SU1723328A1 - Способ отвалообразовани в режиме управл емых деформаций - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано при формировании этвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических услови х . Цель изобрэтени  - повышение эффективности отва/юобразовани  разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличени  приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано при формировании отвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических услови х . Известен способ отвалообразовани . включающий транспортировку пород к месту разгрузки и их отсылку в два  руса с формированием опорного гребн  на нижнем подступе путем непрерывной отсыпки пород на внешний откос до по влени  заколов на его внутреннем откосе. безопасных условий работы. Формируют  русы в проектном контуре отвала. Отсыпают насыпи участками до по влени  опасных деформаций. Засыпают образуемое насып ми пространство слабыми породами в направлении , противоположном первичной отсыпке пород, пригружают откосы насыпей прочными породами. Первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходка- ми, после по влени  опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насып ми, а после стабилизации боковых насыпей производ т пригрузку откоса по фронту отсыпки до придани  породам угла,естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновени  опасных деформаций , причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос  руса пригружают по всему периметру и приступают к формиро-. ванию следующего  руса отвала. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 1 таблица. Недостатком этого способа  вл етс  высока  веро тность внезапного обрушени  массива в момент распространени  заколов ниже нижней бровки внутреннего откоса и невозможность использовани  технологического оборудовани  дл  сн ти  нагрузки опасных участков. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ отвалообразовани  в режиме управл емых деформаций, включающий транспортировку пород к месту разгрузки, отсыпку их в два подступа и заполнение породами промежутка между внутренним (Л VI ю ы ы N3 00

Description

откосом опорного гребн  и верхним подступом .

Подрезка внутренних откосов опорных конусов на 0,3-0,35 их высоты от уровн  нижнего подступа в зависимости от прочности свойств и времени сто ни  его до при- грузки вызывает перемещение зоны заколов на нижний подступ, что создает опасные услови  работы экскаватора и другого вскрышного оборудовани .

Кроме того, формирование передового и бокового опорных конусов на водонасы- щенном основании с неустановившимс  режимом равновеси  не позвол ет вести отсыпку пород второго  руса на всю длину и высоту, что снижает приемную способность отвала и в целом снижает эффективность отвалообразовани .

Цель изобретени  - повышение эффективности отвалообразовани  разнопла- стичных пород на слабое основание за счет увеличени  приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и безопасных условий работы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе отвалообразовани  в режиме управл емых деформаций, включающем формирование  русов в проектном контуре отвала, отсыпку насыпи из твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насып ми пространства слабыми породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, прмгрузку откосов насыпей прочными породами, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными за- ходками, после по влени  опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыт п ми после по влени  опасных деформаций- , а после стабилизации боковых насыпей производ т пригрузку откоса по фронту отсыпки до придани  породам угла естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади со скоростью , превышающей скорость возникновени  опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпку на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос  руса пригружают прочными породами rto в сему периметру и приступают к формированию следующего  руса отвала.

Кроме того с целью повышени  устойчивости отвала при отсылке  русов высотой, превышающей предельную по услови м устойчивости , на поверхности нижнего  руса отвала определ ют контуры вала выпирани , проход т в центре вала выпирани  траншею на глубину расположени  поверхности скольжени  пород  руса отвала, заполн ют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вал высотой равной 0,100 ,15 высоты формируемого  руса, после чего производ т отсыпку  руса отвала.

Способ позвол ет достигнуть максимальной интенсификации отва ообразова- ни  при обеспечении безопасных условий

0 работы за счет совмещени  работ на боковых участках, отсыпаемых из менее пластич- ных пород. Исключить многократную переэкскавацию вскрышных пород, что позвол ет значительно сократить эксплуата5 ционные затраты. При этом дифференцированна  отсыпка разнопла- стичных пород по участкам поперечными автомобильными заходками увеличивает сопротивл емость отвала сдвигу и в целом

0 его устойчивость.

Формирование второго и последующего  русов высотой, превышающей предельную по услови м устойчивости, позвол ет увеличить приемную способность в целом

5 отвала и сократить площади земель, отводимых под строительство отвала, что уменьшает степень вредного воздействи  на природу.

На фиг.1 показана схема осуществле0 ни  предлагаемого способа; на фиг.2 - то же, разрез.

Способ отвалообразовани  в режиме управл емых деформаций осуществл ют следующим образом.

