CC BY
173
© А.А. Козырев, С.П. Решетник, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин,
Ф.Б. Кампель, 2004
УДК 622.83
A.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Каспарьян,
B.В. Рыбин, Ф.Б. Кампель
ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ КОНЕЧНОГО БОРТА КАРЬЕРА РУДНИКА «ЖЕЛЕЗНЫЙ» ОАО «КОВДОРСКИЙГОК»
Семинар №13
ш Ш роектная глубина карьера рудника
-Ж.-1 «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК», определенная в рамках IV очереди расширения комбината на отметке -350 м, была основана не на предельных экономических условиях, а принята условно на границе разведанных и утвержденных к тому времени запасов комплексных руд месторождения. Выполненная позже оценка, учитывавшая возможность производства уже трех видов концентратов - железного, апатитового и бадделеитового, показала экономичность границ карьера с глубиной, намного превышающей тысячу метров по замкнутому кон-туруВ связи с этим обстоятельством в конце 80-х гг. на примере карьера Ковдорского ГОКа была разработана специальная отраслевая программа НИР союзного уровня для изучения проблем карьеров нового поколения. Одним из важнейших разделов программы, не реализованной в силу известных причин, было обоснование параметров устойчивых бортов перспективного «суперкарьера» [1, 2].
Предполагавшееся расширение границ карьера, спроектированное институтом Гипроруда на основе рекомендаций Горного института Кольского научного центра (КНЦ) РАН, предусматривало первоначальное углубление открытых горных работ до отметки минус 525 м, а позднее - до минус 660 м. Однако, при сохранении методических подходов к определению углов наклона бортов в предельном положении, для увеличения границ карьера в глубину требовался перенос на новое место многих объектов промплощадки предприятия с соответствующими затратами на их демонтаж и строительство на новом месте. В результате поиска вариантов минимизации затрат
на реконструкцию карьера возникла идея изучения потенциальных возможностей увеличения углов наклона проектных бортов карьера.
Увеличение наклона бортов карьеров является одним из наиболее радикальных путей минимизации затрат на разработку месторождений полезных ископаемых открытым способом. При этом повышение крутизны бортов карьера, хотя затраты на него - неизбежны и значительны, нельзя воспринимать как удорожающий и усложняющий производство фактор. Данные расходы являются инвестициями в развитие горного предприятия, причем с очень высоким индексом внутренней доходности проекта. Экономический эффект от повышения до предельного значения генеральных углов наклона бортов для среднего по масштабам карьера достигает нескольких сотен миллионов, а для крупного - нескольких миллиардов рублей.
Рассмотрим концептуальные возможности пересмотра проекта отработки месторождения и изменения конструкции бортов карьера в сторону увеличения углов их наклона. Существующие нормативные документы и принятые методы оценки устойчивости откосов уступов и бортов карьеров базируются, главным образом, на положениях механики грунтов и в свое время были разработаны для относительно неглубоких карьеров в условиях массивов, представленными рыхлыми или непрочными осадочными породами. Распространение этих методов на скальные породы сопровождается большим запасом в расчетах конструкций бортов и уступов, поскольку при этом не учитываются специфические особенности скальных массивов.
Кроме того, до сих пор широко применяется
Исследования проведены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проекте № 0005-64758,00-05-64756
подход, когда неизбежный в горном деле риск стремятся снизить почти до нуля исключительно за счет введения в расчеты больших и зачастую малообоснованных коэффициентов запаса устойчивости. В результате, нерабочие борта карьеров России намного положе, чем в аналогичных условиях за рубежом, где предпочитают укреплять борта и даже ликвидировать последствия небольших оползней и обрушений вместо заведомого выполаживания бортов для сведения к нулю риска потери устойчивости уступами на предельном контуре карьера [2].
В то же время практика ведения горных работ в скальных массивах показывает, что устойчивость откосов, достигающих по высоте десятков и даже сотен метров, сохраняется в течение многих лет даже при крутых, вплоть до вертикальных, углах.
