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

80 тыс. м3, которая заменяется скальной вскрышей, могут возник­ нуть смещения массива со скоростью до 10 мм в сутки. В резуль­ тате чего оказались под угрозой разрушения здания и сооружения промплощадки шахты «Капитальная», расположенные на северозападном борту карьера. В связи с этим укрепление неустойчивого участка борта было решено произвести в два этапа, первый из ко­ торых предусматривал осуществление предупредительных мер по защите от деформаций и разрушений здания подъемных машин,, компрессорной и других сооружений шахты «Капитальная», а вто­ рой— разгрузку призмы активного давления ползневого массива,, выемку породы из котлована контрфорса и отсыпку скальных по­ род в тело Центрального контрфорса на предварительно зачищен­ ные коренные породы.

На первом этапе было выполнено искусственное укрепление поверхностного слоя промплощадки электросиликатизацией на глубину до 5 м (при средней мощности наносов 25 м). Затем в со­ ответствии с проектом было предпринято укрепление промплощад­ ки шахты анкерованной подпорной стенкой из разряженных свай­ ных рядов. Изготовленные из сборного железобетона мостовые сваи-оболочки диаметром 600 мм опускались в заранее пробу­ ренные скважины канатно-ударного бурения диаметром 800 мм. Полость свай и засвайное пространство заполнялись под давле­ нием цементным раствором с мелким заполнителем из гравия.

Нижняя часть (замки) свай заделывалась в свайное основание на глубину не менее 5 м, а верхние части были связаны мощным железобетонным ростверком из монолитного бетона с армату­ рой из двутавровых балок тяжелого профиля. Концы ростверка крепились к четырем массивным железобетонным анкерам, зало­ женным в ненарушенном скальном основании. Надежная заделка верхних и нижних концов свай позволила значительно снизить влияние изгибающих моментов и обеспечила устойчивость укре­ пленного массива с коэффициентом запаса, превышающим два. Сваи устанавливались в шахматном порядке в два-три ряда; длина их, в зависимости от профиля перекрытого четвертичными отло­ жениями лога, колебалась от 35 м (в центральной его части) до 8 м (по периферии). Всего было установлено 138 свай.

Работы по сооружению подпорной стенки были выполнены со­ гласно проекту. В настоящее время для контроля за качеством укрепления ведутся инструментальные наблюдения, свидетельст­ вующие о том, что промплощадки и расположенные на ней здания вполне устойчивы.

На втором этапе работ по укреплению неустойчивого участка северо-западного борта карьера была выполнена разгрузка приз­ мы активного оползневого массива, что потребовало выемки 100 тыс. м3 пород. После завершения этих работ и устройства лив­ неотводных канав была осуществлена выемка рыхлых отложений из котлована контрфорса объемом 200 тыс. м3 и отсыпка скаль­ ных пород в тело контрфорса объемом 100 тыс. м3.

193

В результате выполнения противооползневых мероприятий на северо-западном борту карьера отпала необходимость предусмот­ ренного ранее проектом Казгипроцветмета переноса основных со­ оружений промплощадки шахты «Капитальная», ее остановки на 10 дней и передачи 25% рудных запасов, добываемых карьером, подземным рудникам.

Общие затраты на выполнение противооползневых мероприя­ тий и на перенос сооружений промплощадки шахты «Капиталь­ ная», потери от ее остановки составляют 886,33 тыс. руб.

Таким образом, если учесть все затраты и потери, связанные с оползнем, экономический эффект от выполнения мероприятий по искусственному укреплению неустойчивого участка борта Зыряновского карьера превысил 10,5 млн. руб.

ностью осуществляется путем их покрытия растительным слоем и посевом многолетних трав.

Этот способ полностью себя оправдал на Лебединском карье­ ре КМА.

После испарения остаточной влажности песка (подвешенной капиллярной воды и воды углов пор), придающей песку некото­ рое сцепление, начались осыпи. При этом уступ выполаживался до угла естественного откоса. Это привело к подработке вышележа­ щего слоя торфа. Последний стал осыпаться, пригружая песча­ ный откос. Естественное зарастание откоса травой обеспечило его устойчивость против ветровой эрозии. Участки песчаных отко­ сов, не защищенные растительным слоем, подвергаются ветровой эрозии, и с течением времени это может привести к нарушению транспортных берм и берм безопасности.

В условиях засушливого (степного) климата укрепление песча­ ных откосов против ветровой эрозии представляет определенные трудности.

Для изучения возможности сохранения поверхности песчаных откосов ВНИМИ проводил на Соколовском карьере (СоколовскоСарбайский ГОК) опытные работы по укреплению участка откоса уступа, сложенного пылеватыми песками; угол откоса уступа рав­ нялся 35°. Для выполнения работ по укреплению использовался цементный раствор в разных соотношениях с водой (цемент мар­ ки 400), также в смеси с глинистым раствором, битум марки 3 и раствор битума с соляровым маслом в разных пропорциях. По­ верхность откоса была разбита на ряд полос, которые предвари­ тельно зачищались, выравнивались и поливались укрепителем. Через год было проверено состояние полос. Все полосы, покрытые цементным раствором, не сохранили корок покрытия, которые за этот период времени разрушились. Полосы, покрытые битумными составами, сохранились хорошо. Наряду с этим производилось укрепление поверхности откоса смесью песка с цементным раство ром, жидким стеклом с последующей поливкой его соляной кисло­

194

той, смесью цемента с жидким стеклом. В этих случаях образовы­ валась быстротвердеющая и достаточно прочная корка.

