СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ УСТУПОВ В ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРА Российский патент 2004 года по МПК E21C41/26 E02D17/20 

Изобретение относится к строительству и горному делу и может быть использовано для восстановления уступов карьера в период его эксплуатации.

При обрушении участка уступа, являющегося транспортной бермой и находящегося в предельном контуре действующего карьера на большой глубине, переоформление участка борта неэффективно. В связи с этим возникает необходимость в восстановлении нарушенных участков на период эксплуатации карьера.

Восстановление ширины нарушенных участков возможно искусственной бермой с использованием контрфорса, подпорных стенок или удерживающих конструкций. Известны разнообразные конструкции подпорных стенок и искусственных берм, в том числе использующиеся в промышленном и гидротехническом строительствах, изложенные в трудах: И.К.Снитко (Статическое и динамическое давление грунтов и расчет подпорных стенок. М.: Госстройиздат, 1963, с.109-110, 129-132), Г.Л.Фисенко, Э.Л.Галустьяна (Укрепление откосов в карьерах. М.: Недра, 1974, с.130-136) и “Временных методических указаниях управлением устойчивостью бортов карьеров цветной металлургии” (УНИПРОМЕДЬ, М., 1989, с.81-96). Рассматриваемые конструкции можно подразделить на типы:

- контрфосы,

- тонкие подпорные стенки с большим заглублением в грунт,

- массивные подпорные стенки с неглубоким по высоте заложением в грунт.

При большой высоте уступов контрфос и массивные подпорные стенки не могут быть применены, так как располагаются в откосной части и будут иметь большую ширину, тонкие подпорные стенки не обеспечат необходимой несущей способности, обусловленной нагрузкой от транспорта и засыпаемой породы.

Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что контрфос, массивные и тонкие подпорные стенки неприменимы для восстановления несущей способности нарушенных участков высоких уступов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления обрушившегося откоса уступа или его части ("Временные методические указания управлением устойчивостью бортов карьеров цветной металлургии", УНИПРОМЕДЬ. М., 1989, с.94-95), включающий зачистку откоса уступа, бурение скважин и бетонирование свай, установку удерживающих элементов, закрепление их вплотную к откосу уступа и засыпку образовавшегося пространства вскрышными породами. Для реализации способа в месте установки вертикальных стоек сооружают площадку для размещения станка для бурения скважин. Скважины бурят как на горизонтальной части уступа (верхней берме), так и на самом откосе. В пробуренные скважины устанавливают анкера и бетонируют. Затем на анкера надевают трубы или буровые штанги заданной высоты и также заливают их бетоном или цементным раствором. Вертикальные стойки с помощью горизонтальных растяжек соединяют с откосной частью сварной конструкции (лежаном) и крепят ее штангами к массиву.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость при восстановлении нарушенных крутопадающих уступов в период эксплуатации карьера. Сооружение площадки для размещения станка для бурения скважин на откосной части уступа в период эксплуатации карьера требует применения специализированных технологических средств. Это приводит к большим трудностям связанным с бурением скважин, бетонированием свай и закреплением лежана штангами к массиву непосредственно на откосной нарушенной части уступа, куда нет обычного доступа.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и удешевление процесса восстановления нарушенных уступов в период эксплуатации карьера.

Поставленная цель достигается тем, что в способе восстановления нарушенных уступов в период эксплуатации карьера, включающем зачистку откоса уступа, бурение скважин и бетонирование свай, установку удерживающих элементов, закрепление их вплотную к откосу уступа и засыпку образовавшегося пространства вскрышными породами, бурение скважин и бетонирование свай ведут вдоль нарушенного участка уступа, секции удерживающих элементов устанавливают в готовом виде, заводя их за сваи на верхней берме, и жестко закрепляют, а после засыпки вскрышными породами планируют уступ на проектную ширину.

Причем бурение скважин и бетонирование свай осуществляют на верхней берме.

А при доступности нижней бермы уступа бурение скважин и бетонирование свай осуществляют на верхней и нижней бермах.

Бурение скважин и бетонирование свай вдоль нарушенного участка уступа позволяет наименее трудоемким способом, без дополнительных специальных технических средств, обеспечить закрепление удерживающих элементов.

Установка секций пространственных рам удерживающих элементов в готовом виде, заводя их за сваи на верхней берме и жестко закрепляя, позволяет значительно сократить время восстановления нарушенного участка уступа.

Планирование уступа после засыпки вскрышными породами на проектную ширину позволяет обеспечить проектную ширину уступа и другие требования, соответствующие СНиП 2.05.07-9.

Бурение скважин и бетонирование свай на верхней берме является наименее трудоемким способом закрепления свай, так как не требует подготовки специальных площадок для размещения станка.

Часто, при длительном стоянии уступов, из-за осыпания берм, к нарушенным участкам не бывает доступа и работы по восстановлению возможны только на верхней берме. При доступности нижней бермы уступа бурение скважин и бетонирование свай осуществляют на верхней и нижней бермах, это позволяет изменить расположение удерживающих элементов и, вследствие этого, существенно снизить нагрузки на конструкцию, ее металлоемкость и реализовать конструкцию из имеющихся на производстве металломатериалов, что также приводит к снижению трудоемкости и удешевлению процесса восстановления уступа.

На фиг.1 представлено текущее состояние нарушенного уступа.

На фиг.2 представлена схема восстановления нарушенного уступа.

На фиг.3 представлена схема восстановления нарушенного уступа при доступности нижней бермы уступа.

На фиг.4 представлена схема восстановления нарушенного участка уступа - вид сверху.

