CC BY
76
УДК 622.271
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕГО ОТВАЛА НА ШУБАРКОЛЬСКОМ УГОЛЬНОМ РАЗРЕЗЕ
Виктор Николаевич Долгоносое
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доктор технических наук, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: vdolgonosov@gmail.com
Светлана Борисовна Ожигина
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: osb66@mail.ru
Сергей Павлович Ким
Акционерное общество «Шубарколь комир», 100004, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Асфальтная, 18, кандидат технических наук, вице-президент по техническим вопросам, тел. (7212)44-07-44, e-mail: Sergey.Kim@enrc.com
Дмитрий Сергеевич Ожигин
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, магистр, докторант кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.(7212)56-26-27, e-mail: оzhigin.dima@mail.ru
В статье представлена усовершенствованная расчетная схема устойчивости карьерных откосов, расположенных на слабом наклонном основании малой мощности, и обоснованы параметры устойчивого внутреннего отвала для горно-геологических условий Шубарколь-ского угольного месторождения.
Ключевые слова: расчет устойчивости внутреннего отвала, слабое наклонное основание малой мощности.
JUSTIFICATION OF PARAMETERS OF THE INTERNAL DUMP ON SHUBARKOLSKY COAL MINE
Viktor N. Dolgonosov
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Blvd, doct. of tech.sci., associate professor of «Mine survey and geodesy» department, doctor of engineering, tel. (7212)56-26-27, e-mail: vdolgonosov@gmail.com
Svetlana B. Ozhigina
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Blvd, cand. of tech.sci., associate professor of «Mine survey and geodesy» department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: osb66@mail.ru
Sergey P. Kim
«Shubarkol Komir» joint-stock company, 100004, Kazakhstan, Karaganda, 18 Asfaltnaya St., cand. of tech.sci., vice-president for technical questions, tel. (7212)44-07-44, e-mail: Sergey.Kim@enrc.com
Dmitriy S. Ozhigin
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Blvd, master, Ph. D., candidate of «Development of mineral deposit» department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: ozhigin.dima@mail.ru
The advanced settlement scheme of stability of the career slopes located on the weak inclined basis of low depth is presented in article and justification of parameters of the internal dump for mining-and-geological conditions of the shubarkolsky coal mine.
Key words: internal dumps stability analysis, the weak inclined basis of low depth.
Главной проблемой при формировании внутренних отвалов на разрезах является наличие слабого наклонного основания - почвы угольного пласта, на который производится отсыпка вскрышных пород. С учетом низких прочностных параметров углистых пород в почве пласта обеспечение устойчивости формируемого внутреннего отвала является весьма сложной научной и практической задачей.
Для анализа устойчивости внутрикарьерных отвалов, осыпаемых на слабый контакт - почву отработанного угольного пласта с весьма низкими прочностными характеристиками, усовершенствованы два варианта расчетной схемы устойчивости откосов, расположенных на слабом основании малой мощности (рис. 1).
а )х(М)<х(Е) 5+еМ8(^2р ^ ^ р^5+(о+е+ц)/2
\ А
б) х(М)>х(Е)
р^1&(5+е+|а)/2
18(£2р
Рис. 1. Схема откоса на слабом наклонном основании
Суммарные сдвигающие и удерживающие силы, действующие на призму возможного обрушения, определены путем интегрирования соответствующих элементарных сил, действующих по поверхности скольжения
Т = f dT = f dT + f dT + f dT
сдв J сдв J сдв J сдв J сдв DC DM ME EC
Т = f dT = f dT + f dT + f dT .
уд J уд J уд J уд J уд DC DM ME EC
(1) (2)
При интегрировании сдвигающих и удерживающих сил по потенциальной поверхности скольжения получены конечные решения, выраженные в элементарных функциях. Разработан алгоритм и программное обеспечение для решения данных задач [1].
На основе полученных решений выполнены расчеты устойчивости откосов внутреннего отвала Шубаркольского угольного разреза для углов наклона слабого контакта от 0° до 12°. Результаты расчетов предельной высоты откосов показали, что с уменьшением угла наклона слабого контакта высота устойчивого яруса увеличивается от 15,1 м при 5 = 120 до 17, 3м при 5 = 0°(табл. 1) [2].
Таблица 1
Результаты расчетов предельной высоты яруса внутреннего отвала
Угол наклона контакта 5, градус 0 2 4 6 8 10 12
Предельная высота яруса Н, м 17,3 16,9 16,6 16,2 15,8 15,5 15,1
о
и
т
ос
(О
х .0
е; <и с! <и а
Зависимость предельной высоты устойчивого яруса от угла наклона слабого контакта представлена на рис. 2.
