автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Разработка технологии управляемого формирования отвальных массивов в выработанном пространстве глубоких карьеров

гя ое з!

КАЗАХСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ШШЫЩ

политехнический шсглтут имени в.иленша

На правах рукописи УДК 622.371.45(043)

КАШАЛОВ Зуфар «а ^урзянович

РАЗРАБОТКА ТЬХЮЛОГМ УПРАВЛЯЕМОГО ФОРМОВАНИЯ отельных МАССИВОВ В ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВЕ ГЛУБОКИХ КАЯ>ШВ

Специальность 05.15.03 -Отрытая разработка месторождений полевных ископаемых

Автореферат

.диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма-Ата 1992

Работа выполнена а .Магнитогорском ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургическом институте имени Г.И.Носова

Неучный руководитель - доктор технических наук,

профессор |ПШОВ С.И.1

Официальные оппоненты: доктор технически* наук,

профессор БШУКОВ Н.С.;

кавдвдат технических наук

ЗУШАШАЕВ Е.С.

Ведущая организация - Уролгипроруда

Защита состоится " >2.4 " ссудллА 1992 г. в 1С" час в ауд.301 НК на заседании специализированного совета К038.03. в Казахском ордена Трудового Красного Знамени политехническое институте вмени В.ИЛенина по адресу; 480013, 'г.Алма-Ата, ул. Сатпаева, 22. '

/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КаэПТИ» Автореферат разослан " " 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических неук, доцент¿/¿^"^(БАБЩ Ю.Н.)

12Й*

ОЕШДЯ -ХАРАЯТтСТИКА РА,Б(ЯЫ

Актуальность работы. В настоящее вреда при добыче полезных ископаемые преимущественное развитие получил открытый способ разработки. Одним из основных его недостатков является изъятие значительных земельных площадей для размещения внешних отвалов. Для этих целей сейчас все чаще исполь-еуют выработанное пространство отработанных карьеров. Но анализ практики отвальных работ показывает, что технология ведения работ во многих случаях несоверленна (многоярусная отсыпка, перегрузка в автомобильный транспорт я др.). Уто о бус» ловлеко недостаточной изученностью процесса формрованкя высоких одноярусных отвалов из пород с различными физико-техническими свойствами. Поэтому изучение закономерностей формирования отвалов при их отсыпке в отработанное карьерное пространство и расширение области применения экскаваторного отва-лообразования является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка технологи! заполнения выработанного пространства глубоких карьеров на основе установленных закономерностей деформирования отвалов, обеспечивающей повышение эффективности и безопасности отвалообразования.

. Идея работы заключается в формировании о твоя.- а в выработанном пространстве глубоких карьеров путем управляемого сдвижения отвальных массивов, осуществляемого целенаправленным изменением их свойств я формы откоса.

Научные положения работы:

1. Формирование отвалов из пород с различными физико-техническими свойствами в выработанном пространстве карьера, от верхней бровки борта в пределах прибортовой воиы,приводит к увеличению ширины пр.» а ми обдпаенйЯ, а в последующем к ее уменьшению вследствие изменения положения поверхности скодь-нения.

2. Управляемым технологическим параметром в процессе нарушения устойчивости откосов отвалов является скорост- их разрушения поскольку предельная величина деформаций не вави-сит от параметров откосов.

3. Максимальная устойчивость отвалсв при отсыпке опере-

зшющих насыпей с минимальной шириной по верху и соприкасающихся между собоч нмнчми брозками по флангам достигается за счет взаимодействия их приоткосных зон.

Научная новизна выполненных исследований:

- исследован механизм деформирования отвалов при ведении работ в прибортовой зоне;

- обоснован инвариантной деформационный критерий оценки степени устойчивости отзэла;

- установлены зависимости устойчивости отвального массива от параметров опережающих насыпей;

- разработан способ отвалообразования, позволяющий управлять сдвижением отвального массива путем.снижения прочностных свойств отвальных пород в зоне действия максимальных касательных напряжений;

- разработан способ отвалообразования, предусматривающий формирование опережающих насыпей перпендикуляр!о фронту отсылки обвала.

