойчивого откоса может быть определена по формуле

К=[-В+-(Е2-4АС)°'5]/2А, (12)

где A=Q,2Erdi[dibitEw+d23in(s-p)co3(s+p+w)■

fl п С i- т.* % ,.\-¡,

± VjUOgrty/ XI 1С. UUJn J J ,

B-{ C,25rd-j.d¿3ln(£-p)co3(£+p-w) ■ [litgw-li/d-Hgo-

-0,25a(9sinSCp+tgú5•созбср)3/(sins■cosw)+(1-0,5dit£w)/ /ЗХПо■[0,5Tu23Ín(s-p)(Hg0CO3£+1¿cosp)-Kdgcosp 3 + +Vdid23iri(£-p) /(4COSW) [l¿3in (£-'»v) +KQ03ÍH (p~'A') ] +

+rdibi(Hgo"OíSlitgw)-Kdid2Ccos(w+p-s)+cos(£+w-p)3/ i /2COS1» i- • tg (ot+2p-w- 5cp+ñ5);

C=[H90-0,5litgw+0,25a(9sin5cp+tgü5cos5cp)3-C0,5rd2Slri(£-p)'

- w -

Расчет ^стойчкеостк откосов с гш'латкекыы:

о л.

•[0,5llC0S(£+p-Vl)/COSW-HQOCOS£-l2'cospl/sins+Kdacosp/ sinsHriibi(0)25litg«'-Kgo)-0,25Tlid2Sin(s-p)- Cl2Sin(£-W) + +H0O•sin(p-W)]/cosW-Td4l5/oos(р+2Д5)+0,5•klid-r ■[co3(W+p-£)+cos(£+W-p)3/cosW+Q,25Hgorl2d2Siri2(£-p}/ ^ (sins • cosW) -Q ,5г1ззш(р' -5Cp-AS)/C03p-rl4Sin(p'+ÄS-50p) / /соз (р+2Д5) - a • -CK' cosp' Cl+0, 5cos (p+p'- 5Ср+Д5) / /cos(p+p' ■-5Cp-Д5)3+C,5•Ks in(«-6cp-ü5)• ■ tripsin (Scp-p*-AS) 3/cosed-/ CcosáS-cos (р+2Д5)3--KClgsin (£-p-Scp+p' -Д5) /cosp+da -зШ2Л5/ /соз(р+2л5)3-0,75-K*-a-cosp'/(созДб•cosp); 1а=созр"{Нэо -cose-C, 25'- a- [9sin(s-5Cp)-t£Ü5- cos(s-5Cp) 3 )•/

/tSir,W-Sin(S+W)]; d£=C03(s-SCp+p'-Л5)/cos2p; di=3in(«-s)co3p/ Csincr sin'»' ■ sinCe+VJ) 3; bi=da ■ cos (W+p-£) cas«/cosp;,

12=0,25 • at9sin(a-5Cp)-tgAScos(ot-Scp) 3 /cos(ct+p-s); d3=0, 5a (tg/\S • cos (a- öcp) +3s in (ex- Sep) 3 /cos (ä+p * - Sep-

ЛВ);

d4=sin(p'-5ср-Л5)cos Cp+p'-UCP+A5)/соз(p+p'-Scp-üS); l4=0,5-a-{d3Ccos(p'-2M)+0)5sín(ot-6cp-ü6) •sin(p*-5cp-ñ6)/ /созосЗ+0,5а-sin(«-5Cp-Ä5)cos(бСр-й5)/(созДб-соза)У/ /созД5;

15=0,125a2sin(а-дср-&8)cos(5Ср+Д5)/(соз2ДЗ■соза); Hgo=2Kctgw/r -высота вертикального отрыва; U=45°-0,5 р.

Произведен аналитический расчет устойчивости откосов уступов, сложенных крепкими скальными и полускальными порода;-;»!, з случаях сползания призмы возможного обрушения, как единого целого тела,по волнообразно;«/ контакту при различных положениях пликативных нарушений (табл.3). Выполнен матема-1 тический анализ полученных формул в зависимости от изменения характера залегания пликативных нарушений в прибортовом массиве.

