WORK OF COMBINED LARGE DIAMETER PIPE (SLURRY PIPELINE) ON ALLUVIAL SOILS TAILING HGF

<jats:p>The research results of influence of the deformation of tailing-dump dams on the sludge lines are considered. In designing the routes of sludge lines, it is offered to calculate the base deformations under the sludge line to substantiate the anti-destruction protection of sludge lines. </jats:p>

section_content: The research results of influence of the deformation of tailing-dump dams on the sludge lines are considered. In designing the routes of sludge lines, it is offered to calculate the base deformations under the sludge line to substantiate the anti-destruction protection of sludge lines.

section_content: В даний час трубопровідний вид транспорту широко застосовується в гірничодобувній промисловості. Аналіз сучасних технологій транспортування і переробки корисних копалин в умовах шахт і рудників України вказує на широкий спектр застосовуваних видів трубопровідного транспорту. При цьому трубопровідний транспорт використовується як у виді магістральних систем, що представляють собою одне з основних технологічних ланок процесу видобутку або збагачення, але також широко використовується для забезпечення менш значних і допоміжних виробничих процесів [1]. 

Поширеність трубопровідного транспорту в гірничодобувній галузі, обумовлена різноманітністю можливих схем його застосування. Він є незамінною технологічною ланкою в складі вуглесосних і землесосних установок, гідромеханізації кар'єрів, збагачувальних фабрик, а також намиванні дамб хвостосховищ. 

У практиці прокладання пульповодів використовуються дані про рельєф місцевості (балки, яри, водостоки). В аномальних зонах проектуються підтримуючі опори, компенсатори, обходи (подовження траси) і т. д. [2]. Але при прокладанні пульповодів не враховуються дані структурної оцінки їх профілів, що приводить надалі до порушення цілісності тіла пульповоду, який виготовляється звичайно зі сталі. Небезпека проривів полягає не тільки у втратах рідини, що транспортується, але і розмиві тіла дамби, що може призвести до аварії, яка нанесе також і негативні екологічні наслідки. Тому важливим практичним завданням є дослідження деформацій, що виникають в тілі дамби під пульповодом.
section_name: Постановка проблеми у загальному вигляді та її зв'язок із важливими практичними завданнями

section_content: Результати останніх публікацій свідчать про наявність трудомістких проблем у технологічному процесі гірничорудного виробництва. Не завжди проводяться необхідні комп'ютерні дослідження із використанням останніх методик. Це призводить у підсумку до аварійних ситуацій на гідротехнічних спорудженнях і навіть до зупинки підприємства.
section_name: Аналіз останніх досліджень і публікацій, у яких започатковано розв'язання даної проблеми

section_content: Виникаючі швидкоплинні аварії на дамбах (греблях) хвостосховища, як правило, відносять до категорії «раптових», а причиною аварії, що відбулася, в основному, вважають порушення технології складування хвостів (шламів), переповнення ємкостей і т. д., але тільки не стан гірського масиву хвостосховища. Тому важливим завданням є дослідження деформацій огороджувальних дамб хвостосховища для обґрунтування захисту пульповодів від руйнування.
section_name: Виділення не розв'язаних раніше частин загальної проблеми, яким присвячується дана стаття

section_content: Виявити вплив масиву огороджувальної дамби хвостосховища на виникнення і розвиток у насипних ґрунтах ослаблених і аварійнонебезпечних ділянок під пульповодом. Розгля-нути та порівняти розраховані (за програмою і аналітично) та виміряні значення деформацій основи ґрунту під пульповодом. Широкі можливості при оцінці НДС відкривають, так звані, чисельні методи рішення, запозичені з механіки твердого деформуючого тіла. Найбільш ефективний з них -метод скінченних елементів (МСЕ). Суть методу полягає в тому, що суцільне тіло розглядають як таке, що складається із скінченного числа окремих елементів, що впритул прилягають один до одного і шарнірно скріплених між собою у вершинах цих елементів.
section_name: Формулювання мети статті

section_content: Застосування в практиці інженерних розрахунків стало можливим із розвитком і доступністю обчислювальної техніки. В останні два десятиліття завдяки застосуванню цього методу істотно розширився клас задач, розв'язуваних у механіці гірських порід. 