Значение работа. Научное значение работы заключается в обэсновании нового подхода к проектированию и производству отвальных работ в выработанное пространстве глубоких карьеров, который предусматривает сочетание управляемого сдвижения отвальных откосов с поддержанием необходимой степени их устойчивости на отдельных участках.

Практическое значение работы сострит в том, что раарв-ботаны способы отвалообразования, снижающие себестоимость складирования пород и обеспечивающие безопасность их ведения .

Обоснованность и достоверность научкьх положений, выводов и практических рекомендаций доказана комплексом лабораторных исследований на моделях из эквивалентных материалов, ыаркше^ерских наблюдений в промышленных условиях, использованием графоаналитических методов расчета. Объем экспериментальных и-лабораторных данных обеспечивает их необходимую достоверность. Результаты теоретических и лабораторных исследований подтверждаются удовлетворительным совпадением с данными натурных наблюдений с погрешностью, не превышающей 19 $.

Реализация выводов и рекомендаций. Полученные резуль-

iai-ы принять; институтам Унипромедь за основу при проектиро-caima отвальных работ на Учалшском ГОК. Фактический годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования составил 216,3 тыс.руб.

Апробация работы. Диссертационная работа в целом и основные ее положен'«® докладывались на ежегодных научно-технических конференциях iMTVJí (1960-1992 гг.), ira семиьаре "Социально-экономические пробаеги проектирования, строительства, эксплуатации и рекультивации глубоких карьеров (г.Челн-Сыск, 1985 г.), Ш Всесоюзной конференции молодых ученых Сг.Свердловск, 1986 г.)» Всесоюзном совещании "Техника и технология отвалообравованда и устойчивость отвалов карьеров" (г.Москва, ИКОН АН СССР, 1987 г.), X Всесоюзной научной конференции ВУЗов СССР с участием научно-исследовательских ин-ституцэв "Физические процессы горного производства" (г.Москва, 1991 Г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 печатных работах, в том числе 3 авторских свидетельствах на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованных источников 83 наименований. Еабота содержит 151 страницу машинописного текста, включая 15 таблиц, 36 рисунков и 5 страниц приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Исследованиями и практикой разработки месторождений открытым способом доказано, что эффективность разработки во многом предопределяется степенью совершенства технологии от-валообразоваиия. Исследованиям основных проблем отвалообра-аования посвящены-труда академиков Н.В.Мельникова и В.3.Ржевского, докторов технических наук В.А.Гылкика, ЭЛ.Галустьяна,

A.М.Демина, П.й.Зуркова, М.Г.Новожилова, В.А.Ладукова, И.И. Попова, С.И.Попова, И.И.Ясского, Б.А.Тартаковского, Г.Л.Фи-Сенко,- А.Г.Шапаря, кандидатов технических наук Ц.А.Абегяна,

B.А.Ковалевского, В.Б.Красносельского, О.Ю.Крачкэ, А.М..«оча-Лоиа, Н.И.Просандеева, В.Н.Хашшга,-О.К.йушкииой и др.

Разработанные ими научные а практические положения яв-

- б -

ляодся основой дальнейших исследований. Вместе е тем, до настоящего времени мало внимания уделялось вопросам использования отработанных карьеров в качестве емкости для размещения экскаваторных отвалов.■ Вследствие этого технология отва-лообразования в указанных условиях остается несовершенной,

Анализ литературы и практики работы некоторая горнорудных предприятий по размещению отвалов в выработанное пространство отработанных карьеров позволил сделать вывод, что в большинстве случаев применяется технология автомобильно-бульдоэерного отиалообразования. Обусловлено это мобильностью применяемого оборудования м возможностью обеспечить целесообразную безопасность ведения работ. Использование экскаваторного отвалообраэования ограничено отдельными примерами, несмотря на меньшую себестоимость по сравнению с автомобилыю-(^льдозерным. Основной причиной такой ориентации при выборе технологии является практическая неизученность процесса деформирования отвальных откосов. И, как следствие всего, несовершенство технология оггаалооСтпзотзания.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены следующие задачи:

