CC BY
24
— Коротко об авторах
Рис. 6. Влияние средней толщины неровности боковых граней на интенсивность производства плитки
Исследования блоков проводились для средних толщин неровности не более 100 мм при их распиловке на ортогональном станке, оснащенном 32 вертикальными дисковыми пилами.
Выводы
1. Блоки объемом менее 2 м3 не следует пассировать.
2. Пассировка верхней грани блока не требуется.
3. Пассировку торцевых граней целесообразно проводить для блоков объемом более 6 м3 в случае, если средняя толщина неровности равна или превышает 77 мм.
4. Пассировка боковых граней приоритетна. Ее следует проводить для блоков объемом 2-6 м3, если ДБ > 70 мм, и блоков объемом свыше 6 м3, если ДБ > 57 мм.
Сенаторов Н.П., Сине/1ьников О.Б., Синельников И.О. — Московский государственный горный университет.
-А
© В.А. Бабелло, 2004
УДК 624. 131. 438 В.А. Бабелло
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПОРОД УРТУЙСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
Семинар № 12
звестно, что подготовка и выбор исходных данных, используемых в расчетах устойчивости бортов карьеров является наиболее важным и ответственным этапом при решении геомеханических задач. При этом
первостепенное значение имеют то показатели механических свойств, которые определяют сопротивление пород сдвигу - угол внутреннего трения и сцепление (удельная сила сцепления). Прочностные характеристики горных по-
род во многом определяют систему и способы разработки месторождения, параметры карьера и его элементов, технологию отстройки уступов и бортов в предельном контуре, а также саму возможность корректировки проектного контура.
К настоящему времени накоплен довольно обширный материал, касающийся физикомеханических свойств пород месторождения. Основные работы по изучению геологических, инженерно-геологи-ческих и гидрогеологических условий разреза были выполнены геологоразведочной экспедицией № 324 Со-сновского ПГО, Томским инженерностроительным институтом (ТИСИ), Сибирским проектно-изыскательским и научно-исследовательс-ким институтом промтехно-логии, ВНИМИ, ЦНИИЛ ППГХО и др.
Данные о сопротивлении горных пород сдвигу были получены, главным образом, в лабораторных условиях на приборах одноплоскостного среза с использованием колец небольшого диаметра. Не вдаваясь в подробный анализ данных, приведенных в отчетах упомянутых организаций, можно сделать вывод о достаточно большом разбросе значений прочностных свойств исследуемых пород.
Учитывая большую важность и ответственность поставленной задачи - обеспечение выбора исходных данных для проведения геоме-ханических расчетов - в качестве первоочередной задачи была выполнена оценка применимости различных методов изучения прочности пород для рассматриваемых условий. В результате были рассмотрены, проанализированы и отобраны методы, а также технические средства, комплексное применение которых позволило бы, на наш взгляд, получить наиболее полную информацию для геомеханического обос-
нования оптимизации параметров отработки юго-западного борта разреза. В состав этих методов вошли три метода определения сдвиговой прочности: по методу обратных расчетов (по поверхности смещения оползня), по результатам лабораторных испытаний и путем нагружения и обрушения призм горной породы в массиве.
Область применения первого метода ограничивается относительно однородными массивами, когда полученные данные могут быть распространены для аналогичных условий на других участках. При сложном структурно-тектоническом стро-ении массива, состоящего из разнопрочных пород этот метод дает интегральные показатели прочности пород, входящих в зону смещения оползня. Основной причиной применения первого метода явилось вторичное проявление в октябре-ноябре 2002 г. оползневого процесса на южном борту разреза.
Второй метод - метод лабораторного определения прочностных свойств пород является наиболее распространенным в настоящее время. Не останавливаясь на оценке лабораторных методов, отметим, что они в большинстве случаев остаются базовыми методами для получения стандартной информации о составе, состоянии и свойствах пород, использующейся, кроме прямого назначения, в качестве основы для количественной интерпретации, анализа и сравнения информации получаемой другими методами.
Испытания пород по третьему методу заключаются в обрушении двух призм пород, вырезанных с трех сторон и примыкающих к стенке забоя (призма со стороной 0,4-0,6 м и высотой 0,8-1,2 м).