В диссертации рассмотрена расчетная схема устойчивости, имеющая место при подрезке откосом двух систем диагональных поверхностей ослабления с учетом кряволинеиности откосов в 1 плане, а также приведены репения двух расчетных схем устойчивости откосов, учитывающие отрыв призмы возможного обруше-

Схемы расчета устойчивости карьерных откосов с гаикэтивнш.^ поверхностями ослабления

Расчетная схекэ Условке применения Расчетная формула

I

] , 2 1Ш'' к При наклонном :*здега-нии системы продольных извилистых породных слоев с£рс6=<ГА -Зт ¿"с/О где ль = и[о/г/* <?//&) {<?//&)/'¿о^ = [К-агс ¿^//^/^-¿^{¿а-гс^&/&)]/ /{г • гс^(2//<у))].

г //у//// )))1 /у 1 ¿/г/ № А7 / гк н Пр>! КРУТОМ залегании системы продольных ИЗБИЛИСТЫХ породных слоев /У - /гм -СО*/>■{/*/?(/-¿¿¿¡¡/¿/п{&-/>') ■ где ¿г90 -¿Хс^уи/у ; уи = 4>5° -¿о/* /

Продолжение табл.3

1" 2 -

—5-—____ 1'ЛгГш /Г 1'/л Г /р7 //, / /? 1 /ч/ -7 , /'''Ш УМ 7 тШш —(. ' / я/ - Пи;: диагональном залегании КЗвялистых породных слоев АЙ? ^ = /V' Саз/>- 3*/ггг<?ср {сйрЗср- с^))]/ /[Т &'-/>) Со. " г-- Г <Ш - Со^^гп Уср/Зп&р;

/ч ДЖ н й ОТ /г Л1//ЬАр.Лл , ША'ЩлШу ^ 1 1 ' 1 1 * ' Г, При диагональных наклонных залеганиях двух скс-?ем-поверхностей ослаблений (пяикатив-ных !••' трещин) где -З^ср* Гер- £р ')); • ¿/п дер]- !+ /(П ей? дер ■ ¿¿л

ния и появление б результате этого нависей з районе верхней бровки. Эти схемы являются более общими, а решения по ним -более математически строгими, чем известные ранее. Разработана программа, реализующая алгоритмы расчета параметров к оценки устойчивости по соответствующим расчетным схемам и имеющая в основном одинаковую структуру организации процесса обработки данных. Отличаются оки друг от друга лишь видами функциональных связей между входными параметрами, используемыми при контроле исходных данных, и формулами расчета значений входных параметров.

В современных условиях, когда горнорудные предприятия входят в рыночные взаимоотношения, актуальное значение имеет рациональная отработка месторождений полезных ископаемых на основе принятых научно обоснованных параметров откосов уступов и бортов карьеров.

Процесс их обоснования проходит несколько этапов и слагается ив прогнозной оценки бортов карьеров на стадии инженерно-геологической разведки, дальнейших исследований состояния вскрытых участков прибсртовых массивов, разработки технологических регламентов (рекомендации ) по параметрам откосов уступов и бортов для проектирующих организаций с целью разработки технического проекта отработки месторождения,апробации рекомендация на действующих карьерах, разработки мероприятии по обеспечению устойчивости стационарных откосов, корректировки и внедрения в производство.

За период с 1378 по 1394 годы выполнены заключения по прогнозной оценке устойчивости откосов бортов 2В карьеров месторождений Центрального Казахстана. Из них меднорудных -9, полиметаллических - 11, молибденовых - 2, железорудных-1 и нерудных - 3. Рекомендованные параметры бортов использованы при утверждении запасов в ГКЗ и при проектировании карьеров .

Детальные исследования по обоснованию параметров откосов уступов и бортов карьеров выполнены на месторождениях: Южно-Топарское, Карагзйливскоз, Алексеевское и Жезкаэгак-сое(участки: Акчии-Опасское, Среднип-Спасскии, Малый-Спасс-кии).

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО МАРКШЕЙДЕРСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ И КОНТРОЛЮ ЗА ИХ СОСТОЯНИЕМ

Маркшейдерское обеспечение устойчивости откосов уступов и бортов карьеров с рекомендуемыми параметрами на предельном контуре является одной из важных задач, которая определяет полноту отработки месторождений при минимальных объемах вскрыши и обеспечивает безопасное ведение горных работ на нижних горизонтах.

При отработке прибортовых массивов, сложенных скальными и полуекальными породами, используют буровзрывной способ с применением специальных технологических схем заоткоски откосов уступов в приконтурной зоне.

