www.geomehanika.org


Пример практического использования метода Õ.S. БАБО



Главная О сайте В гости к Инсену Турмалин Обратная связь Карта сайта


Геомеханика  OS.BABO




МЕТОД Õ.S.ВАВО
В ГЕОМЕХАНИКЕ
И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ НА ПРАКТИКЕ



10. Пример практического использования метода Õ.S. БАБО

Решение геомеханических проблем, в первую очередь, связано с горно-геологическим условиям рассматриваемого месторождения. Здесь в качестве примера рассматривается условия месторождения Акжал, верхняя часть которого отрабатывается карьером, а отработка запасов нижней части планируется подземным способом.

10.1. Краткая горно-геологическая характеристика
Центрального рудного поля месторождения Акжал

Площадь Акжальского рудного поля сложена эффузивно–осадочными и осадочными отложениями верхнего девона и нижнего карбона [161]. Незначительным развитием пользуются интрузивные и жильные породы.

Рудные тела Акжальского месторождения приурочены в основном нижнему подъярусу фоменского яруса и относятся к майстеровской свите, которая делится на три горизонта:

  • нижний горизонт – мергелистый. В основании фоменских отложений залегает горизонт мергелистых известняков, среди которых встречаются прослои и линзы криноидных известняков и известняков–ракушечников, известковых песчанников и сланцев. Мощность горизонта не превышает 120–130 м.
  • горизонт нижних кремнисто – глинистых известняков относятся к среднему горизонту. Макроскопически это темно–серые породы с узловато–слоистой текстурой. Основную массу породы составляет пелитоморфный кальцит, в той или иной степени загрязненный глинистыми частицами. Отдельные участки породы интенсивно пропитаны кремнеземом. Мощность горизонта в пределах рудного поля 100–120 м.
  • горизонт массивных известняков в пределах месторождения вмещает все промышленные рудные тела. Внешний вид известняков довольно разнообразный и изменения не закономерны как по простиранию, так и по падению. Наиболее широко развиты серые и светло–серые разности, относительно часто – пятнистые, реже – криноидные (образуют прослои и линзы среди массивных), еще реже - известняки–ракушечники. Известняки имеют чисто карбонатный состав с крайне незначительным развитием глинистых и кремнистых примесей. Мощность горизонта 250 м.

На верхних кремнтисто–глинистых известняках согласно залегают "бугристые известняки" Симорской свиты. Макроскопически это светло–серые с розовым оттенком породы. Широким развитием в них пользуются кремнистые стяжения, которые создают характерную бугристую поверхность напластования. Количество кремнистых стяжений составляет 50–70 % всей массы породы. Размер их от 3–5 см до 10–15 см по длинной оси. Мощность горизонта 70–80 м.

В Акжальском рудном поле интрузивные породы не имеют широкого рзвития, таких тел всего четыре. Три из них расположены на западном участке, одно – на восточном. В центральной части рудного поля эти типы горных пород не указаны.

На площади Акжальского рудного поля жильные породы, сопровождающие интрузии, широко развиты. Основываясь на взаимоотношения даек различного состава, в зависимости от этапов внедрения выделины три группы:

  • наиболее древними являются апофизы штоков и дайки кварцевых диоритовых порфиритов, ориентированных, в основном, в субширотном направлении. Мощность их от 3–5 м до 10–15 м, падение крутое;
  • внедрение граносиенит–парфиров, имеющие незначительную мощность (до 20 см) и небольшую длину – метры, десятки метров, происходило во втором этапе;
  • самыми молодыми являются дайки диорит–парфиритов, имеющие, как правило, северо–западное простирание, относительно выдержанную мощность (1–2 м) и большую протяженность (800– 1000 м). Максимальная их концентрация отмечена на восточном фланге рудного поля.

Околорудные изменения вмещающих пород проявлены сравнительно слабо и редко выходит за пределы рудной зоны.

10.2. Краткая горнотехническая характеристика
Центрального рудного поля месторождения Акжал

Центральное рудное поле месторождения Акжал на глубину до 230 м разработано карьером. Максимальная ширина крьера 740 м запднее от центра, где количество уступов составляет 11 на южном борту и 14 на северном. Фактическая высота уступов, в основном 20 м, но имеются отдельные уступы высотой 10 м и 40 м.

Горные работы ведутся буровзрывным способом применением буровых станков СБШ, одновременным взрыванием взрывного блока длиной 40–130 м и шириной 20–30 м. Доставка руды потребителю и породы на отвал осуществляется автосамосвалами. Погрузка руды на автосамосвалы осуществляется экскаваторми ЭКГ–5А и ЭКГ–8И для вскрышных пород.