За рубежом при ведении открытых горных работ в высокопрочных скальных массивах уже давно используются достаточно крутые углы наклона бортов карьеров. Можно привести примеры: карьер Flintkote Mine (Канада), борт которого отстроен в гранитах под углом 70°; Cleveland Cliffs (США), борт которого при высоте 120 м отстроен под углом 80°; Westfrob Mine (Канада) глубиной 244 м с общим углом наклона борта 55°; Palabora (ЮАР), на котором реализованы генеральные углы откосов бортов до 58° с использованием вертикальных откосов уступов высотой 30 м; Sandsloot (ЮАР) с бортами высотой 300 м и углом наклона 58°; Aitik (Швеция), на котором, несмотря на достаточно сложные горногеологические условия массива, угол откоса борта достигает 51°; Panda (Канада) имеет общий угол наклона бортов 50° при их высоте 315 м [35].
В отечественной практике ведения открытых горных работ также есть примеры строительства достаточно крутых бортов карьеров. Так, на карьере «Айхал» (Якутия) углы откосов бортов в глубокой части карьера составляют 70-80° [6]. На Целиноградском горно-химическом комбинате один из участков борта карьера высотой 120 м был отстроен под углом 55° [7]. Помимо карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» Горный институт КНЦ РАН изучает возможности укручения бортов на карьерах ОАО «Апатит» и «Кольская ГМК».
Однако отмечаются и факты самообрушения отдельных участков бортов, которые существенно осложняют открытые горные работы, а в некоторых случаях обусловливают большие потери полезного ископаемого, наносят экономический
ущерб предприятию и даже могут сопровождаться человеческими жертвами.
Таким образом, можно констатировать, что принятые в настоящее время методические подходы и нормативные документы [8] зачастую приводят к техническим решениям, неадекватным конкретным горно-геологичес-ким условиям. Это происходит вследствие недостаточного учета основных особенностей массивов высокопрочных скальных пород, а именно - их иерархически блочного строения и естественного напряженного состояния, обусловленного в большинстве случаев действием гравитационно-
тектонических полей напряжений.
Наиболее общим подходом к оценке устойчивости обнажений пород вне зависимости от конкретных свойств и состояния рассматриваемых массивов и от способа разработки месторождений полезных ископаемых является рассмотрение условий образования в пределах некоторой приконтурной области массива наведенного поля напряжений с формированием нескольких зон пород, свойства и состояние которых отличаются от своих первоначальных и от состояния пород вне области влияния горных работ [9].
Первую от контура обнажения зону называют по-разному - зона ослабленных пород, зона нарушенных пород, зона раскрытых трещин и т. д. Эта зона может характеризоваться различными параметрами, в частности, радиальной протяженностью от контура в массив, и именно она характеризует степень устойчивости пород в конструктивных элементах борта карьера.
В самом общем случае «ослабленная зона» образуется под воздействием трех факторов:
- перераспределения естественного или начального поля напряжений и формирования нового измененного напряженного состояния в приконтурной области массива;
- технологических воздействий (главным образом - взрывных работ);
- продолжительного воздействия процессов выветривания.
Вполне естественно предположить, что при изменении свойств, структурных особенностей и напряженного состояния пород в каких-либо областях массива, вмещающего карьер, «ослабленная зона» будет иметь различные значения, а, следовательно, и параметры устойчивых обнажений будут различными. Применительно к конструкциям бортов карьеров различными могут быть высота и угол наклона отдельных уступов, а также углы наклона бортов в целом.
Применение иерархично-блочной модели позволяет обоснованно определять вид и параметры эффективных структурных неоднородностей, т. е. тех, которые определяют процессы деформирования и разрушения данного конкретного объема пород или сооружения. В условиях работы карьеров речь может идти о единичном уступе (иногда группе уступов) и о борте в целом. Если для уступа эффективным видом структурных неоднородностей являются, как правило, поверхности естественных крупноблоковых трещин, образующих структурные блоки с ребром в первые единицы метров, то для борта карьера эффективным видом будут структурные неоднородности более низкого ранга, образующих структурные блоки с ребром в десятки и первые сотни метров. Отсюда необходимо различать понятия «устойчивость отдельного уступа или группы уступов» и «устойчивость борта карьера в целом». Во многих случаях нарушение устойчивости отдельного уступа или группы уступов отнюдь не означает катастрофической потери устойчивости борта в целом.
