CC BY
36
УДК 622.271.333(574.31) © О.В. Старостина, В.Н. Долгоносов, С.Б. Алиев, Е.В. Абуева, 2019
Исследование устойчивости уступов верхних горизонтов стационарного борта разреза «Богатырь»
Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-27-32
СТАРОСТИНА Ольга Васильевна
Канд. техн. наук,
доцент кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, е-mail: o.starostina@kstu.kz
ДОЛГОНОСОВ Виктор Николаевич
Доктор техн. наук,
доцент кафедры «Маркшейдерское
дело и геодезия» КарГТУ,
100027, г. Караганда, Республика Казахстан,
е-mail: vnd070765@mail.ru
АЛИЕВ Самат Бикитаевич
Доктор техн. наук, профессор, старший научный сотрудник ИПКОН РАН, 111020, г. Москва, Россия, е-mail: alsamat@gmail.com
АБУЕВА Елена Викторовна
Магистр техн. наук, преподаватель кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, е-mail: limary@mail.ru
В статье выполнена оценка устойчивости и рисков возможных деформаций верхних горизонтов стационарного борта разреза «Богатырь». Рассмотрены результаты исследований прочностных характеристик горных пород. Необходимость данных исследований обусловлена принятыми техническими решениями по модернизации разреза, связанными с переходом на автомобильно-конвейерную технологию и формированием угольных складов внутри разреза. В течение последних 10-15 лет в районе предполагаемого строительства угольных складов происходили активные оползневые явления верхних уступов стационарного борта, сложенных рыхлыми отложениями и глинистыми породами. Деформации верхних уступов (гор. +165 - +200 м) ставят под угрозу реализацию проекта. В этой связи возникает необходимость проведения дополнительных исследований. Даны практические рекомендации по обеспечению устойчивости откосов в районе строительства. Ключевые слова: разрез, уступ, стационарный борт, угольный склад, коэффициент запаса устойчивости, риск обрушения.
ВВЕДЕНИЕ
Программой развития Экибастузского каменноугольного месторождения в пределах разрезов «Богатырь» и «Северный» предусмотрен переход на циклично-поточную автомобильно-конвейерную технологию, которая позволит увеличить мощности действующих разрезов, снизить затраты на транспортировку угля от забоев к погрузочным пунктам и сделает более гибкой систему контроля качества продукции при помощи проектируемых угольных усреднительных складов. При проектировании угольных складов принято решение расположить их внутри разреза на верхних горизонтах стационарного борта. Данное решение продиктовано соображениями экономической эффективности и экологической безопасности, так как для варианта расположения складов на земной поверхности потребуется расширение горного отвода со всеми вытекающими процедурами регистрации и согласованиями в уполномоченных государственных органах, а также платежами за использование земельных участков. Однако, при всех очевидных плюсах данного решения, здесь не учтен важнейший геомеханический фактор - устойчивость откосов и несущая способность площадок верхних горизонтов стационарного борта разреза.
В течение последних 10-15 лет в районе предполагаемого строительства угольных складов (участок № 6 разреза «Богатырь») происходили активные оползневые явления верхних уступов стационарного борта. Деформации верхних уступов (гор. +165 - +200 м), сложенных рыхлыми отложениями и глинистыми породами, ставят под угрозу реализацию указанного проекта.
В этой связи возникает необходимость проведения дополнительных исследований свойств пород верхних горизонтов. Необходимо установить причины произошедших оползневых явлений и оценить риски возможных деформаций рассматриваемого участка стационарного борта разреза «Богатырь» с учетом строительства, размещения оборудования и пригрузки площадок угольным штабелем.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПОРОД ВЕРХНИХ ГОРИЗОНТОВ
Физико-механические свойства горных пород были изучены институтом ВНИМИ достаточно детально с начала эксплуатации месторождения (1957-1958 гг., 1972-1977 гг.) по кернам из скважин доразведки, а также по образцам, отобранным из свежих уступов экскаваторных забоев [1].
