Ви є тут

Обгрунтування раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ в складних гірничо-геологічних умовах (на прикладі Малишевського родовища)

Автор: 
Шуригін Володимир Дмитрович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2004
Артикул:
0404U003354
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРА И ОТВАЛОВ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

2.1. Основные направления геомеханических исследований по обоснованию рациональных параметров карьера

Как известно, научное обеспечение безопасной и эффективной открытой разработки месторождений полезных ископаемых базируется на широко проводимых исследованиях:
- физических, механических и других свойств горных пород и массивов, а также взаимодействия последних с рабочими органами горных машин для разрушения, выемки, погрузки, транспортирования и складирования (отвалообразования) горной массы;
- по созданию и совершенствованию высокопроизводительного горного (бурового, выемочного, транспортного) оборудования (обоснование прогрессивных видов, размеров и главных параметров техники);
- по проектированию главных параметров карьеров (их границы, производительности и др.), вскрытия месторождений и рабочих горизонтов карьеров, режимов и систем разработки открытых горных работ [62, 125].
При достигнутых масштабах и сложившихся горно-геологических условиях разработки изменение конструктивных параметров бортов карьеров даже в незначительных пределах оказывает существенное влияние на эффективность горных работ [126].
Все возрастающие объемы добычи полезных ископаемых открытым способом, в том числе и на россыпных месторождениях, вызвали необходимость вовлечения в эксплуатацию участков с более сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями разработки, что еще в большей степени повышает актуальность проблемы обеспечения устойчивости бортов карьера и отвалов.
Одним из основных факторов повышения эффективности решений по определению параметров откосов на карьерах является достоверность геомеханических расчетов. Так, уточнение коэффициента запаса устойчивости бортов карьера на 5 % влечет за собой изменение объемов вскрышных работ от 1,5 до 20 % [127].
В то же время, с вопросами расчета устойчивости откосов приходиться сталкиваться на протяжении всего срока существования карьера. Их обоснованное решение должно обеспечить, с одной стороны, - безопасность производства горных работ, а с другой - минимум затрат на выемку горной массы.
Однако до настоящего времени проблема расчета оптимальных, с геотехнической точки зрения, параметров бортов карьеров и отвалов окончательно не решена, что объясняется следующими факторами:
- во-первых, сложностью изучаемого объекта (открытая горная выработка) и степенью достоверности определения его физико-механических свойств;
- во-вторых, одним из серьезных недостатков значительного числа традиционных расчетных схем устойчивости, по нашему мнению, является использование круглоцилиндрической поверхности скольжения. Ведь теоретически доказано, что поверхность скольжения с наименьшим отношением интегралов удерживающих сил к сдвигающим отлична от круглоцилиндрической [85, 128,]. Наш многолетний опыт практических наблюдений (визуальных и инструментальных) за деформацией откосов на карьерах Вольногорского ГГМК также не свидетельствует в пользу выбора круглоцилиндрической линии скольжения.
Существенным научным пробелом следует считать отсутствие точных методов расчета рациональной конструкции бортов карьеров.
Нахождение рациональных контуров карьера на различных этапах отработки месторождения кроме геомеханических расчетов, должны предусматривать учет характера залегания рудного тела и существующих нормативных требований.
Поэтому с этих позиций борт карьера, отстроенный только на основании геомеханических расчетов, нельзя признать оптимальным.
Само по себе понятие оптимальности относительно, связано с выбором критериев и ограничений оптимизации.
Нельзя признать достаточно конструктивным подходы к обоснованию параметров борта карьера только по какому - либо одному критерию (минимум объема выемки вскрышных пород в карьере, максимальная устойчивость бортов и др.) без учета технических и технологических ограничений и требований (необходимости размещения транспортных коммуникаций, оборудования и др.).
Не исключено, что борт карьера, отстроенный, например, только из соображений "устойчивой" формы потеряет это качество при "вписывании" в него транспортных коммуникаций (съездов).
Как известно, на карьерах Никопольского бассейна и Кривбасса для транспортирования вскрыши и полезного ископаемого используется железнодорожный, автомобильный и конвейерный транспорт. В то же время на карьерах, разрабатывающих россыпные месторождения нашел широкое применение гидротранспорт. Данная особенность и сложившиеся горно-геологические условия являются основополагающими при формировании ограничений для задач оптимизации, т. е. разрабатываемая методика должна учитывать конкретные горно-геологические и технологические условия освоения месторождения.
Развитие исследований в данном направлении представляется актуальным. В целом же, для дальнейшего совершенствования конструкции бортов карьеров и отвалов необходимо:
- разработать методику определения устойчивости бортов карьера и отвалов с использованием новых подходов к определению плоскости скольжения и с учетом специфических особенностей разработки россыпных месторождений;
- выполнить анализ результатов определения физико-механических свойств горных пород по уже отработанным карьерам и разработать методику проведения экспериментальных исследований этих свойств для пород карьера №7, что позволит установить достоверные исходные данные физико-механических свойств горных пород Малышевского месторождения;
- обосновать и установить рациональные конструкции бортов и отвалов, обеспечивающие их устойчивость и безопасную работу карьеров.
Подробно эти вопросы рассмотрены в последующих параграфах этого раздела.

2.2. Разработка методики определения устойчивости бортов карьера и отвалов

С учетом общих положений и замечаний, изложенных в предыдущем разделе