В целом вмещающие породы Ковдорского месторождения являются достаточно прочными для реализации идеи применения более крутых углов наклона бортов карьера. Имеющиеся в массиве множественные тектонические нарушения также не исключают возможности реализации разработанной концепции, хотя и вносят существенные ограничения в пути и способы ее внедрения в практику горных работ. Риск потери устойчивости отдельными уступами, по нашим предположениям, в достаточной мере компенсируется научным сопровождением процесса проектирования карьера и мониторингом массива в ходе реализации проекта, вплоть до индивидуального подхода к поблочному проектированию взрывных работ в приконтурных зонах. По крайней мере, такой подход целесообразен до накопления некоторого опыта, который позволит выработать некоторые типовые подходы к схемам работ по формированию уступов на предельном контуре карьера в рамках новой концепции.
Поскольку в формировании «ослабленной зоны» весьма велика роль технологических воздействий, в отечественных и в зарубежных публикациях особо отмечается необходимость применения специальных методов ведения взрывных работ с целью уменьшения их динамического воздействия на законтурный массив. Одним из путей резкого снижения взрывных нагрузок на
массив является предварительное щелеобразова-ние или же применение методов контурного взрывания, принципы которого достаточно разработаны, и в настоящий момент его применение на отечественных предприятиях сдерживается отсутствием буровых станков с уменьшенным диаметром бурения и специальных зарядов для контурных скважин.
Вопросы снижения степени воздействия факторов выветривания на параметры «ослабленной зоны» в условиях карьеров являются мало изученными, особенно с точки зрения количественных характеристик. Пока можно лишь говорить о традиционных методах водоотведения, осушения, снегозадержания и т. п. В отдельных случаях при неустойчивых породах целесообразно будет применение и специальных методов укрепления приповерхностных областей массива по аналогии с укреплением откосов при сооружении автомобильных и железных дорог в горной местности.
Увеличение угла наклона борта конструктивно достигается уменьшением количества и ширины берм на нем, а также - увеличением угла откоса уступов в конечном положении.
В соответствии с действующими правилами безопасности [10] ширина предохранительных берм определяется требованиями обеспечения возможностей их регулярной механизированной очистки от осыпаний и вывалов пород с откосов уступов, особенно с их верхней части, разрушенной перебурами при ведении взрывных работ на вышележащем горизонте. Но регулярность очистки в настоящее время конкретно не регламентируется ни указанием предельно допустимой части ширины засыпанной породой бермы, ни предельным объемом осыпавшихся на бермы пород.
С другой стороны, необходимость поддержания и очистки всех берм в карьере должна определяться конкретными горно-техническими условиями и назначением берм. По-видимому, специальные технологические мероприятия, в частности, очистка, должны реализовываться только на наиболее ответственных участках, например, на транспортных бермах, и предохранительных бермах над транспортными коммуникациями. Во всех остальных случаях ширина берм может быть существенно уменьшена при постановке бортов на конечный контур и должна обеспечивать лишь безопасность работ на нижележащих горизонтах при случайных вывалах пород из уступов.
Опыт показывает, что в относительно ненарушенных скальных массивах интенсивность
осыпания бровок заоткошенных уступов уменьшается с течением времени, и бермы в течение 15-20 лет засыпаются лишь примерно на треть или половину своей ширины даже с учетом соответствующего обрушения пород и уменьшения ширины бермы в районе ее верхней бровки. Поэтому ширина предохранительных берм при наклонных откосах и спаренных по высоте двадцатичетырех- и тридцатиметровых уступах в массивах скальных пород может не превышать 5 м вместо обычно применяемых 10-12 м, а частота очистки берм на необходимых участках достаточна не более 2-3 раз в год после снеготаяния и продолжительных дождливых периодов.
При формировании уступов с вертикальными откосами высотой 24-30 м расстояние по горизонтали от места падения сорвавшихся с верхней части откоса кусков породы до нижней бровки этого же уступа равно примерно 6-8 м. В частности, эксперимент, выполненный на карьере рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК», по сбрасыванию кусков породы со сдвоенного по высоте 24-метрового уступа, имеющего вертикальный откос, показал, что за счет наличия горизонтальной составляющей место падения породных отдельностей отстоит от откоса на 6-7 метров. Применение породной подушки из щебня крупных фракций исключает отскок камней от поверхности бермы.