На Экибастузском месторождении мощность четвертичных отложений составляет от 2-3 до 12-15 м. На раз-
Рис. 1. Геологический разрез по скважинам №№ 14-20:1,2,3,4,5,6 - инженерно-геологические элементы
мытой поверхности палеозойских пород залегают палеогеновые отложения мощностью до 15 м, представленные преимущественно пестроцветными глинами. Общая мощность слабых пород достигает 25-30 м. Кроме этого, верхняя часть палеозойских отложений подверглась значительному выветриванию. Исследования ВНИМИ показали, что зона выветривания распространяется до глубины 50 м от земной поверхности. Наиболее слабыми являются углистые аргиллиты и переслаивание песчано-глинистых пород. Среднее значение сцепления, полученное в результате лабораторных испытаний из образцов пород, отобранных из свежих экскаваторных забоев, составило 2,5-105 Па (25 т/м2). Коэффициент структурного ослабления равен 0,10-0,12. Расчетная величина сцепления массива пород, принимаемая для анализа устойчивости верхних уступов составляет 25-30 кПа (2,5-3 т/м2) [2].
Для определения физико-механических характеристик вскрышных пород верхних уступов (гор. +150 -+200 м) в 2017 г. ТОО «Азимут Геология» были проведены инженерно-геологические изыскания, в рамках которых было пробурено девять скважин (№№ 14/17-22/17) глубиной 20 и 30 м [3, 4].
Геологический разрез по скважинам №№ 14-20 представлен на рис. 1.
Общий метраж бурения составил 210 м. Бурение скважин глубиной 20 м выполнено механическим ударно-канатным способом станком УГБ-50М ё = 132 мм без обсадки скважин. При встрече коренных пород и залежей угля ударно-канатное бурение заменялось на колонковое.
Бурение скважин глубиной 30 м выполнено вращательным колонковым способом станком УГБ-001-02А, ё = 123 мм с интервалами 1-2 м с полным отбором керна. Все скважины - технические. В скважинах, начиная с глубины 1 м через каждый метр до проектной глубины, отбирались монолиты и пробы грунта естественной влажности для определения физико-механических характеристик - пределов пластичности, плотности, коэффициента пористости, степени водонасыщения, угла внутреннего трения, сцепления, модуля Юнга и коэффициента Пуассона [3].
В соответствии с геологическим строением и согласно ГОСТ 25100-2011 [4] на исследуемом участке выделено шесть инженерно-геологических элементов (ИГЭ) с различными физико-механическими и химическими свойствами:
• ИГЭ-1 - насыпной грунт представлен смесью различных грунтов;
• ИГЭ-2 - рыхлые дресвяные грунты (ф0;
• ИГЭ-3 - пластичные глинистые грунты (Р);
• ИГЭ-4 - плотные глинистые грунты еС)
• ИГЭ-5 - глыбово-щебенистые грунты е(С1);
• ИГЭ-6 - скальные грунты осадочного происхождения
ВД.
В результате проведенных инженерно-геологических изысканий ТОО «Азимут Геология» получены физико-механические характеристики основных видов вскрышных пород верхних горизонтов и их классификация (группировка) по описанным выше инженерно-геологическим элементам [3].
Полученные результаты относятся к малым элементам структурной иерархии массива (образцам). Для выполнения практических расчетов по оценке состояния массива необходимо совершить переход от свойств в образце к свойствам массива. Программа КосЬаЬ в значительной степени помогает в решении данной проблемы. Она обеспечивает простую и понятную реализацию критериев разрушения Хука-Брауна и Кулона-Мора, позволяя пользователям получать надежные оценки свойств массива горных пород и прямо на экране (в интерактивном режиме) видеть изменения огибающих разрушения (кривых прочности) при изменении параметров. В дополнение к параметрам критерия Хука-Брауна она вычисляет эквивалентные параметры Мора-Кулона (сцепление и угол внутреннего трения) для массива, так как большинство программного обеспечения для горного проектирования использует показатели критерия Кулона-Мора. В этой связи вычисление эквивалентных параметров Кулона-Мора по критерию Хука-Брауна является очень важным элементом программы [5, 6].
В работе выполнен анализ результатов проведенных ранее исследований, а также данных, полученных ТОО «Азимут Геология» при проведении инженерно-геологических изысканий на участке строительства с применением программы КосЬаЬ.