Постановка же откосов, сложенных глинистыми отложениями и сланцами, осуществляется экскаватором с разбивкой рабочего уступа на два подкупа. В местах подпитки водой верхних глинистых откосов на проектном контуре необходимо предусматривать укрепление их контрфорсами. Такие работы проведены на карьерах : Топарский ( АО " Южно-Топарское рудоуправление") Саякский ( ПО " Балхашмедь" ) и Главный ( АО " Карагайлинс-кий ГОК "). Для условий этих карьеров нами разработаны методические указания по ведению заоткосных работ и обеспечению устойчивости стационарных откосов уступов, которые использованы проектировщиками в технических проектах разработки месторождений и являются руководящим материалом для производственников этих предприятий.

Инструментальные наблюдения■за деформациями откосов уступов и бортов карьеров производятся с целью обнаружения процесса сдвижения, определения участков сдвижения, его интенсивности и принятия при необходимости мер к их предупреждению и укреплению. Эффективное решение этих работ позволяет обеспечивать устойчивость откосов уступов и Сортов, создавать безаварийные условия работы технологического оборудования и сохранять ритмичность работы горного производства .

Для условий карьера "Златоуст-Беловский" апробирован безреперный способ маркшейдерских наблюдений за деформацией

прибортовых массивов с использованием фотограмметрических измерений.

Объективную информацию о протекании динамичных процессов в прибортовом массиве дают не только маркшейдерские, но и геофизические инструментальные наблюдения. В условиях карьера "Главный"АО "Карагайлинский ГОК" для гантроля за состоянием глинистых откосов,укрепленных контрфорсом,был использован разработанный нами- способ прогнозирования процесса оползнеобразования ( А.с N 1287078 СССР ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ-

Б диссертации осуществлено теоретическое обобщение и решение крупной научно-технической проблемы маркшейдерского обеспечения устойчивости карьерных откосов при разработке сложноструктурных месторождений полезных ископаемых, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Наиболее существенные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. При изучении прочностных характеристик горных пород и породных контактов в работе получили дальнейшее развитие: способы натурных испытаний породных призм на сдвиг, подготовленных одной прорезной щелью с одновременным использованием сдвиговой конструкции и измерением удельного электрического сопротивления пород, позволяющих сохранить естественную структуру массива, учесть коэффициент бокового распора и уменьшить в 2-3 раза трудоемкость полевых работ;

установлена корреляционная связь прочностных свойств глинистых пород (сцепления) с их удельным электрическим сопротивлением;

методика по определению прочности породных контактов,, основанная на съемке элементов породных блоков после обрушения по поверхностям ослаблений в откосах уступов и использовании условия предельного равновесия для нахождения сцепления по контактам о результатами лабораторных исследований углов их трения;

классификация горных пород по прочности с усредненными значениями "физико-механических свойств на основе обобщения

результатов исследований по 16 месторождениям Центрального ; Казахстана.

2. При изучении структурно-тектонических особенностей . месторождений впервые предложены:.

способы съемок профилей поверхностей пликативных нарушений с использованием маркшейдерско-геодеэических приборов ( и специального шаблона, позволяющие определять параметры складок и шероховатости поверхностей;

методика определения средневзвешенного шага замера элементов залегания различного рода признаков, основанная на использовании методов математической статистики;

классификация неровностей поверхностей ослаблений, учитывающая размеры складок и шероховатости поверхностей ослаблений с областью их использования при расчетах устойчивости неоднородных откосов;

способ районирования карьерных полей о учетом парамет-; ров пликативных поверхностей ослаблений.

3. Установлена закономерность проявления трещиноватости■ ; горных массивов на рудных месторождениях Центрального Ка, ; захстана в зависимости от распределения в земной коре систем

крупных дизъюнктивных разломов с элементами залегания:

■ I - с азимутом залегания Ai=70J6°, 5i=B8,l° и частостью появления та-38,1%; II - А2-З0, 5з-бЗ° с Ш2=30,1%; Iii -•■ Аз=156,9°, 8з>69° с тз-16,6Х; IV - ä4=274°, Й4=70° с ш4=8,8%; V - Аб«=200°, 5з=71° с ш5=6,4%. Эта закономерность ; позволяет на стадии проектирования карьеров осуществлять прогнозирование элементов залегания основных систем трещин для управления их устойчивостью в плане.