- изучение процесса формирования отвалов при совместной отсыпке пород с различными физико-техническими свойствами на моделях из эквивалентных материалов;

- исследование вакономерностей деформирования оксказа-тордах отвалов при нас отсыпке в выработанное пространства глубоких карьеров;

- изыскание аффективных технологических схем управляемого формирования отвальных массивов при совместной отсыпке пород с различными физико-техническими свойствами;

- обоснование технологических параметров экскаваторного отвалооОразованкя в выработанное пространство глубоких карьеров;

- разработка а реализация практических рекомендаций при отвалообраэования в выработанное пространство глубоких карьеров .

Об-ектом исследований являются высокие одноярусные отвали, размещаемые в выработанном пространстве отработанных карьеров. Типичный их представитель - отвалы, отсыпаемые в карьер "Объединенный", в котором ранее добывались медно-цщ-ковые руды. Его отличительные особенности: небольшие размеры

в плана (1500 м х 800 ы), доставка вскрышных пород на бйрг карьера осуществляется железнодорожным транспортом, широкий диапазон прочностных свойств отвальных пород, значительная глубина до 180 м. Проектом предусмотрено отвалообрззование глинисдах и полускальяых пород по схеме " думпкар-экс каватор-автосаыосвал-С^л ьдозер", а скальных с применением пкскаватор-ного отвалообрззования. Однако, в свяви с производственной необходимость» на месте размещения скальных пород некоторое время отсыпались глины, что усложнило последующее отвалооб-р зование. Кроме того, после отработки месторождения прекратилась откачка поступавшей в карьер воды, которая стала заполнять выработанное пространство. На отвал-поступали глвдяс-тые, полускальные и скальные породы. Их свойства изменялись в широком диапазоне. При отвалообразовании наблюдались деформации откосов отвалов, что в значительной степени усложнило технологию ведения отвальных работ, повышая ее себестоимость. 8то обусловило необходимость изучения основных закономерностей деформирования отвалов во время аосыпки отработанного карьера при достижении предельных параметров устойчивых откосов, их оползании и последующем сдвижении под весом отсыпаемых пород. Одним из способов изучения таких процессов является моделирование.

Из всех существующих методов моделирование и1 эквивалентных материалах является наиболее приемлемым для к-следования различного рода механических процессов при разрушении порд-ных массивов из-за простоты изготовления модели и дешевизны ' материалов. Исходаиз известных критериев мзделированиа .подбирались эквивалентный материал, подобный отвальным породам, и стенд необходимых-размеров с боковыми стенками из.стекла. При этом учитывалось положение теории движения .грунтовых масс, согласно которому угол внутреннего трения по род - о боковые стенки ( ^ ) образовавшегося оползня должен быть равен или меньше половины значения угла внутреннего трения моделируемых отвальных пород ( Щ, ), т.е.

Известные эквивалентные материалы не в потной мере отвечали указанным требованиям. Поэтом;/ был разработан новь . состав , включающий /Уо. -мало, вод/, железную дробь. 8 результате испытаний указанной смеси при различных соотношениях

компонентов установлено, что можно получать эквивалентные материалы с широким спектром прочностных свойств; <р = 5-40°; С = (2-20)-Ю"4 МПа.

¿начале моделирование проводилось дня подтверждения адекватности результатов, получаемых в реальных условиях и -на модели. Поэтому в стенд для моделирования помещался-макет участка Сорта карьера "Объединенный", на котором велись постоянные наблюдения за формированием откосов отвала с момента начала отволообравовацвя. С учетом масштаба времени осуществлялась загрузка ыодеаи эквизаленгнш-материалом до тех пор, пока подвижка, материала не-прекращается. Движение точек откоса фиксирвалось по специальным метка и, установленным в различных точках откоса. Устанавливалось уравнение движения оползающего откоса ввда * где Ш - мощность дви-

жущегося отвального массива в рассматриваемой точке. Затеи сравнивался профиль отвала и уравнение движения откоса на модели с аналогичными показателями натура- Наблюдалась удовлет-ворггеяьная сходимость результатов с погрешностью, не превышающей 19 %.

