CC BY
23
© И.Н. Алексанлров, Г.В. Шубин, А.И. Кирюшин, Б.Н. Заровняев, 2003
YAK 622.86
И.Н. Алексанлров, Г.В. Шубин, А.И. Кирюшин,
Б.Н. Заровняев
ИНСТР"МЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ АЕФОРМАЦИЙ СМЕШЕНИЙ ПРИОТКОСНЫХ ТРЕШИН НА КАРЬЕРЕ «"ААЧНЫЙ»
При эксплуатации глубоких карьеров, характеризующихся сложной трещиноватостью, с понижением горных работ наблюдается активизация различных деформационных нарушений проявляемых в виде образования заколов, нависей, отделений приуступных частей массивов при раскрытии трещин с последующим их обрушением. Чаще всего эти нарушения наблюдаются по плоскостям скольжения трещин ориентированных параллельно или под небольшим углом к плоскости откоса уступа.
Изучение трещиноватости пород месторождения тр. «Удачная» проводилось с 70-х годов сотрудниками ВНИМИ в период начальной разработки месторождения. В 90-х годах изучение трещиноватости пород на карьере тр. «Удачная» проводилось геологами Ботуобин-ской ГРЭ. В 2000 году проведена оценка тектонической трещиноватости карьера сотрудниками СО РАН института земной коры (г.Иркутск).
Подтверждены ранее выделенные основные системы трещин во вмещающих породах месторождения, где в основном развиты крутопадающие (80+90°), субвертикаль-ные и вертикальные трещины суб-
меридиального, субширотного, северо-восточного и северо-западного простираний.
Степень трещиноватости пород (или частота трещин) различна по площади карьерного поля. Наиболее нарушенными являются породы юго-восточного и восточного бортов, размеры блоков на этих участках изменяются от 0,3 до 0,8 м, на остальной площади карьера породы характеризуются меньшей тектонической нарушенностью и средние размеры блоков составляют 1,0+1,5 м. Средняя мощность пластов-1,5 м. Трещины основных крутопадающих систем имеют значительную протяженность (до 100 м и более).
На основании проведенных исследований нарушенности карьерного поля трещинами, выявлено 11 блоков с разделением их системами трещин по количественному признаку (рис. 1).
В целом, трещиноватость пород карьера изменяется с глубиной и, по мере понижения горных работ и уменьшения карьерного пространства, все сильнее будет сказываться структурная внутренняя неоднородность, локальное поле деформации, связанное с формированием самих кимберлитовых тру-
бок, т.е. кольцевые трещины, неоднородности контактов и т.п. Недоучет их влияния на устойчивость конструкции нерабочих бортов уступов может привести к весьма негативным последствиям.
Неоднородность нарушенности блоков карьерного поля и разноори-ентированность систем трещин отрицательно сказывается на стойчи-вости нерабочих уступов. Происходит интенсивное осыпание откоса уступа и отдельные вывалы пород по линиям естественной трещиноватости.
Анализируя вышесказанное по вопросу изученности трещиноватости карьерного поля месторождения тр. «Удачная», следует отметить, что выше приведены в основном данные по описанию геологических наблюдений для первичных и тектонических трещин, возникновение которых можно отнести к значительному по возрасту времени образования. Как правило, их поведение характеризуется относительной стабильностью и постоянством, при условии отсутствия воздействия внешних факторов. Значительно больший интерес представляют экзогенные трещины (естественного и искусственного происхождения), возникающие в результате непосредственной деятельности предприятия.
Временной период их образования и существования сопоставим со временем протекания различных технологических процессов в карьере, поэтому именно данная разновидность трещин (отнесенная к экзогенным трещинам) является объектом пристального наблюдения и контроля. Кроме того, тектонические трещины, проходящие параллельно и вблизи откоса уступов также подвергаются постоянным внешним природным и технологи -ческим воздействиям (процессы
Рис. 2. Конструкция установки линейных измерений смещения трещин (УЛИСТ): 1 - трещина в уступе; 2 - породы, слагающие уступ; 3 - шпуры под стойки; 4 - стойки, забетонированные в шпуре (металл); 5 - стойка установки с муфтами (металл); 6 - стойка установки с площадкой (металл); 7 - муфты с винтовыми креплениями; 8 - индикатор часового типа; 9 - площадка (металл); 10 -резьба винтовая; 11 - штанга подвижная
Рис. 3. Схема размещения установок УЛИСТ на карьере «Удачный»: 1 - на опытном участке северного борта карьера размещены 4 датчика: датчик №1, №2, №3 (гор.+70 м); датчик №6 (гор.+160 м); 2 - на участке установления тросово-сетчатой завесы юго-восточного борта: датчик №4 (гор.+70 м); 3 - на участке расположения тросовосетчатой завесы западного борта карьера: датчик №5 ( горизонт +160 м)
выветривания, атмосферные осадки, взрывные работы, экскавация горной массы, вибрация от движения автотранспорта и т.п.), что вызывает их активизацию и приводит к тем же нарушениям, которые характерны для экзогенных трещин.