Проектом предусматривается ведения добычных работ открытым способом до отметки 315 м., при высоте уступов на предельном контуре карьера, в основном, 30 м. В центральной части карьера между профилями все бермы являются транспортными на его северном борту. Ширина трнспортных берм на северном борту принята по проекту равным 20 м. Ширина предохранительных берм, в целом по карьеру, не менее чем 1/3 высоты уступа согласно "Инструкции . . .". Более широкие бермы формируются в связи с пространственным расположением рудных тел. По проекту отработки карьером до отметки 315 м, на южном борту между отметками 345 м и 475 м предусматривается формирование только предохранительных берм. Начиная с уступа 505 м существующие бермы остаются без изменения .

Проектная глубина карьера в его центральной части 325 м, на западной части 200 м, на восточной 210 м, а углы откоса на предельном контуре, соответсвенно 32-38°, 35-39°, 32-39°.

Конфигурация пространственного расплолжения транспортных съездов и уступов в пределах карьера усложнена тем, что месторождение сложено из расчленненых параллельных между собой рудных тел различной мощности и длины по простиранию.

11. Геомеханическое обоснование параметров зон опасных деформаций
при подземной разработке Акжальского месторождения

Оценка состояния карьерных откосов в зоне ведения горных работ подземным способом выполняется, при необходимости, в следующей последовательности:

  1. Массив горных пород под бортом карьера выделяется от общего (нетронутого) массива вертикальной линией (рис. 11.2);
  2. В нетронутой части массива строятся кривые линий поверхностей сдвига (в данном случае х2) и проводятся прямые линии, соединяющие нижнюю ее точку с верхней, что является суммарным нормальным напряжениям;
  3. От нижних точек прямых соединяющих верхние и нижние точки кривых проводятся прямые, отклоненные от предыдущих кривых на угол ω= 90° + ρ;
  4. Выбираются наиболее вероятные кривые поверхностей сдвигов методом предрасчетов на компьютере или визуально, которые являются потенциальными по отношению к нарушению устойчивости карьерных откосов;
  5. Выполняется расчеты по оценке устойчивости пород массива вокруг карьерного пространства.

Из (рис. 11.2) следует, что объем весом Qсд давит на единичную площадку 1 м2 на уровне С1, С2 или Н, в зависимости от того к какому объему ВС1П1, ВС2П2 или ВНП он относится.

Величина давления за откосных пород на породы под карьерным откосом

Qг = mσQсд,

где mσ = (σni – τnitgφni)/(σni + τnictgφni).

mσ определяется из паспорта прочности пород формирующие Qсд построением окружности, дальная точка которой от начала координат γHni = Qсд.

Построенная окружность должна быть касательной к огибающей кривой кругов предельных напряжений. Найденное значение Qг проецируется на поверхности С1С'1, С2С'2 или НС'3 в виде касательных напряжений

τсд = (Qсд соs μ)/Li,

где Li – длина поверхностей С1С'1, С2С'2 или НС'3. Найденное τсд является касательным напряжением формирующиеся от веса Qсд.

Рис. 11.2. Оценка устойчивости карьерных откосов – площадь,
объем в которой, при ширине 1 м вдоль борта, давит на горизонтальную площадку 1 м2 на уровне точки Н

На поверхности С1С'1, С2С'2 или НС'3 могут действовать так же касательные напряжения возникающие от собственного веса пород, расположенных на этих поверхностях. Величина этих касательных напряжений определяется по зависимости

τ′сд = Qнл sinμ /Li

Суммарое значение сдвигающих касательных напряжений

τсм = (Qсд соs μ + Qнл sin μ)/Lі

Величина удерживающих касательных напряжений определяется из зависимости

τуд = (Qнл соs μ/Li)tg ρ + С

Коэффициент запаса устойчивости

n = [(Qнл соs μ/Li)tg ρ + С]/(Qсд соs μ + Qнл sin μ)/Li

или тоже самое

n = [(Qнл соs μ/Li)tg ρ + С]Li/(Qсд соs μ + Qнл sinμ),

где С – сила сцепления горных пород, по которым проходят поверхности сдвига С1С'1, С2С'2 или НС'3.

Предельный контур зон опасных деформаций массива горных пород вокруг очистного пространства, образующегося при разработке месторождения подземным способом (Рис. 3) определяется в следующем порядке.