В дальнейшем было проведено моделирование процесса формирования отвалов из скальных к полу скальных пород на ранее отсыпанные гдкны ограниченной мощности для условий карьера "Объединенный". Было установлено, что процес с - о тв а ло о бра з о -вашш в отработанный карьер мс:хцо подразделить на две ссадин:

, 1 - формирование отвала в праборговой зоне карьера, когда положение борта карьера оказывает влияние на параметры пркаш возможного обрушения;

2 - формирование отвела в глубинкой части, когда параметры призиы обруиения определяются якзь свойствами отсыпаемых пород.

При формировании отвала в прибортовой зоне-поверхность сколькения плавно сглаяиваеэ все неровности борта и ограничивав!! зону деформаций границей карьерного поля. В результате исследований установлено, что максимальная ширина призмы обрукения ( а. ) наблюдается при отсипке второй отвальной езходки (рис.!). За пределами прибортовой воны величина а. предопределяется только свойствами.отвального массива и,как видно из рисунка, величина ее уменьшается на 25-30 %.

м

20

т.. I

50 70 [/п.м

Рис.1, Изменение ширины ьризьаы обрушения по мере перемещения фронта отвальных работ в глубина/о часть

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что при выборе технологии отвалообразовадоя в выработанное пространство отработанных карьеров следует учитывать изменение ширины призмы обдгиенкя по мере перемещения фронта отвальных работ.

В полевых условиях производились наблюдения как-за про-' цессом потери устойчивости откосов отвалоз из глинистых пород, так и за дальнейшим их сдвижением по мере аагруженвя оползающих откосов скальными полу скальными породами. Дяя этого в условиях карьера."Объединенный" использовался метод прямых угловых засечек.

Наблюдениями установлено, что оползневой массив армировался постепенно. Этому предшествовало заполнение всех бери борта карьера и образование оползня. При этом, как показали наблюдения, поверхность скольжения плавно сглаживала все неровности бортп. Отвальный откос имел прямолинейный профиль на высоту предельной устойчивости отвальных пород иа наклонном основании. Далее, по мере отвалообразования, откос плавно выполаживался, переходя в- горизонтальную плоскость. Поверхность скольжения над этим участком залегала на глубине 1&-1бц. Установлено, что во время деформаций оползн<;вой мнсс4щ движется как единое Целое, без относительного перемещения ¡ми перемешивания отдельных блоков. •

За время наблюдений удалось зафиксировать и проеледихь

Рис.2. Зависимость времени разрушения откосов отвалов от величины деформаций

- Ю -

з а потерей устойчивости откосов на четырех участках. Результаты приведены на рис.2. Из них слезет, что когда предельные деформации сдвига достигают величины 3,2-3,9 м, происходит сторнирован ие поверхности скольжения и оползание отвального откоса. Высота откоса наблодаегльзс оползней состав ляль 55 м, 40 м, 30 м, 23 м. Следовательно, чем больше высота откоса опилэнеопэсного участка отвала, тем меньше время предшествующее обрушению. Установлено, что произведение относительной скорости деформаций на время разрушения откоса составляет О = 0,018-0,022, т.е. изменяется в незначительных пределах и может характеризовать состояние откоса. Как показал анализ многочисленных лабораторных и натурных данных-С.С.Вялова и других исследователей, это условие соблюдается повсеместно, независимо от типа пород и их напряженного состояния. Исходи из этого, можно прогнозировать' время до разрушения откоса. Согласно рекомендаций ¡¿.Савто, по данным наблюдений па подвижка«;: откосов отвалов строят -графяк зависимости общей деформации сдвига от времени вида £ = . ) (рис.2). На графике выбирают 3 точки таким образом,- чтобы величина деформации ыеаду-двумя последовательными наблюдениями оставалась.постоянной, ч.е.£г£, - Получают соответствуйте этим двК-риацшш моаонты времени I) , ^, • Далее,- определяют время разрушения откоса по фэрцуле

