Технические науки / 10. Горное дело

К.т.н. Долгоносов В.Н.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Исследование зависимостей предельной высоты откосов на карьерах Тургайского месторождения бокситов

Для условий Тургайского месторождения бокситов выполнены расчеты предельной высоты откоса на слабом наклонном основании при переменных прочностных характеристиках массива, углах наклона и мощности слабого слоя. Полученные графики имеют четко выраженный линейный характер и для слабого слоя мощностью m=1м приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Графики зависимостей высоты предельного откоса от

сцепления массива (Тургайское месторождение) при m=1 м

Для угла наклона слабого слоя β=4º выполнена линейная аппроксимация расчетных данных. Уравнение регрессии имеет вид

, м. (1)

Коэффициент корреляции равен единице, что свидетельствует о наличии функциональной зависимости .

Расчеты зависимостей предельной высоты откоса от угла наклона слабого основания для двух значений мощности (m=0 и m=1м) выполнены тремя различными способами.

На рисунке 2 приведен сравнительный анализ трех способов расчета: параметров предельного откоса методом многоугольника сил [1], численно-аналитическим и аналитическим методами для различных значений угла наклона и мощности слабого слоя.

Ряды 1, 2 – метод многоугольника сил, m = 0 м и m = 1 м;

ряды 3, 4 – численно-аналитический метод, m = 0 м и m = 1 м;

ряды 5, 6 –аналитический метод, m = 0 м и m = 1 м.

Рисунок 2 – Сравнительный анализ методов расчета

На рисунке 3 приведены графики зависимостей предельной высоты откоса и ширины призмы возможного обрушения от угла наклона слабого слоя, полученные с использованием пяти различных способов расчета.

а)

б)

где: ;

Ряд 1 – Шпаков П.С., метод многоугольника сил;

ряд 2 – Мочалов А.М. (ВНИМИ сборник № 92 1974 г);

ряд 3 – Окатов Р. П. (ФТПРПИ № 3 1979 г);

ряд 4 – аналитический способ;

ряд 5 – численно - аналитический способ Шпакова П.С.

Рисунок 3 – Графики функций и

Из полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1) аналитический и численно-аналитический способы дают близкие результаты по предельным параметрам, максимальное расхождение составляет 7%, причем в результате аналитического решения получены наименьшие значения предельной высоты откоса;

2) при малых значения угла наклона слабого слоя методы Мочалова А.М. и многоугольника сил дают существенно завышенные результаты, использование которых при проектировании может привести к ошибочным решениям, которые повлекут за собой развитие оползней и деформаций откосов.

3) Анализ графиков показывает, что при прочих равных условиях при изменении угла наклона слабого слоя от 0 до 4º метод многоугольника сил дает значительно большую высоту, чем численно-аналитический метод; в пределах от 4º до 10º (наиболее часто встречаемые на практике геометрические параметры слабого слоя) рассмотренные методы дают близкие результаты. Расчеты показывают, что при дальнейшем увеличении угла наклона слабого основания (более 10º) метод многоугольника сил дает меньшую высоту, чем численно-аналитический и аналитический методы;

4) для решения практических задач, возникающих при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, оперативного планирования и надежного обеспечения устойчивости откосов необходимо проводить исследования взаимосвязей между прочностными характеристиками массива, геометрическими параметрами призмы возможного обрушения и предельными параметрами откоса.

Параметры, полученные на основе численно-аналитического и аналитического способов, более надежны. Они нашли хорошее практическое подтверждение при анализе устойчивости карьерных откосов на месторождениях Казахстана.

Список использованных источников

1. Попов И.И., Шпаков П.С., Поклад Г.Г. Устойчивость породных отвалов. – Алма-Ата: Наука, 1987. – 224 с.