Лекція №1 Відкриті гірничі роботи в складних гірничотехнічних умовах

1.1. Загальні питання доцільності управління стійкістю

відвалів і бортів кар'єрів

Розробка родовища корисної копалини відкритим способом пов’язана із впливом технічних засобів і людини на масив гірських порід. Для ефективної роботи устаткування з дотриманням безпечних умов праці необхідно знати й уміти прогнозувати стан масиву гірських порід у бортах кар'єрів, у відвалах як внутрішніх, так і зовнішніх. При цьому необхідно забезпечити збереження об'єктів, споруджень, механізмів, що перебувають у зоні впливу призм можливих обвалень укосів. Важливо також ураховувати природні гідрогеологічні умови, у яких перебуває масив порід. Насамперед, для масивів – це вода. Наявність її в середині масиву викликає зміни фізико-механічних властивостей порід, що призводить до порушень стійкості. У таких умовах гірничі роботи можуть вестися в режимі керованих деформацій (обвалень) уступів і укосів.

Всі перераховані вище питання становлять розділ гірничої науки, що присвячена вивченням методів і способів управління станом масивів гірських порід.

Управління станом масивів гірських порід являє собою сукупність заходів щодо цілеспрямованого переводу природних і техногенних масивів у стійкий близький до граничного стан, або ж у нестійкий стан у залежності від технічної доцільності, шляхом зміни розмірів, форми й тривалості оголення, а також фізико-механічних властивостей гірських порід за допомогою різних інженерних методів впливу для економічного й безпечного ведення відкритих робіт.

Для успішного вирішення цих питань в інженерних розрахунках використовуються досягнення таких наук, як геологія, механіка гірських порід, математика, фізика й ін. Дана дисципліна тісно пов'язана з технологією і комплексною механізацією відкритих гірничих робіт, гірничої геомеханіки або механікою гірських порід.

Головне завдання при вивченні дисципліни – вивчити заходи щодо забезпечення стійкості, граничної рівноваги або нестійкості укосів. Повинні враховуватися всі досягнення механіки гірських порід, досвід боротьби з порушеннями стійкості на кар'єрах і відвалах. Вихідні принципи управління станом масивом гірських порід сформульовані академіком Ржевским В. В. Це наступні:

– прийняті кути укосів бортів кар'єрів повинні забезпечувати безпечне ведення гірничих робіт і найбільшу економічність розробки родовищ;

– К_зу бортів кар'єрів варто встановлювати на підставі розвідувальних даних по стадіях при проектуванні, будівництві кар'єру і у перший період його експлуатації, при забезпеченні стійкості робочих і проміжних бортів кар'єрів, визначенні їхніх граничних контурів, на підставі даних тривалої експлуатації;

– у складних умовах, особливо в глибоких кар'єрах, необхідно приймати спеціальні заходи щодо управління станом масивом гірських порід у бортах;

– на кар'єрах необхідно створювати спеціальні служби спостереження за стійкістю бортів і контролю проведених заходів;

Надійність бортів по стійкості – пов'язана з їхнім нахилом. Більш пологі борти – мають більш високу надійність стійкості. Але економічно більш вигідно мати круті борти, щоб V_в = min. Ув'язування необхідної надійності з економічністю забезпечуються точним розрахунком, з дотриманням умови забезпечення стійкості укосів у процесі розвитку кар'єру або відвала і спрямованим впливом на стан масиву.

Найважливіше завдання – освоєння методів кількісної оцінки стійкості уступів, бортів кар'єрів і відвалів з урахуванням глибини розробки, інженерно-геологічних, сейсмічних і тектонічних процесів, гірничотехнічних умов і гідродинамічного тиску.

Розрізняють технологічні і інженерні методи управління станом масиву гірських порід. Технологічний метод управління станом масиву гірських порід здійснюється з урахуванням умов стійкості укосів шляхом зміни їхніх параметрів, застосуванням спеціальної технології постановки бортів у граничне положення. Інженерні – засновані на використанні зміцнення ділянок бортів і зміцнення гірських порід.