В качестве примера на рис. 2 представлены паспорта прочности для ИГЭ-4 естественной и повышенной влажности.
Полученные значения физико-механических характеристик пород верхних горизонтов (ИГЭ) приведены в табл. 1. В столбце значений сцепления указана дробь, в числителе которой приведено сцепление в образце, а в знаменателе - расчетное сцепление массива.
Наиболее надежным и достоверным способом определения прочностных характеристик горных пород является метод обратных расчетов, который учитывает все факторы, повлекшие нарушение устойчивости массива [7, 8].
а
Normal stress (MPa)
Normal stress (MPa)
Рис. 2. Паспорта прочности для ИГЭ-4: а - глинистые грунты С1 (повышенной влажности, сцепление к = 24 кПа, р = 8,5°); б - глинистые грунты С1 (естественной влажности, сцепление к = 38 кПа, р = 12°)
Таблица 1
Значения физико-механических характеристик пород
Тип пород (ИГЭ) Физико-механические свойства
у, т/м3 koA , МПа р, градус
ИГЭ 2 2,08 0,051 / 0,006 5
ИГЭ 3 2,00 0,068 / 0,010 7
ИГЭ 4 2,10 0,280 / 0,038 12
ИГЭ 4 влажные 2,10 0,190 / 0,024 9
ИГЭ 5 2,24 2,00 / 0,068 20
ИГЭ 6 2,28 - / 0,070 18
Обратные расчеты производятся по результатам маркшейдерских съемок деформированных участков, в результате которых устанавливаются контуры тела оползня и местоположение поверхности скольжения.
Маркшейдерской службой разреза «Богатырь» совместно с Бюро специализированных маркшейдерских работ обследован и задокументирован ряд случаев деформаций верхних уступов на исследуемом участке [9].
В качестве примера рассмотрим случай деформации на участке № 6, обнаруженный 27.09.2008. Время стояния откосов до деформации - два года. Произошел оползень, высота откоса - 14 м (гор. +200 - +186 м), длина по фронту - 308 м (от р.л. 36 +12 м до р.л. 36а +60 м). Причины оползня: разуплотнение пород, снижение прочностных характеристик.
Дата обследования: 21.09.2009. Увеличение длины по фронту - до 450 м (р.л. 36 +12 м - р.л. 36 +462 м). По данным АФС на 21.09.2009, разуплотнение породы привело к увеличению фронта развития оползня до 450 м.
Закол был частично отработан, однако разуплотнение пород привело к увеличению закола еще на 200 м.
Дата обследования: 26.10.2013. Увеличение длины по фронту - до 640 м (р.л. 36 +12 м - р.л. 36 +652 м). По данным АФС на 26.10.2013, фронт развития оползня достиг 640 м (рис. 3).
Анализ этого и других случаев деформаций уступов верхних горизонтов участка при помощи метода обратных расчетов оползней позволил оценить расчетную величину сцепления породного массива, которая при увлажнении составила 10-15 кПа (1,0-1,5 т/м2) при значениях угла внутреннего трения 8-10°. Полученны й резул ьтат хорошо соответствует анализу КосЬаЬ, приведенному в табл. 1 для ИГЭ-3 - пластичных глинистых грунтов.
itft
и
Рис. 3. Деформации уступов верхних горизонтов (участок № 6, оползень, гор. +200 - + 186 м, р.л. 36 + 12 м - р.л. 36 +652 м)
РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ И ОЦЕНКА РИСКОВ
ОБРУШЕНИЙ УСТУПОВ ВЕРХНИХ ГОРИЗОНТОВ
С учетом полученных выше результатов выполнены расчеты устойчивости верхних уступов (гор. +165 - +200 м), а также площадки гор. +165 м, на которой планируется строительство склада.
Расчет коэффициента запаса устойчивости выполнен в соответствии с методикой ВНИМИ и требованиями нормативно-технических документов [7].
В современных условиях при проектировании откосов зачастую уже недостаточно детерминированных показателей (коэффициент запаса устойчивости), в мировой практике при проектировании откосов определяют уровень риска при принятии тех или иных решений [5].
Оценочная взаимосвязь между КЗУ и максимальной вероятностью разрушения представлена в табл. 2 [5].
