- •Затверджено метод комісією 7.090301
- •Зміст дисципліни «Теорія управління станом гірського масиву»
- •Рекомендована література
- •Лекція №1 Відкриті гірничі роботи в складних гірничотехнічних умовах
- •1.1. Загальні питання доцільності управління стійкістю
- •1.2. Основні поняття до дисципліни
- •Лекція №2 Природні і техногенні фактори стійкості масивів гірських порід
- •2.1. Масиви гірських порід відвалів і бортів, їхня загальна характеристика
- •2.2. Фактори стійкості масивів
- •2.3. Основні властивості порід, які регулюють поводження масиву
- •2.4. Реологічні властивості гірських порід
- •2.5. Підземні води і кліматичні фактори
- •2.6. Структурна характеристика порід масиву
- •2.7. Техногенні фактори стійкості відвалів і бортів
- •Лекція №3 Деформація масивів, відвалів і бортів
- •3.1. Характеристика деформацій
- •3.2. Спостереження за станом бортів і відвалів
- •3.3. Паспортизація деформацій укосів відвалів і бортів
- •Лекція №4 Прогнозування стійкості відвалів і розрахунок їхніх параметрів
- •4.1. Сутність прогнозування схеми й методи розрахунку
- •Лекція №5 Управління стійкістю відвалів і бортів
- •5.1. Способи управління стійкістю укосів
- •5.2. Маневрування гірничими роботами
- •5.3. Зниження впливу підривних робіт на стійкість бортів
- •5.4. Інженерні методи управління станом масиву гірських порід
- •Лекція №6 Визначення стійкості відвалів
- •6.1. Визначення кута укосу відвалів, розташовуваних на стійкій підставі
- •6.2. Методика розрахунку параметрів відвалів, розташованих на шарі нестійких (пластичних) порід
- •6.3. Борт має ряд несприятливо орієнтованих поверхонь ослаблення або поверхня ковзання на профілі має вигляд ламаної лінії
- •6.4. Відвал перебуває на шаруватій похилій основі
- •6.5. Проектування високих відвалів скельних порід
- •6.6. Слабкі породи у відвалі на стійкій основі
- •Лекція №7 Розрахунок стійкості бортів кар'єру
- •7.1. Параметри плоского борта при відсутності несприятливо орієнтовних ослаблень
- •7.2. Розрахунок стійкості бортів опуклого профілю
- •7.3. Борт складений обводненими рихлими породами
- •7.4. У основі борта або відвала залягає шар пластичних глин
- •7.5. Борт складений обводненими рихлими породами і в основі його залягає шар пластичних глин
- •7.6. Борт має несприятливі орієнтовані площини ослаблення
- •7.7. Борта у вигляді синклінальних складок
1.2. Основні поняття до дисципліни
Масив гірських порід – частина земної кори, що вміщає кар'єр, техногенні насипи, що обмежені зоною з локалізованими інженерно-геологічними явищами, викликаними процесом видобутку корисної копалини.
Інженерно-геологічні явища – це роздільного роду порушення: деформація бортів й укосів (обвалення, зсуви, опливини й т.п.).
Стійкість масиву гірських порід обумовлена спільною дією великої кількості факторів. Вони поєднуються:
природні (фактори геологічного, гідрогеологічного і кліматичного походження – будова і властивості гірських порід, напружений стан масиву, водоносність, температура і атмосферні опади);
техногенні (фактори, що визначаються геометричними параметрами кар'єру, системою розробки, структурою гірничо-транспортного устаткування, кутом нахилу, висотою уступів, бортів, відвалів, глибиною і формою кар'єрів у плані, напрямку і Vподв гірничих робіт, вплив вибухів і застосовуваного устаткування, наявністю підземних гірничих виробок).
Лекція №2 Природні і техногенні фактори стійкості масивів гірських порід
2.1. Масиви гірських порід відвалів і бортів, їхня загальна характеристика
Масиви гірських порід представлені різними інженерно-геологічними типами порід. Це три типи:
1. Із твердими зв'язками або тверді гірські породи. Сюди відносяться магматичні, метаморфічні і осадові породи із твердими зв'язками на рівні кристалізації між окремими частками. Їх у практиці називають скельні і напівскельні породи.
2. М'які зв'язні породи – це тонкодисперсні осадові породи, що містять не менш 5 % глинистих часток (d < 0.005 мм). Підрозділяються по складу на глини, суглинки, супіски, лесовидні глини і суглинки.
3. Незв'язні, різнозернисті породи або сипучі. Поєднують у собі осадові уламкові породи (великоуламкові (d > 2 мм), піщані (d > 0.05-2мм)). Окремі зерна і агрегати цих порід зв'язані між собою переважно силами тертя.
Характеристика:
Перша група порід – мають високу міцність, вона майже не змінюється під впливом води. Умовно до цієї групи відносять і мерзлі гірські породи. Структурні зв'язки в таких породах визначаються наявністю льоду, а міцність їх значно нижче. Але в масиві мерзлі породи поводяться подібно скельним породам.
Друга група – міцність залежить від наявності води. Вода визначає водно-колоїдальний характер зв'язків між частками. У сухому стані породи мають відносно високу міцність. З ростом вологості – міцність зменшується, а при великому змісті води – породи можуть зовсім втратити міцність і переходити в текучий стан.
При зволоженні зв'язні породи набухають, при висушуванні дають усадку. Змінюється в цьому випадку обсяг на 25-30 %. Тиск набрякання, що розвивається при цьому, може досягати 1,5 МПа, а це часто приводить до небезпечних деформацій масиву в бортах кар'єру або відвалах.
Третя група – породи мають значну міцність при перевазі великих пор. Це спричиняється більшу водопроникність і водовіддачу. Стійкість порушується в таких породах шляхом розвитку деформацій, які відповідають моделі деформації сипучих тіл.
У межах одного масиву, борта, відвала можуть виявитися всі три групи порід. Тоді стійкість окремих ділянок і фактори, що визначають стійкість масиву в цілому, будуть різними.
При горизонтальному і пологому заляганні групи порід з малою тектонічною й фаціальною мінливістю мають місце прості умови складності залягання порід. Для умов середньої складності залягання порід характерно похиле й круте залягання порід зі складним характером порушень і тріщин.
Складні умови – характеризуються розвитком інтенсивної складчастості, тріщинуватості і тектонічної порушеності, сильною фаціальною мінливістю гірських порід.