Введение к работе
Актуальность работы.
Дальнейшее развитие открытых горных работ часто сопрово- . ждается ростом глубины карьеров, ухудшением горно-геологических условий разработки месторождений. Полнота отработки месторождения, технико-экономические показатели работы предприятия и безопасность ведення горных работ во многом определяются применяемыми конструкциями нерабочих бортов карьера, которые зависят от важных параметров карьера - углов откосов уступов и бортов на момент погашения горных работ.
Повышение надежности определения этих параметров возможно на основе комплексного учета структурных и механических свойств пород ного массива.
Несмотря на значительные достижения в области оценки устой-чн востн откосов плоской, вогнутой и выпуклой форм, до настоящего времени не разрабоганы надежные методы расчетов параметров уступов, а которых бы учитывалась прочность пород по поверхностям ослаблення в реальных условиях их пространственного размещения в массиве. Отсутствие методики э^оно мической оценки эффективности применения основных форм откосов и их комбинаций создает немало трудностей с определением окончательных контуров карьера. Это во многих случаях приводит к принятию неоптимального решения.
Поэтому обоснование конструкций устойчивых бортов карьера с учетом структурно-механических особенностей массива, позволяющих повысить полноту отработки месторождений и обеспечить безопас ность ведения горных работ, является актуальной научной задачей.
Целью работы является обоснование конструкций устойчивых бортов карьеров с учетом структурно-механических особенностей массива твердых пород для повышения надежности их эксплуатации и эффективности отработки месторождений.
Идея работы заключается в использовании закономерностей изменения структурно-механических особе :ностей массива для разработки экономнко-геомеханнческих моделей, обеспечивающих выбор эффективных конструкций бортов в скальных пород ..
Залами исследования:
изучить геологическое строение месторождения до проектной глубины карьера с количественной и качественной оценкой структурно-механических особенностей породного массива;
разработать горно-геометрические модели прнбортового массива с учетом характерных структурно-механических особенностей;
разработать и выбрать для установленных моделей ирибортової о массива расчетные методы определения параметров устойчивых откосов с учетом прочности породного массива и по плоскостям ослабления и условиях реально действующих нагрузок и пространственного размещения;
разработать экономико-геомеханические модели эффективности применения конструкций боргов карьера и обосновать рациональные с учетом природных и горнотехнических факторов.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследований:
анализ и обобщение научных и практических достижений по всем рассматриваемым вопросам;
натурные наблюдения, полевые и лабораторные испытания при изучении свойств горных пород; методы геометрии недр и ннже-
нерно-геолопіческих аналогий при структурно-геомеханической типизации прибортовых массивов горных пород;
методы теории вероятности и математической статистики при обработке данных определений свойств пород и оценке устойчивости от: косов;
методы теории предельного равновесия, численные методы при аналитическом описании сдвижения горных пород и определении параметров устойчивых откосов;
технико-экономический анализ и математическое моделирование при изучении эффективности принимаемых решений и выборе оптимального нз них.
Научные положения и их новизна.
1. Методика установления границ элементов площадной съем
ки однородной трещиноватосги основывается на учеге зависимости
теллофнзических свойств пород от их блочности.
-
Методы расчета параметров устойчивых откосов учитывают прочностные свойства по плоскостям ослабления в реальных условиях их залегания, качества и состояния контактирующих поверхностей.
-
Выбор эффективных конструкций бортов карьеров в скальных породах осуществляется с использованием экономико-геомеханнческпх моделей, учитывающих форму откоса, пространственное положение рудного тела и изменение прочности горных пород с глубиной.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
теоретическим анализом результатов определений показателей структурного ослабления механических свойств породного массива и оценкой влияния этих показателей на устойчивость уступов и бортом карьера;
определением параметров бортов с коэффициентом надежности, равным 1,84 (при доверительной вероятности 0,95) и риском разрушения откосов, равным 0,025.
Научное значение работы заключается в установлении взаимосвязи геомегрических параметров откосов и комплексного показателя прочности пород по поверхностям осліплення.
Практическое значение работы состоит в разработке методики определения границ элементов площадной ст "мкн участка съемочной точки при изучении трещииоватостп, методов определения параметрои устойчивых откосов с учетом прочности по плоскостям ослабления и их пространственного размещения в породном массиве, методов оценки экономической эффективности применения конструкций бортов основных форм и их комбинаций.
Реализация выводов и рекомендаций работы на карьерах позволит повысить надежность определения параметров рациональных конструкций бортов и их эксплуатации, полноту отработки месторождении и безопасность ведения горных работ. Основные результаты работы переданы проектной организации для корректировки технического проекта реконструкции Жирекенского карьера с ожидаемой прибылью 8,2 млрд руб. на 100 м протяженности борта. .
Апробация работы. Основные положения .работы докладывались и получили одобрение на научно-технической конференции Московского государственного горного университета "Экологические проблемы горного производства" (Москва, 1995 г.). симпозиуме "Современное горное дело: образование, наука, промышленность" (Москва, 1996 г.), научных семинарах кафедр геологии и маркшейдерского дела и геодезии МГГУ.
Публикации. Оснопное содержание диссертации опубликовано в 2 работах.
Структура и обт>еи работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаа, заключения. Содержит^страшщ машинописного текст.!, 22 таблицы, 50 рисунков, приложение и список литературы из 199 наименований.
Автор выражает глубокую признательность руководителю диссертационной работы проф., докт. техн. наук А.М.Гальперину за полученные знания и навыки ведения научной работы, искреннюю благодарность канд. техн. наук Б.В.Несмеянову за помошь и поддержку при выполнении всех этапов исследований.