К числу причин, заставивших обратиться к этому методу прежде всего следует отнести возможность в полевых условиях оперировать с образцами, размеры которых намного превосходят размеры образцов, испытываемых в лабораторных условиях и
вследствие этого являющихся более типичными представителями испытываемой породы с точки зрения ее структурно-текстурных особенностей, трещиноватости, наличия крупных включений. Обрушение производится как правило, при помощи домкрата, установленного враспор с упорной балкой, и передающего на-
Рис. 1. Общий вид устройства
О т 3 * | 5 & о 1 1 ‘3 ‘ЭИНЭ1/ -иэпэ £го‘о 5£0‘0 ого‘о
і І і 1 с & 8.0 0 ‘<Ь ‘винміх чііАнн иолд ге 61 9£
Номенклатура грунта поГОСТ 25100-95 Дресвяный фунт, заполнитель суглинок легкий 41,3 % Суглинок легкий, І пылеватый, ! твердый Супесь дресвяная 49,4 %
ихоонжвігв ахэаюэ и(1и ИХЭЭнЛяЭХ чігаї.веемоц 0>
ИХЭОНЖВ1Г8 чнэиэло о'
Ш.ООНЬИХО •Віти ОІГЗИ)-, 5‘б *‘6 9‘9
-вяічхвмова апинвії єн иоонжвігд 5‘0Г £‘ЄІ
ШЭЭЬДМЭХ ЗПИНВІї ВИ яхзонжвігд 0‘0Е ґгг 6*61
И1Э -охэийои хнэилиффсо» 9І5‘0
ХЭОЛ ои с143/-1 ‘В1 -НЛІІ ПИ1ЭВИ ЧХ30НХ01ГЦ 2,68
о и~ ,!. НИНН0ХЭ -оо мохХо а 81
£,= о £ і ИХЭ -ОНЖВІҐЯ ИОН -!ГО£ІИ<ІІ.І ИСІЦ 96‘і 2,03
о 1 5 100.1 ои О ВВІ Ш ОСІЙ СІ 11 - 19,3
О' 500‘0 * о‘іе
чО 1? 500*0-10‘0 00 00
в юо‘о-$о‘о ~ 6‘И гм
Ї 2 50‘0-Г0 £‘61
(Й я £ і Ґ0*5Ґ0 9‘0 9‘0 $‘0
5Г0-5‘0 її 0‘9
а 9*0-1 VI *‘9
і-г б‘9І 81 691
о :£ г-і 9'ІІ 6‘0 гог
5-01 9‘Я ҐО 9‘ЄІ
01 < 5‘51
те-иоп юол он епевйдо всіодіо вхв^ 25.10 .02 2610 .02 26.10 .02
Выработка и ее номер ю £Х С Проба 2 Проба 3
- г. ГО
грузку нижней части через штамп на породную призму. Величина усилия, передаваемого домкратом регистрируется при помощи динамометра или манометром гидродомкрата. Для получения различных кривых обрушения либо увеличивают сечение второй призмы или из-
меняют расстояние от центра приложения нагрузки до стенки забоя. По окончании опыта для первой и второй призм фиксируется положение поверхности скольжения и строятся схемы сдвинутых блоков, которые, в свой очередь, разбиваются на отсеки. Параметры сдвиговой прочности получают решением уравнений предельного равновесия первой и второй призм.
В результате критического анализа технических средств, необходимых для реализации третьего метода определения прочностных свойств пород, были выявлены их основные недостатки:
- применяемое оборудование, тяжелое и громоздкое, не позволяет провести не только достаточное количество опытов в разных точках борта карьера, но и одиночные опыты в определенных условиях;
- отсутствие регистрирующего прибора для фиксации параметров выделенных призм горных пород и поверхностей обрушения;
- низкая эффективность и недостаточные функциональные возможности используемых средств;
- сложность, трудоемкость и высокая стоимость проведения опытов.
Таким образом, возникла проблема изучения характеристик прочности пород в натурных условиях с использованием известных технических средств.
Ввиду отмеченных обстоятельств, а именно
- проблематичности изучения механических характеристик пород в натурных условиях было принято решение о разработке устройства для проведения испытаний пород по третьему методу.
Реализацией этого решения явилось проектирование, изготовление в ЧитГТУ (2002 г.) нового устройства для определения характеристик прочности горных пород бортов карьеров.
По классификационным признакам устройство относится к конструкциям, с помощью которых в натурных условиях (борта карьеров, люнажения пород и т.п.) производится нагружение с последующим обрушением выделенных в массиве призм. Общий вид устройства показан на рис. 1.
Особенностями описываемого устройства являются:
Рис. 2. Вид поверхностей скольжения обрушенных призм пород
- регистрационный прибор, закрепленный на раме и позволяющий с высокой точностью фиксировать все необходимые параметры призм горной породы до и после приложения нагрузки;
- съемное фрезерное приспособление, позволяющее снизить трудоемкость и время подготовки к опытам, а также повысить качество расчистки забоев, что в свою очередь влияет на достоверность получаемых результатов;
- съемный наргрузочный механизм ввиду малых размеров позволяет уменьшить объем работ по расчистке забоев. При этом винты передачи давления со сферическими наконечниками, входящие в сферические отверстия нагрузочных пластин, позволяют обеспечить передачу нагрузки, перпендикулярной к торцу призмы породы и изменять расстояние от центра приложения нагрузки до стенки забоя;
- горизонтальный гидродомкрат с манометром, вынесенные за пределы забоя, позволяют снизить трудоемкость проведения опытов и повысить точность и безопасность измерения нагрузки на породную призму, особенно в момент обрушения призмы.
Опыты с применением описываемого устройства были проведены в октябре 2002 г. в трех точках. Первая и вторая точки находились на юго-западном борту разреза. Третья точка располагалась непосредственно в подошве оползневого массива. Сводная ведомость определения физико-механичес-ких свойств пород исследованных точек приведены в таблице.
На рис. 2 показаны поверхности скольжения обрушенных призм.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволило:
- повысить эффективность и достоверность определения прочностных свойств бортов карьера;
- снизить стоимость и трудоемкость проведения испытаний;
- уменьшить эксплуатационные расходы и затраты времени на подготовку испытаний;
- повысить мобильность устройства, что позволяет проводить опыты в труднодоступных для известных технологий точках борта карьера;
- повысить безопасность проведения опытных работ, связанных с обрушением природных призм.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------
Бабелло В. А. - кандидат технических наук, доцент Читинского государственного университета.
