Прогноз параметров деформаций отвалов с прямолинейным фронтом перемещения работ

На рис. 2. представлен фрагмент этой же осциллограммы, однако масштаб увеличен в 8 раз по времени ив 10 раз по амплитуде. При этом импульсы АЭ большой амплитуды с рис. 1. оказываются за пределами анализа, но становятся видимыми разрушения более мелкого масштаба. Осциллограмма позволяет проанализировать их.

На рис. 3 временной масштаб растянут еще в 4 раза, амплитуда сигнала увеличена в 10 раз по отношению к рис. 2. Теперь мы видим, что между импульсами АЭ второго масштабного уровня расположены серии более мелких им-

Рис. 2. Обрушение кровли. 2-й масштабный уровень

Рис. 3. Обрушение кровли. 2-й масштабный уровень

пульсов АЭ - их энергия также в 3-5 раз меньше энергии второго масштабного уровня.

Следует сказать, что применяя фильтрацию сигнала можно продолжить дальнейшее «погружение» в детали разрушения. Мы не приводим этих результатов по единственной причине: фильтр -инструмент исследователя и в значительной степени отражает его конкретные задачи и квалификацию.

В целом, приведенный пример носит вполне хрестоматийный характер. В том смысле, что хорошо иллюстрирует такие темы из физики разрушения, как соподчиненность масштабов разрушения и концентрационный критерий прочности. Именно поэтому на его базе создана лабораторная работа для студентов Донецкого технического университета, в ходе которой они изучают закономерности разрушения горных пород в естественных условиях.

Необычным является способ получения информации - с помощью серийно выпускаемой аппаратуры в ходе повседневной работы службы прогноза шахты «Глубокая», которым авторы приносят искреннюю благодарность.

— Коротко об авторах ---------------------------------

Деглин Борис Мрисеевич — кандидат технических наук, директор Мелконян Ашот Аркадьевич — ведущий специалист,

Широких Наталия Васильевна - ведущий специалист,

ООО «Звукоулавливающая аппаратура», г. Донецк.

© В.Н. Сытенков, Р.Ш. Наимова, 2004

УДК 62-75

В.Н. Сытенков, Р.Ш. Наимова

ПРОГНОЗ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМАЦИЙ ОТВАЛОВ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ФРОНТОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАБОТ

Семинар № 2

ш ж рогнозирование деформационных

Л.А. процессов на карьерах является составной частью общей программы обеспечения безопасности горных работ. Существенное место в этой программе отводится прогнозу деформаций отвалов, отсыпаемых на разнородном по устойчивости основании. При этом вопросы прогноза деформаций отвалов криволинейной формы, отсыпаемые при автомобильном транспорте, изучены недостаточно.

Анализ условий возникновения деформаций отвалов карьера Мурунтау, в основании которого принимают участие песчано-

глинистые отложения, свидетельствует о том, что нарушение их устойчивости связано главным образом с несущей способностью основания (табл. 1). При этом, установлено, что на отвалы с выпуклым фронтом отвалообразова-ния расчетные параметры деформаций существенно отличаются от фактических значений. Например, при Я = 300 м Ь= 15 ми Я = 200 м Ь = 28 м. Такие различия могут быть объяснены влиянием на параметры деформации кривизны отвала.

При этом анализ полученной обратной степенной зависимости (рис. 1) показывает, что с увеличением радиуса отвала (т.е., с уменьшением его кривизны) зона захвата оползня стремится к некоему пределу, который в общем виде соответствует величине зоны захвата при прямолинейном отвале. Поэтому при криволинейном отвале зона захвата оползня структур-

но может быть представлена из двух частей (рис. 2):

- постоянной части, соответствующей зоне захвата при прямолинейном отвале;

- переменной части, находящейся в зависимости от радиуса отвала в плане:

вр = вт + вкр (1) где вр - зона захвата оползня при криволинейном овале; вю - зона захвата оползня при прямолинейном овале; вкр - корректирующая поправка на увеличение зоны захвата оползня за счет кривизны отвала в плане;

Зону захвата оползня при конкретных условиях (высота отвала, сцепление, угол внутреннего трения) при прямолинейном отвале определяют известным методом многоугольника сил. Увеличение зоны захвата оползня за счет криволинейности отвала вкр определено введением корректирующей поправки, значение которой определено по результатам обработки экспериментальных данных (рис. 1). Для этого воспользуемся выражением

1612,9

Я

0.728

)

где Я - радиус отвала в плане.

