Файл: Фисенко, Г. Л. Укрепление откосов в карьерах.pdf

взрывных работ в карьере блоки пород, оконтуренные такими трещинами, обрушаются, что может привести к нарушению режима горных работ и значительным затратам средств на восстановление транспортных берм и берм механизированной очистки.

Наличие в массиве борта ослабленных участков, а также зон сильнотрещиноватых или выветривающихся пород приводит к уменьшению общего угла наклона нерабочих бортов и к увеличе­ нию объемов вскрыши.

Для выявления технико-экономической эффективности укрепи­ тельных мероприятий, проверки расчетных методов и отработки технологии выполнения работ было произведено опытно-промыш­ ленное укрепление неустойчивого участка борта карьера протя­ женностью 100 м.

Участок сложен сильнотрещиноватыми неизвестковистыми алевролитами, прорванными дайками не менее трещиноватых афанитовых порфиритов.

Интенсивной трещиноватостью породы разбиты на блоки раз­ мерами 0,5X0,7X0,7 м в восточной части участка и 1X2x2 м в западной его части.

Наибольшую, с точки зрения устойчивости, опасность пред­ ставляют тектонические трещины юго-западного, широтного и юговосточного простирания с углами падения 40—60° в сторону вы­ работанного пространства. Развитие системы трещин меридиональ­ ного простирания с углами падения 45—50°, сопряженных с не­ благоприятно ориентированными трещинами других систем, обус­ лавливает лестничное строение поверхностей, по которым проис­ ходит обрушение подсеченных участков.

На всем протяжении бермы гор.412 м в пределах выбранного экспериментального участка наблюдались заколы и трещины с раскрытием от 1 до 10 см. Укрепление 100-метрового участка усту­ па было произведено железобетонными сваями набивного типа. Наряду с этим для предотвращения разрушения поверхностного слоя откоса под влиянием процессов выветривания и для разра­ ботки технологии укрепления откосов изолирующими покрытиями было осуществлено торкретирование части поверхности откоса по металлической сетке в сочетании со штанговой крепью.

Экспериментальные работы выполнялись в соответствии с про­ ектом, составленным ВНИМИ.

Исходными материалами для составления проекта укрепи­ тельных работ послужили физико-механические характеристики массива, полученные на основании лабораторных испытаний (угол трения по контакту р'р =29°, сцепление по контакту £ 'р = 4,5 тс/м2,

плотность пород у = 2,7 т/м3), а также данные структурной и инст­ рументальной съемок экспериментального участка. Расчеты пока­ зали, что в пределах участка фактический коэффициент устойчи­ вости откоса Яф = 1,1. Величина расчетного коэффициента запаса устойчивости яр принята равной 1,5.

173

ного бурения БСШ-250 с диаметром шарошки 214 мм. Расстояние от устья скважины до верхней бровки уступа определялось воз­ можностью установки гидравлических упоров станка и составило

0,44 кг, портландцемента марки 500—0,18 кг. Затраты на укрепле­ ние сваями 1 м3 пород составили 0,1 руб. (табл. V.3). Достигну­ тый экономический эффект при себестоимости вскрыши 1,3 руб. составил около 40 тыс. руб.

За укрепленным участком был установлен систематический маркшейдерский контроль по специально заложенным реперам,

174

Т а б л и ц а V .3

50 м с углом падения 45° и длиной по простиранию борта 21 м. Для восстановления бермы механизированной очистки на го­ ризонте 650 м необходимо было пройти полутраншею, в результа­

те чего вышележащие породы теряли устойчивость.

До начала нарезки бермы часть откоса площадью 525 м2 было решено укрепить железобетонными предварительно-напряженными штангами с затяжкой откоса готовыми железобетонными плитами размером 2 X 2 и 3 X 3 м и толщиной 100— 150 мм. Длина штанг из арматурной стали диаметром 25 мм составляла 4 м. Скважины под штанги бурили перфоратором ПМ-508 с люльки, специально изготовленной в мастерских рудника. Сетка крепления, в соответ­

подсчетам, стоимость укрепления 1 м3 пород штангами не превы­

Республики для безопасного ведения работ на нижележащем го­ ризонте было произведено укрепление борта в зоне шахтного ство­ ла и в траншее, расположенной на северном борту карьера, в ос-

