3. Прогноз устойчивости бортов карьеров и отвалов

Под прогнозом устойчивости бортов карьеров и отвала понимают научно обоснованное суждение о перспективах, возможных состояниях откосов в течение всего срока их службы. Обоснованное суждение о состоянии откоса формируется на основе использования нескольких видов прогнозов, задача которых – расчет на заданный интервал времени развития геомеханических процессов, происходящих в прибортовом массиве горных пород и на его поверхности (бермы и откосы) в зависимости от естественных, сложившихся и ожидаемых инженерно-геологических, гидрогеологических и горно-технических условий.

Прогноз играет важную роль в управлении состоянием массива горных пород, так как с его помощью повышается эффективность принимаемых технологических решений. Рациональное ведение горных работ в карьере обуславливается не только выбором способа вскрытия, но и параметрами бортов и уступов, при которых обеспечивается их устойчивость в течение длительного времени.

Прогнозы устойчивости откосов различаются по времени, методам, характеру и этапам прогнозирования (рис. 3.1).

Промежуток времени, на который разрабатывается прогноз, называют периодом упреждения. Периоды упреждения могут включать оперативный (от суток до месяца), краткосрочный (от месяца до года), среднесрочный (от года до 5 лет), долгосрочный (от 5 до 15 лет) и дальнесрочный (свыше 15 лет) прогнозы.

По методам разработки прогноз устойчивости откосов подразделяется на два класса: эмпирико-статический и генетический.

Эмпирико-статический прогноз предусматривает набор представительного ряда эмпирических данных и с определенной вероятностью установление закономерности развития геомеханического процесса в прошлом для принятия решения на будущее. При генетическом прогнозе выявляют причинно-следственные связи прогнозируемых деформаций уступов, бортов карьеров и отвалов с факторами, влияющими на устройство откосов.

В зависимости от объема геолого-разведочных данных, инженерно-геологической изученности, планов ведения горных работ и технических заданий различают поисковый и нормативный прогнозы.

Поисковый прогноз устойчивости – определение возможных состояний массива горных пород в течение всего срока службы карьера или отвала по данным геолого-разведочных работ. Разрабатывается этот вид прогноза на стадии проектирования с применением методов инженерно-геологических прогнозов. Эти методы включают: сравнительно-геологический (метод аналогии), моделирования откосов и расчетные, учитывающие возможные неблагоприятные условия месторождения и факторы, влияющие на устойчивость откосов.

Нормативный прогноз устойчивости заключается в определении путей и сроков достижения допустимых деформаций откосов на различных этапах развития горных работ. Данный вид прогноза используют в период строительства и эксплуатации карьера и отвала. К указанному периоду завершается выполнение основных объемов инженерно-геологических, гидрогеологических, геомеханических и технологических исследований. Главная задача этих исследований заключается в выявлении таких участков бортов, уступов и отвалов, на которых возможны деформации откосов из-за геологических нарушений, изменения гидрогеологических условий и геомеханических параметров массива.

Рис.3.1. Схема комплексной системы прогнозирования устойчивости откосов: 1- оперативный; 2 – краткосрочный; 3 – среднесрочный; 4 – долгосрочный; 5 – дальнесрочный