Регулярные обследования уступов и берм карьера показали, что одним из наиболее неблагоприятных и опасных по нарушенности массивов трещинами, являются се-
верный и северовосточный участки погашенного борта в пределах отметок гор. + 160 м, +70 м, и ниже, где за последнее время отмечены наиболее крупные вывалы и обрушения объемов горных пород по заколам и трещинам. На этих участках борта карьера четко прослеживается падение крутопадающих меж-блоковых трещин, простирающихся практически параллельно откосам уступов северного борта карьера, ориентировка трещин имеет в основном
широтное простирание 90-95 (восток) при угле падения трещин 80-85, азимут падения 355 (север). По таким трещинам, с большой долей вероятности, будет происходить отслаивание и вывалы значительных объемов горных пород, при возникновении определенных условий влияющих на динамику межблоковых смещений по трещинам (массовые взрывы, криогенные процессы, заполнение трещин водой и т.п.). Для обеспечения инструментального контроля за смещением приуступных экзогенных и тектонических трещин, на основе индикатора часового типа
ИЧ10МН (с точностью измерения 0.01 мм), разработана установка линейных измерений смещения трещин (УЛИСТ) на уступах и бермах карьера. Элементы конструкции установки приведены на рис. 2. Для регулярного локального контроля за смещением приуступ-ных массивов, разделенных трещинами, на отдельных горизонтах бортов карьера организованы стационарные пункты замеров, оборудованных установками УЛИСТ.
Инструментальный контроль за относительной деформацией смещений по трещинам с помощью установки УЛИСТ производится на карьере тр. Удачная с 2001 г. Первоначально контроль осуществлялся при помощи двух датчиков (№1 и №2), размещенных на опытном участке гор. +70 м. северного борта карьера. С августа 2002 г. дополнительно установлены еще 4 датчика на наиболее ответствен -ных участках возможных проявлений разрушающих деформаций (у тросово-сетчатых завес), а ткаже на характерных приоткосных трещинах северного борта карьера. Таким образом, контроль за смещением приоткосных трещин осуществляется в следующих пунктах наблюдений (рис. 3).
По датчикам №1 и №2 наблюдения за смещениями трещин проводились с начала июня 2001 г. по декабрь 2002 г. В 2001 г. в начальный период времени (до середины июля) как по первому так и по второму датчикам наблюдались незначительные сжимающие смещения не превышающие значения порядка 0.9-0.7 мм соответственно. С середины июля 2001 г. и до середины октября (для первого датчика) и до конца 2002 г. (для второго датчика) наблюдались незначительные деформации расширения не превышающих величин 0.9 мм (по первому датчику) и 1.81 мм по второму (10.10.01). С середины октября до конца года по механическому датчику №1 отмечены сжимающие смещения берегов трещин, причем динамика смещений стабильно возрастающая достигла максимума
(29.12.01) при значении 5.92 мм. При этом общая максимальная годовая амплитуда смещений по датчику составили 7.85 мм. Тенденция роста сжимающих смещений по данной трещине наблюдалась до конца первого квартала 2002 г., когда величина смещений достигла -6.71 мм (18.03.02).
По механическому датчику №1 практически в течении всего 2002 г. отмечено незначительное стабильное снижение сжимающих смещений (т.е. расширение трещины) при значениях 6.71 мм в марте до 4.12 мм в ноябре 2002 г. К концу года отмечено некоторое уменьшение и стабилизация смещений по трещине до величин 3.83.9 мм (рис. 4).
Как и по датчику №1, в 2002 г. по датчику №2 отмечен стабильно повышающийся рост смещений при
сжатии трещины, причем с февраля (08.02.02) до начала апреля
(09.04.02) величина указанных смещений не превышала 1,0+1,2 мм. Максимальное значение величин смещения (сжатие трещины) отмечены в конце марта (23.03.02)
- 3,43мм и в конце июня (24.06.02)
- 3,82мм, после чего она практически до конца года находилась в стабильном состоянии (смещение трещины при сжатии соответствовало 0,6-1,4мм). С конца сентября
(25.09.02) и до конца декабря 2002 г отмечен незначительный рост сжимающих смещений, максимальное значение которых зафиксировано (28.10.02) и составило -2,2 мм. При сравнении результатов замеров в 2002 г по данному датчику с замерами в 2001 году необходимо указать на следующее. Практически в течение всей второй половины 2001 г. датчик №2 фиксировал расширение трещины (с середины июля по декабрь), значения которых находились в пределах 0,6+1,8 мм (максимальное значение зафиксировано 16.10.01). Общая максимальная амплитуда смещения трещины по датчику №2 составила в 2001 г. -2,75 мм (рис. 5).
Полученные данные натурных наблюдений по датчикам №1 и №2 за 2001-2002 гг явно недостаточны для детального и обобщенного анализа относительных деформаций и динамики смещения изучаемых трещин по указанным датчикам, хотя позволяют установить в текущем году некоторые наиболее активные и пассивные периоды подвижки породных блоков по трещинам, получить реальные значения смещений в различный период времени. Поэтому, в дальнейшем наблюдения за смещениями породных блоков по указанным трещинам будут продолжены.
