CC BY
88
Карьерный транспорт
Карьерный транспорт целесообразно подразделить на два вида:
- тангенциальный: автомобильный, железнодорожный, конвейерный слабонаклонный:
- радиальный: скиповой, конвейерный крутонаклонный, канатный.
Тангенциальный транспорт осуществляет перемещение горной массы по горизонтали и по >клонам. вписанным в периметр карьера С ростом глубины карьера длина транспортных коммуникаций может достигать десятков километров.
Радиальный транспорт перемешает горную массу в радиальном направлении по склону торта. Длина таких трасс минимальна и не превышает //sin ау где а4 - угол откоса борга.
Все эти виды транспорта, если трассы проложены по борту карьера, требуют постоянно!« переноса по мере развития карьера и в большинстве случаев не позволяют увеличить углы пог ашения бортов карьера до максимальных, которые обоснованы геомеханиками.
В перспективе при ведении горных работ на большую глубину (более 250-300 м) предпочтение должно быть отдано радиальному транспорту при расположении транспортных коммуникаций в подземных выработках с использованием крутонаклонных конвейеров, скиповых подъемников. наклонных или вертикальных.
Автомобильный транспорт и погрузчики должны выполнять функции сборочного на нижних горизонтах или вместе с железнодорожным у поверхности в традиционных транспортных схемах.
Геотехника
Создание геотехники, прежде всего, относится к открытым работам. Из вышесказанного возникает необходимость:
1. Создать станки шарошечного бу рения на диаметр до 240 мм и на глубину бурения до 60 м. позволяющие одновременную передачу на долото статической (от веса станка) и динамической (от внешнего гидроударника) нагрузок.
2. Разработать новую конструкцию шарошечного долота, позволяющего увеличить нагрузку на долото в 2-3 раза. Все это должно позволить увеличить скорость бурения в 3-5 раз.
3. Создать шарошечный станок на диаметр 300-320 мм ДМ бурения р&ГрузочНЫХ СКВАЖИН из подземной выработки сечением до 16 м:.
4. Разработать оборудование для бурения горизонтальных скважин диаметром 100-130 мм и глубиной 50-60 м в подошве усту па.
5. Создать погрузочную технику для отгрузки горной массы из откосов высотой 5С-60 м или разработать комплекс для выполнения таких работ:
- кранлайн на верху откоса - прямая лопата внизу;
- драглайн и прямая лопата внизу (см. рис. 4).
УДК 622.528.3
Б. П. Голубко, В. Н. Яковлев НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
Маркшейдерские инструментальные наблюдения являются необходимой составной частью комплексных мер по изучению устойчивоеги бортов карьеров. Инструментальные маркшейдерские наблюдения за деформациями бортов должны проводиться одновременно с началом развития горных работ. Для этого на поверхности и бортах карьера закладываются специальные наблюдательные станции.
В 2000-2001 гг. на кафедре маркшейдерского дела УГГУ было проведено районирование Сафьяновского карьера по устойчивости бортов на основе компьютерного моделирования. Рс-
эультаты расчётов при районировании в проектном контуре карьера показали, что участком с потенциально неустойчивыми откосами является северо-восточный борт. Протяженность борга составляет порядка 700 м.
Для выявления деформаций для данного участка достаточно заложения двух параллельных профильных линий в центре на расстоянии 100 м между ними. Согласно требованиям Инструкции ... [1), каждая профильная линия состоит из трех опорных реперов, расположенных вне зоны деформаций, т. е. на удалении от верхней бровки карьера не менее 1,5 Н, что составляет 390 м. Расстояние между опорными реперами - 50 м (рис. 1).
На поверхности карьера расстояния между реперами принимаются: 10-15 м на участке призмы возможного обрушения; с удалением от верхней бровки карьера - через 30 м.
11а каждой берме уступа закладывались по два репера - один вблизи бровки уступа, другой - у подошвы вышележащего уступа. При этом должна быть обеспечена безопасность наблюдателя при работе на этих реперах и исключена возможность попадания реперов в зону осыпания уступов.
»•Iп*гьо »•НСморша»
на
50 SO » ж X X к » И Эи M J0 X X «.U.J0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 II II
npnui )»мак>вп аСсчг
ВО»«
Рис. 1. Схема расположения реперов профильной линии на борту карьера
Кроме профильных линий было решено включить в наблюдательную сеть пункты маркшейдерского опорного обоснований, расположенные на поверхности по периметру карьера.
