Способ контроля устойчивости откосов Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля устойчивости бортов карьеров, откосов, уступов и отвалов. Оно может также использоваться для контроля за состоянием откосов дорожных, строительных и гидротехнических сооружений.

Известен способ контроля устойчивости бортов карьеров, основанный на определении: критических деформаций образцов пород путем лабораторных испытаний их на сдвиг, характеристик сопротивления сдвигу, соотношения сдвигающих и удерживающих сил и ускорения, приобретаемом массивом в процессе его смещения.

Недостаток этого способа состоит в том, что контроль за устойчивостью борта начинают осуществлять после начавшихся подвижек, причем массив приобретает ускорение.

При хрупком разрушении начало подвижек сопровождается обрушением пород, в связи с чем не обеспечивается безопасность работ.

Наиболее близким к изобретению (прототип) является способ маркшейдерских наблюдений за смещением реперов, сравнение получаемых деформаций с заданными пиковыми значениями.

Недостатками способа являются: дискретность наблюдений, не обеспечивающая выявление закономерности процесса сдви- жения пород: косвенное определение положения в пространстве общего вектора смещения реперов в направлении сдвига путем раздельного измерения вертикальных и горизонтальных смещений реперов: низкая чувствительность маркшейдерских приборов и инструментов к микроподвижvj00 00

ю

CJ

о

кам; измеряют скорости смещения пород начавшег ося бпоТТзТГёвого процесса, что не л рШмл ItfoiJOfl сх0уп ким p aSpy fljfe н йем.

Цель изобретения - повышение точно- сти и надежности контроля устойчивости откосов. - -.

На чертеже изображена схема поперечного сечения откоса борта, разделенного на потенциально неустойчивые блоки поверхностями ослабления в виде контактов между слоями пород.

Способ заключается в следующем.

Изучают структуру массива и устанавливают границы блоков (слоев) разделенные потенциально опасными поверхностями ослабления массива 13. В границах каждого блока (слоя) устанавливают репер 2 или 7, а между реперами помещают инструктивно - частичные датчики б, ориен- тйруя: их 6 тносите льн о н аИ 0а влеНй я ожидаемого сдвига. Датчики посредством кабеля 8 соединяют с распредёлйтёль й йй ультом 3.

Из каждой пары соседних реперов 2-7 и 7-10 первый является базовым, второй - рабочим.

Измерение смещения одного из блоков относительно соседнего осуществляется автоматически. Удлинение штока индуктивно- частотного датчика вызывает адекватное изменение частоты электрического тока, величину котор ого йзмёряют частотомером и фиксируют в регистрирующем устройстве 12. Фактическое смещение массива I, мм определяют следующим образом. В начале, на стенде, смещают шток датчика, измеряют соответствующую частоту электрического тока и строяттарировочный график в осях частота тока - смещение штока. В процес- се наблюдений за состоянием откоса изме- ряюУ частоту тока и с помощью графика определяют фактическое смещение массива. Последнее сопоставляют с предельно допустимым критическим значением (этало- ном) и ёс лй онб превы шено, останавливают работы.

к1чеётве э Ґал бннбго смещения массива может сйужйть вёличийа допустимой деформации; Шл7ченная в результате ста- тистйческой обработки ранее происшедших обрушении откосов. Однакб : в породах с хрупким разрушением достаточно зафикси- роШРь ШчШЙну Ш ию микроподвй жёк, тГе уЬтановить факт начинающегося про- цесса разрушен б бщё зв стШг ч о пёр ёьГм пр 13 й;а:кЬ:м потери устойчивости массива и вМё Ш п Ь вл ёййетр ещин бтptiва на ггШцадке откоса. В результате скачкообра Эн Ого мйк рьсрыва площадка опускается

на 3-5 мм, но разрушения откоса еще не происходит. Так как индуктивно-частотный датчик имеет высокую чувствительность, то можно фиксировать микроподвижки, равные долям мм и если они нарастают, останавливать работы до того, как появится трещина отрыва.

П р и м е р . На Оленегорском карьере в результате исследований устойчивости транспортной бермы было установлено, что коэффициент запаса устойчивости меньше нормативного и возможно обрушение по подрезанным горными работами контактам между слоями пород.

Для осуществления систематических наблюдений в траншее 1 (см. чертеж), пройденной под железнодорожным путем 5, оборудовали наблюдательную станцию, состоящую из Г-образных 2, 10 и Т-образных 7 реперов с кронштейнами 4, между которыми установили датчики 6 индуктивно-частотного типа. Оси датчиков ориентировали в направлении ожидаемого сдвига.

Наблюдения осуществляли в такой последовательности. В начале тарировали датчики и строили график зависимости частоты тока F от деформации I, в диапазоне длин 0,1-3,0 мм. Учитывая хрупкий характер разрушения пород, деформацию I 2 мм приняли предельно допустимой. Интервал частот при этом составил 5-7-10 Гц. Для мм по графику зависимости I-F определили критическую частоту тока Ркр- 6 -103 Гц, В процессе наблюдений снимали показания датчиков, сопоставляли с FKp и оценивали степень устойчивости участка борта.

При дистанционном контроле с диспетчерского пункта, распределительный пульт 3 соединяют кабелем 11 с диспетчерским пунктом, на котором находится регистрирующее устройство 12.

Формула изобретения Способ контроля устойчивости откосов, включающий установку на верхней площадке откоса базовых и рабочих реперов, измерение смещений пород откоса, их сравнение с полученными ранее допустимыми значениями смещений и определение устойчивости откосов по соотношению между измеренными и допустимыми смещениями, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля; предварительно на верхней площадке откоса выделяют потенциально неустойчивые блоки и направление ожидаемого сдвига, реперы устанавливают в каждом блоке, а см ёщения пород измеряют в направлении

51788239 6

ожидаемого сдвига с помощью преобразо- ориентированных в указанном направле- вателей, установленных между реперами и нии.

Использование: контроль за состоянием бортов карьеров, уступов, отвалов, откосов дорожных, строительных и гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: на верхней площадке контролируемого откоса выделяют границы блоков. В каждом блоке устанавливают реперы. Между реперами, находящимися на смежных блоках, устанавливают преобразователи смещений. Преобразователи ориентируют в направлении ожидаемого сдвига. Измеряют смещение пород откоса в направлении сдвига. По величине смещений определяют устойчивость откоса. 1 ил.