5 В соответствии с планом горных работ в карьере, вскрытые породы в пор дке их выемки дифференцируют по прочностным свойствам и из пород, обладающих меньшей пластичностью, с пионерной насыпи 1

0 ведут отсыпку передовых насыпей I и II по бокам проектного контура отвала поперечными заходками 2 гребневидной формы с бульдозерной планировкой в направлении 3 до про влени  опасных деформаций в виде

5 трещин заколов значительной прот женности , после чего работы прекращают до ста,- билизации массива, а отвалообразование ведут в пространстве III, образуемом передовыми насып ми I и II, в обратном направ0 лении 4 породами с пониженными прочностными свойствами, например глинами . После стабилизации передовых насыпей производ т пригрузку фронтального откоса 5 крупнокусковыми вскрышными по5 родами до придани  породам угла естественного откоса. Затем отвалообразование ведут по вдей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновени  опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на

среднем участке в пространстве ill между передовыми насып ми, а межоткосное пространство б между передовыми насып ми и средним участком засыпают разнопластич- ными породами и после отсыпки отвала до проектных контуров боковой откос 7 нижнего  руса и пригружают крупнокусковым материалом по всему периметру и приступают к формированию следующего 8  руса отвала .

С целью повышени  устойчивости отвала при отсыпке  русов высотой, превышающей предельную по услови м устойчивости, на поверхности нижнего  руса отвала определ ют контуры вала выпирани , проход т в центре вала 9 выпирани  траншею 10 на глубину расположени  поверхности 11 скольжени , заполн ют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вал 12 высотой, равной 0,10-0,15 высоты формируемого  руса , после чего производ т отсыпку  руса отвала.

П р им е р . Во вскрышу вход т (сверху вниз): глины монтмррелонитовые, мелопо- добные каолинизированные толщи, легко- размокаемые глинисто-карбонатные образовани , карбонатные породы, глини- сто-кремнисто-карбонзтные формировани  скального облика и метосоматиты (кристаллически измененные породы). с На сухом участке площади отвала в 350 м к северу от предельного контура карьера с пионерной насыпи ведут отсыпку передовых насыпей I и II по бокам проектного контура отвала породами, обладающими большими прочностными свойствами, поперечными заходками 2 с помощью 110 т автосамосвала с бульдозерной планировкой в направлении 3.

Параметры заходки: длина 30-45, ширина до 30, высота гребн  до 3 м. Дл  формировани  одной заходки требуетс  16 рейсов автосамосвала. Необходима  скорость продвигани  фронта отвальных работ может, быть рассчитана из аналитической зависимости .

V( N п к/Цф I, м/сут(1)

где Q см - производительность автосамосвала , м /см;

N - количество автосамосвалов, шт.

г - коэффициент использовани  сменного времени;

k - число смен в сутки;

,8 - длина и ширина заходки.

Суточна  скорость продвигани  фронта отвала в зависимости от объема отсыпки и числа одновременно разгружающихс  автосамосвалов приведена в таблице.

Таким образом, рациональна  скорость продвигани  фронта отвала лежит в пределах 3,5-9,3 м, причем 9,3 м - максимально достижима  скорость при работе по отсып- 5 ке одновременно двух автосамосвалов. Средн   скорость продвигани  фронта предотвращающа  возникновение опасных заколов должна составить 6,4 м. С этой скоростью по ширине заходки до 35-45 м может 0 быть обеспечена безопасна  засыпка, и при большей ширине возможно проседание участка и по вление трещин заколов.

По по вившимс  трещинам массив сползает со скоростью, равной

5

7 Нн-Нн+1, м/сут,(2)

где Нн - отметка репера начального наблюдени , м;

Нн-и - то же, через 1 сут.

0 При по влении опасных заколов (ширина разверзани  5-7 см, по длине 15-25 м) работы на боковых участках прекращают и дают завершитьс  процессу оползновени  до полной стабилизации массива, а отвало5 образование продолжают на среднем участке в пространстве III между передовыми насып ми I и II в обратном направлении 4 со скоростью 6,4 м. В средний участок отсыпают более пластичные и обладающие мень0 шими прочностными свойствами породы (глины, мелоподобные каолиновые глины, углисто-глинисто-карбонтаные породы). Это дает возможность исключить из технологических процессов отвалообразовани 

5 формирование отдельной пионерной насыпи дл  отсыпки среднего участка, что позвол ет несколько снизить затраты на отвалообразованме. Обеспечить безопасные услови  работы на участке за счет уве0 личени  сопротивл емости сдвигу путем пригрузки подошвенных частей более устойчивыми породами боковых участков. Таким образом, формирование среднего участка более пластичными породами про5 извод т в зажатой среде.