Объект исследований - верхние уступы стационарного борта участка № 6 необходимо разделить на два участка:
- первый - уступы верхних горизонтов (гор. +165 -+200 м);
- второй - площадка (гор. +165), на которой предполагается размещать проектируемый угольный склад «Южный» с откосом (гор. +150 - +165 м).
Эти участки различаются по своему характеру и функциональному назначению в проектируемом объекте.
Уступы верхних горизонтов (гор. + 165 - +200 м)
По классификации проектных рисков обрушения откосов, приведенной в табл. 2, данная группа уступов может быть отнесена ко второй категории (отдельные уступы и группы уступов высотой до 50 м, влияющие на коммуникации). Степень ответственности - относительно значительная.
Требования: проектное значение КЗУ - не ниже 1,5, уровень риска обрушения - не более 10%.
Основная задача - предупреждение деформаций и обрушений откосов.
Площадка гор. + 165 м и откос (гор. + 150 -+165 м)
По классификации проектных рисков обрушения откосов, приведенной в табл. 2, данный уступ может быть отнесен к третьей категории (группы уступов, на которых размещены коммуникации). Степень ответственности -весьма значительная.
Требования: проектное значение КЗУ - не ниже 2, уровень риска обрушения - не более 5%.
Основная задача - предупреждение деформаций площадки и обрушений откоса (гор. +150 - +165 м).
Таблица 2
Проектные значения рисков обрушения откоса
Характеристика откоса КЗУ Риск обрушения (тах)
Отдельные уступы и группы уступов (Н до
50 м), удаленные от коммуникаций. Сте- 1,3 20%
пень ответственности - незначительная
Отдельные уступы и группы уступов (Н до
50 м), влияющие на коммуникации. Сте- 1,5 10%
пень ответственности - относительно зна-
чительная
Средние (50-100 м) и высокие (Н до 150 м) группы уступов, на которых размещены коммуникации. Степень ответственности -весьма значительная 2,0 5%
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕННЫХ РАСЧЕТОВ
СТОЙЧИВОСТИ ВЕРХНИХ УСТУПОВ
СТАЦИОНАРНОГО БОРТА (гор. +165 - +200 м)
И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ
Анализ результатов расчетов устойчивости уступов верхних горизонтов (гор. +165 - +200 м) позволил сделать следующие выводы:
- согласно Правилам обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах [7] (пункты 6.2.4, 6.2.5) значение КЗУ для группы уступов должно быть не менее 1,3, а для одиночных уступов - не менее 1,5;
- определение предельных параметров одиночного уступа в рыхлых отложениях ИГЭ-4 (увлажненные глины, гор. +165 - +200 м).
Расчет устойчивости одиночного уступа показал предельное состояние при высоте Н = 15 м, угол откоса а = 35°, к = 25 кПа (2,5 т/м2), р = 12°. Получено значение КЗУ = 1,02, ширина призмы обрушения г = 6,0 м.
Анализ деформаций верхних уступов (деформации №№ 245, 335, 362) с применением метода обратных расчетов подтверждает результаты анализа КосЬаЬ, что позволяет повысить уровень надежности и достоверности полученных прочностных параметров массива.
При уменьшении высоты уступа его устойчивость возрастает. Так, при высоте уступа Н = 12 м КЗУ = 1,15, ширина призмы обрушения г=4 м; а при высоте уступа Н = 10 м КЗУ = 1,3, г = 2 м. Получаем максимально допустимую высоту откоса 10 м;
- анализ фактического состояния борта и варианта параметров верхних уступов (третьего уступа) в рыхлых отложениях ИГЭ-4 (глины, гор. +165 - +200 м). Результаты расчетов представлены на рис. 4.
При прочном массиве (естественной влажности) КЗУ лишь приближается к нормативному значению 1,3 (см. рис. 4, а), а при увлажнении массива получено предельное состояние, приводящее к деформациям откосов (КЗУ в пределах 0,93-1,02) на исследуемом участке [9].