О)

После ололвания откосов Оада продолжена отсыпка отвалов в режиме ограниченных деформаций. Анализ полученных данных показал,-что т скорость деформаций не оказывали влияние перепад высот и угол откоса борса карьере в месте ведения отвальных работ. Интенсивность загрузки отвала ограничивалась образовавиейся емкостью в результате опадания отвального откоса. А скорость деформирования отвала зависит от мощности оползневого массива, вовлеченного в процесс сдвижения, и определяется по {орфле

1) = 1,7 - 0,038т ¿0,16 м/сут, (2)

где V - скорость ополвания рассматриваемой точки откоса} т - мощность оползневого массива,и. Таким обрааом, полученные закономерности процесса нару -

- п -

ения устойчивости и последующего деформирования оползших ткосов при их нагруженип позволяют сделать вывод о воамох-ости управляемого формирования отвальных <уПсс;шов в вырабо-анном пространстве глубоких карьеров. При этом следует отстать, что от прогкозируе:.:ой ииринь призмы обрушения ьави-ит применяемый способ отвалообраэовакш.

При работе в прибортовой зоне карьера след/ет испотьзо-ать оползневые деформации с целью увеличения объема экска-аторной заход ни в 2-3 раза. Для этого необходимо-выбрать аиболее крутые участки-борта карьера, располагать железно-орожные пути я эксказатор за пределами расчетной ширины ризмв обрушен^, производить отсыпку глинистых пород для нициирования подвикек отвала и одновременно организовать арка ейд ере кие на бя од ения. йто позволит зафиксировать качало крытой фазы дефор.гацкЙ, в кос л едущем по формуле (1) прог-озировагь вреда разруаешгя откоса.

Скорость продвижения фрон-:". отвальных работ "0? в пер-ый-период не должна превышать 2,2 м/сут во избегание не-онтролируе.мых обргушенкй откоса,-Когда оползневые деформации текут регулярными, необходимость-ограничения исключаех-я, поскольку она регул ищется установившейся скоростью ползнания отвалов. Зое технологические параметры, кроме дины фронта отвальных работ, при этой схеме отвалообразова-ия предопределены параметрами карьера и применяемого о бору-ования. Длина фронта работ зависит от скорэсти оползания от-оса, б .результате чего образуется емкость для вновь отсыпаете пород, и определяется по формуле

20

де <5? - ширина заходки, м;

3 - производительность экскаватора;

У» - скорость оползания верхней бровки откоса, м/сут;

Ь» - предельная высота обнажения поверхности скольжения в зоне работы экскаватора, не вкзывающая возникновения вторичных деформаций, м;

Л -угол откоса отвала у верхней бровки, град.

Для сокращения скрытой фазы развития деформаций и увели-гения объема первой экс каш аториэй заходки разработан способ

