Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

1 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения критического состояния борта глубокого карьера. Известен способ наблюдения за де формациями откоса, заключающийся в производстве маркшейдерских инструментальных наблюдений в реперных то ках, заложенных вдоль профильной ли НИИ откоса, их обработке с использо ванием геодезических таблиц, а зате по этим вычисляют скорости деформац борта и время до наступления квитических деформаций откоса CllОднако существующий способ не обеспечнвае.т точности наблюдений за скоростями деформаций борта глубокого карьера, так как горнотехнические условия не позволяют сохрани на /(Дительное время систему рабочих реперов на поверхности борта из-за их незащищенности от технологии ведения горных работ, избежать погрешностей измерений, связанных с изменением плотности рудничной атмосферы в каждом цикле инструментальных наблюдений (например запыленности, циркуляции воздушных потоков, тепло вого излучения от движущегося транс порта), с нарушением устойчивости (стабильного положения) реперов под воздействием массовых взрывов. Кроме того, производство инструментальных наблюдений в глубоком карьере.связано со значительным объемом полевых и камеральных работ . что увеличивает продолжительность одного цикла наблк1дений и снижает оперативность получения показателей скорости деформации борта. Известен также способ измерения деформаций земной коры, основанный на измерении в зоне разлома сдвиговых горизонтальных деформаций путем съема показаний с помснцью лазерного интерферометра в реперных точках, в которых установлены призменные отра жатели 2 J. Недостатком способа является то, что он предназначен для изучения предвестников землетрясенияи при определении опасных деформаций борт глубокого карьера не может обеспечить необходимой информацией. Наиболее близким техническим рещением к данному является способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера, основанный ЗО2 на определении величины углов наклона понерхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания З}. Недостатком известного способа является трудоемкость подготовительных работ, связанных с закладкой бетонных фундаментов (например размером 1x1x1 м) для пунктов наблюдения реперов, которые представлены наклономерами. Для них необходимо создание изометрических условий путем применения теплоизолирующих конструкций (например отштукатуренных перемычек наклономерного и регистрирующего отсеков), и, ввиду этого, малая достоверность реперов. Кроме этого, в расчетную формулу определения полного смещения входит переменная величина- радиус кривизны поверхности скольжения, которая вносит погрешность. Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения опасных деформаций борта глубокого карьера,основанному на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленных приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости дефо1 ации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера. На чертеже изображена схема определения опасных деформаций борта глубокого карьера. Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера заключается в следующем. До постановки борта 1 на предельный контур 2 на глубине 0,5-0,8Н вкрест простирания борта, проходят штольню 3 длиной не менее половины предельной высоты борта (0,5Н), в штольне примерно на равных расстояниях закладывают рабочие репера , ,..., и т.д. с высотой оголовка 10-20 см и диаметром 10-15 мм, в торце штольни устанавливают над крайним репером лазерный интерферометр 4, например конструкции Хабаровского to фипиала ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений. После последовательной установки на рабочих реперах призменных отражателей измеряют горизонтальные скорости де- 5 формаций по длине профильной линии, определяют положение поверхностей скольжения 5, 6 и 7 и наиболее, .активную зону деформирования, например, 8 по максимальной величине ско- 20 рости смещения борта. За начальную скорость деформации борта принимают скорость на пункте установки лазерного интерферометра, равную V 0. Скорости деформаций 25 на рабочих реперах устанавливаются в результате измерений за счет определения приращения скорости ДУ. Вектор скорости рассчитывают с учетом углов наклона поверхностей сколь жения oL , оС ,. .. , о( , полученных в результате графоаналитического расчета 4,измеренных горизонтальных ско-ростей смещения борта по зависимости Угор где V - вектор скорости, мм/сут; V - горизонтальная, составляющая скорости, мм/сут; 0 otj - угол наклона Поверхйости скольжения к горизонту на участке ее пересечения со штольней. Из полученных значений скоростей 5 деформаций в дальнейшем используют максимальную их величину для установления активной зоны и расчета времени до наступления опасной деформации на основании экспериментально получаемой зависимости или по формуле

п VoSff .

At R

где it - время до обрушения откоса; 55 V g - скорость, при которой произойдет обрушение откоса, мм/год; ни щих ций мет наб сит 14 нос V (25 жен (фи сдв ско иоС ско 216

-Л|

мм/годи ot 60° так

V V гор гор я

УГОР-УГОР (216-120) cos 60°0,5

192 мм/год VP - измеренная скорость,мм/год; fi - коэффициент пропорциональности, год. Пример. Рассмотрим применепредложенного способа для следуюисходных данных: Высота борта, м400 Длина штольни, м200 Количество рабочих реперов4 Длина линий между рабочими реперами, м45 Точность измерения лазерного интерферомет- ра, мкм 0,01 Скорости горизонтальных деформа, измеренные лазерным интерферором в течение 4-часовой серии людений: а) первого рабочего репера отноельно пункта наблкдеиия (п)У.др мкм/ч или 120 мм/год; б) второго и третьего репера отительно ПН VrJ,p25 мкм/ч /216 мм/год) 26 мкм/ч (223 мм/год); г)четвертого мкм/ч- 9 мм/год). Критическая скорость деформации (обрушения) 600 мм/год Коэффициент пропорциональности В, (взяты из C5J)0,2 годУглы наклона поверхностей скольия в точках пересечения штольни г. 1) ot, 45° (cos 45° 0,71) 60° (cos 60° 0,5) otj 65° (cos 65° 0,42) 1. Определим скорости деформации ига массива по общей поверхности ьжения борта при мм/год 45° 170 MM/ГОД. cos 45° 0,71 . То же по локальной поверхности ьжения участка борта при VJf мм/год.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ БОРТА ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА, основанный на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей г в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленньгх .приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера. lU Dp О