Попытки конструирования борта на верхних горизонтах в пределах существующего горного отвода успехом не увенчались, так как высота уступа превышает 10 м, а при увлажнении массива получаем предельное состояние борта с коэффициентом запаса в районе единицы;
- учет слабых поверхностей в основании борта. Начиная с глубины 15-20 м борт может оказаться подсеченным слабыми контактами с низкими прочностными параметрами (р' = 10°, к' = 10-15 кПа). По данным исследований ВНИМИ, углы залегания породных контактов на данном участке составляют от 10 до 18°. Выполнен расчет по соответствующей расчетной схеме со слабым согласно-падающим контактом в основании откоса. Расчет показал предельное состояние борта (КЗУ = 1,09 при к' = 15 кПа и КЗУ = 0,99 при к' = 10 кПа);
- для обеспечения устойчивости верхних горизонтов (гор.+165 - +200 м) предложен вариант конструкции верхнего участка борта, разделенный на четыре уступа, с расширением площадок, увеличением заложения борта и уменьшением генерального угла наклона борта до 12-13°.
Недостатком данного варианта является нарушение границ горного отвода, однако он является перспективным в плане решения поставленной задачи, в первую
ГШ □5а
_-1,00° ■
Площадка гор. +165 м
Площадка
ЕШ
10,901
гор. +165 м
^ ШШ
Рис. 4. Расчет устойчивости фактического положения борта по РЛ 14-20: а - массив естественной влажности; б - увлажненный массив
очередь за счет снижения генерального угла. Расчеты показали, что данный вариант конструкции верхних уступов позволяет обеспечить их устойчивое состояние при фактических низких прочностных характеристиках пород верхних уступов. При к = 15 кПа (1,5 т/м2), р = 10°, КЗУ = 1,32 (четыре уступа).
Рассмотрено два варианта данного решения. Второй вариант отличается от первого увеличением ширины площадок (с сохранением общего заложения порядка 160 м). При этом увеличение ширины площадок придаст профилям дополнительную устойчивость при одинаковых значениях высоты и генерального угла откоса. При проектных параметрах уступов по предложенной схеме генеральный угол откосов на верхних уступах составляет порядка а = 12°, при этом появляется возможность постановки уступов на проектный контур по напластованию и исключить влияние слабых контактов в основании откосов;
- согласно Правилам обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах [7] при малых а (менее 45° - р/2) и р < 13° необходимо проверять возможности выпора пород основания. Минимальные значения КЗУ = 1,34 получены для схемы с возможностью деформаций пород основания на площадке гор. +165 м;
- для предупреждения деформаций в районе траншеи (РЛ 37) необходимо выполнить разноску с целью существенного увеличения радиуса закругления на сопряжении рассматриваемого участка борта и траншеи, тем самым уменьшить кривизну участка в плане. Увеличение радиуса кривизны борта позволит обеспечить его устойчивость на сопряжении.
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОЩАДКИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
СКЛАДА НА гор. +150 м
Анализ существующего состояния и результатов выполненных расчетов устойчивости уступа (гор.+150 -+165 м) и площадки гор. +165 м:
• наличие слабых пластических контактов является определяющим фактором при оценке устойчивости уступа площадки гор. +165 м (КЗУ = 1,15). Незначительное дополнительное увлажнение таких контактов приведет к сползанию породных призм. Подрезанные слои горных пород должны быть отработаны при их принудительном и управляемом обрушении;
• деформации подрезанных слоев могут проявляться в форме сползания породных призм по контактам и в целом не представляют большой опасности с точки зрения стабильности площадки + 165 м. Главная угроза такого рода деформаций заключается в постепенном «съедании» берм, которое может достигнуть конвейерного оборудования и остановить технологический процесс;
• при анализе устойчивости откоса и площадки гор. +165 м, нагруженного угольным штабелем, получены следующие результаты:
- в соответствии с СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» [10] несущая способность глинистых пород основания, слагающих уступ, составляет 1,5-2,0 кг/ см2 (150-200 кПа);