- \z -

отзалообразованыя. Он заключается в тон, что вначале с Сор карьера отсыпается устойчивый откос 2 из скальных, пород (рис.3). Затем то всеьу предполагаемому фронту отвалообраз! вания отощают пеочако-глиннсдае порода 3 с одновременной подачей воды 4 в скальный откос 2. Вода подается ка Оликай-ией фланг скального откоса. Отсыпку порода 3 и пода^ вода осуществляют до закрытия поверхности к ф.'шгов 5 отсыпаемо! скального откоса 2 и образований в его в..части оползи( вого клнна б из равнопрочных песчано-глшшстых пород. При атом скатывающиеся под откос 2 рыхлые песчано-глшистые породы 3 из-за высокой водопоглощащей способности-насыщается водой и происходит снижение их прочностных свойств в 2-3 ра aa. При разупрочнении песчано-глинистых пород 3 происходит их постепенное пластическое деформирование и образуется опо акевой клин б из рззупрочненных песчано-глинистых пород у <л я о ве н ил сильного откоса 2. Оползневой клин б будет способа воееть в дальнейшем ведению отвальных работ с использований оползневых деформаций, так как, во-первых, будет оказывать минимальное сопротивление двияенизэ оползающей массы; во-вторых, деформирование его всегда сбудет иметь пластический характер проявления, что обеспечинает-безопасное ведение отва-лообразования; в-третькх,-растекаясь на фронте оползающих" масс, он будет формировать разупрочненный слой в привонтакт-ной зоне основания, снижая тем-самым сопротивление движению основной массы. Песчано-глкнистые породы 3 отсыпают на образованной оползневой клин б до затухаикя оползиевых деформаций. О ьатухании оползневых деформаций судят визуально по отсутствию трещин оакола па отсыпаемом песчано-глинистом откосе или определяют путы проведения ип.^п/^агкг.льнкс Марк-иегерских наблюдений.

После превращения оползневых деформаций откоса из-пес-чано-глинистых пород 3 е скальную насыпь 2 вновь подают воду 4. При этом возникает гедР°с?атпческоз давление води, дей стпукацее по всей поверхности скального откоса 2, энсыпанкс-го песчано-глинистыми породами 3. Гидростатическое давление создает дополнительное внешнее воздействие на оползневой клин б. Кроме тою, вода под давление;.: смачивает приконтакт-ный слой 7 песчано-глинистых пород 3 и снижает сопротивление сдпагч по поверхности скольжения.

Все ото приводит к возобновлению оползневых деформаций

Рис.З. Схема от'вллооортэоп ания с использованием ополянеиых деформаций: "а) план отвального забоя; б) относ отвала ня момеи'' чч-чпла работ; в)откос отвала после прекращения подачи поди

/?р , . 9и I, Ш«

НЗ!4-

Рис.4, Схема отвчлообрвяоп анкя с чястичиьм использованием оползневых деформаций: 1,- соответственно положение относа до возобновления рябо*, после проходки полутр<1иш<?и и после отснпкч экскаваторной в«ходки

- и -

по образованной ронее поверхности скольжения. При втои пода, ча воды 4: производится до полного оползания песчано-глинис-тых пород 3 по контакту ? со скальным откосом 2 и обнакения последнего. После чего цикл отвалообразования возобновляется

В результате использования данного способа для отвалообразования глинистых, а в последующем полускальных и скальных пород, объем экскаваторной заходки увеличивается в 3-5 раз. Несмотря на ато, область применения способа ограничена, так как неизбежно наступает стадия затухания скорости движения оползающей массы породы и постепенного перехода в стадию предельного равновесия откосов, когда ресурсы способа-исчерланы и для продолжения работы йеобходимо использовать другие технические решения.

При переходе фронта отвальных работ за пределы прибор-товой зоны, когда происходит увеличение призмы возможного обрушения до размеров, превышающих шнрицу-экскаваторной заходки, рекомендуется применять следующую технологии ее схецу (рис.4).

После отсыпки первой заходки и стабилизации деформаций откосов отсыпается верхний подуступ отвала и производится передвижка железнодорожных путей в сторону выработанного пространства и установка на безопасном расстоянии от зоны деформаций, наблюдаемой при отсыпке предыдущей ваходки. По -скольку укладка производится не у верхней бровки отвала, а на некотором расстоянии от нее, необходимо на всю дайну рабочей зоны пройти подутраншею на глубину отвального приямка с перекидкой пород в карьер. Затем обратный ходом экскаватора производится отсыпка отвала на псиную ширину ваходки без закладки рабочей площадки. Откосы при этом начинают деформироваться. После стабилизации дефордаций экскаватор возвращается в походное положение и производит укладку пород на пол-1Г'о высоту отвала.

