Книга: Попов В. Н., Шпаков П. С., Юнаков Ю. Л. «Управление устойчивостью карьерных откосов»

Рассмотрено инженерно-геологическое обеспечение работ по расчету максимальных параметров и управлению устойчивостью бортов карьеров и отвалов. Приведены методы лабораторного, натурного определения характеристик прочности и деформируемости глинистых и скальных пород, метод обратных расчетов оползней. Даны инструкции пользования программами по расчету устойчивости карьерных откосов с численными примерами для всех расчетных схем и противодеформационными мероприятиями по обеспечению устойчивости карьерных откосов, а также инструментальным контролем за состоянием устойчивости прибортовых массивов карьеров.

Содержание:

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ...... 5 1. 1 Общие понятия об открытых горных работах...... 6 1. 2. Элементы и терминология...... 9 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСОВ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ КАРЬЕРОВ И ОТВАЛОВ...... 16 2. 1. Краткий обзор методов оценки устойчивости карьерных откосов...... 17 2. 2. Основные виды и характер деформаций откосов породных отвалов...... 34 2. 3. Вероятностные методы оценки устойчивости откосов...... 38 2. 4. Физико-механические свойства горных пород и породных контактов и методы их определения...... 41 2. 5. Влияние фактора времени на состояние карьерных откосов...... 45 2. 6. Инструментальный контроль за состоянием устойчивости прибортовых массивов карьеров...... 51 3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТ ПО РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ И УПРАВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТЬЮ БОРТОВ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ...... 56 3. 1. Факторы, влияющие на устойчивость карьерных откосов. Классификация инженерно-геологических комплексов горных пород по условию устойчивости бортов карьеров...... 56 3. 2. Геомеханические модели прибортового массива. Горно-геометрическое моделирование прибортового массива горных пород...... 58 3. 3. Выбор расчетной модели прибортового массива при оценке устойчивости карьерных откосов...... 64 3. 4. Теоретические и методические основы моделирования горно-геологических объектов...... 87 4. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПОРОД. ФИЗИЧЕСКИЕ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА. ГИПОТЕЗЫ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА...... 107 4. 1. Физико-технические параметры...... 107 4. 2. Методы лабораторного определения физических характеристик...... 112 4. 3. Определение упругих характеристик горных пород ультразвуковым методом...... 115 4. 4. Гипотезы прочности материала...... 118 5. МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД...... 132 5. 1. Испытания грунта методом одноплоскостного среза...... 132 5. 2. Изучение взаимосвязей показателей прочностных свойств глинистых пород...... 140 5. 3. Обоснование расчетных прочностных характеристик для песчано-глин истых горных пород...... 151 5. 4. Оценка по методу наименьших квадратов для линейной модели (НК)...... 156 5. 5. Доверительные интервалы и критерии для параметров линейной модели...... 161 5. 6. Доверительные интервалы для математического ожидания...... 162 5. 7. Расчет линейной регрессии по несгруппированным данным...... 166 6. ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД...... 174 6. 1. Прочностные свойства...... 175 6. 2. Методика определения механических свойств горных пород...... 176 6. 3. Обоснование расчетных прочностных характеристик горных пород...... 186 6. 4. Статистико-вероятностное обоснование расчётных значений прочностных характеристик скальных горных пород...... 192 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД НА СТАБИЛОМЕТРАХ...... 199 7. 1. Испытания в приборах трехосного сжатия...... 200 7. 2. Компрессионные испытания грунта...... 213 7. 3. Изучение реологических свойств глинистых пород...... 223 8. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД...... 237 8. 1. Показатели сопротивления сдвигу глинистых пород на карьерах...... 237 8. 2. Показатели сопротивления сдвигу скальных пород в отвале...... 249 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОД СДВИГУ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СЪЕМОК ОПОЛЗНЕЙ (МЕТОД ОБРАТНЫХ РАСЧЕТОВ ОПОЛЗНЕЙ)...... 261 9. 1. Метод обратных расчетов при оценке устойчивости карьерных откосов...... 261 9. 2. Инструкция пользования программой SS02...... 269 10. СПОСОБЫ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ В ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ...... 282 10. 1. Расчет устойчивости плоского откоса...... 282 10. 2. Инструкция пользования программой PREDH...... 293 10. 3. Инструкция пользования программой PREDALP...... 295 10. 4. Откос с выпором (расчетная схема 1. 3, табл. 3. 1)...... 297 10. 5. Инструкция пользования программой SPB133...... 305 10. 6. Расчет параметров откосов выпуклого профиля...... 310 10. 7. Инструкция пользования программой SPBB3...... 321 10. 8. Оценка устойчивости реального борта карьера для однородного массива...... 327 10. 9. Инструкция пользования программой PRED_N...... 330 10. 10. Инструкция пользования программой KZY72...... 332 10. 11. Расчет параметров плоских откосов но напряжениям и инструкция пользования программой SP01_n...... 339 10. 12. Расчет откоса вогнутого профиля В. В. Соколовскому...... 349 10. 13. Расчет откосов выпуклого профиля...... 352 10. 14. Метод алгебраического сложения сил...... 356 10. 15. Метод векторного сложения сил (метод многоугольника сил)...... 359 11. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОТКОСОВ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ...... 