18,0 1 17,5
I
(О
17,0 16,5 16,0 15,5 15,0
У= -0,1821^ + 17,293
R2 = 0,9988
^ 1
2 4 6 8 10
Угол наклона слабого основания, град
♦ Предложенный способ ДСпособ Окатова Р.П.
12
Рис. 2. Зависимость предельной высоты нижнего яруса от угла наклона слабого контакта
Зависимость носит четко выраженный линейный характер с коэффициентом корреляции равным 0,999. Уравнение связи
Н = 17,29-0,1821 -5, м.
пред
(3)
Исследованиями установлено, что высота устойчивого нижнего яруса отвала при углах наклона слабого обводненного основания до 12° может быть ре-
0
комендована равной 15 м. При формировании нижнего яруса из прочных пород надугольной толщи на сухом основании высота устойчивого яруса может достигать 20 м. Ярусы внутреннего отвала, расположенные выше и сложенные достаточно прочными породами, в основании которых будут находиться устоявшиеся породы нижнего яруса, могут иметь высоту до 20м, устанавливаемую из технологических соображений. Высота яруса отвала глинистых пород не должна превышать 15 м.
Разработана методика построения профиля многоярусного внутреннего отвала. Произведены расчеты и установлены параметры предельных откосов внутреннего отвала: высота отвала и соответствующий ей генеральный угол откоса отвала. При изменении глубины разреза и угла наклона слабого основания соответственно меняется предельная высота отвала и генеральный угол откоса. Для контроля расчеты выполнялись двумя способами - аналитическим (предложенным в [2]) и численно-аналитическим способом. Результаты расчетов показали высокую сходимость результатов, так как максимальное расхождение значений предельной высоты откоса не превысило 2%.
Зависимости предельной высоты отвала от генерального угла откоса для различных углов наклона слабого основания представлены на рис. 3.
и
«
ва н
о «
н о и
ва §§
я л
ч
ш
ч
ш &
В
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
18 20 22 24 26 28 30
Генеральный угол откоса, град.
32
34
5=0
5=3
5=5
5=7
5=10
0
Рис. 3. Графики зависимостей предельных параметров откоса отвала для различных значений угла наклона слабого основания
Полученные зависимости позволяют принимать решения о предельной высоте отвала на различных участках при переменном значении угла наклона основания без дополнительных расчетов.
При проектировании внутреннего отвала выполнены расчеты (табл. 2) и определены зависимости предельной высоты нижнего яруса отвала от угла наклона слабого основания при различных прочностных характеристиках пород отвала.
Таблица 2
Результаты расчетов предельной высоты нижнего яруса внутреннего отвала
Угол наклона Предельная высота яруса Н, м (при а = 350)
контакта к = 0,020 МПа, к = 0,0243 МПа, к = 0,035 МПа,
8, градус р=170 р=200 р=260
3 15,1 19,7 32,7
5 15,0 19,4 31,2
7 15,0 19,1 29,7
9 14,9 18,8 28,3
11 14,8 18,5 26,9
Зависимости носят линейный характер. Уравнения связи имеют следующий вид:
- при к = 0,020 МПа, р=170, Н = 15,21 -0,035-8, м;
пред
- при к = 0,024 МПа, р=200, Н = 20,15 - 0,150 - 8, м;
пред
- при к = 0,035 МПа, р=260, Н = 34,84 - 0,725 - 8, м.
пред
Выводы: выполненные исследования позволили усовершенствовать расчетную схему устойчивости карьерных откосов, расположенных на слабом наклонном основании малой мощности и обосновать параметры устойчивого внутреннего отвала для горно-геологических условий Шубаркольского угольного месторождения. Результаты исследований так же могут быть использованы для проектирования параметров внутренних отвалов угольных разрезов с аналогичными горно-геологическими условиями разработки месторождений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ким С.П., Омаров С.Т., Ожигина С.Б. Маркшейдерское обеспечение устойчивости карьерных откосов Шубаркольского угольного разреза // Междун. науч. прак. конф. «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана (Сагиновские чтения №1)»: сб. науч. трудов в 2 ч. (Караганда, 23-24 декабря 2009 г.).- Караганда: КарГТУ, 2009, ч. II. - С. 168- 171.
2. Долгоносов В.Н., Шпаков П.С., Низаметдинов Ф.К., Ожигин С.Г., Ожигина С.Б., Старостина О.В. Аналитические способы расчета устойчивости карьерных откосов: монография. - Караганда: «Санат-Полиграфия», 2009.-332 с.
© В. Н. Долгоносов, С. Б. Ожигина, С. П. Ким, Д. С. Ожигин, 2015