4. Выявлен механизм деформирования глинистых откосов с различным расположением пликативных поверхностей ослаблений, который состоит в расчленении обруиаемой призмы на серию блоков активного давления и упора по направлениям, соотвест-вующим второму семейству поверхностей скольжения с углами

• перегиба,равными 90°-р'. При этом блоки активного давления расположены на крутых участках антиклинальных и синклиналь-. ных складок, а упора - на пологих. Необходимое количество 1 расчетных блоков определяется величиной генерального утла падения нарушения, геометрическими параметрами складок и вы-

- за -

сотой откоса.

Моделирование на песчаноглинистых материалах откосов скальных и полускальных пород, с наличием пликативных поверхностей ослаблений,позволило установить, что призма обрушения сползает как единое целое, а ее центр тяжести при этом перемещается до критического значения угла наклона, равного 8 = 5ср-а,5йб.

Результаты моделирования откосов являются основой при разработке геомеханических моделей для оценки устойчивости карьерных откосов с пликативными поверхностями ослаблений.

5. Теоретически, обоснованы расчетные-схемы устойчивости откосов с пликативными поверхностями ослабления на основе теории предельного равновесия о использованием метода многоугольника сил и алгебраического сложения сил, учитывающие различное пространственное положение параметров складок в лрибортовых массивах и позволяющие определять параметры устойчивых откосов.

Усовершенствованы существующие расчетные схемы устойчивости анизотропных откосов, отличающиеся учетом отрывз пород в верхней его части и криволинейности откосов в плане. Для автоматизации процесса вычислений по расчетным схемам устойчивости карьерных откосов разработана программа на ПЭВМ.

6. Обоснованы критерии учета геометрических параметров складок: при 0,05 < £/а. < -0,20 и 0,13Н< а < 0,9Н - влияние пликативных поверхностей ослаблений наиболее существенно и расчет устойчивости откосов следует производить по разработанным формулам; при £/а < 0,05 и а > 0,9Н - плшативные поверхности ослабления можно считать плоскими, а расчеты параметров таких откосов могут выполняться по известным методам; при i/& > 0,20 и а < ОДЗН - пликативную нарушенность можно не учитывать, а откосы считать квазиизотропными.

7. Обоснованы безопасные'и экономически выгодные параметры откосов уступов и бортов карьеров : " Дальний " (АО "Карагайлинсгам ГОК"), Топарский ( АО "Южно-Топарское рудоуправление"), АлексееЕский (Алексеевский доломитовый рудник), Средне-Спасский и Акчий-Спасский (АО "Жезказганцвет-мет"), которые согласованы о научно-исследовательскими и проектными"институтами : Уяипромедь, ВИОГЕМ, Гипроцветмет,

Урадгипроруда и Жеаказганнипицветмет и внедрены в технические проекты разработки, позволившие сократить объемы вскрыши в" размере 4894 тыс.м3, а отдельные участки бортов поставлены в стационарное положение с реальщм экономическим аффектом

• 1,73 млн рублей в ценах 1990 г. На стадии детальной инженерно-геологической разведки выполнена оценка устойчивости

■ бортов карьеров: Алпыо, Каратас, Айдарлы, Борлы, Верхне-Кай' ракты, Коктенколь, Алайгыр, Абыз, Северный Катпар, Каражыра, : которые использованы при утверждении запасов полезных ископаемых в ГКЗ и их проектировании. Предложены прогнозные параметры бортов карьеров для условий месторождений Центрального Казахстана в зависимости от глубины разработки на основе анализа'полученных результатов расчетов.

8. Разработаны мероприятия по маркшейдерскому обеспечению устойчивости карьерных откосов:

в скальных и полускальных породах созданием технологи; ческих схем заоткоски откосов уступов с обоснованием оптимальных параметров буровзврывных работ;

в глинистых породах экскавацией рабочих уступов с разде-> ; лением на подустуяы;

в верхних глинистых откосах укреплением контрфорсами.

Предложенные мероприятия внедрены на карьерах: Топарс-кий, Главный, Дальний и Алексеевский.