  1. Массив вертикальными линиями hб2, hб1, . . ., hn делится на, подоткосные – под откосами уступов (1) и подберменные – под горизонтальными площадками берм (2), столбы горных пород;
  2. Подоткосные части массива с ростом глубины под γHi не формирует резко отличающиеся от формы откоса кривые из–за незначительности ширины выделенных столбов и поэтому просто переносятся на нижние горизонты;
  3. На горизонтальных участках уступа – бермах, в выделенных столбах с ростом глубины формируется единичные площадки, совокупность которых образует кривые поверхностей скольжения (в данном случае X2), поэтому в контурах ограниченные вертикальными линиями, проходящими между крайними точками ширины бермы поверхности сдвига наносится в виде части кривой 2–го семейства. При этом площадка бермы принимается как земная поверхность, то есть верхняя точка наносимой кривой совмещается с площадкой бермы. Построение границы деформаций начинается с нижней точки будещего очистного пространства.
  4. Пример: от нижней точки Т будещего очистного пространства до точки Т1 проводится прямая параллельная линии откоса Ж1Ж2 нижнего уступа. Затем верхняя горизонтальная линия (оси Х) кривых поверхностей сдвига совмещается с линей уступа Ж2Ж3 и перемещением кривых или кривую X2 она совмещается с точкой Т1. Часть кривой X2 между точками Т1Т2 переносится до пересечения с вертикалью Ж3Т2 и в результате этого построения определяется длина кривой X2 под бермой Ж2Ж3. Теперь от точки Т2 проводится линия, параллельная линии следующего откоса Ж3Ж4 до пересечения со следующей вертикалью и находится положения точки Т3. Затем опять начиная от точки Т3 переносится части кривой X2 до пересечения со следующей вертикальной линией и так далее продолжается построение границы зоны деформаций в массиве горных пород при комбинированным способе разработки месторождения.

     Результирующий угол сдвижения определяется углом наклона линии, соединяющей нижную точку границы образованного очистного пространства (точка Т) с точкой выхода ее на земную поверхность (точка Жб) или до горизонта ограниченного поверхностью параллельной земной поверхности (лежачий борт на рис. 12. 2). Однако результирующий угол сдвижения нельзя принимать как угол наклона поверхности сдвига. Фактическими поверхностями сдвига горных пород под влиянием добычных работ являются только те, которые определены по приведенной здесь методике.

    По изложенной методике построены границы сдвижения горных пород на 18 профилях Центрального рудного поля, в том числе и профиль А (рис. 13.).



  5. Построенные граница зоны сдвижения на профилях показали, что на висячем боку рудного поля контуры деформаций выходит на уровень земной поверхности, что указывает на возможность вовлечения всего борта карьера деформациям с частичным захватом заоткосной части массива. Однако степень деформируемости массива в основном зависит от объемов очистных пространств образованных подземной разработкой.

Пример определения параметров зон деформаций массива горных пород приведен в таблице 2.

Таблица 2. Параметры зон деформаций массива горных пород Центрального рудного поля Акжальского месторождения

Профиль Рудное
тело
Глубина залегания
рудного тела
верх/низ
Параметры зон деформаций
Северный борт Южный борт
Тип породы Угол сдвижения Тип породы Угол сдвижения
А ОСН 537,81/401,05 Массивный известняк, диориты, кварцевые
диориты
69° Массивный известняк, нижний кремнисто-глинистый
известняк
68°


Аналогичные параметры определены по 18–ти профилям. По северному борту минимальный угол сдвижения 58°, а максимальный – 79°. По южному борту, соответственно, 58° и 84°. Средняя величина углов сдвижения по северному борту 73,1°, а по южному – 69,4°

Результаты приведенного геомеханического обоснования позволяют:

  • производить безопасное ведение горных работ открытым способом до уровня отметки дна крьера 315 м.;
  • выбрать оптимальную технологию добычи руды подземным способом разработки месторождения;
  • выбрать оптимальные места заложения вскрывающих и доставочных выработок;
  • обеспечить безопасность ведения горных работ при проходке вскрывающих выработок в процессе подготовки месторождения к подземной разработке;
  • сократить объем горных работ при проходке съездов от нижнего конца подземной разработки до безопасного уровня борта карьера в пределах 70 – 120 м в зависимости горно-геологических условий;
  • сократить объем горных работ при проходке вертикальных и горизонтальных технологических выработок в пределах 10 – 40% относительно ранее разработанного проекта.



<<1. Физика прочности горных пород на сжатие
<<2. Состояние горных пород массива
<<3. Виды трещин в массиве
<<4. Методы определения величин коэффициентов, ослабляющих прочность горных пород трещинами
<<5. Зависимость напряженности массива от взаиморасположения слоев пород
<<6. Совершенствованный паспорт прочности горных пород
<<7. Деформируемость горных пород и методы определения их контуров в массиве
<<8. Уравнения кривых поверхностей сдвигов в массиве горных пород
<<9. Область применения метода Õ.S.BABO>>



Список использованных источников>>



HTML C уважением, для читателей сайта   WWW.GEOMEHANIKA.ORG


подняться на верх





60-69
70-79
80-89
90-99
2000

««Арал» сегодня. 
«Арал-Каспий» завтра?»

«В защиту Китая,
России и США»


Проблемы
геомеханики. § 1.
Проблемы
геомеханики. § 2.
Проблемы
геомеханики. § 3.
Проблемы
геомеханики. § 4.



«Как и где использовать и применять
« Геомеханику Õ.S. BABO.»»