Сучасні стандартні програмні засоби дозволяють суттєво розширити можливості методу скінченних елементів (МСЕ). Так, наприклад, для оцінювання напружено-деформованого стану системи «хвостосховище-основа» може бути використаний програмний комплекс «CONCORD-4. 2», розроблений професором С. Ф. Клованичем за участю фахівців Полтавського НТУ ім. Ю. Кондратюка, який добре адаптується для розрахунків такого типу задач. Програмний комплекс призначений для рішення різних, як зовнішніх, так і внутрішніх задач механіки твердого тіла. Реалізована плоска задача (плоский напружений і плоский деформований стан) із використанням ізопараметричних скінченних елементів загального виду першого порядку [3]. 

На прикладі Полтавського ГЗК розглянемо рішення задачі оцінювання НДС дамби хвостосховища. Із загального масиву виділяємо область, яка нас цікавить. У даному випадку це геологічний розріз огороджувальної дамби ІІІ-го відсіку біля ПК45. При побудові розрахункової схеми враховано літологічне залягання ґрунтів [4]. 

Відповідно до геологічного розрізу вводимо у програму механічні характеристики прошарків ґрунту: питому вагу ( ) γ, коефіцієнт Пуассона ( ν ), значення кута внутрішнього тертя ( ϕ ), зчеплення ( с ) й модуля деформації ( Е ). 

Виділивши на розрахунковій схемі окремі шари ґрунтів, розбиваємо область на скінченні елементи. В загальному випадку середовище є неоднорідним за своїми механічними властивостями. Однак розбивку на елементи зроблено так, що у межах кожного елемента ділянка середовища розглядається як однорідна. Причому, будь-який інший елемент, залишаючись так само однорідним, характеризується показниками механічних властивостей, відмінними від інших [5]. Таким чином, система елементів в цілому представляє неоднорідне середовище. 

Точність і надійність моделювання залежить від досконалості прийнятого алгоритму рішення задачі, достовірності розрахункової схеми конкретним умовам будівництва чи експлуатації споруд, точності прийнятих у розрахунках параметрів і характеристик матеріалів, урахування дії інженерно-геологічних і техногенних процесів, послідовності будівництва і т. п. [6]. 

У межах площадки досліджень розрахункової схеми на глибину до 20,0 м поширені техногенні ґрунти чаші і дамб обвалування хвостосховища. Дамба з відміткою 89,75 м відноситься до вторинних дамб, утворених шляхом відсипання хвостів. Висота дамби складає 13,55 м. Насипні ґрунти тіла дамби залягають на намивних ґрунтах -хвостах чаші сховища. Хвости характеризуються середньощільним і рихлим складенням, в окремих інтервалахщільним. Чітко вираженої закономірності в заміщенні літологічних різновидів хвостів не простежується. На глибину 1,0…2,0 м дамба укріплена скельним накиданням із кварцитів. 

Далі геологічний розріз складають насипні ґрунти тіла дамби: техногенні ґрунти по гранулометричному складу відповідають піскам дрібним, середньої крупності, пилуватим, рідшесупіскам. 

Розглянемо результати розрахунку дамби ІІІ-го відсіку хвостосховища. На рис. 3 показано розрахункову схему із зазначенням усіх шарів. 

Рис. 3. Ізополя деформацій дамби при її самоущільненні: На основі проведених досліджень можна стверджувати, що при деформації основи 0,035 м під пульповодом на досліджуваній ділянці (одержаної за програмою) слід очікувати максимальне переміщення пульповоду 0,0328 м (розраховане за СНиП 2. 05. 06-85). 

За отриманими результатами можна виявити та передбачити причини аварійних випадків, пов'язаних із розривами збірних труб (пульповодів), прокладених під і над високими насипами. 

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
section_name: Виклад основного матеріалу досліджень