9. Для инструментального контроля за состоянием прибор-товых массивов разработаны новые способы, основанные на определении удельного электрического сопротивления пород по профильным линиям (Ас N 1287078) и фотограмметрических измерениях наблюдаемого участка ( без закладки реперов на бермах)

с двух базисных точек, заложенных в карьере на небольшом расстоянии от объекта съемкм с условием попадания на оба

• снимка каждой характерной точки и всего борта. Эти способы наблюдений внедрены на карьерах Главный (АО "Карагайлинский ГОК") и Златоуст-Еелозский (АО " йезкаэганцветмет "), позво-

: лившие контролировать состояния укрепленных глинистых откосов контрфорсами и подработанных прибортовых массивов.

По теме диссертации опубликовано 43 печатные работы.

- 4G -

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Съемка профиля откосов //Технология разработки месторождений полезных ископаемых:Сб.науч.тр./КарПТИ. -Караганда, 1978, с. 92-94.

2. Методика определения оптимального шага замера элементов трещиноватосги горного массива на карьерах //Проблемы повышения эффективности и безопасности разработки полезных ископаемых:Сб.науч.тр. /КарПТИ. -Караганда,1980,с.64-66 (соавторы Окатов Р.П., Исаченко A.D.).

3. Создание контрфорсов с целью предупреждения деформаций глинистых откосов //Сдвижение горных'пород и охрана сооружений при открытой и подземной разработках месторождений полезных ископаемых Центрального' Казахстана:Сб. науч.тр. /КарПТИ. -Караганда,1981,с.42-45 (соавторы:Срымбетов М. К., Исаченко А.О.).

4. Натурные испытания пород при подготовке призм с одной породной щел£ю //Изв.вузов. Горный журнал. 1981,

N9,с.б-10 (соавтор Окатов Р.П.).

5.Устойчивость откосов с учетом неровностей поверхностей ослаблений //Изв.вузов. Горный журнал. 1981, N11, 0.16-19 (осавтор Окатов Р. П.).

6. Учет извилистости поверхностей ослаблений в расчетах высоты устойчивого откоса //Сдвижение и устойчивость горных пород при разработке железорудных месторождений /ВИОГЕМ. -Белгород,1981,с.33-40 (соавтор Окатов Р.П.).

7. Моделирование карьерных откосов с изменчивыми поверхностями ослабления //Изв.вузов. Горный журнал. 1984,

N4,0.21-24 (соавторы:Окатов Р.П., Анашкин А.И.).

8. Моделирование карьерных откосов с пликативными поверхностями ослабления //Совершенствование маркшейдерской службы на горных предприятиях:Сб. науч.тр. /КарПТИ. - Караганда, 1982,с.33-38 (соавтор Окатов Р.П.).

9. Исследование деформаций откосов на карьере. //Там же,о.30-33 (соавторы:Окатов Р.П., Бакланов Е.В.).

10. Совершенствование методики изучения поверхностей ослаблений горного массива на карьерах //Сдвижение горных пород при' подземной и открытой способах разработки:Сб.на-

уч.тр. /КарПТИ. -Караганда,1984,с.65-71,

11. Полнота извлечения полезного ископаемого к обеспечение устойчивости карьерных откосов //Рациональное использование недр и рекультивация земель, нарушенных горными работами: Сб. науч. тр. /КарПТЙ. - Караганда,1983,с.79-84 (соавторы: Окатов Р.П., Срымбетов М.К.).

12. Механика скальных массивов и устойчивость карьерных откосов. -Алма-Ата: Наука,1986. -256с. (соавторы:Попов И.И., Окатов Р.П.).

13. Влияние параметров пологопадающих пликативных поверхностей ослаблений на предельные углы устойчивых откосов //Сдвижение горных пород при подземной и открытой способах разработки месторождений:Сб.науч.тр. /КарПТИ. -Караганда, 19S4,с. 136-141 (соавтор Анашкин А.И.).

14. Расчет устойчивости карьерных откосов с учетом сложной ко нфкг •/рации поверхностей ослаблении методом многоугольника сил //Механика горного массива:Сб.науч.тр. /КарПТИ. -Караганда,1985,с.47-52 (соавторы: Скатав Р.П., Каникеева Л.А.).

15. Устойчивость карьерных откосов подрезающих поверхности ослабления //Изв.вузов. Горный журнал. -1986. -N3, с.37-42 (соавтор Окатов Р.П.).

