УДК 622.1:528

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ШОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

(Кайранбаева А.Б., Арипжанов Е.С., Байгурин Ж.Д.- КазНТУ им.К.И.Сатпаева, Ананин А.И., Диденко А.В.- ДГП «ВНИИцветмет»)

В статье предлагается методика расчета коэффициента устойчивости откоса уступа.

Открытый способ добычи полезных ископаемых при освоении месторождений занимает все больший удельный вес, которые характеризуются сложными горно-геологическими условиями, глубиной карьеров и высокой интенсификацией ведения горных работ. Широкое использование открытого способа по добычи полезного ископаемого требует постоянного изыскания рациональных параметров устойчивых откосов и бортов карьера с целью повышения эффективности освоения месторождения.

Изучению вопросов устойчивости карьерных откосов уделено значительное внимание и разработаны многочисленные методы их оценки при открытой разработки [1-3]. Разработка методов оценки устойчивости откосов базируется на изучении изменения напряженно-деформированного состояния массива и закономерностей их проявления. Достоверная оценка устойчивости карьерных откосов позволяет решать задачи по рациональному выбору горнотехнических параметров, т.е. крутизны откосов уступов и в целом бортов карьера.

При проектировании карьеров крутизну откосов рекомендуют в основном на основании сжатой горно-геологической информации или по аналогии других месторождений. При этом угол откоса борта карьера должен быть предельно возможным по величине с целью уменьшения площади карьера на земной поверхности и объемов вскрышных работ. Однако в процессе эксплуатации месторождения угол откоса не всегда подтверждается проектной величине и требует ее пересмотра и обоснования с учетом фактической информации, полученных в результате специальных наблюдений и маркшейдерских измерений [4].

Методика определения запаса устойчивости откосов и бортов карьера для Шорского месторождения была рекомендована на основании нарушения устойчивости карьерных откосов по форме обрушения или сползания пород по поверхности скольжения прямоугольных и криволинейных участков поверхности откоса. Расчет коэффициента устойчивости откоса при интегрировании элементарных сил рекомендовано определять по формуле

где С_М – сцепление пород в массиве; L –длина поверхности скольжения; ρ- угол внутреннего трения пород в массиве;β_i - угол наклона касательной к поверхности скольжения элементарного блока; S₁-площадь поверхности массива, ограниченная в элементарном блоке; γ- объемный вес пород; Η₉₀ - начало глубины поверхности скольжения, м.

Определение коэффициента устойчивости откоса уступов и бортов карьера производилась по расчетной схеме с учетом комбинации поверхностей скольжения прямоугольных и криволинейных участков (рис.1). В результате проведенных наблюдений установлено, что скольжения начинается с глубины Н=90 м по линии DD₁, отстоящей от верхней бровки откоса на расстоянии Б_i. Ниже эта поверхность идет под углом = 45⁰ - ρ/2 (; ρ- угол внутреннего трения пород в массиве) к главному напряжению и на участке D₁M₁ носит криволинейный характер, аппроксимируясь дугой окружности. Далее поверхность скольжения на участке М₁А прямолинейна и выходит в откос под углом μ.

Рисунок 1. Расчетная схема определения коэффициента устойчивости откоса

На основании вышеприведенных положений во ВНИИцветмете разработана компьютерная программ «Борт», которая позволяет рассчитывать коэффициент запаса устойчивости откоса в любой точке борта при заданном его контуре и определенных механических характеристиках пород (сцепление, угол внутреннего трения, объемный вес) и рекомендованы величины коэффициента запаса устойчивости откоса (табл. 1).

Таблица 1. Расчетные величины коэффициента запаса устойчивости откоса борта карьера

Общая характеристика откоса борта	Рекомендуемая величина коэффициента запаса в зависимости от срока стояния борта
	до 5 лет	более 5 лет
Борт сложенный глинами или трещиноватыми породами	1,20	1,30

Таким образом, установлено, что породы Шорского медно-молибденового месторождения в основном относятся к полускальным породам. В этой связи рекомендуются при высоте уступов до 15 м углы откоса принимать 60-75⁰, а углы откосов борта карьера -38-45⁰, при коэффициенте запаса устойчивости 1.3.

Литература:

1.Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьера и отвалов.-М.: Недра, 1965.-с. 378.

2. Абдылдаев Э.К., Байгурин Ж.Д., Толеуов Б.Т., Алиаскаров Б.Ж. Методика оценки устойчивых откосов.-Алматы: КазНТУ, Тр.междунар.научной конф. «Состояние и перспективы развития механики и машиностроения в Казахстане», том 1, 2007. с. 116-119.

3. Ожигина С.Б. Конструирование профилей устойчивости бортов карьеров при разработке сложноструктурных месторождений.- Павлодар: //Материалы междунар.научной конф. «Первые Ержановские чтения», том 1, 2004. с. 102-107.

4. Отчет НИР «Оценка устойчивости проектных контуров уступов и бортов карьера Шорского медно-молибденового месторождения».- Усть-Каменогорск: ДГП «ВНИИЦВЕТМЕТ», 2006. –с.22.