Управление безопасностью отвалообразования при формировании отвалов на неоднородном основании

СЕМИНАР 14

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

ОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Г.А. Прохоренко, В.Н. Сытенков, Р.Ш. Наимова, 2001

УДК 622.271

Г.А. Прохоренко, В.Н. Сытенков, Р.Ш. Наимова

УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОТВАЛОВ НА НЕОДНОРОДНОМ ОСНОВАНИИ

днои из важнейших задач, возникающих при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, является сокращение площадей, занимаемых отвалами и соответственно сокращение времени на вспомогательные технологические операции. Поэтому совершенствование технологии отвалообразования ведется по пути увеличения вместимости отвалов, отсыпаемых на ограниченной территории, что в конечном итоге ведёт к ощутимым экономическим выгодам.

К настоящему времени по результатам открытой разработки месторождений Мурунтау и Учкудука собран большой объем фактических данных по нарушениям устойчивости отвалов, физико-механическим и деформационным характеристикам пород в отвалах и основаниях отвалов, особенностям развития процессов деформирования отвалов различного состава, на прочном и слабом основании. Накопленный опыт позволяет предложить новые технологические схемы отвалообразова-ния, направленные на повышение безопасности отвальных работ и увеличение вместимости отвалов. При этом в качестве главного направления было принято формирование высоких (высотой более 50 м) отвалов, что потребовало разработки научно-техничес-ких основ такого отвалообразования, базирующихся на концепции обеспечения безопасности выполняемых работ. Главным элементом такой концепции является иерархически построенная структура. Эта концепция базирует-

ся на устойчивости системы "отвал-основание", а безопасность отвального оборудования - устойчивостью системы "машина-отвал". Указанный подход к обеспечению безопасности отвалообразования способствует правильному пониманию значения устойчивости отвала и позволяет в ряде случаев отказаться от сохранения устойчивости первой системы, перейдя к управляемому сдвижению пород в отвале, но сохранив устойчивость второй системы, обеспечив, тем самым, безопасность работы оборудования.

Анализ деформаций отвалов карьера Мурунтау позволил сделать вывод о том, что их параметры зависят не только от высоты отвала, но и от его конфигурации в плане. При этом было установлено, что:

• единичные деформации сдвига образуют в теле отвала трещину отрыва, имеющую на поверхности отвала криволинейную, близкую к круговой форме;

• кривизна трещины отрыва в плане для единичной деформации является величиной постоянной для пород, из которых формируется отвал;

• величина захвата деформации находится в прямой зависимости от кривизны отвала в плане, а деформация в целом формируется из единичных смещений массива.

Так, например, для пород карь-ра Мурунтау трещины отрыва на поверхности отвалов имеют средний радиус 200+15 м при зоне захвата на автомобильном отвале выпуклой формы (радиус 140 м) около 40 м, а

прямолинейной - 22 м (высота отвала 30 м).

Взаимосвязь зоны захвата оползня с конфигурацией отвала может быть положена в основу повышения безопасности отвальных работ при наличии в его основании пород с различной несущей способностью. В частности, в карьере Му-рунтау при формировании на песча-чано-глинистом основании автомобильных отвалов высотой 60 м наблюдалась их деформация на участ-стках временных водотоков, теризующихся пониженной

щей способностью. Для

ния безопасности работы свалов высота отвала на таких участках понижалась в два раза, что ложняло технологию отвалообразо-вания и увеличивало расстояние ревозки. Такое понижение высоты отвала было устранено за счет нения формы отвала в плане с пуклой или прямолинейной на гнутую с радиусом, равным радиусу трещины отрыва на поверхности отвала (рис. 1).

При использовании конвейерного транспорта на участках с пониженной несущей способностью пород основания безопасность предложено обеспечить путем опережающей отсыпки провоцирующих конусов пород (рис. 2).

Поставленная задача решается тем, что при формировании отвала консольными отвалообразователями инициируют оползневую деформацию путем последовательной отсыпки нескольких дестабилизирующих

конусов пород на верхнюю бровку отвала. Затем также последовательно отсыпают ряды стабилизирующих конусов сначала на боковую поверхность каждого инициирующего конуса, а затем на боковую поверхность каждого стабилизирующего конуса предыдущего ряда. При этом длина ряда дестабилизирующих конусов вдоль верх-

ней бровки принимается равной двум радиусам линии отрыва оползней в отвалах карьера Му-рунтау, т.е., около 400-430 м. Высота отсыпки конусов составляет 110 метров, а при дальнейшей планировке и усадке высота отвала составляет 90 метров.

При первом дестабилизирующем этапе отсыпки породы, размещен-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

ные на верхней площадке отвала, создают дополнительную нагрузку на основание отвала, что может спровоцировать возникновение оползневых деформаций. Дальнейшую отсыпку пород этого конуса продолжают до самостабилизации оползня (если он возникнет), когда оползневое тело создает как бы подпор конусу. Затем перемещают от-

валообразователь и отсыпают следующий дестабилизирующий конус пород на бровку насыпи и т.д., формируя, таким образом, ряд дестабилизирующих конусов. В процессе последующего стабилизирующего этапа отсыпку пород ведут последовательно на полученную боковую поверхность или оползневое тело сначала каждого дестабилизирую-

Рис. 1. Схема развития оползня (а) и формирования отвала вогнутой формы (б) на участках с пониженной несущей способностью пород

Рис. 2. Способ отвалообразования горных пород

щего конуса, затем каждого стабилизирующего конуса, играющих роль опережающих призм упора (или контрфорсов).

Если при реализации дестабилизирующего этапа цикла деформации отвала не происходит, то этим подтверждается устойчивое состояние отвала и свидетельствующее о том, что его высота не достигла критического значения. Благодаря этому появляется возможность последующую планировку конусов вести с подъемом верхней площадки отвала в направлении его формирования. При этом выдерживают уклон, обеспечивающий безопасную работу отвального оборудования. В результате высота и, следовательно, вместимость отвала увеличиваются. Такое формирование отвала с увеличением высоты ведут до тех пор, пока высота отвала не достигнет критического по условиям устойчивости значения, и не образуются оползневые тела, которые также стабилизируются вышеуказанным образом.

Внедрение указанной технологии отвалообразования при ЦПТ в карьере Мурунтау позволило увеличить высоту конвейерного отвала с 50 м (проектное значение) до 90 м, т.е., в 1,8 раза.

_______________________________________________________________________________________________________£

Прохоренко Геннадий Алексеевич - кандидат технических наук, директор Центрального Рудоуправления На-воийского ГМК.

Сытенков Виктор Николаевич - доктор технических наук, главный инженер Центрального Рудоуправления Навоийского ГМК.

Наимова Р.Ш. - преподаватель Навоийский государственный горный институт.