363 11. 1. Расчет параметров откосов на слабом наклонном основании малой мощности...... 363 11. 2. Инструкция пользования программами SPOSN11, SPOSNI2 для расчета устойчивости откосов на слабом наклонном основании ограниченной мощности методом многоугольника сил...... 372 11. 3. Численно-аналитический способ при расчете откосов на слабом наклонном основании...... 375 11. 4. Численно-аналитический метод (программа SLABOSN)...... 383 11. 5. Численно-аналитический метод (программа SPOCHIO)...... 384 11. 6. Зависимости коэффициента запаса устойчивости от ширины призмы возможного обрушения и высоты откоса...... 386 11. 7. Расчет параметров предельного откоса на слабом основании большой мощности...... 389 11. 8. Инструкция пользования программой SPB22...... 397 12. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ РЕАЛЬНЫХ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ ДЛЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НЕОДНОРОДНОГО ОТКОСА...... 403 12. 1. Инструкция пользования программой SPOSGS35C...... 411 13. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ НАГРУЖЕННЫХ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ...... 433 13. 1. Теоретические основы численно-аналитического способа расчета устойчивости нагруженных откосов......,...... 433 13. 2. Методика расчета устойчивости откосов, нагруженных отвалами бестранспортной вскрыши и горно-транспортным оборудованием...... 441 13. 3. Способ и методика расчёта устойчивости нагруженных откосов при возможности выпора основания...... 447 13. 4. Инструкция пользования программой SPSP53...... 455 14. ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ - СКАЛЬНЫЕ МАССИВЫ...... 461 14. 1. Изучение структурно-тектонических особенностей (трещиноватости) прибортовых массивов карьеров...... 461 14. 2. Методы оценки устойчивости откосов уступов и бортов в анизотропном массиве...... 480 14. 3. Расчетная схема VII. 1...... 481 14. 4. Расчетная схема VII. 2...... 482 14. 5. Расчетная схема VII. 3...... 484 14. 6. Расчетная схема VII. 4...... 484 14. 7. Расчетная схема VII. 5...... 486 14. 8. Расчетная схема VII. 6...... 486 14. 9. Расчетная схема VII. 7...... 488 15. ВЕРОЯТНОСТНЫЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УСТОЙЧИВОСТИ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ...... 490 15. 1. Вероятностный подход к определению устойчивости и предельных параметров откоса...... 490 15. 2. Коэффициент запаса устойчивости откосов и уровень риска обрушения...... 500 15. 3. Определение предельных параметров откосов с заданным уровнем риска обрушения...... 507 16. ЗАОТКОСКА УСТУПОВ В ПРЕДЕЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ. УКРЕПЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ НА КАРЬЕРАХ...... 515 16. 1. Технологические схемы ведения горных работ в приконтурной зоне и при заоткоске уступов в предельном положении...... 515 16. 2. Упрочнение прибортовых массивов на карьерах...... 525 16. 3. Укрепление откосов уступов...... 532 17. ДЕФОРМАЦИИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ И ОТВАЛОВ И НАБЛЮДЕНИЯ ЗА НИМИ...... 540 17. 1. Типы разрушающих деформаций прибортовых массивов горных пород...... 540 17. 2. Наблюдения за деформациями бортов карьера...... 543 17. 3. Анализ существующих методов наблюдений за деформациями борта карьера...... 544 17. 4. Маркшейдерско-геодезические методы определения деформаций бортов карьеров...... 547 17. 5. Метод нивелирования двумя отклоненными на постоянные углы визирными лучами...... 557 17. 6. Фотограмметрические методы наблюдений за деформациями...... 561 17. 7. Наблюдения за деформациями бортов карьеров с использованием спутниковой аппаратуры...... 563 17. 8. Проект организации наблюдений за деформациями бортов карьеров...... 568 17. 9. Методика линейных измерений...... 573 17. 10. Методика выполнения высотной съёмки...... 576 17. 11. Методика угловых измерений для боковых реперов...... 581 17. 12. Организация наблюдений за деформациями бортов карьера...... 583 18. ЗАЩИТА ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД И ДРЕНАЖ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ, ОСНОВАНИЙ И ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТВАЛОВ...... 594 18. 1. Защита прибортовых массивов от поверхностных вод и дренаж карьерных полей...... 594 18. 2. Защита оснований и поверхностей отвалов...... 608 19. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ПО УПРАВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТЬЮ КАРЬЕРНЫХ ОТКОСОВ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ОПОЛЗНЕЙ БОРТОВ КАРЬЕРОВ...... 612 19. 1. Расчет параметров устойчивого внутреннего отвала, расположенного на слабом наклонном основании (Шубаркольский угольный разрез)...... 614 19. 2. Расчет устойчивости откосов ярусов внутреннего отвала от действия горно-транспортного оборудования...... 623 19. 3. Расчет параметров внутреннего отвала при бестранспортной технологии отвалообразования с использованием экскаватора ЭШ-Ю/70...... 625 19. 4. Расчет параметров внешних отвалов на Шубаркольском разрезе...... 627 19. 5. Анализ геомеханической обстановки и оценка устойчивости карьерных откосов на разрезе «Шубаркольский»...... 638 19. 6. Формирование отвалов внутри карьерного поля и конструирование устойчивых бортов карьеров при доработке месторождения...... 645 19. 7. Расчет и конструирование откосов бортов карьеров для сложно-структурных месторождений...... 648 19. 8. Численно-аналитический способ расчета устойчивости карьерных откосов с учетом временного фактора...... 655 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...... 666

Издательство: "Горная книга" (2008)

ISBN: 9785986720807