В формуле (2) учтена постоянная составляющая зоны захвата при прямолинейном отвале и увеличение этой зоны за счет изменения радиуса отвала, а зона захвата оползня при прямолинейном отвале принята вю ^ 15 м. Тогда корректирующая поправка может быть определена по формуле:

7° , 60 * 50 я 1 40 1 30

♦

* у = 1612,Эх-072' \ Я2= 0,8568

1 Я 20 1 ю-

л

V - Рис. 1. \ от ради] Зависимость атичинж зонымихвамм ополЫ уса отвалапщежм» в плане, м №

- переменная часть зоны захвата оползня

1612,9

Рис. 2. Структурное представление зоны захвата оползня отвала при криволинейном отвале: - постоянная часть зоны захвата оползня; переменная часть зоны захвата оползня

значений вж зона захвата оползня на криволинейном отвале может быть определена по формуле:

1612,9 _

Я

0.728

-15

Я

0.728

-15

При этом сделано допущение, что для условий карьера Мурунтау корректирующая поправка не зависит от несущей способности основания и высоты отвала. Тогда для других

В формуле (4) вх определяется расчетами для конкретных условий.

Полученное выражение использовано для разработки метода оперативного определения зоны деформаций криволинейных отвалов.

Метод включает:

1. Определение физико-механических свойств отсыпаемых пород и пород основания отвала (сцепление, плотность, угол внутреннего трения, угол откоса отвала, угол наклона основания отвала и т. п.).

2. Расчет методом многоугольника сил предельной высоты и зоны захвата оползня для

Таблица 1

Параметры деформаций автомобильных отвалов карьера Мурунтау

Показатели Значения

Отвал 5 правый Отвал 5 левый Отвал 6 Отвал 8

Участок 1 Участок 2 Участок 1 Участок 2

Высота отвала, м Н 50 50 50 50 90 50

Радиус отвала, м Я 400 120 130 230 100 500

1/Я 0,0025 0,008333 0,007692 0,004348 0,01 0,002

Ширина зоны захвата, м в 18 40 65 28 55 15

Ширина трещин отрыва, м ь 220 235 210 180 165 180

Площадь деформации на поверхности отрыва отвала, м 2300 7200 4500 2900 6890 1950

Удельная площадь деформации по отношению к радиусу отвала Э\д 5,75 60 34,6 12,6 68,9 3,9

Удельная площадь деформации по отношению длине трещин отрыва ЭЬУД 10,5 26 21,4 16,1 41,8 10,8

Таблица 2

Расчетные параметры величины зоны захвата оползня на криволинейных отвалах карьера Мурунтау

Высота отвала, м Зона захвата при прямолинейном отвале вгл Зона захвата при криволинейном отвале, вкв

Я-100 м Я-200 м Я -300 м Я -400 м Я -500 м

50 10 51,45 29,08 20,37 15,57 12,49

100 20 61,43 39,07 30,37 25,57 22,49

150 30 71,43 49,07 40,37 35,57 32,49

200 40 81,43 59,08 50,37 45,57 42,49

250 50 91,43 69,08 60,37 55,57 52,49

прямолинейного отвала.

3. Введение в полученные результаты корректирующей поправки на кривизну отвала.

Результаты расчетов зоны захвата оползня для разной высоты и радиуса отвала в плане приведены в табл. 2.

В соответствии с этой методикой разработана нанограмма (рис. 3), которая позволяет для различных условий формирования отвалов карьера Мурунтау определить зону захвата оползня. Так, например, при сцеплении пород С = 0,12 МПа, и угле откоса пород в отвале а = 360 предельная высота отвала составляет 175 м. При этой высоте для прямолинейного отвала зона захвата оползня вю = 30 м, а для отвала радиусом 500 м - расчетная величина зоны захвата оползня вр= 32 м.

Таким образом, разрабатываемая методика позволяет определить прогнозные значения зоны захвата оползня на криволиней-

ных отвалах.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------

Сытешов В.Н - доктор технических наук, главный инженер Центрального рудоуправления НГМК, Наимова Р.Ш. - ст. преподаватель НГГИ

------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ШЕМЯКИН Станислав Аркадьевич Обоснование эффективных технологий открытых горных работ на основе совершенствования процесса выемки пород 25.00.20 25.00.22 д.т.н.

© А. С. Федянин, 2004