Пример конкретной реализации

В настоящее время карьер отработан на глубину 615 м. Работы производятся на участке транспортной бермы карьера. По основному однополосному съезду на протяжении 100 м обрушилась верхняя часть 1 откоса уступа, при этом ширина транспортной бермы уменьшилась на 2-8 м от проектной. В результате этого не выполняются нормы безопасности для проезда большегрузных автомашин.

Согласно СНиП 2.05.07-91 необходимо обеспечить проектную ширину однополосной транспортной бермы и предотвратить интенсивное разрушение уступа, тем самым сохранить съезд на период эксплуатации карьера.

Восстановление производится с помощью металлоконструкции, закрепленной в верхней части уступа. До этого проведены расчеты, в которых принимались следующие исходные данные: высота уступа 5-19 м., угол наклона 75°, длина нарушенного участка 50-100 м, высота - 2-6 м, ширина - 2-8 м, нагрузка от транспортных средств при наезде передним колесом 38 т.

Составляющие конструкции секций были рассчитаны исходя из условий устойчивости уступа в зоне нарушения, прочности стенки при действии нагрузки от транспорта и засыпаемой вскрышной породы

Работы по восстановлению нарушенного уступа осуществляются следующим образом.

В самом начале проводят подготовительные работы: зачистку нарушенного полотна транспортной бермы механизированным транспортом с применением специальной техники.

Предварительно собираются отдельные секции рамной конструкции. Все элементы рамной конструкции соединяются между собой сварочным швом. Секция рамной конструкции включает в себя следующие элементы (фиг.2, 3):

2 - продольные балки (двутавры сечением 550×180 мм),

3 - откосная часть секции (обшивка из арматуры и сетки “рабица”),

4 - стяжка (швеллер 120×54 мм),

5 - поперечная балка (швеллер 300×100 мм),

6 - сваи (2 трубы 146×5 мм на секцию).

С наружной стороны секции обшиваются арматурой и сеткой “рабица” 7.

По съезду, исходя из размеров каждой секции рамной конструкции, вдоль нарушенного участка бурят скважины 8 под сваи 6 на расстоянии не далее 6-ти метров от верхней бровки (по технологическим требованиям), глубиной 2-4 метра и на расстоянии 1-2 метра одна от другой, из расчета 2 сваи на секцию. В скважины устанавливают трубы, являющиеся сваями и бетонируют их. Забетонированные сваи несут функцию якорей, удерживающих секции.

Приступают к основным установочным работам, непосредственно на транспортной берме (фиг.2).

При помощи подъемного крана устанавливают секцию на съезд. Заднюю поперечную балку 5 рамы заводят за сваи 6 таким образом, чтобы откосная часть секции была прижата к откосу уступа и соединяют раму со сваями сварочным швом. Количество секций определяется протяженностью нарушенного участка, согласно фактическому положения нарушенного участка по маркшейдерской съемке. Каждая предыдущая секция соединяется с последующей сварочными швами в средней и задней части рам. По завершении установки секций на съезд поверхность транспортной бермы и пространство 9, образованное рамной конструкцией и откосом уступа, отсыпают вскрышной породой высотой до 1 м.

В конце всех работ производят окончательную планировку съезда путем укатки отсыпанной породы автотранспортом и отсыпают удерживающий вал 10 согласно СНиП 2.05.07-9. В результате реализации способа получается зафиксированная конструкция уступа с восстановленной несущей способностью и шириной.

В случае доступности нижней бермы уступа и при достаточном количестве использованных металломатериалов (буровые трубы, швеллера,...), из которых можно изготовить откосные части 3 секций, способ реализуют с удерживающими элементами на всю высоту уступа. Для этого на верхней и на нижней бермах, исходя из размеров каждой секции рамной конструкции, вдоль нарушенного участка на расстоянии не далее 6-ти метров от верхней бровки (по технологическим требованиям), бурят скважины 8 под сваи 6 глубиной 2-4 метра и на расстоянии 1-2 метра одна от другой из расчета 2 сваи на секцию. В скважины устанавливают трубы, являющиеся сваями и бетонируют их. К сваям на верхней и нижней бермах устанавливают готовые секции удерживающих элементов. Далее закрепляют их обычным образом, засыпают образовавшееся пространство вскрышными породами и планируют съезд.

Изобретение относится к области строительства и горного дела и может быть использовано для восстановления нарушенных уступов в период эксплуатации карьера. Техническим результатом является снижение трудоемкости и удешевление процесса восстановления нарушенных уступов. Для этого способ включает зачистку откоса уступа, бурение скважин и бетонирование свай, установку удерживающих элементов, закрепление их вплотную к откосу уступа и засыпку образовавшегося пространства вскрышными породами. Причем бурение скважин и бетонирование свай ведут вдоль нарушенного участка уступа, секции удерживающих элементов устанавливают в готовом виде, заводя их за сваи на верхней берме, и жестко закрепляют, а после засыпки вскрышными породами планируют уступ на проектную ширину. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ восстановления нарушенного уступа в период эксплуатации карьера, включающий зачистку откоса уступа, бурение скважин и бетонирование свай, установку удерживающих элементов, закрепление их вплотную к откосу уступа и засыпку образовавшегося пространства вскрышными породами, отличающийся тем, что бурение скважин и бетонирование свай ведут вдоль нарушенного участка уступа, секции удерживающих элементов устанавливают в готовом виде, заводя их за сваи на верхней берме, и жестко закрепляют, а после засыпки вскрышными породами планируют уступ на проектную ширину.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение скважин и бетонирование свай осуществляют на верхней берме.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при доступности нижней бермы уступа, бурение скважин и бетонирование свай осуществляют на верхней и нижней бермах.