CC BY
27
© В.А. Бабелло, Ю.М. Свешников, М.Р. Гильфанов, В.Ю. Галинов, 2002
УДК 622.271:622.693.25
В.А. Бабелло, Ю.М. Свешников,
М.Р. Гильфанов, В.Ю. Галинов
ОБ УВЕЛИЧЕНИИ ЁМКОСТИ ОТВАЛОВ УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА «УРТУЙСКИЙ»
Анализ технологий отвалообразо-вания на угольных разрезах Забайкалья показал, что одной из распространенных схем является валовая отсыпка (без селективной выемки и размещения пород). Показательными в этом отношении является внутренний и внешние отвалы разреза «Ур-туйский». Перемещение вскрыш-ных пород в отвалы осуществляется автосамосвалами с разгрузкой непосредственно под откос через предохранительный вал с привлечением минимального количества бульдозеров. Вследствие неупорядоченной отгрузки вскрышных пород из разных забоев отвальная масса на одних участках отвала представлена чистыми разностями пород, на других - смешанными породами.
Применяемый способ приводит к пространственной изменчивости физико-механических свойств отвалов и возможному образованию в их теле и в нижней части ослабленных структур и слоев. Тем не менее, опыт эксплуатации внешних и внутренних отвалов «Уртуйского» угольного разреза, а также результаты маркшейдерских наблюдений показали, что резервы увеличения ёмкости отвалов далеко не исчерпаны. Проблемой увеличения ёмкости отвалов разреза «Уртуйский» в разное время занимались проектные и научноисследовательские организации. Накоплен достаточно большой объем материала по данному вопросу. Так, в работе [1] были рекомендованы следующие схемы отвалообразования:
1) горизонтальная валовая отсыпка разнопрочных пород в ярусах, либо горизонтальная отсыпка с чередованием слоев песчаных и глинистых пород;
2) отсыпка внешней части отвала песчаными породами, обладающими более высокими прочностными свойствами, а внутренней части глинистыми породами;
3) отсыпка нижней части ярусов породами песчаного состава, а верхней части глинистого.
В дальнейшем предлагалось избирательно разделить потоки вскрыши: часть вскрышных пород одного состава и свойств направить на формирование внутреннего отвала; другую часть - на внешние отвалы, а слабые порода разместить в отдельном отвале. В настоящее время ни одна их перечисленных схем не реализована, и, по мнению руководства разреза, нет возможности организовать потоки вскрыши, различающихся составом пород. Это связано, прежде всего, со значительным усложнением схемы отработки месторождения и дополнительными расходами.
В числе последних работ посвященных проблеме увеличения ёмкости отвалов «Уртуйского» угольного разреза можно назвать работу [2] выполненную сотрудниками ВНИМИ. Рекомендована отсыпка отвалов под откос как наиболее рентабельный способ отвалообразования. В результате выполненных расчетов показана возможность увеличения высоты отвала № 1 по сравнению с действующим проектом в среднем на 42 м.
В этом случае дополнительный объем вскрышных пород, который может быть отсыпан выше горизонта + 725 м составит 37, 8 млн мЗ. Выбор расчетных характеристик осуществлялся на основе данных по изучению прочности пород, отобранных в уступах разреза и в смешении этих пород
в различной пропорции. Предпочтение отдавалось натурным испытаниям в шурфах, а также в приборах с большой площадью среза в лабораторных условиях.
В Читинском государственном техническом университете с 1999 г. проводятся исследования, направленные на увеличение ёмкости отвалов разреза «Уртуйский». Работы проводятся по следующим направлениям:
• разработка комплекса технических мероприятий, направленных на обеспечение устойчивого состояния отвальных насыпей;
• укрепление откосов отвальных насыпей путем введения армирующих элементов;
• разработка новых и совершенствование известных методов и средств, направленных на получение объективной информации о свойствах пород отвалов;
• оценка устойчивости откосов отвалов экспериментально- аналитическим методом;
• экспериментальное определение параметров напряженно- деформированного состояния отвалов;
Первое направление исследований связано с проверкой возможности изменения проектных параметров отвала при разных схемах отвалообразования. В сложившихся условиях рассматривались следующие варианты отсыпки отвала:
• отсыпка внешней части отвала из пород большей категории прочности;
• устройство многоярусного отвала без формирования берм;
• дополнительное увеличение высоты отдельных ярусов отвала;
• дополнительное размещение пород на существующих бермах.
Второе направление посвящено оценке эффективности армирования откосов тросовыми тяжами и использованными автопокрышками от Бе-лАЗов. Рассматриваются различные схемы армирования отвала с анализом характера распределения деформаций и напряжений в различных его зонах.
Третье направление исследований связано с разработкой установок для определения прочностных свойств отвальных пород в полевых условиях.
Причем ведется поиск таких ме-
тодов исследований, которые будучи реализованы в виде специальных технических решений обеспечивали бы получение объективной максимально полной информации о свойствах пород отвала при разумной увязке предлагаемых решений с экономическими факторами.
Следующее направление посвящено оценке устойчивости отвалов увеличенной емкости с использованием метода конечных элементов и упруго-пластической модели Кулона-Прандтля. Такой подход позволил произвести анализ напряженно-деформированного состояния приот-косной зоны отвалов и получить пред-
ставление о механизме развития деформаций в различных его зонах в следующих ситуациях:
• отсыпка насыпи ведется одновременно с формированием в ней различных усиливающих элементов;
• изменение технологической схемы формирования отвала;
• достижение массивом отвальных пород предельного состояния;
• разгрузка автосамосвалов под откос.
В последнем направлении исследований рассматриваются вопросы прямого определения компонент на-пряженно-дефор-мированного состояния отвальных массивов с помощью
преобразователей давления, установленных непосредственно в тело отвала. На данном этапе исследований по всем направлениям накоплен определенный объем информации, что позволило своевременно внести коррективы в технологический процесс формирования отвалов и повысить техникоэкономическую эффективность отвалообразования.
Рекомендации по увеличению ёмкости отвалов были оформлены в виде Руководящих технических материалов для разреза «Уртуйский».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Отчет о научно-исследовательской работе «Определение ус- 2. Отчет о научно-исследовательской работе «Расчет устойчиво-
тойчивых параметров внешних отвалов Уртуйского буроугольного сти внешнего отвала № 1 разреза «Уртуйский». - Санкт-Петербург,
разреза» (этапы 1,2 договора № 53-Н). - Краснокаменск, 1992. - 43 с. ВНИМИ, 1999. - 27 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Бабелло В.А., Свешников Ю.М., Гильфанов М.Р., Галинов В.Ю. - Читинский государственный технический университет, Читинский горный институт.