При необходимости соблюдения устойчивости откосов в процессе отвалообразования-«? Сортов карьера, либо при переходе фронта отвальных работ из пркборговой зоны в глубинную, п также тля ограничении зон деформаций предлагается способ огвалоооразования с применением так называемых опережающих* u'v '.iac ' (íhc.5) . При зтом перпендг-улярно откосу отвала фор-r.-nif.vjT насши в воде дпмбы на росстоянни Друг от другя,

г—А—гш—V

ДГу V,

12

с- хщ мпп

<Р=5П*

го*

60 120 В.?

Рис.б. Зависимость устойчивости опорожавдей насыпи от ее шир:ты

:с.5. Схема формирования отвала с применением опережающих насыпей

овлетворяющйм условий

С 4)

е Н - высота отвала, м;

I, - расстояние левдг опережакици-ш насыпями, и; с< - угол откоса отвала, град; В - ширина оперегащей насыпи, м. • • Причем они отсыпаются с опережением относительно отваль-го фрнта, равным- оС . При этом происходит при-

гвка отвального откоса преимущественно у подошвы и увеличп-зтея его удерживающая.способность. Устойчивость опережаю-{ насыпей-обеспечивается за счет их форт, перераспределе-ем нормальных и касательных напряжений по вес^у их оО'ье?<у.

Ширина ( 3 ) опережающих-насш ей. до лада быть минимальной по технологическим возмогсностям работ автотранспорта и Зульдо-аера. Расчета устойчивости опереаающих насыпей по-разработан-ной нами методике показали,-что чем больше В , тем меньше неустойчивость (рис .6)-. Затем, после формирования оперенаю-цих насвдей, пространство между шки заполняется с применением экскаваторного отзалообравозания.

Длина насыпей должна Сшь такой, чтобы миновать наиболее опас. £.-й участок, где икр«» призмы обрушения превышает ишрпиу экскаваторной заходки. После прохождения указанного участка станет возможным прибегать непосредственное екскава» торное отвалообразование, поскольку экскаватор будет находить ся аа пределами пршш оОруиения.

Технологические схемы управляемого формирования отвальных массивов использованы институтом Унипромедь при составлении технических проектов к реализованы при отвалообразова-нии в выработанное пространство карьера "Объединенный" Уча-линского ГОКа. Внедрение рекомендаций позволило исключить перегрузку в автосамосвалы и транспортировку вскрышных пород по отвалу-и пс-^учить фактический экономический еффект в размере 216,3- тыс.руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной раСоте дано новое решение актуальной научной задачи - ровработвч технологии заполнения выработанного пространства глубоких карьеров на основе установленных вакономерностей деформирования отвалов.

- Основные научнее и практические результаты работы вакле-чаются в следующем:

1. Вследствие недостаточной изученности процесса формирования отиьлов в-выработанном пространстве глубоких карьерой, закономерностей их деформирования невозможен правильный выбор параметров мвалосбравовяния, что снижает эффектив - • ность применяемых технологий,

2. Исследованиями обосновано и доказано, что моделиро-ьание с "споиьвовяниеи повых еявияплентных материалов позволяем' получить адекватную картину процессов формирования и цеКотвалов. При этом в^вледо, что при отсыпке ои'м-'иа в '.-.три с-отанный карьер мок но выделить два этапа{

- первый.- формирование отвала в приборговой зоне карьера. когда Сорт карьера оказывает влияние на размер призмы возможного обрушения;

- второй - формирование отвала в глубинной части, когда параметры призма обрушения определяются только свойствами отсыпаемых пород.

3. Лабораторными и натурными исследованиями установлено, что вследствие неизменности положения поверхности скольжения в пределах прибортовой зоны, ширина призмы обрушения превышает расчетную в 1,5-3 раза..

4. Нарушение устойчивости отвалов происходит при достижении величину деформаций некоторого предела. При этом произведение времени разрушения откоса на относительную скорость цефорлаций составляет 0,031-0,025. Эта величина шжет служить инвариантным деформационным критерием, характеризующим состоите отвалов и использоваться для оценки их устойчивости.

