Устойчивость бортов карьера

С увеличением глубины карьера устойчивость бортов карьера приобретает важное значение. С увеличением глубины карьера увеличивается опасность обрушения бортов карьера при неправильном определении углов погашения. С другой стороны нерациональное уменьшение углов бортов карьера вызывает необходимость в дополнительных горных работах по разносу бортов карьера. Таким образом при определении устойчивости бортов карьера приходится учитывать действие двух ограничивающих противоречивых факторов: 1) создание безопасных условий работы, вызывающих выполаживаение бортов карьера; 2) стремление к уменьшению объёмов работ по дополнительному разносу бортов карьера, вызывающее увеличение угла откоса борта. Основные факторы влияющие на устойчивость бортов карьера:

1. Физико-механические свойства пород слагающие борта карьера;

2. Наличие и характер поверхностей ослабления в пределах борта карьера;

3. Размеры и форма карьера;

4. Обводнённость участков разработки;

5. Время существования карьера;

6. Характер буровзрывных работ в карьере;

7. Наличие нагрузок от сооружений на бортах карьера;

Физико-механические свойства горных пород являются одним из наиболее важных факторов устойчивости бортов, т.к. они определяют напряжённое состояние в бортах карьера под действием внутренних и внешних нагрузок из которых наибольшее значение имеет – главное касательное напряжение. Физико-механические свойства необходимо определять при решении вопроса устойчивости бортов карьера. Наиболее важными свойствами пород влияющих на устойчивость являются плотность, пористость, трещеноватость. Сопротивление пластическим деформациям в песчаных породах вызывается силами трения между отдельными их частицами. В глинистых непостоянной связью отдельных частиц породы. В ненарушенных скальных породах взаимным сцеплением их частиц. Мерой трения между частицами песчаных пород служит коэффициент трения f, величину которого представляют в виде тангенса некоторого угла - угол внутреннего трения: . Эти параметры определяются свойствами песчаных пород: . Сопротивление глинистых пород не зависит их связности. Связность глины определяется её плотностью и её водонасыщенностью. В равных условиях плотность глины изменяется в зависимости от нагрузки, в частности от высоты уступа, а водонасыщенность от гидрогеологических и атмосферных условий. Поэтому показатель связности глины С_п является переменным в широких пределах от 0,05 до 1,5 кг/см². Связность глин отнесённой к определённой нагрузке Р называют коэффициентом сопротивления к сдвигу и выражают в виде тангенса некоторого угла - угол сопротивления сдвигу (0,5-1). Устойчивость скальных пород обуславливается силами трения между структурными элементами (блоками), а коэффициент трения характеризует шероховатость поверхностей их соприкосновения. По мере увеличения плотности горных пород возрастает сопротивляемость пород сдвигу: . Слагаемы в этом выражении С и имеют различные значения при различных свойствах пород.

Размеры и форма карьерного поля оказывают влияние на устойчивость бортов. Особенно сильно влияет глубина карьера. С её увеличением резко возрастает усилие сдвигающее породы в сторону выработанного пространства. Форма карьера в плане так же оказывает влияние.

Надичие и характер расположение бортов карьера по отношению к поверхностям ослабления. К поверхностям ослабления относятся: контакты различных слоёв горных пород, тонкие прослойки, особенно отличающиеся от окружающих пород физико-механическими свойствами, сильно обводнённые тонкие слои, трещины в массиве горных пород, слоистость в пределах массива прилегающих к борту, тектонические нарушения и другие нарушения сплошности массива.

Гидрогеологическая характеристика оказывает на устойчивость бортов прямое влияние. По рекомендациям профессора И.А. Кузнецова при повышенной обводнённости горного массива следует не рабочий борт карьера при устойчивых породах выполаживать на 5-10 градусов и при неустойчивых – на 10-20 градусов от расчётных значений. Время в течении которого действует карьер влияет на устойчивость, особенно при расположении карьера в районах с резко континентальным климатом.

4.05.09