175

новации которого залегали сланцы с дайками диабазов [87]. Про­ стирание сланцев — согласно борту, а падение — в сторону выра­ ботанного пространства под углом 27—32°. Покрывающая толща была сложена туффитами, легко подвергающимися выветриванию. При этом обнажались трещиноватые диабазы, сдвижение которых по борту в направлении ствола представляло опасность как рабо­ там в стволе, так и производственным помещениям, расположен­ ным на поверхности борта. Для повышения устойчивости борта была произведена его заоткоска согласно падению слоев пород; при этом верхняя бровка подошла вплотную к производственным помещениям. Однако опасность выветривания и обрушения туф-

•фитов не была предотвращена, поэтому поверхность откоса бортов была укреплена штангами длиной 1 м и покрыта набрызгбетоном по металлической сетке с ячейками 4X4 см, навешанной на высту­ пающие концы штанг. Сетка расположения штанг выбиралась в зависимости от нарушенности пород.

Проведенные мероприятия позволили обезопасить работы в

нажен гладкий крутой откос, подсеченный крупной раскрытой тре­ щиной, и большой скальный массив мог обрушиться по этой тре­ щине. Перед руководством строительства была поставлена задача построить плотину с выемкой минимального объема пород, в то же время обеспечив максимальную безопасность при строительстве

иэксплуатации сооружения.

Всвязи с этим было решено произвести укрепление откоса над плотиной, для чего каверны откоса заделывались «пломбами», ко­ торые прижимались к «здоровому» массиву с помощью длинных железобетонных штанг.

Работы производились со специальной люльки, спуск и подъем которой осуществлялся кабель-краном. По завершении возведе­ ния тела плотины, когда ее верхняя отметка оказалась на уровне ослабленной зоны, была произведена цементация массива в месте контакта с плотиной.

В США на п л о т и н е Г у в е р для укрепления огромной глы­ бы объемом 4600 м3, нависшей позади здания шлюзовой камеры, были применены предварительно-напряженные штанги с заделкой замков цементным раствором. Вертикально расположенная глыба длиной 62 м и высотой 37 м, общей средней мощностью около 4 м была отделена от прочного скального массива серией трещин, заполненных глиной. Это создавало опасность обрушения глыбы и разрушения здания шлюзовой камеры, а вместе с ним и несколь­ ких турбогенераторов. По различным причинам оказалось необхо­ димым укрепить ее на месте; для этого были применены железо­

176

чтобы пройти опасную зону и обеспечить закрепление штанг на глубине не менее 3,65 м в прочных породах каньона. Применялись различные способы, чтобы проверить пересечение скважинами зоны большой трещиноватости. Стержни штанг диаметром 50,8 мм были изготовлены на месте в соответствии с требуемыми разме­ рами длины замка, закрепляемого на необходимой глубине. Зам­ ковая часть штанг была снабжена ребрами, изготовленными из от­ резков труб, которые навинчивали на штанги. Стержни обертывали бумагой, чтобы избежать сцепления стали с нагнетаемым в сква­ жину раствором до натяжения штанг. Раствор приготовляли с во­

Предварительное натяжение осуществляли при помощи гидравли-' ческого домкрата с натяжной гайкой. После этого нагнетали в породу раствор для заполнения трещин и окончательного закре­ пления штанг. Нагнетание вели при давлении 0,35—1,75 кгс/см2. Работы дали удовлетворительные результаты.

В США во время строительства крупного бетонного соору­ жения были зарегистрированы подвижки породы в большом утесе против сооружения. Укрепление этого скалистого массива "было осуществлено при помощи железобетонных штанг, но без предва­ рительного напряжения. Кроме того, дополнительно были пробу­ рены дренирующие скважины, чтобы избежать возможности созда­ ния гидростатического давления позади укрепленного штанговой

ла 18 м.

Нагнетание вели при давлении 0,7—1,4 кгс/см2. Раствор приме­ няли с водоцементным отношением 0,7: 1 (по массе) с добавле­ нием алюминиевого порошка в количестве 0,004% от массы цемен­ та, чтобы уменьшить усадку цемента. При цементации на каждые 1,23 м скважины расходовалось 50 кг цемента. После установки штанговой крепи для окончательного укрепления скального мас­ сива через скважины глубиной около 12 м произвели дополнитель­ но его цементацию. Нагнетание раствора вели при давлении око­ ло 1,8 кгс/см2.

В А в с т р и и и Ф Р Г штанговая крепь применяется для укре­ пления скальных откосов над автострадами. При этом хвостовики штанг обычно связываются железобетонными балками.