Расстояние между предохранительными бермами по вертикали ничем впрямую не регламентируется, таким образом, высота уступов в предельном положении теоретически может быть любой при условии обеспечения устойчивости борта и безопасности работ под ним. Перспективным мероприятием по повышению угла наклона бортов карьера может быть отказ от применения предохранительных берм. Исходя из положения о том, что они служат, в основном, для задержания выпадающих из откосов камней, можно сформировать сплошной наклонный или даже субвертикальный откосы борта без предохранительных берм между смежными по высоте транспортными бермами. По мере отстройки ме-ждусъездовых участков борта в предельном положении их откосы должны закрепляться анкерами с металлической или пластиковой сетью. Таким образом, со временем откосы стабилизируются, и их разрушение в значительной степени замедляется. Кроме того, возможно применение предохранительных заборов из сетки на откосах высоких уступов по аналогии со способами, применяемыми на строительстве автодорог.
Однако, на сегодняшний день, основным способом, позволяющим увеличить конструктивную крутизну постоянных бортов карьера, является повышение угла откоса сдвоенных или строенных в конечном положении уступов (вплоть до 90°). К настоящему времени имеется значительный опыт формирования в карьерах участков постоянных бортов уступами с вертикальными откосами.
При очистке берм от осыпавшейся горной породы применимы различные средства механизации подобных работ. Возможна как отгрузка и отправка породы в отвал непосредственно с очищаемой бермы, так и предварительная перевалка породы на более приемлемые для погрузки нижележащие бермы. При малой ширине предохранительных берм для экскавации возможно применение погрузчиков. Но наиболее приемлемым является применение гидравлических обычных или специальных (с весьма удлиненным рабочим оборудованием) экскаваторов, дополнительно оборудованных устройством для оборки уступов (например, типа скейлер).
При использовании в системе вскрытия карьера автосамосвалов ширина транспортных берм обусловливается, в основном, габаритами (классом грузоподъемности) автомобиля. Верхнюю часть борта карьера целесообразно формировать с транспортными бермами увеличенной ширины как для обеспечения более высоких скоростей движения машин в зоне наибольшей грузонапряженности дороги, так и для применения автосамосвалов более высокой грузоподъемности. С переходом к отработке полезных ископаемых в нижней половине карьера может стать целесообразным использование подвижного состава автотранспорта меньшей грузоподъемности и, соответственно, - ширины, например, самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой, которые предназначались для применения в гидротехническом строительстве, но все более широко и часто применяются на зарубежных карьерах. Достоинствами машин являются низкие требования к покрытию дорог и способность преодолевать крутые уклоны (до 25 % против 8-10 % у самосвалов с жесткой рамой).
Формируемые при этом борта карьера являются устойчивыми с позиций геомеханики. Количество транспортных берм в поперечном сечении по борту определяется геометрией карьерного поля и выбранной схемой развития системы автосъездов, что также влияет на общий угол наклона борта карьера.
Рассмотренный подход к определению параметров уступов и бортов карьера отличается общностью и позволяет достаточно легко учитывать изменчивость входных параметров -свойств, структуры и напряженно-деформированного состояния рассматриваемого массива скальных горных пород, а также - технологических особенностей формирования конструкций, и при этом обосновывать необходимые мероприятия по обеспечению устойчивости дифференцированно для каждого сочетания действующих факторов.
Наилучшим образом это реализуется путем построения различных моделей. Обычно первым этапом при этом является разработка инженерногеологической модели массива пород, а затем на ее базе создается геомеханическая модель рассматриваемого сооружения (борта карьера в целом или его участка).
Такой подход был весьма успешно применен для обоснования конструкции бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» [11]. При этом инженерно-геологическая модель была создана в результате многолетних исследований специалистами Федерального государственного унитарного предприятия «Институт ВИОГЕМ» (рис. 1) [12], а геомеханическая модель - сотрудниками Горного института КНЦ РАН на базе непосредственных измерений параметров поля напряжений методом разгрузки и анализа керна структурных скважин. В результате этих работ установлена принципиальная возможность увеличения углов наклона бортов карьера с использованием двадцатичетырех- и тридцатиметровых уступов с вертикальными откосами в пределах большей части периметра карьерного поля.
Для проведения необходимых испытаний на карьере рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» по рекомендации Горного института КНЦ РАН организован экспериментальный опытнопромышленный участок (ОПУ) сдвоенных по высоте уступов с вертикальными откосами - на северо-восточном и западном бортах. Предварительно была пробурена отрезная щель на глубину 24-метрового уступа под углом 90°, и после взрыва приконтурных блоков горная масса была выбрана на всю высоту сдвоенного уступа.