- наращивание высоты угольного штабеля свыше 10 м связано с рисками деформирования (выдавливания) глинистых пород основания, что приведет к нарушению нормальной работы проектируемого сооружения;
- для исключения возможности выпора основания от давления угольного штабеля рекомендуется уменьшить его высоту с 15 до 10 м, что позволит уменьшить расчетное давление на основание с 225 до 150 кПа и увеличить КЗУ с 1,26 до 1,68;
• для исключения совместного деформирования угольного штабеля и откоса гор. +150 - +165 м необходимо обеспечить ширину бермы не менее 20 м. На протяжении всего Южного участка склада минимальное значение ширины бермы, равное 20 м, соответствует сечению (РЛ 14-20) и всему участку между РЛ № 37 и РЛ № 44а. Здесь существует угроза постепенного «съедания» бермы, описанная выше. На остальном протяжении Южного участка склада ширина площадки достаточно большая;
• необходимо иметь в виду возможность выпора основания вышележащими уступами (гор. +165 - +200 м), рассмотренную ранее. С одной стороны, угольный штабель служит контрфорсом, препятствующим выпору основания по площадке гор.+165 м, а с другой - источником нагрузки на данную площадку. Это может привести к эффекту «суммирования» выдавливающих нагрузок и выпору в форме пучения участка между основанием вышележащего откоса и угольным штабелем, где уложена исходящая ветвь конвейера;
• для надежной защиты от влаги и эрозии рекомендуется применение синтетических защитных покрытий - геотекстиль либо геомембраны;
а
• выполненные изыскания выявили наличие грунтовых вод и обводненность массива практически по всем скважинам. Именно фактор обводненности является главной причиной возникновения и развития деформаций на исследуемом участке борта разреза. Поэтому в первую очередь необходимо организовать работу дренажной системы для исключения подпитки влагой слабых глинистых массивов верхних горизонтов и породных контактов. Для недопущения инфильтрации в массив талых вод следует постоянно следить за работой дренажной системы и организовывать водосток в сторону водосборных канав.
Список литературы
1. Отчет НИР «Разработка практических рекомендаций по параметрам устойчивых бортов и внешних отвалов разреза «Богатырь» ПО «Экибастузуголь». Караганда: Казахский филиал ВНИМИ, 1977.
2. Отчет НИР «Разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости стационарного борта разреза «Богатырь». Караганда: Казахский филиал ВНИМИ, 1991.
3. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям для разработки рекомендаций и предложений по обе-
спечению устойчивости верхних уступов борта участка № 6 разреза «Богатырь» в районе оползневых явлений угольного склада «Южный». Караганда: ТОО «Азимут геология», 2017.
4. ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация. Межгосударственный стандарт. М.: Стандартинформ, 2013. 38 с.
5. John Read, Peter Stacey. Guidelines for Open pit slope design. Csiro publishing, Published exclusively in Australia, New Zealand and South Africa by 150 Oxford Street (PO Box 1139), Collingwood VIC 3066, 2010. Australia. 511 p.
6. Evert Hoek. Practical rock Ingineering. University of Toronto. Canada, 2006. 342 p.
7. Правила обеспечения устойчивости на угольных разрезах. СПб.: ВНИМИ, 1998. 208 с.
8. Аналитические способы расчета устойчивости карьерных откосов / В.Н. Долгоносов, П.С. Шпаков, Ф.К. Низамет-динов и др. Караганда: Издательство «Санат-Полиграфия», 2009. 332 с.
9. Паспорта деформаций №№ 245, 335, 362, 363, 371. Бюро специализированных маркшейдерских работ. Эки-бастуз, 2016.
10. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». М., 1995.
SURFACE MINING
UDC 622.271.333(574.31) © O.V. Starostina, V.N. Dolgonosov, S.B. Aliev, E.V. Abueva, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 1, pp. 27-32
Title
STUDY OF STABILITY OF THE BENCHES OF THE UPPER HORIZONS OF THE STATIONARY SIDE OF THE "BOGATYR" OPEN-PIT MINE
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-27-32
Authors
Starostina O.V.', Dolgonosov V.N.1, Aliev S.B.2, Abueva E.V.'
