Способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 E21C41/32 

откосом опорного гребня и верхним подступом.

Подрезка внутренних откосов опорных конусов на 0,3-0,35 их высоты от уровня нижнего подступа в зависимости от прочности свойств и времени стояния его до при- грузки вызывает перемещение зоны заколов на нижний подступ, что создает опасные условия работы экскаватора и другого вскрышного оборудования.

Кроме того, формирование передового и бокового опорных конусов на водонасы- щенном основании с неустановившимся режимом равновесия не позволяет вести отсыпку пород второго яруса на всю длину и высоту, что снижает приемную способность отвала и в целом снижает эффективность отвалообразования.

Цель изобретения - повышение эффективности отвалообразования разнопла- стичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и безопасных условий работы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отвалообразования в режиме управляемых деформаций, включающем формирование ярусов в проектном контуре отвала, отсыпку насыпи из твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насыпями пространства слабыми породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, прмгрузку откосов насыпей прочными породами, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными за- ходками, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыт пями после появления опасных деформаций-, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по фронту отсыпки до придания породам угла естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпку на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают прочными породами rto в сему периметру и приступают к формированию следующего яруса отвала.

Кроме того с целью повышения устойчивости отвала при отсылке ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре вала выпирания траншею на глубину расположения поверхности скольжения пород яруса отвала, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вал высотой равной 0,100,15 высоты формируемого яруса, после чего производят отсыпку яруса отвала.

Способ позволяет достигнуть максимальной интенсификации отваяообразова- ния при обеспечении безопасных условий

0 работы за счет совмещения работ на боковых участках, отсыпаемых из менее пластич- ных пород. Исключить многократную переэкскавацию вскрышных пород, что позволяет значительно сократить эксплуата5 ционные затраты. При этом дифференцированная отсыпка разнопла- стичных пород по участкам поперечными автомобильными заходками увеличивает сопротивляемость отвала сдвигу и в целом

0 его устойчивость.

Формирование второго и последующего ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, позволяет увеличить приемную способность в целом

5 отвала и сократить площади земель, отводимых под строительство отвала, что уменьшает степень вредного воздействия на природу.

На фиг.1 показана схема осуществле0 ния предлагаемого способа; на фиг.2 - то же, разрез.

Способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций осуществляют следующим образом.

5 В соответствии с планом горных работ в карьере, вскрытые породы в порядке их выемки дифференцируют по прочностным свойствам и из пород, обладающих меньшей пластичностью, с пионерной насыпи 1

0 ведут отсыпку передовых насыпей I и II по бокам проектного контура отвала поперечными заходками 2 гребневидной формы с бульдозерной планировкой в направлении 3 до проявления опасных деформаций в виде

5 трещин заколов значительной протяженности, после чего работы прекращают до ста,- билизации массива, а отвалообразование ведут в пространстве III, образуемом передовыми насыпями I и II, в обратном направ0 лении 4 породами с пониженными прочностными свойствами, например глинами. После стабилизации передовых насыпей производят пригрузку фронтального откоса 5 крупнокусковыми вскрышными по5 родами до придания породам угла естественного откоса. Затем отвалообразование ведут по вдей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на

среднем участке в пространстве ill между передовыми насыпями, а межоткосное пространство б между передовыми насыпями и средним участком засыпают разнопластич- ными породами и после отсыпки отвала до проектных контуров боковой откос 7 нижнего яруса и пригружают крупнокусковым материалом по всему периметру и приступают к формированию следующего 8 яруса отвала.

С целью повышения устойчивости отвала при отсыпке ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре вала 9 выпирания траншею 10 на глубину расположения поверхности 11 скольжения, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вал 12 высотой, равной 0,10-0,15 высоты формируемого яруса, после чего производят отсыпку яруса отвала.

П р им е р . Во вскрышу входят (сверху вниз): глины монтмррелонитовые, мелопо- добные каолинизированные толщи, легко- размокаемые глинисто-карбонатные образования, карбонатные породы, глини- сто-кремнисто-карбонзтные формирования скального облика и метосоматиты (кристаллически измененные породы). с На сухом участке площади отвала в 350 м к северу от предельного контура карьера с пионерной насыпи ведут отсыпку передовых насыпей I и II по бокам проектного контура отвала породами, обладающими большими прочностными свойствами, поперечными заходками 2 с помощью 110 т автосамосвала с бульдозерной планировкой в направлении 3.

Параметры заходки: длина 30-45, ширина до 30, высота гребня до 3 м. Для формирования одной заходки требуется 16 рейсов автосамосвала. Необходимая скорость продвигания фронта отвальных работ может, быть рассчитана из аналитической зависимости.

V( N п к/Цф I, м/сут(1)

где Q см - производительность автосамосвала, м /см;

N - количество автосамосвалов, шт.

г - коэффициент использования сменного времени;

k - число смен в сутки;

,8 - длина и ширина заходки.

Суточная скорость продвигания фронта отвала в зависимости от объема отсыпки и числа одновременно разгружающихся автосамосвалов приведена в таблице.

Таким образом, рациональная скорость продвигания фронта отвала лежит в пределах 3,5-9,3 м, причем 9,3 м - максимально достижимая скорость при работе по отсып- 5 ке одновременно двух автосамосвалов. Средняя скорость продвигания фронта предотвращающая возникновение опасных заколов должна составить 6,4 м. С этой скоростью по ширине заходки до 35-45 м может 0 быть обеспечена безопасная засыпка, и при большей ширине возможно проседание участка и появление трещин заколов.

По появившимся трещинам массив сползает со скоростью, равной

5

7 Нн-Нн+1, м/сут,(2)

где Нн - отметка репера начального наблюдения, м;

Нн-и - то же, через 1 сут.