16. Расчет параметров устойчивых откосов с учетом поло-гопадающей пликативной наруиенности //Изв.вузов. Горный журнал, -1987. -NS,c.36-40 (соавторы:Анашкин А.И., Окатов-Р. П.). .

17. Method of stable slopes with flat-lying folding distrubance calculation.// Soviet mining- magazine "Dkanian Press"- India, N2, 1987(Co-athors Anashkin A.I., Okatcv R.P.).

18. LilGCCw ПрСГНОЗИрОЗсхИИЯ ПрОДсССН . ОПС«2ВК6С5рс1еОВЗНйЯ MKHGÜ1 V3/C6.-3870420/24-25. Заявлено

Зпубл.ЗО.01.87. Бюл.*ч4 (соавторы:Осиев М.К., Пок-

П П Л А Т*

■ .'¿сЭуЦ х . х . , мпс1шг\./т м. u. j .

19. Автоматизированный расчет параметров карьерных от. косов и оценки их устойчивости в скальном трещиноватом мас-' сиве //Совершенствование маркшейдерской службы на горных

предприятиях. -Свердловск,19S0. -с.17-19 (соавторы:Искаков

M.Б., Скатов Р.П.).

20. Методика обработки исходной информации для обоснования параметров карьерных откосов при рациональной отработке месторождений полезных ископаемых //Рациональное использование недр и рекультивация земель на горных предприятиях: Сб.науч. тр. /КарПТИ. - Караганда,1988,с.25-28. (соавторы: йумадильдинов Б.И., Окатов Piïï.).

21. Обоснование параметров устойчивых бортов карьера "Дальний" //Сдвижение горных- пород и охрана сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых:Сб.науч.тр. /КарПТК. -Караганда,1986,0.29-32 (соавторы:Окатов Р.П., Оси-ев М.К.).

22.Прочность породных контактов //Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых:Сб.науч.тр. /КарПТИ. -Караганда,1989,с.43-44. соавторы:Ссиев М.К., Кузнецов А.Д.).

23. Прогнозная оценка устойчивости карьерных откосов //Аналитический обзор:ЦНТИ. -Караганда,1994. -51с. (ссавто-ры:Окатов Р.П., Самарцев Г.И.).

24. Method perfecting1 of rock nature tests fo eut.//Soviet mining magazine. Edition "Qkanian Press" - India, 1989, N1, p.l-6(coathors Osiev M.k., Okatov R.P.).

-Индия,1389. -NI,с.1-6 (соавторы:Ооиев M.К., Окатов P.П.).

25. Опыт постановки уступов на проектный контур з условиях Топарского карьера //Механика горного массива и свойства горных пород:Сб.науч.тр. /КарПТК. - Караганда, 1990, с. 65-63 (соавторы:Окатов Р.П., Романов В.И.).

26. Одаггу 7,'з11з during gsolog-i cal prospect ins1. //Sponscred fcy rninistry ci gsology and Minerai resourss pre Ghina Association of Geological Hazarss Recesrch Beijng, China,1991. (costhors Okatov R.P., SeKerbaev B.A.).

27. Прогнозная оценка состояния прибортовых массивов, карьеров на стадии инженерно-геологических изысканий месторождений Казахстана //Изв.вузов. Горный журнал. 1993, N9, с.53-60 (соавтор Окатов Р.Л.).

28. Прогнозная оценка устойчивости карьерных откосов на стадии инженерно-геологических изысканий месторождений Казахстана. Учеб. пособие.-Караганда: КарПТИ,1994. -92с.(соавторы: Окатов Р.П., Смагулов З.М., Обухов Ю.Д.).

Farit Kamalovioh Nizametdinov Scientific fundamentals of colliery slopes stability control durning the conq>lecated structure deposits mining

This work is solving' the problem of controling the colli-

• ery slopes with folding disturbance stabiliy for safety raising and economical efficient'/ of open-cast mining. Study methods of phisical and mechanical properties of rocks and thier contacts, structure of flank massivesucnting, folding1) are considered, also colliery slopes modelling, analysis and estimation of colliery slopes stability parameters and measures for ensuring colliery slopes stability with obligatory intu-