1 Karaganda State Technical University, Karaganda, 100024, Republic of Kazakhstan
2 Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences (IPKON RAS), Moscow, 111020, Russian Federation
Authors' Information
Starostina O.V., PhD (Engineering), Associate Professor of Department "Mine Surveying and Geodesy", e-mail: o.starostina@kstu.kz Dolgonosov V.N., Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor of Department "Mine Surveying and Geodesy", e-mail: vnd070765@mail.ru Aliev S.B., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Senior Researcher, tel.: +7 (495) 360-89-60, e-mail: alsamat@gmail.com Abueva E.V., Master of Engineering, Senior Lecturer of Department "Mine Surveying and Geodesy", e-mail: limary@mail.ru
Abstract
In paper assessment of the stability and risks of possible deformations of the stationary board of «Bogatyr» coal open-pit top horizons is executed. The results of strength rocks characteristics researches are considered. Need of these researches is caused by the made technical solutions on modernization of a section connected with transition to automobile and conveyor technology and formation of coal warehouses in a section. Within the last 10-15 years around alleged construction of coal warehouses there were active landslide phenomena of the top ledges of a stationary board put by friable deposits and clay rocks. Deformations of the top ledges (hor. +165 - +200 m), threaten implementation of the project. It is necessary to conduct additional researches. Practical recommendations about ensuring stability of slopes around construction are made.
Keywords
Open-pit mine, Bench, Stationary side, Coal storage, Stability margin factor, Collapse risk.
References
1. Otchet NIR «Razrabotka prakticheskikh rekomendatsii po parametram us-toychivykh bortov i vneshnikh otvalov razreza «Bogatyr'» PO «Ekibastuzugol'» [Research report "Elaboration of practical recommendations on the parameters of stable sides and external dumps of the "Bogatyr" open-pit mine of
the Ekibastuzugol Production Association]. Karaganda, Kazakh branch of VNIMI Publ., 1977.
2. Otchet NIR «Razrabotka rekomendatsii po obespecheniyu ustoychivosti stat-sionarnogo borta razreza «Bogatyr'» [Report "Elaboration of practical recommendations on the parameters of stability of the "Bogatyr" open-pit mine stationary side]. Karaganda, Kazakh branch of VNIMI Publ., 1991.
3. Otchet po inzhenerno-geologicheskim izyskaniyam dlya razrabotki rekomen-datsiy i predlozheniy po obespecheniyu ustoychivosti verkhnikh ustupov borta uchastka N 6 razreza «Bogatyr'» vrayone opolznevykhyavleniy ugol'nogo sklada «Yuzhnyy» [Report on geological survey for elaboration of recommendations and proposals for ensuring the stability of the upper benches of the"Bogatyr" open-pit mine side section No. 6 in the area of landslide phenomena of the "Yuzhny" coal storage]. Karaganda, "Azimuth Geologia" LLP, 2017.
4. GOST 25100-2011. Grunty. Klassifikaciya. Mezhgosudarstvennyj standart [GOST 25100-2011. Soils. Classification. Interstate standard]. Moscow, Stand-artinform Publ., 2013, 38 p.
5. John Read & Peter Stacey. Guidelines for open-pit slope design. Csiro publishing, Published exclusively in Australia, New Zealand and South Africa by 150 Oxford Street (PO Box 1139), Collingwood VIC 3066, 2010, Australia, 511 p.
6. Evert Hoek. Practical rock Ingineering. University of Toronto, Canada, 2006, 342 p.
7. Pravila obespecheniya ustoychivosti otkosovna ugol'nykh razrezakh [Procedure of providing slope stability in coal open-pit mines]. Saint Petersburg, VNIMI Publ., 1998, 208 p.
8. Dolgonosov V.N., Shpakov P.S., Nizametdinov F.K. et al. Analiticheskiye sposoby rascheta ustoychivostikar'yernykh otkosov [Analytical methods of calculating the stability of open pit slopes]. Karaganda, Sanat-Polygraphy Publ., 2009, 332 p.
9. Pasporta deformatsiy NN 245,335,362,363,371. Byuro spetsializirovannykh marksheyderskikh rabot [Passports of deformations No. 245, 335, 362, 363, 371. Bureau of specialized surveying works]. Ekibastuz, 2016.
10. SNiP2.02.01-83 «Osnovaniyazdaniyisooruzheniy» [SNiP 2.02.01-83 "Bases of buildings and structures"]. Moscow, 1995.