При работе вблизи вертикального откоса кабины экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-10 (или гидравлических экскаваторов аналогичного класса) находятся в зоне, безопасной с точки зрения траекторий падающих с откоса уступа камней. Тем не менее целесообразным является применение для технологического оборудования, работающего под высокими откосами, устройств дистанционного управления.
В настоящее время на северо-восточной части ОПУ, в районе пересечения нескольких тектонических разломов, экспериментальный уступ претерпел несколько локальных обрушений по трещинам природного происхождения. Одно из них практически полностью ликвидировало предохранительную берму на протяжении нескольких метров. Следует заметить, что подобные деформации встречаются и на уступах с достаточно пологими откосами. Большая часть участка по длине сохраняет устойчивость и подтверждает жизнеспособность идеи о возможности формирования бортов карьера на предельном контуре уступами с субвертикальными откосами. Очевидной является необходимость предварительного управляемого обрушения или крепления заведомо слабых локальных участков уступов для выдерживания целесообразного угла наклона борта карьера в целом.
В результате расчетов, выполненных ФГУП «Институт ВИОГЕМ» по классическим методикам, в первом инженерно-геологи-ческом секторе (север, северо-восток) при высоте борта в разных сечениях от 820 до 848 м углы его наклона к горизонту составляют 44-50°. Во втором (восточном) секторе при высоте борта 818 м угол равен 50°. В третьем секторе (юг, юго-восток) при высоте борта 885-900 м углы наклона борта составляют 50-53°. В четвертом (юго-западном) секторе при высоте борта 930 м его угол равен 45°. В пятом секторе (запад, северо-запад) при глубине карьера 824-924 м углы наклона бортов составляют 47-53° [13].
Горным институтом КНЦ РАН предложен новый методический подход к расчету устойчивости бортов карьеров, сформированных в иерар-хично-блочных массивах скальных пород в условиях действия гравитационно-тектонического поля напряжений. Расчет устойчивости состоит в сравнении сдвигающих и
\Ш1
Рис. 1. Схема разделения массива Коедорского месторождения на 20 инженерно- геологических блоков (по данным ВИОГЕМ) и ширина выделяемых расчетных блоков для различных участков карьера (по данным Горного института КНЦ РАН): 1 - границы и номера инженерно-геологических блоков; 2 - зоны тектонических нарушений 1-го порядка
удерживающих сил по граням выделенного расчетного блока с учетом нормативно заданного коэффициента запаса устойчивости.
В пределах прикарьерного массива пород выделяются блоки, ограниченные земной поверхностью, открытым очистным пространством и поверхностями эффективных структурных неоднородностей, т. е. тех структурных неоднородностей, которые определяют процессы деформирования и разрушения конкретного объема пород или сооружения (в данном случае - борта карьера в целом). Нагрузка на выделенный расчетный блок определяется совместным действием собственного веса и горизонтальных сил тектонической природы.
Применительно к условиям карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» ранее были определены параметры напряженного состояния, сформировавшегося непосредственно в прикарьерном массиве пород. Места натурных экспериментов
выбирались таким образом, чтобы они являлись представительными для большей части
прикарьерного массива пород. В результате показано, что на восточном и западном бортах карьера расчетное значение сжимающих напряжений, действующих параллельно борту карьера, может быть принято равным 20 МПа, а на северном борту - 8 МПа. Южный борт карьера находится в зоне частично дезинтегрированных апатит-штаффелитовых пород, значение действующих напряжений в нем было принято равным боковому отпору от веса вышележащих пород и при расчетной высоте борта, равной 1000 м, составило 6,45 МПа.
В соответствии с разработанной концепцией произведен расчет устойчивости участка массива скальных пород, ограниченного со стороны карьера выработанным пространством, со стороны породного массива - структурными неоднородностями I и II (или только II) иерархических уровней и с боков - структурными неоднородностями I иерархического уровня.
Параметры залегания структурных нарушений I и II иерархических уровней и их расположение в пространстве принималось в соответствии с данными геолого-структурного картирования месторождения и его инженерногеологической модели, разработанной ФГУП «Институт ВИОГЕМ» [12]. При этом в расчетных схемах были приняты следующие упрощения:
- подсекающая поверхность ослабления II иерархического уровня пересекает линию откоса борта в ее сопряжении с дном карьера, а поверхность ослабления I иерархического уровня пересекает дневную поверхность в сопряжении первоначального рельефа земной поверхности и карьерного пространства;
- боковые поверхности, ограничивающие выделяемый расчетный блок, принимались взаимно параллельными и перпендикулярными борту карьера (рис. 2).
