Свойства горных пород и породных массивов определяют параметры техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых. В этой связи актуальной научной и практической задачей является обоснование методов и средств направленного изменения свойств пород. Управление состоянием массива горных пород и прогнозирование устойчивости откосов и бортов карьеров является одной из важнейших инженерных задач для обеспечения безопасности и эффективности работ при открытом способе разработки месторождений. Несмотря на многочисленные исследования, проблема обеспечения устойчивости бортов карьеров, в силу своей сложности и разнообразия горно-геологических и гидрогеологических особенностей месторождений, остается актуальной. Практика работ показывает, что практически все открытые горные работы сопровождаются оползневыми явлениями.
При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом особое значение приобретает проблема устойчивости породных откосов — уступов и бортов карьеров. Если в проекте строительства карьера заложены завышенные значения углов наклона откосов, это может привести к нарушению их устойчивости и вызвать внезапные разрушения уступов или бортов карьеров. При заниженных же значениях углов наклона породных откосов и большой глубине карьера возникает проблема экономической целесообразности разработки месторождения открытым способом. Так, например, на карьерах глубиной до 300 м уменьшение результирующего угла наклона борта на 3–4 градуса приводит к увеличению объема вскрыши до 10–11 млн. м3 на 1 км фронта работ
Работу за наблюдением устойчивости в основном выполняет маркшейдерская служба предприятия совместно с геологической службой. В последнее время имеется тенденция внедрения штата геотехника, обязанностью которого является сбор и обработка данных маркшейдерских замеров, геологических данных с созданием геомеханической модели месторождения основная методика наблюдений заключается в закладке наблюдательных станций. В данном вопросе важную роль играет периодичность наблюдений и точность. Результаты становятся все точнее с появлением новых геодезических приборов, в особенности лазерных сканеров.
Обрабатывание результатов с использованием трехмерного моделирования с помощью Geovia Surpac
Программа Geovia имеют следующие функциональности:
– геологический модуль (основой геологического модуля является база данных по разведочным выработкам.)
– ввод данных из журналов разведочного бурения
– редактирование геологических данных по скважинам, пополнение базы данных результатами лабораторных анализов
– интеграция данных по скважинам с графическими построениями
– манипуляция с данными по геологоразведочным скважинам (простые и сложные пересчеты, композитирование данных и т. д.)
– обработка данных методом классического статистического анализа геологоразведочной информации (по данным опробования) с выводом на печать графиков гистограмм, таблиц и результатов их анализа
– полный геостатистический анализ любых трехмерных данных, включая расчет и моделирование вариограмм, карт вариаций изменчивости и оценку пространственной анизотропии минерализации
– редактирование и модернизация графической и математической геологической модели
– стереография и геомеханика.
Данная программа подходит для создания трехмерной модели при помощи которой будет удобно анализировать каждое изменение. Дополнять информацию в процессе исследования. Делать анализ по результатам последних данных.
В программе мы создаем блочную модель. Блочная модель — это трехмерная модель участка пространства, (например, рудной залежи) построенная путем разбиения этого участка на элементарные ячейки (блоки), имеющие форму параллелепипеда и содержащие в себе различные (большей частью числовые) характеристики объекта (содержания полезных компонентов, объемный вес, тип руды и т. п.), полученные в основном в результате интерполяции спорадически расположенных пространственных данных (результатов опробования полезного ископаемого, определений объемного веса и т. п.)
В настоящее время задачи повышения устойчивости откосов и склонов приобретают все большее значение. После проведенных иследованний, следует сделать вывод, что после оценки устойчивости необходимо принимать меры до обрушения. Основными причинами этого являются постоянное ведение взрывных работ, горные работы. Целью укрепления откосов является стабилизация эрозионных процессов грунта и предотвращение его обрушения под собственным весом или сползания вследствие сил инерции. Слабый грунт должен превратиться в устойчивую и прочную поверхность.
При выборе решения для укрепления склона необходимо принимать во внимание такие факторы, как крутизна склона, нагрузка, наличие или отсутствие вибрации, а также состав грунтов откоса. Для решения задачи укрепления откосов насыпи, дорог и бортов склонов используется большое разнообразие методов. Один из современных методов это применение геотекстиля.