По стабилизации оползневых  влений боковых участков по фронту отвала производ т пригрузку откосов 5 всех трех участков крупнокусковыми вскрышными

0 породами до придани  отвалу угла естественного откоса. Дл  кремнисто-карбонатных пород он равен 34°. Это позвол ет возобновить одновременно отсыпку пород на всех участках. Отвалообразованиё ведут

5 со скоростью, превышающей скорость возникновени  трещин заколов, причем отсыпку пород боковых участков ведут с опережением, обеспечивающим безопасные услови  работы технологического оборудовани  среднего участка.

По завершении отсыпки первого  руса межоткосное пространство 6 между внутренними откосами участков заполн ют раз- нопластичными породами. Боковые откосы

7по периметру пригружают крупнокусковым материалом, например обломками ме- тасоматитов, Дифференцированна  отсыпка разнопластичных пород по участкам позвол ет обеспечить устойчивость отвала при его формировании на водонасыщенном основании.

С целью повышени  приемной способности отвала за счет формировани  второго

8и последующего  русов высотой, превышающей предельную по услови м устойчивости , на площадке нижнего  руса наход т центр 9 центра вала выпирани , на половине рассто ни  между ней и линией нижней бровки откоса параллельно последней проход т траншею 10 на глубину расположени  площадки 11 скольжени , траншею заполн ют крупнокусковым легкофильтрующим материалом и формируют упорный вал 12 0,10-0,15 высоты  руса и положени  плоскости 13 вертикального отрыва площадки скольжени , пригружают разнопластичны- ми вскрышными породами.

Данна  величина высоты при грузки  вл етс  оптимальной по результатам экспериментальных исследований, проведенных в рамках оценки устойчивости отвалов. Ширина основани  призмы пригрузки может быть, рассчитана по методике Г.Л.Фисенко, согласно которой

-5К-17Г+-&-)

А -, ™ .

Кф

(3)

sln (1 --g -coser)

где Кф и Кп - коэффициенты фильтрации пород нижнего  руса и материала пригрузки;

а-угол откоса без пригрузки, град.

уп объемный вес материала пригрузки;

he - высота возможного высачивани .

Так как площадка скольжени  под углом (45-р/2) к направлению главного напр жени  возникает лишь с глубины Нэо, определ емой из известного выражени ,

Н90-- г-(45-р/2)(4)

то высота призмы пригружаемого материала будет равна

hi«Hi-2Ki ctg(45-p /2)/yi (нижний  рус) (5) h2-H2:2K2 ctg(45-p/2)/ yi (второй  рус), (6)

где Ki и «2 - коэффициенты сцеплени  пород соответственно нижнего и второго  русов;

yi и уа объемные веса пород соответ- ственно нижнего и второго  русов;

р- угол внутреннего трени  пород. Пригрузка  русов по высоте hi и П2, а не по всей высоте дает возможность интенсифицировать строительство отвалов за счет сокращени  времени дополнительных операций , св занных с подготовкой и транспортированием крупнокускового материала. При этом обеспечиваетс  повышение устойчивости отвалов и приемной способности верхнего  руса и в целом отвала.

Claims (2)

1.Способ отвлообразовани  в режиме управл емых деформаций, включающий формирование  русов в проектном контуре

отвала, отсыпку насыпи из твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насып ми пространства слабыми,по- родами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригрузку откосов насыпей прочными породами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности отвалообразовани  разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличени  приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и безопасных условий работы, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходками, после по влени  опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насып ми после по влени  опасных деформаций, а после стабилизации боковых насыпей производ т пригрузку откоса по фронту отсыпки до придани  породами угла естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновени  опасных деформаций , причем боковые насыпи

отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос  руса пригружают по всему периметру и приступают к формированию следующего  руса

отвала.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости отвала при отсыпке  русов высотой, превышающей предельную по услови м устойчивости , на поверхности нижнего  руса отвала определ ют контуры вала выпирани , проход т в центре контура вала выпирани  траншею на глубину расположени  поверхности скольжени  пород  руса отвала, заполн ют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанньВ породах упорный вал высотой, равной 0,10- 0,15 высоты формируемого  руса, после чего производ т отсыпку  руса отвала.