Принятые упрощения сводят все многообразие возможных ситуаций к наиболее неблагоприятному случаю относительного залегания структурных нарушений и откоса борта карьера.
Коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле:
«=(с*+к?+кг+С)/р,,
где Рс - сдвигающая составляющая веса породного блока; кпод - сила трения по подсекающей
тр
поверхности скольжения; р”°д - сила сцепления по подсекающей поверхности скольжения; *СЦК - сила сцепления по боковым граням
№1
№2
структурного блока; - сила трения по
боковым граням структурного блока.
Если и<1Д, борт карьера считался неустойчивым. В этом случае угол наклона борта карьера снижался и производился перерасчет коэффициента запаса устойчивости. Если и>1,2, борт карьера считался устойчивым.
Для представленных на рис. 2 расчетных схем:
Результатырасчетаустойчивыхуглов откосов борта карьера рудника «Железный»
ОАО «Ковдорский ГОК» с коэффициентом запаса устойчивости не менее 1,20
Инженерно- геологический блок Расчетное значение угла наклона борта карьера (а), Град.
1 52
2 60
3 50
4 60
5 60
6а 60
66, в 50
7 53
8а 48
86 50
9а 60
96 45
10 60
11 60
12 60
13 60
14 58
15 60
16 60
17 50
18 60
19 60
20а 60
206 60
Рис. 2. Схемы расчета устойчивости борта карьера
Рс = 8аЪс Х Ъ ХГХ СО^90 ~ 0)';
ртрА = Ы х Ъф'л = ^аЪс х Ъ ХУХ СО8(90 - Р)
= Ъ х Ь х С 'П;
= 2 X С ' X Баъс;
= 2 X Рбок X БаЪс X tg9'I, где БаЪс - площадь боковой поверхности выделяемого расчетного блока, м2; Ъ - ширина выделяемого расчетного блока, м; у- объемный вес пород, т/м3; р - угол падения подсекающего структурного нарушения II ранга;
N - нормальная составляющая веса расчетного блока, т; Ь - длина подсекающей поверхности, м; Рбок - абсолютные значения горизонтальных напряжений, приложенных к боковым граням структурного блока, т/м2; <р'1 и (р'п - угол внутреннего трения по поверхности ослабления I ранга (боковые грани расчетного блока) и II ранга (подсекающая поверхность), соответственно; С/ и С'ц - сцепление по поверхности ослабления I ранга и II ранга, соответственно, т/м2.
Все расчеты произведены для условия высоты борта карьера №1000 м.
Численное значение Ъ определяется как расстояние между соседними точками пересечения структурных нарушений I иерархического уровня и контура карьера в плане и изменяется для карьера рудника «Железный» от 150 до 800 м (рис. 1).
Значения сцепления и угла внутреннего трения для поверхностей ослабления I иерархического уровня, принятые в расчетах, составляют:
0 т/м2 и 24°; для поверхностей II иерархического уровня: 0,15 т/м2 и 30° соответственно.
В результате расчетов получены значения устойчивых углов откоса бортов карьера для каждого инженерно-геологического блока (рис. 1) по всему контуру карьера (таблица).
Как видно из таблицы, на большинстве участков контура карьера возможно формирование бортов с углом откоса 60°. Исключение представляют только участки, частично или полностью находящиеся в пределах структурных нарушений
1 иерархического уровня, в которых расчеты необходимо вести по классическим методикам.
Таким образом, расчеты по предложенной методике, учитывающей наличие горизонтальных тектонических напряжений в массиве скаль-
ных пород, вмещающих Ковдорского месторождения, дали на 10-15% более высокие средние значения углов откосов бортов карьеров.
Переход на новые параметры бортов карьера позволит конструктивно увеличить предельную глубину карьера на несколько сотен метров с соответствующим увеличением запасов полезных ископаемых. В случае неэкономичности добычи руды со столь глубоких горизонтов более крутые борта карьеров позволят существенно сократить текущие объемы вскрышных работ. Наиболее ве-
1. Опыт ведения работ по повышению устойчивости уступов и бортов карьеров и использования новой техники в горнодобывающей промышленности: Тез. докл. науч.-техн. конф., отв. ред. С. П. Решетняк, - Мурманск, изд. Дома науки и техники Союза НИО СССР,
1990, - 75 с.