Как показали результаты опытных работ по укреплению по­ верхности песчаных откосов, основным недостатком является быст­ рое стенание жидкости по откосу. Вследствие этого образуется слишком тонкая корка покрытия, которая легко разрушается дождем п осыпающимся с откосов щебнем. Поэтому для более прочного схватывания материала покрытия с породой откоса и для образования корки значительной толщины можно рекомендо­ вать покрытие песчаных откосов торкрет-бетоном только по ме­ таллической сетке.

В Канаде были проведены экспериментальные работы по укре­ плению борта карьера напряженными анкерными тросами и сталь­ ными штангами большой длины [80]. Глубина карьера составля­ ла 150 м, высота уступов— 15 м, ширина берм — 9 м. Была про­ верена возможность увеличения угла наклона борта с 35,5° (безукрепления) до 53° с применением искусственного укрепления.. Расчетная стоимость укрепления составила примерно 3 тыс. долл, на 1 м длины борта, в то время как стоимость вскрыши равнялась 6 тыс. долл. (0,34 Долл/т). Прибыль, получаемая за счет сокра­ щения вскрыши, составила 3 тыс. долл, на 1 м длины борта. Она может быть еще больше, если применить более рациональный спо­ соб бурения скважин под анкеры. Затраты на бурение в данном случае составили около 50% от общей стоимости укрепления.

Укрепляли борт, сложенный крепкими скальными породами, разбитыми на блоки плоскостями отдельности, напластованиями, однако связь между отдельными^ блоками сохранялась. Предпола­ галось, что за пределами зоны трещиноватости, ограниченной ка­ кой-то плоской поверхностью, массив не нарушен и способен вос­ принимать нагрузки. В этой части массива закрепляли замки анке­ ров. Породы поверхности откоса, подверженные процессам вывет­ ривания, укрепляли металлической сеткой.

Экспериментальные работы проводились на участке борта вы­ сотой 20 м и шириной 15 м. Было установлено четыре анкера (на­ клонных к горизонту под углом 10°) попарно в верхней и нижней частях уступа на расстоянии 15 м между ними. Каждая пара анкеров у устья скважин соединена тяжами или железобетонными балками, .которые удерживают на поверхности откоса металличе­ скую сетку, предназначенную для предотвращения осыпей пород поверхности откоса.

Диаметр скважин для глубинных анкеров равнялся 90—100 мм, длина анкерных тросов 10, 33, 58 м, а стальной штанги диаметром 36 мм— 16 м. Трос состоял из 12 прядей диаметром 12,7 мм с не­ сущей способностью 136 тс.

Некоторые трудности были встречены при опускании длинных анкеров в скважины. Работа эта выполнялась вручную. В одну скважину, стенки которой пересекали зону, нарушенную трещиной, так и не удалось ввести трос до конца, хотя для этого было при­

195

влечено семь человек. Пришли к выводу, что стенки таких сква­ жин необходимо предварительно цементировать, а для анкеров длиной более 36 м увеличить диаметр скважин. Это касается сква­ жин, наклоненных под углом 10° к горизонту. При больших на­ клонах скважин диаметра 90—100 мм вполне достаточно даже для анкеров длиной 50—60 м. Был принят следующий порядок веде­ ния укрепительных работ. После ввода анкеров в скважины бето­ нировали замки анкеров (длина около 6 м ) . В период затверде­ вания цементного раствора (28 дней) на поверхность откоса наве­ шивали металлическую сетку из проволоки диаметром 5 мм с раз­ мерами ячеек 150X150 мм, а затем монтировали анкерные плиты и соединяли с ними арматуру поперечных балок (сечением 400X400 мм), служащих для удержания металлической сетки и укрепления верхнего слоя пород между анкерами.

Тросы натягивали с помощью домкратов усилием около 120 тс и расклинивали специальным клином. Металлическую штангу на­ тягивали усилием 66 тс и закрепляли специальной гайкой. Затра­ ты рабочей силы на эту операцию равнялись около 3 чел.-ч на один

.анкер. Натянутые анкеры оснащались приборами контроля. По истечении девяти месяцев скважины полностью заливали цемент­ ным раствором. Анализ стоимости укрепительных работ показал, что около 50% затрат составляет стоимость рабочей силы.

Затраты на укрепление 1 м борта составили около 3 тыс. долл. Стоимость укрепления единицы длины борта находится в зави­ симости от угЛа его наклона. Наибольшую прибыль можно полу­ чить при угле наклона, равном 53°.

В Ф Р Г предварительно-напряженные анкеры из стальных тросов или металлических стержней применяют для укрепления подверженных оползанию естественных склонов в районах стро­ ительства плотин.

В районе Шифергебирге (правый берег р. Рейн) успешно ста­ билизировали с помощью анкеров створы плотин и откосы над автодорогами. При строительстве плотины Биггетальшперре предварительно-напряженные анкеры использовались для предот­

На укрепляемом участке наблюдались мелкие и крупные зоны нарушений, достигающие мощности 0,5 м, разбивающие скальный массив на блоки.

До окончания работ по укреплению на участке произошло два оползня. Укрепление откоса произвели железобетонными балка­ ми, уложенными в виде решетки на поверхность откоса, и 29 анке­ рами. Анкерам задавали начальное натяжение от 55 до 100 тс. Конструкция их предусматривала возможность дополнительного натяжения. Трос, использованный для изготовления анкеров, имел антикоррозийное покрытие. Длина анкеров составила 9—32 м. При установке анкеров стремились, чтобы они по возможности пере-

196