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

Участки откосов уступов, характеризующиеся различной сте­ пенью устойчивости, выделяются на плане горных работ карьера на конец отработки различными условными обозначениями.

План горных работ с выделением участков, требующих укреп­ ления, используется затем при экономических расчетах общих за­ трат на укрепление в целом по всему карьеру, а также на раз­ личные периоды освоения месторождения.

§4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ ПОРОД

ВОСЛАБЛЕННЫХ ЗОНАХ

Основными характеристиками прочности горных пород яв­ ляются характеристики сопротивления сдвигу: сцепление и коэф­ фициент внутреннего трения. Они изменяются-с течением времени при изменении условий их залегания. Проведение горных вырабо­ ток изменяет условия залегания пород в зоне влияния выветрива­ ния, граничащей с откосами уступов. Поэтому при определении характеристик прочности пород в откосах уступов недостаточно пользоваться методами испытаний физико-механических свойств

•горных пород естественной структуры и влажности [40]. Необхо­

в откосах уступов: при длительном обводнении контактов с водо­ проводящими слоями, при таких же значениях нормальных и ка­ сательных напряжений, какие будут испытывать породы в есте­ ственных условиях.

При изучении влияния обводнения пород на изменение их со­ противления сдвигу с течением времени в условиях разгрузки от давления вышележащих пород образцы выдерживают в компрес­ сионных приборах при удельных нагрузках, равных нормальным напряжениям по наиболее слабым поверхностям в рассматривае­ мых откосах без приложения касательных напряжений. Процесс набухания пород происходит более интенсивно при касательных напряжениях, превышающих предел ползучести при данном нор­ мальном напряжении.

Если в скальных породах поверхности ослабления представ­ лены тектоническими нарушениями и крупными трещинами, не заполненными глинкой трения, то коэффициент трения по таким поверхностям ослабления можно считать не изменяющимся с те­ чением времени и определять путем обычных испытаний на сдвиг по заранее подготовленной увлажненной поверхности.

В табл. 1.5 приведены величины углов трения по некоторым поверхностям ослабления, испытанным во ВНИМИ.

Величины сцепления по поверхностям ослабления в откосах уступов зависят от способа производства буровзрывных работ (у скальных и полускальных пород) и от процессов выветривания и набухания (у глинистых).

23

Таблица 1.6

В табл. 1.6 приведены природные величины сцепления по не­ которым поверхностям ослабления, но вероятность сохранения этих величин с течением времени в откосах уступов мала, поэто­ му при расчетах длительной устойчивости откосов уступов и их укрепления сцепление по поверхностям ослабления в расчет при­ нимать не следует.

При расчетах устойчивости уступов, подсеченных двумя систе­ мами трещин (поверхностей ослабления), имеющих различные углы падения в сторону свободной поверхности откоса, необходи­ мо учитывать сопротивление отрыву по крутой поверхности ослаб­ ления (рис. 1.8, а). Если оконтуренный трещинами блок является жестким, т. е. в нем не возникает площадок скольжения и отры­ ва, то его равновесие в откосе обеспечивается силами трения и

24

находят сопоставлением различных вариантов.

При решении вопроса о целесообразности укрепления участка борта затраты, необходимые на производство этих работ, обычно

ленных пород (или площадь укрепленного откоса).

Проект на укрепление участка борта составляется на основе детально выполненных инженерно-геологических изысканий, в ходе которых устанавливается наличие поверхностей ослабления мас­ сива (трещин, тектонических нарушений и пр.), их ориентация в пространстве, механические характеристики пород в ослаблен-

25

f

ной зоне, их выветриваемость и другие особенности массива, ока­ зывающие влияние на устойчивость бортов и откосов уступов бу­ дущего карьера.

Расчет экономической целесообразности укрепления участков бортов производят, исходя из сокращения объема вскрыши, при­ давая бортам более крутые углы.

Укрепление откосов становится целесообразным, если затраты средств на укрепление меньше суммы экономии, получаемой благодаря сокращению объема вскрыши.

Удельные затраты на укрепление выражаются или в стоимости 1 м3 укрепленного массива, или в стоимости укрепления 1 м2 по­ верхности откоса.

В табл. 1.7 приведены данные об укреплении отдельных' уча­ стков бортов ряда карьеров за период с 1962 по 1970 г.

Экономический эффект подсчитан без учета затрат на рекон­ струкцию борта. Это тот минимум, который можно получить при сопоставлении затрат на укрепление со стоимостью транспорти­ ровки в отвал обрушившихся пород. Если учитывать стоимость реконструкции бортов, экономический эффект был бы значитель­ но выше.

Укрепление откосов, в том числе и на карьерах, применялось и ранее. В. Ф. Беляев и др. в работе [5] приводят данные о стои­ мости укрепления 1 м3 породы механическими способами на не­ которых предприятиях (табл. 1.8).

укрепление 1 м2 откосов различными способами составляют, руб.

Набрызгбетон .......................................................................... 1,03—1,25

где Я, / — высота и длина борта соответственно, м; «2, он— углы наклона укрепленного и неукрепленного борта соответственно.

28