5. Экскаваторное отвалообразование на оползающие откосы :о скоростью перемещения фронта работ не более 1,7-3,¡2 м/сут :пособствует безопасному сдЕичению отсыпанных пород с глубиною часть карьеров без дополнительных затрат.

6. Разработан способ о теплообразования, предусматриваю-1Ий управляемое сдвижение отвала путем формирования водопроницаемого слоя из раздробленных Скальных пород в зоне дейст-1ия максимальных касательных напряжений, последующую отсыпку гесчано-глинистых пород и одновременную подачу воды в обро-юванное пористое основание. Объем экскаваторной заходки при 1ТОМ увеличивается в 3-5 раз.

7. Опережающие насыпи позволяют повысить устойчивость >твалов на-20-40 % и производить отвалообразовакие при пере-:оде отвальных работ ия прибортовой зоны карьера з глубинную, 'Гда ширина призмы обрушения превышает рабочие параметры .кскаватора.

8. Внедрение разработанных рекомендаций,- способов отва-ообразоваши позволило увеличить долю экстаза торн ого отва-ообразования в выработанное пространство карьера "Объеди-енный" Учалинского ГОКа, обеспечить их безопасность, снизить трицательное воздействие горгых работ на окружающую среду и олучить годовой экономический эффект в размере 316,3 тыс. ублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.C. 1033^42 СССР, ЖИ8 Е 21 С 41/00. Способ огаал< образования при открытой разработке месторождений полезных ископаемых./йадрунов В.А.., Габитов Р.Л,, Кашапов З.М.(СССР) В 3444653/22-03; Заяв.28.05.82; Опубл.07.08.83; Бал. ® 29.

2. Кашапов З.М. К вопросу использования отработанных карьеров для размещения отвалов /Труды Э Областной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по вс росам горной науки,Апатиты, 12-16 февраля, 1984, ч.1. Горн, ин-т. Кол .фил. АН СССР. Апатиты, 198?, 31-34. Деп. в ВИНИТЬ 23.07.87, VM543-B8?.

3. Мельников И.Т., Габитов P.M., Мельников Т.И., ¡Caшапок З.Д. Оптимизация параметров отвалов с учетом требован^ охраны окружающей среды /Изв.ВУЗов.Горный журнал, 'КЗ, 1986.

4. Габитов Р.:Д., Кашапов 3.Ü., Мельников И.Т. Аналитический метод оценки уст. .пквосги откосов горнотехнических сооружений на наклонном основании.- В кн.¡Открытая разработ ка угольных месторождений.- Кемерово, 1967.

5. A.C. 1453)87 СССР, Жй3 К 21 С ЗЭ/00. Состав для ко делирования слебопрчиьх отвальных пород.Дадрунов В,А., Га битов Р.Л., Качалов З..М., Камышина Ji.И., Саканцев л.Г., Воз несенский М.Д., Радченко И.А., Капииос С.А., .Цводненко A.C. ч ;ССР> 4270952/23-03; 8вяв.27.05.87,- Опубл.23.02.89; Бил ® 3.

6.А.С. 1550140 СССР, ¿Ш? Е 21 С 41/00. Способ отвадо-• образования,/Кашапов З.М., Ьадрунов В.А., Шабитов P.M., Саканцев Ы.Г., Вознесенский ¡¿.Д., Ндатбаев В.Ш., Шарапов Г.Х.,

Мельникова Ь.Л,, Бииялов В.Ш., Зулхаиров 8.3., Емельянов И.1 (СССР)„~'Э 4443823/31-03j Заяв.18.04.68; Опубл. 15.03.90; Бвд № 10.

Кашапов 3.&., Иедрунов В.А., Габитов P.M.{Экскаватор 1 цол отвалооб'рааованиэ в отработанной карьер в оползневом режиме. Тез .докл. X Веесоюан. науч. коиф. ВУЗов СССР с у час тиом нпучно-нсследоиательских институтов. - М., 1Q91.

8, Пособие по проектированию нвто мобильных о-валов.-..U, !У<ю -88 а.