Для уменьшения ошибки центрирования инструментов и сокращения времени проведения маркшейдерских наблюдений была использована конструкция опорных и рабочих реперов в виде металлической трубы диаметром 70-90 мм и столиком-подставкой с отверстием для станового винта прибора (рис. 2).
Данная конструкция имеет ряд преимуществ. Выполнение отверстия для станового винта прибора не на геометрической оси трубы, а на консольном выступе столика-подставки позволяет избежать необходимости делать ьырез в трубе для доступа к становому винту. Эксцентриситет осей трубы и отверстия даёт возможность компенсировать нестворность реперов, вызванную неточным бурением скважин, путем поворота репера вокруг оси трубы до бетонирования и засыпки. Данная конструкция экономит время, затрачиваемое на установку и центрирование прибора над репером, практически исключая погрешность центрирования.
Для определения высотной отметки репера при нивелировании используется конусообразный съёмный центр.
Выбор методики проведения наблюдений осуществляется на основе анализа точности существующих методов определения вертикальных смещений (геометрическое, тригонометрическое нивелирование, фотограмметрический способ, GPS) и горизонтальных смещений (створные наблюдения, засечки, триангуляция, трилатсрация. полигонометрия. фотограмметрический способ. GPS).
Анализ методов наблюдений за деформациями показал, что в настоящее время наиболее точным и рациональным является совместное использование традиционных методов (геометрическое нивелирование III класса, линейно-угловая засечка) и спутниковой (GPSi геодезии.
Геометрическое нивелирование III кпасса обеспечит .гэеднюю квалратическую погрешность на 1 км хода не бо--ое 3 мм; линейные измерения, с использованием электрон-ma приборов, позволят измерить расстояния со средней кхадратической погрешностью 1 + 110мм - 5+1 10мм, гэе ¿ - измеренное расстояние; методы GPS дают возможность определения координат с погрешностью 1 - 3 мм.
Точность и периодичность наблюдений должны обеспечивать возможность определить процесс деформирования ели его отсутствие.
При назначении оптимальной точности наблюдений в аачальный период целесообразно ориентироваться на мини-\/.*льныс величины смещений, которые поддаются интерпре--ации. а также на возможные величины смещений пунктов и реперов, не связанные с горными работами, и на реально возможную точность определения смещений применяемыми методами и средствами измерений. В соответствии с указанным, погрешность определения смещений /Т7 .ч не должна превышать 10-15 мм. погрешность определения положения пунктов и реперов в одной серии наблюдений т$я 10 мм, а погрешность определения относительного смешения реперов на 20-метровом интервале 5-7 мм.
Периодичность наблюдений на долговременных станциях зависиг от степени устойчивости бортов и скорости понижения работ в карьере.
При коэффициенте запаса п> 1,5 и ежегодном понижении горных работ на 10-20 м производят одну серию наблюдений за 1-2 года; при дальнейшем снижении коэффициента запаса наблюдения выполняют на каждый момент снижения коэффициента запаса устойчивости наблюдаемого борта на 0,OS, но не реже 1 рача r гол.
При коэффициенте запаса устойчивости п<, 1,3 периодичность наблюдений увязывают со значениями уменьшающегося коэффициента запаса (очередную серию наблюдений проводят на каждый момент уменьшения коэффициента запаса на величину 0,05), но не реже чем 2 раза в год.
Если скорость смещений составляет более 0,1 мм/сут, то периодичность наблюдении назначают в зависимости от скорости деформирсвания и интенсивности ведения горных работ в соответствии с требованиями Инструкции ... [1] и Методических указаний... [2].
При этом среднеквадратическая погрешность определения смещений не должна превышать 15 мм (допустимая погрешность 30 мм).
В авгу сте 2002 г. на Восточном борту Сафьяновского карьера была заложена станция для наблюдения за деформациями бортов карьера.
Наблюдательная станция состоит из двух профильных линий и трех опорных реперов (рис. 3).
С учетом условий местности на Восточном борту карьера опорные реперы наблюдательной станции были заложены за отвалом вскрышных пород на расстоянии 450 м от верхней бровки карьера (вне зоны сдвижения горных пород). Расстояние между опорными реперами 50 м.