Геотекстиль представляет собой нетканый материал из синтетических или натуральных полимеров в виде плоских форм, лент или трехмерных структур, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства, изотропность, а также стойкость к различным химическим соединениям. К основным свойствам геотекстиля относят высокий модуль упругости, благодаря которому материал может воспринимать значительные нагрузки и выполнять функцию армирования при относительно малых деформациях. Геотекстиль выполняет функцию разделения слоев и позволяет перераспределить напряжение в основании насыпи, увеличить несущую способность основания, устойчивость откосов, улучшить условия уплотнения земляного полотна [24].
В ходе проведенного исследования были проанализированы современные геосинтетические материалы на предмет их применения для обеспечения устойчивости грунтовых откосов и склонов. На основе полученных результатов были сформулированы следующие выводы, в связи с развитием промышленности и появлением материалов, характеризующихся прочностью и долговечностью при работе в контакте с грунтом, в мировой строительной практике активно развивается направление, основанное на применении современных геоматериалов и способное решать значительный круг практических задач, включая укрепление откосов и склонов.
Применение высокопрочных геосинтетических материалов позволяет повысить устойчивость грунтовых конструкций на сдвиг, тем самым обеспечивая необходимую стабильность грунтов. Исходя из представленной характеристики каждого геосинтетического материала и их сравнительного анализа, изложенного в данной статье, сделан вывод о необходимости комплексной оценки таких факторов, как инженерно-геологические условия строительной площадки, тип грунтового материала конструкции, характер нагрузок и природные условия. На основе данных сравнительного анализа установлена целесообразность использования комбинации геосинтетических материалов, которая будет учитывать частные условия площадки. В частности, для мест с повышенной опасностью использовать сразу и георешетки и геомембраны, что будет являться темой дальнейших научных исследований.
Георешетка — это сотовая конструкция из полиэтиленовых лент, соединенных между собой сварными швами с высокой прочностью, которая в рабочем положении представляет собой устойчивый каркас в горизонтальном и в вертикальном направлении. При помощи этого каркаса фиксируются различные наполнители — щебень, грунт, бетон, кварцевый песок и другие. Высокие стенки позволяют заключать в себе также и крупнозернистый материал.
Объемные георешетки представляют собой гибкий компактный модуль, состоящий из скрепленных между собой полимерных лент, образующих в растянутом положении.
Геосетка — это плоский полимерный рулонный материал с сетчатой структурой, образованный эластичными ребрами из высокопрочных пучков нитей, скрепленными в узлах прошивочной нитью, переплетением, склеиванием, сплавлением или иным способом, с образованием ячеек, размеры которых больше образующих сетку ребер, обработанных специальными составами для улучшения свойств и повышения их стабильности. По структуре различают двухосные и одноосные ячеистые конструкции. Первые имеют соты прямоугольной формы и рассчитаны для использования на слабых грунтах, вторые — вытянуты ромбообразной формой в одну сторону и способны отлично справляться с нагрузками на разрыв. Высокий модуль упругости позволяет воспринимать нагрузку и распределять ее.
Так, на руднике ТУР при отработке конечных контуров в западной части карьера выявилось что при насыщении борта талыми а поверхстными водами откос сползает, или отваливается. Для безопасного ведения работ и по рекомендации подрядной огранизации проводящие работы по наблюденю устойчивостью бортов, угол откоса борта и ширина бермы на верхних горизонтов была увеличена.
Опыт внедрения методов управления состоянием породного массива на карьерах показывает, что искусственное укрепление во многих случаях предпочтительнее разноса, увеличения угла заоткоски бортов и дает значительный экономический эффект и самое главное эффект в области устойчивости бортов что обеспечивает безопасное ведения горных работ.
Литература:
- Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л. ВНИМИ 1971г.
- Инструкция по производству маркшейдерских работ М. 1987г.
- Методологические основы мониторинга состояния устойчивости карьерных откосов. КарГТУ 2006г.
- Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Оленюк С.П, Олейникова Е. А., Старостина О. В. Обоснование расчетных прочностных характеристик пород баритового месторождения Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
- Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости, согласованными приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью Республики Казахстан от 22 сентября 2008г № 39.
- Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Оценка и прогноз устойчивости бортов карьера «Кентобе» Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
- Свойства горных пород. Геотехника и геофизика. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ.
- Современные методы укрепления откосов и склонов геосинтетическими материалами. В.Г. Шаповал, И.Ю. Булич, Е.С. Причина, Национальный горный университет
