К вопросу устойчивости внутренних отвалов

УДК 622.271
Х.М. Касымканова, канд. техн. наук, доц.
КазНТУ
К ВОПРОСУ УСТОЙЧИВОСТИ ВНУТРЕННИХ ОТВАЛОВ
Берілген мақалада келтірілген əдістер, карьердегі таужынысының массиві
“Орталық“ Ақжал кенорнының таужыныстарын зерделеу кезіндегі қолданылған
геолого –маркшейдерлік түсіріс жəне онымен бірге оперативті аспапты бақылаутеплометрлік əдіс.
In this article methods of study of the rock massifs state s of central quarry of the Akzhal
deposit are lead. During research of the rock massifs geological – mine surveying were used,
active devices and control calorimeter of thermometer methods were carried out with purpose of
de finiteness of section with stable basis for construction of inner terrace.
Отвалы пород с целью сокращения транспортных затрат по возможности
приближаются к карьеру. Под них отводятся площади, где отсутствуют запасы руд.
Внешние отвалы размещают за конечными контурами карьера. При поэтапной
разработке с длительностью каждого этапа 10–15 лет и более возможно временное
складирование пород внутри перспективных контуров. Часть пород первого этапа
размещается в зоне будущих работ второго этапа. При расконсервировании бортов
первого этапа временные отвалы перемещаются на постоянное место. Это позволяет
уменьшить в первые годы расстояние транспортирования и высвободить значительные
денежные средства.
Проектом по реконструкции Центрального карьера Акжальского месторождения
было предусмотрено строительство внутреннего отвала в западной части между
профильными линиями 012–015 горизонты 605–640 с предельной ёмкостью отвала 300
тыс. т. породы, но при этом будут продолжаться горные работы на ниже лежащих
горизонтах. Одним из самых распространённых видов деформаций откосов отвалов
являются осыпи. Осыпи происходят в результате физического и химического
выветривания горных пород под воздействием природных реагентов: воздуха, ветра,
солнца, атмосферных осадков, температурных колебаний и т. п. Деформация осыпания
откосов отвалов, имея сравнительно небольшой объём, на общую устойчивость отвалов не
влияют. Однако создают дополнительную нагрузку на уступ, что вызывает снижение
устойчивости откосов, а иногда в сочетании с другими факторами является одной из
причин их деформаций. Кроме того, осыпающие в карьер породы могут засыпать
транспортные бермы, что связано с выполнением дополнительных объёмов работ по их
очистке. Для безопасной отработки месторождения на ниже лежащих горизонтах научный
коллектив кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» рекомендует с целью
предотвращения осыпей использовать различные изолирующие покрытия на внутренних
отвалах. В данный момент коллектив работает над созданием изолирующего раствора,
используя отходы горного производства.
Одной из наибольшей опасности для ведения горных работ на нижних горизонтах
являются оползни. Они характеризуются смещением породных масс по поверхности
скольжения. Оползни достаточно широко распространены на карьерах и представляют
наибольшую опасность, т. к. могут повлечь за собой нарушение режима горных работ и их
безопасность. Оползни отвалов скальных и полускальных пород обычно происходят при
их отсыпке на слабое основание. Среди методов оценки состояния массивов горных пород
выделяют прямые, к которым относятся геолого-маркшейдерские виды съемок и
косвенные геофизические измерения, т. е. оперативные приборные контроли.
С целью изучения параметров деформирования горного массива, на котором
размещён внутренний отвал, было заложено три профильные линии и выполнены
несколько серий маркшейдерских наблюдений с использованием современных
электронных приборов с математической и графической обработкой их результатов при
помощи программных продуктов CREDO DAT, CREDO МIХ, наряду с
инструментальными наблюдениями был применён теплометрический способ.
Сущность теплометрического способа заключается в регистрации распределения
интенсивности теплового излучения на контролируемом объекте и основанный на
выявленной нами взаимосвязи параметров излучения массива горных пород и
характеристик его нарушенности, описывающих различия в характере остывания слабо –
и сильнотрещиноватых участков пород (рис.1).
2
1
2
3
4
2
2
Рис.1. Схема установки для определения теплофизических характеристик пород:
(1– горный массив; 2 – термометры; 3 – микропроцессор; 4 – регистрационный прибор)
По данным измерений были построены кривые изменения температуры во времени
(рис. 2). Кривая 1 характеризует процесс остывания монолитного, а кривая 2
трещиноватого участка массива. При начальной температуре Тн1= 29 0С пересечение
кривых 1 и 2 лежит на линии АА (»30 мин). Имея конечную температуру Т к1=24,5 0С,
были выполнены замеры отдельных трещин участка массива, что составило порядка 0,2–
0,3 м. Результаты испытаний ряда интегрирующих схем для определения площадей под
кривыми 1 и 2 показали, что применение их создает удобство для автоматизации
процессов измерений и машинной обработки полученных данных.
Рис. 2. Изменение температуры массива пород с течением времени:
1 – малотрещиноватые, 2 – сильнотрещиноватые породы
По данным геологической разведки, западная часть Центрального карьера сложена
по профильным линиям 012, 013, 014, 015, массивными известняками с незначительным
количеством кремнисто-глинистого известняка. Коэффициент прочности этих пород по
шкале проф. Протодьяконова М.М. равен 8–10.
На основании маркшейдерских наблюдений, теплометрического способа оценки
нарушенности массивов и геологических материалов пришли к заключению, что
строительство внутреннего отвала ёмкостью 300 тыс. т породы допускается, но
необходимо проведение систематических маркшейдерских наблюдений.
Традиционно применяемая схема проведения таких работ заключается в заложении
профильных линий в районе образования внутренних отвалов. На профильных линиях
были заложены реперы и глубинные реперные устройства. Глубинные реперные
устройства заложены с целью изучения сдвижения толщи горных пород основания, на
котором размещён внутренний отвал. Их закладка происходила по мере отсыпки отвала.
Таким образом, при решении вопроса отсыпки внутренних отвалов необходимо для
безопасного ведения горных работ на ниже лежащих горизонтах, проводить тщательное
исследование горного массива, на котором планируется размещение отвала, путём
проведения:
систематических
инструментальных
маркшейдерских
наблюдений
специализированной организацией;
- геофизических измерений;
- геологических разведок;
а также применять различные изолирующие покрытия с целью предотвращения
осыпей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов И.И., Шпаков П.С., Поклад Г.Г. Устойчивость породных отвалов. АлмаАта: Наука,1987. 222 с.
2. Нурпеисова М.Б., Касымканова Х.М., Кыргизбаева Г.М. Методические
рекомендации по оценке устойчивости бортов карьера Акжал. Алматы: КазНТУ. 2001. 23
с.
3. Отчёт «Закладка наблюдательной станции и проведение инструментальных
наблюдений бортов карьера «Центральный» Акжальского месторождения» по НИР №
2.741.01.
Статья рекомендована д-ром техн. наук проф. Машановым А.А.
07. 06. 2006 г.