Профильная линия 1 состоит из 10 рабочих реперов, из них 6 - трубчатые с автоматической центрировкой инструмента на поверхности карьера, остальные 4 ~ забивные длиной 2 м на бермах двух уступов. Расстояния между рабочими реперами 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6 составляют соответственно 50, 20,20. 20,23 м. Забивные реперы на бермах нижележащих уступов (1-7, 1-8, 1-9, 1-10) расположены согласно требованиям норм безопасности на расстоянии около 3 м от бровки уступа.
С-А
0" 70-90 /
шп
2CQ
Рис. 2. Конструкция опорного репера:
1 -столик-подставка; 2 - отверстие для станового винта прибора: 3 - металлическая труба
Рис. 3. Схема наблюдательной станции
Профильная линия 2 состоит из 6 рабочих реперов с ав1омаI ической ценфовкой. Расстояние между рабочими реперами 2-1.2-2.2-3.2-4.2-5,2-6 составляет соответственно 26, 20.20. 20,
Юм.
Ятя условий Сафьяновского карьера, при определении высотных и плановых смещений реперов были рассмотрены следующие способы измерений: геометрическое нивелирование и измерение расстояний рулеткой; геометрическое нивелирование и измерение расстояний светодаль-номером; тригонометрическое нивелирование и измерение расстояний электронными тахеометрами: определение величин смещений при помощи спутниковой аппарату ры.
При рассмотрении сравнивались точность определения величин плановых и высотных смещений реперов профильной линии.
Сравнительные характеристики различных методов измерения представлены в таблице. Из таблицы следует, что в условиях Сафьяновского карьера целесообразно в качестве основной методики наблюдений применять светодапьномерные измерения расстояний между реперами и определение превышений геометрическим нивелированием.
Исходная серия наблюдений была проведена 7-8 октября 2002 года, спустя два месяца после закладки наблюдательной станции. Последующая серия наблюдений была проведена 31 марта - 1 апреля 2003 года. Период между сериями наблюдений составил 152 дня. Определение высотных отметок рабочих реперов производилось по результатам геометрического нивелирования - с использованием нивелира 113. а измерение длин интервалов между реперами - с использованием тахеометра ТаЗМ. Анализ результатов наблюдений показал, что деформации прибортово-го массива незначительны, активных смещений рабочих реперов не отмечается. Однако для получения полной и достоверной информации необходимо продолжать мониторинговые наблюдения
Сравнительные характеристики методов измерении
Способ измерений Погрешность определения вертикального смешения наиболее удаленною пункта m^ мм Погрешность определения горизо1Гтального смешения наиболее удаленного пункта /77«. мм
Светодальномер (СП-2) и геометрическое нивелирование 3,5 8,5 |
Рулетка и геометрическое нивелирование 3,5 17,5
Электронный тахеометр (ЗТа5) 11,5 20
Спутниковая аппаратура (OPS) 10,0 5,0
с периодичностью один - два раза в год. В случае выявления незатухающих или возрастающих во времени деформаций отдельных участков бортов карьера необходимо установить причины этого явления и разработать мероприятия, обеспечивающие безаварийную работу.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов и усту пов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л.: ВНИМИ.1971. 188 с.
2. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, шгтерпрета-ции их результатов и прогнозу устойчивости. Л.: В НИМИ, 1987. 118 с.
УДК 622.221.3
Г. Г. С'а кап цен
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ КРУТЫХ УКЛОНОВ ВСКРЫВАЮЩИХ ВЫРАБОТОК НА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ
Одной из наиболее актуальных проблем разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых открытым способом является проблема дополнительного разнос а бортов для размещения вскрывающих выработок. Объемы дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок на глубоких карьерах составляют миллионы и десятки миллионов кубометров вскрышных пород. Этот обусловлено тем, что размещение вскрывающих выработок ведет к выполаживанию бортов карьеров по сравнению с их устойчивыми значениями.
Практика работы глубоких рудных карьеров показала, что углы погашения бортов по конструктивным условиям, как правило, меньше их устойчивых значений (1]. Борта карьеров по условиям устойчивости чаще всего имеют выпуклый профиль, а по конструктивным условиям - вогнутый. Причиной последнего является увеличение удельного веса вскрывающих выработок в общей массе атощадок и берм на бортах по мере увеличения глубины карьера вследствие уменьшения протяженности нижних уступов. Особенно это характерно для карьеров с небольшой длиной дна. в которых уменьшение протяженности уступов с глубиной идет особенно интенсивно.