. mental control of its statement are considered. General results of phisical and mechanical rock properties of sihteen deposits, situated in Central Kazakhstan, with elaboration of classifications by strenght degree, structure of flank massi-. ves with revealing of weaking surfaces basic systems bedding i regularity are given. Flanks modelling on equvalent and - sand with clay materials was carried out. That modelling allowed to , reveal mechanism of their deformation and to determine crits-, rions of thier calculation. The body mathematics is worked out for definition stable slopes parameters. It take into consideration elements of folding disturbances, bedding in flank passives. Technological sheir.es of slopes designing are worked cut and got adopted on rock,, semirock and clay rock with application of blast hoi ^..drilling and excavating .works, clay slopes ; strengthening "methods with counterfort help on number of Kazakhstan collieres. Methods of intrumental control of slopes and colliery flanks statement, based on using of specific . electrical resistance test and photogrammetrical measurement from the two baseline points are given. Obtained flanks slopes

• parameters of twenty six collieries, situated in Central . Kazakhstan, are analysed and their forecast parameteres are su-gested and depend on mining geological conditions of deposits

. mining.

In result of work application the expense of overburden cutting down and additional extractions of Central Kazakhstan 1 deposits ussrful minerals is obtained economical effect in dimensions of 199S thousands roubles (in prices of 1330 year).

-цц-

Фарит Камал*лы Низаметдинов

ВДграмдас (Ит1мдх кен орнын игерудех^ карьерл1к ец!стерд!ц турак^гылыгъи кдмтамаеьи етуд1ц гьшши нег1здер1

Бкл ж*мыс геологиялык; кгрдел1 жардайда койнауланган пай-далы казОаларды ашык адхспен ендгрудш, кау1псмэд1г1 мен ти1мд1Л1Пн арттыруга кажеттг карьер ецхстерш^н; турактылыгын маркшейдерл1к камс ыз дан дыру дын, кедедх мзселеран шешуге багыт-талган. Ытнда тау жыныстар'ыньщ физика лык;- механикалык касиет-тер1 мен олардыч жапсарларын, ернеумацайлык с хлемнщ б1Т1м!н (жарыкшлыгы мен И1л1цк1 бтгктед1м!н), карьердт ецютерд! кейгптеу, олардыч теракты влшемдерхн есептеу жэне турактылыгын багалау, ен^стерд^и; т*рактылыгын камтамасыз ететгн шараларды зерделеу мен орындылыгын аспаптык бакылаумен кадагалау к;арас-тырылган. вжмреу беттер^нщ непзп жтйелершш, пайда болу зандылыгын айкындаумен катар Орталык Кдзакстандагы 16 кен ор-нынын, тау жыныстарынын, физ икалык-ме ханикалык к,асиеттер1н бер1кт1к дэрежесше сай, ал ернеумацайлык сглемнш, бтм^н Ж1ктел1ст1 эерделеуд1Ц жалпыланган нэтижес1 келт1р1лген. Эквивалентен жэне И1лщк1 буктеул1 келген к*мды-сазды жадыгаттар-ды колданып, вн,1стерд1 кейхптеу орындалды да бтл аркылы т^рпатсызданудын, механизм! жене оны есепке адудын, жен1 айкын-далды. Ернеумацайлык с 1 лемдег 1 И1Л1Н,К1 буктелу жатысы элемент-тер1Н1Ц ыкпалына сай ецхстердхц теракты элшемдерш аныктаудыц математикалык т?ргысы зерделенген. Кдзакстанныя, б1ренше карь-ершдегч б?ргылау-к,опару мен зкскаваторлык ж*мыстардыц орында-лунмен катар сазды ещстердх контрфорспен Т1реп койып, жартас-ты| жартылай жартасты жэне сазды жыныстардан к*рылган кертпеш-терд^ц еЧ1С1н бейещстеудщ технологиялык сызбалык; бейнелер! зерделенгп внд1р1ске енг1з1лген. Кертшш ецютерг мен карьер ернеулертц куй-жайын апспаптык кадагалау твс1лдер! тау жы-ныстарыныц меншки электрл1к. кедерпс1н1д елшем1н злу мен ба-зист1к кос нтктеден аткарылатын фстометриялык, елтеуд! пайдала-нуга непзделген. Жумыстыц нэтижелер^н енд1р1ске енпзуден Орталык Ндзакстанныд • кенизтергндеп пайдасыз казбадардын; кэлемгнщ азаш мен пайдалы казбалардыц косымша шыгарылуы есеб1нен 1,73 млн. мелшергнде К1рю келген(1990 ж. багалар керсеткши есебшен).