2. Решетняк С.П. Проблемы перехода к карьерам нового поколения // Проблемы открытой разработки глубоких карьеров: Тр. Международного симпозиума 4гМирный-91”, Удачный, 1991, т. 1, - С. 153-157.
3. Bye A.R., Jermy C.A., Bell F.G. Slope optimization and review of the geotechnical conditions at Sandsloot open pit. - Proceedings of Ninth International Congress on Rock Mechanics, Volume 2, theme 1: Applied rock mechanics -Safety and control of the environment, Rotterdam, A.A. Balkema, 1999, - pp. 77-82.
4. Brawner C.O. Recent lessons that have been learned in open-pit mine stability // Mining Engineering, Vol. 38, # 8, 1986, pp. 823-830.
5. Slope stability in Surface Mining. - Littleton, Colorado, USA. Publ. by SME, - 2001.
6. Опыт открытой разработки кимберлитовых месторождений тр. “Айхал” и “Юбилейная” / В.П. Дю-карев, Э.С. Лазутин, Н.Н. Юрин, Д.Х. Ильбульдин // Проблемы открытой разработки глубоких карьеров: Тр. Международного симпозиума “Мирный-91”, Удачный,
1991, т. 1, - С. 15-25.
7. Галустьян Э.Л. Совершенствование конструкции нерабочих бортов карьеров // Горный журнал, 1996, № 1-2, - С. 93-98.
8. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов
роятным является промежуточный вариант границ открытых горных работ, при котором возможно увеличить запасы комплексных руд в контурах карьера за счет понижения дна карьера, при сохранении на приемлемом уровне годовых объемов выемки вскрышных пород.
Результаты выполняемого комплекса исследований положены в основу регламента на корректировку проекта разработки Ковдорского месторождения открытым способом.
----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
строящихся и эксплуатируемых карьеров / ВНИМИ; составители: Г.Л. Фисенко, В.Т. Сапожников, А.М. Моча-лов, В.И. Пушкарев, Ю.С. Козлов. - Л., изд. ВНИМИ, 1972, - 165 с.
9. Каспаръян Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах. Л., Наука, 1985, - 183 с.
10. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. 3-є изд., перераб. и доп. Госгортехнадзором России. -М., изд. НПО ОБТ, 1992, - 110 с.
11. Геомеханическое и технологическое обоснование параметров крутых бортов карьера АО «Ковдор-ский ГОК» / А.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Кас-парьян, В.В. Рыбин, В.А. Мальцев, Ф.Б. Кампель, А.Н. Быховец, В.А. Александров // В сб. «Перспективы использования геоинформационных технологий для безопасной отработки месторождений полезных ископаемых». Тр. международной научн.-практ. конф., 3-4 июля 2000 г. - СПб., изд. ВНИМИ, 2001, - С. 266-270.
12. Геолого-структурное картирование Ковдорского месторождения для решения геомеханических и горноэксплуатационных задач с применением компьютерных технологий / В.А. Дунаев, С.С. Серый, А.В. Герасимов, С.Н. Журин, А.Н. Быховец, Б.В. Славский // Горный журнал, 1998, № 4, - С. 41-46.
13. Геомеханическое и техническое обоснование оптимальных конструкций уступов и бортов основного карьера А.Н. Быховец, Г.Е. Тарасов, А.А. Козырев, С.П. Решетняк, С.С. Серый, Н.В. Черевко // Горный журнал, специальный выпуск, посвященный ОАО «Ковдорский ГОК», 2002, - С. 13-17.
Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------------
Козырев Анатолий Александрович - доктор технических наук, профессор, зам. директора, Горный институт Кольского научного центра РАН (ГИ КНЦ РАН).
Решетняк Сергей Прокофьевич - доктор технических наук, зав. сектором, ГИ КНЦ РАН.
Каспаръян Эдуард Варужанович - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, ГИ КНЦ РАН.
Рыбин Вадим Вячеславович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ГИ КНЦ РАН Кампель Феликс Борисович - технический директор, ОАО «Ковдорский ГОК».