Контроль трещины по датчику №3 осуществлялся за период с начала августа по конец декабря 2002 г. Относительная деформация смещения по трещине (сжатие) практически за весь период наблюдения находилась в пределах от 0,2 до 2,05 мм. Причем, период максимальных смещений по трещине отмечен с конца августа
(28.08.02) по середину сентября
(13.09.02). С конца сентября по конец декабря 2002 г наблюдалась стабилизация смещений по трещи-
Рис. 4. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 1)
Рис. 5. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 2)
не, величина которых не превышала 0,5+0,9 мм.(рис. 6).
По датчику №6, расположенному на горизонте +160 м северного борта карьера замеры смещений по трещине проводили с 8.08.02 по декабрь 2002 г.
За период времени с августа по конец сентября 2002 г отмечалось нестабильное поведение трещины. Так, за указанный период зафиксировано смещение трещины как на сжатие, так и ее расширение. Причем, максимальное смещение при сжатии трещины отмечено
(19.08.02), величина которого составила около 1,0 мм, а с конца сентября (25.09.02) отмечено расширение трещины с достижением ее максимальных значений в середине октября (14.10.02) порядка 1,07 мм с последующей стабилизацией смещений по трещине со значением их величины в пределах 0,6+0,4 мм практически до конца 2002 г. Общая амплитуда смещений по трещине не превышала -2,05 мм (рис. 7). Таким образом, наблюдения за поведением приоткосных трещин на опытном участке северного борта карьера (гор. +70+ +160 м) показали незначительные общие амплитуды смещения трещин в 2002 г., которые не превышали значения -4,1 мм, причем, если по гор.+70м и +115 м, в основном, происходило сжатие по трещине, то на верхнем горизонте (+160 м) достаточно длительное время наблюдалось незначительное расширение трещин.
Наблюдения по датчику №4 проводились с 05.08.02 до конца декабря 2002 г. За период с августа до начала октября 2002 г отмечалось незначительное постепенное увеличение смещения трещины на сжатие с достижением ее максимальной отметки (07.10.02) порядка-1,45 мм. После данного периода времени, практически в течение октября месяца отмечено незначительное расширение трещин порядка 0,2-0,3 мм, а с 28.10.02 наблюдается ее резкое расширение. Причем, величина смещения при расширении трещины к 19.12.02 достигла значений порядка -4.35 мм, при этом общая амплитуда смещения по трещине за наблю-
Рис. 6. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 3)
Рис. 7. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 6)
Рис. 8. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 4)
Рис. 9. График динамики относительных деформаций смещения по трещинам (датчик № 5)
работ по установке тросовосетчатой завесы с применением тяжелой гусеничной и погрузочной техники (бульдозер, кран, и т.п.) на берме, где установлен датчик, хотя полностью нельзя исключить и другие причины (температурные, гидрогеологические и пр.). По мере накопления и систематизации данных будет установлена основная причина активного поведения указанной трещины за небольшой отрезок времени. По датчику №5 (установлен 05.08.02) с момента его установки отмечен стабильный рост смещений на сжатие по трещине практически до начала ноября 2002 г. Максимальная величина сжатия по трещине отмечена (05.11.02) и составила -6,26 мм. После чего фиксировалось некоторое незначительное расширение трещины, значение которой в декабре 2002 г (28.12.02) составило -4,5 мм.(рис. 9).
Таким образом, инструментальный контроль за поведением трещин
__________________________________________________________________________ на наблюдаемых участках берм бортов карьера позволяет получить достаточно объективную информацию о поведении породных блоков в пределах участков изучаемых трещин, определить периоды их максимальной активности и направленности, а также получить численные значения величин их смещения. Для обобщенного анализа и уточнения выше отмеченных параметров и величин необходим более длительный цикл наблюдений по указанным точкам, а также организация более обширной сети механических датчиков на наиболее ответственных и неблагопри-
даемый период времени составила По-видимому, резкая активиза- ятных участках берм и откосах бор-5,71 мм (рис. 8). ция указанной трещины связана, в тов карьера.
первую очередь, с производством
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------------------------------------------
Александров Илья Николаевич - Институт «Якутнипроалмаз».
Шубин Григорий Владимирович- Институт «Якутнипроалмаз».
КирюшинД.И. - Институт «Якутнипроалмаз».
Заровняев Борис Николаевич - Якутский Госуниверситет.
Файл: АЛЕКСА~1
Каталог: GA^ работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB6_03
Шаблон:
C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\
Normal.dotm
Заголовок: Инструментальный контроль относительных дефор-
маций смещений приоткосных трещин на карьере «Удачный» Содержание:
Автор: ЛВВ
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 15.05.2003 16:01:00
Число сохранений: 20
Дата сохранения: 08.11.2008 21:46:00
Сохранил: Таня
Полное время правки: 44 мин.
Дата печати: 08.11.2008 22:27:00
При последней печати страниц: 5
слов: 2 164 (прибл.)
знаков: 12 336 (прибл.)