0 При появлении опасных заколов (ширина разверзания 5-7 см, по длине 15-25 м) работы на боковых участках прекращают и дают завершиться процессу оползновения до полной стабилизации массива, а отвало5 образование продолжают на среднем участке в пространстве III между передовыми насыпями I и II в обратном направлении 4 со скоростью 6,4 м. В средний участок отсыпают более пластичные и обладающие мень0 шими прочностными свойствами породы (глины, мелоподобные каолиновые глины, углисто-глинисто-карбонтаные породы). Это дает возможность исключить из технологических процессов отвалообразования

5 формирование отдельной пионерной насыпи для отсыпки среднего участка, что позволяет несколько снизить затраты на отвалообразованме. Обеспечить безопасные условия работы на участке за счет уве0 личения сопротивляемости сдвигу путем пригрузки подошвенных частей более устойчивыми породами боковых участков. Таким образом, формирование среднего участка более пластичными породами про5 изводят в зажатой среде.

По стабилизации оползневых явлений боковых участков по фронту отвала производят пригрузку откосов 5 всех трех участков крупнокусковыми вскрышными

0 породами до придания отвалу угла естественного откоса. Для кремнисто-карбонатных пород он равен 34°. Это позволяет возобновить одновременно отсыпку пород на всех участках. Отвалообразованиё ведут

5 со скоростью, превышающей скорость возникновения трещин заколов, причем отсыпку пород боковых участков ведут с опережением, обеспечивающим безопасные условия работы технологического оборудования среднего участка.

По завершении отсыпки первого яруса межоткосное пространство 6 между внутренними откосами участков заполняют раз- нопластичными породами. Боковые откосы

7по периметру пригружают крупнокусковым материалом, например обломками ме- тасоматитов, Дифференцированная отсыпка разнопластичных пород по участкам позволяет обеспечить устойчивость отвала при его формировании на водонасыщенном основании.

С целью повышения приемной способности отвала за счет формирования второго

8и последующего ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на площадке нижнего яруса находят центр 9 центра вала выпирания, на половине расстояния между ней и линией нижней бровки откоса параллельно последней проходят траншею 10 на глубину расположения площадки 11 скольжения, траншею заполняют крупнокусковым легкофильтрующим материалом и формируют упорный вал 12 0,10-0,15 высоты яруса и положения плоскости 13 вертикального отрыва площадки скольжения, пригружают разнопластичны- ми вскрышными породами.

Данная величина высоты при грузки является оптимальной по результатам экспериментальных исследований, проведенных в рамках оценки устойчивости отвалов. Ширина основания призмы пригрузки может быть, рассчитана по методике Г.Л.Фисенко, согласно которой

-5К-17Г+-&-)

А -, ™ .

Кф

(3)

sln (1 --g -coser)

где Кф и Кп - коэффициенты фильтрации пород нижнего яруса и материала пригрузки;

а-угол откоса без пригрузки, град.

уп объемный вес материала пригрузки;

he - высота возможного высачивания.

Так как площадка скольжения под углом (45-р/2) к направлению главного напряжения возникает лишь с глубины Нэо, определяемой из известного выражения,

Н90-- г-(45-р/2)(4)

то высота призмы пригружаемого материала будет равна

hi«Hi-2Ki ctg(45-p /2)/yi (нижний ярус) (5) h2-H2:2K2 ctg(45-p/2)/ yi (второй ярус), (6)

где Ki и «2 - коэффициенты сцепления пород соответственно нижнего и второго ярусов;

yi и уа объемные веса пород соответ- ственно нижнего и второго ярусов;

р- угол внутреннего трения пород. Пригрузка ярусов по высоте hi и П2, а не по всей высоте дает возможность интенсифицировать строительство отвалов за счет сокращения времени дополнительных операций, связанных с подготовкой и транспортированием крупнокускового материала. При этом обеспечивается повышение устойчивости отвалов и приемной способности верхнего яруса и в целом отвала.

Формула изобретения

1.Способ отвлообразования в режиме управляемых деформаций, включающий формирование ярусов в проектном контуре

отвала, отсыпку насыпи из твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насыпями пространства слабыми,по- родами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригрузку откосов насыпей прочными породами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отвалообразования разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и безопасных условий работы, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходками, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыпями после появления опасных деформаций, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по фронту отсыпки до придания породами угла естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи

отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают по всему периметру и приступают к формированию следующего яруса

отвала.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости отвала при отсыпке ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре контура вала выпирания траншею на глубину расположения поверхности скольжения пород яруса отвала, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанньВ породах упорный вал высотой, равной 0,10- 0,15 высоты формируемого яруса, после чего производят отсыпку яруса отвала.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании этвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических условиях. Цель изобрэтения - повышение эффективности отва/юобразования разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании отвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических условиях. Известен способ отвалообразования. включающий транспортировку пород к месту разгрузки и их отсылку в два яруса с формированием опорного гребня на нижнем подступе путем непрерывной отсыпки пород на внешний откос до появления заколов на его внутреннем откосе. безопасных условий работы. Формируют ярусы в проектном контуре отвала. Отсыпают насыпи участками до появления опасных деформаций. Засыпают образуемое насыпями пространство слабыми породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригружают откосы насыпей прочными породами. Первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходка- ми, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыпями, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по фронту отсыпки до придания породам угла,естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают по всему периметру и приступают к формиро-. ванию следующего яруса отвала. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 1 таблица. Недостатком этого способа является высокая вероятность внезапного обрушения массива в момент распространения заколов ниже нижней бровки внутреннего откоса и невозможность использования технологического оборудования для снятия нагрузки опасных участков. Наиболее близким к предлагаемому является способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций, включающий транспортировку пород к месту разгрузки, отсыпку их в два подступа и заполнение породами промежутка между внутренним (Л VI ю ы ы N3 00