CC BY
19
© Б.Н. Заровняев, Г.В. Шубин, В.С. Сорокин, И.В. Васильев, И.А. Николаев, 2012
Б.Н. Заровняев, Г.В. Шубин, В.С. Сорокин, И.В. Васильев, И.А. Николаев
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ
Предложен способ совершенствования системы мониторинга глубоких карьеров. Рассмотрены варианты реперного контроля, предложена специальная конструкция репера. Приведены преимущества предлагаемой установки. Ключевые слова: устойчивость откосов, откос, уступ.
^Предотвращение оползней и обрушений откосов на
П Iкарьерах, а так же разработка мероприятий, снижающих вредное воздействие деформаций уступов, бортов, отвалов и территорий, прилегающих к карьеру, является необходимым условием бесперебойной работы горного предприятия.
Обеспечение устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций откосов, оползней и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановке невозможно без постоянного контроля.
В связи с отработкой нижних горизонтов сверхглубоких карьеров, повсеместно отмечается ухудшение горно-геологических условий, осложнение организации и повышенная опасность ведения горных работ. Увеличение высоты и углов откоса уступов (вплоть до вертикальных) предъявляет повышенные требования к их сохранности. Сохранность бортов карьера во многом определяется регулярными наблюдениями за их состоянием по различным параметрам и своевременным принятием мер при возникновении неблагоприятных ситуаций [1].
Для выявления различных деформационных проявлений как в массиве многолетнемёрзлых пород (таликовые зоны, пустоты, ледяные линзы и т.д.), так и на поверхности берм и
откосов уступов по бортам карьера (трещины, провалы, сра-ботка верхней бровки откоса уступа и т.д.) на глубоких карьерах известны примеры использования различных приборов и установок для осуществления их мониторинга по некоторым отдельным направлениям, например:
• реперные наблюдения за сработкой верхней бровки откосов уступов;
• контроль деформаций относительных смещений по трещинам на локальных участках карьера;
• мерзлотный контроль массивов уступов и берм карьера;
• контроль динамических воздействий на массив уступов и бортов при массовых взрывах на карьере;
• оценка вибрационных воздействий на массив уступов и бортов при работе горного и транспортного оборудования на карьере.
Как правило, на карьерах создаются опытные участки, где обеспечивают контроль за отдельными неблагоприятными факторами [2].
Для непосредственногоконтроля за состоянием массивов берм и откосов уступов локальных участков бортов глубоких карьеров с целью обеспечёния наиболее полной и оперативной комплексной информации и разработки превентивных мероприятий по сохранности участковпредлагается, обустройство в одном месте карьерногопункта комплексных наблюдений (рис. 1) [3] за состоянием массива многолетне-мёрзлых пород локальных участков берм и откосов бортов карьера, где осуществляется весь комплекс необходимых замеров и наблюдений, для устранения вышеуказанных недостатков. Причем для защиты проводных и кабельных линий на берме они помещены в металлических кабель-каналах (металлическая труба). Мониторинг за состоянием массива на одном участке бермы включает в себя:
1. Участок реперного контроля за сработкой верхней бровки уступа;
2. Комплекс аппаратуры для контроля над смещением трещин;
3. Комплекс аппаратуры для температурного контроля;
4. Комплекс аппаратуры для сейсмического контроля взрывных и вибрационных воздействий;
Рис. 1. Карьерный пункт комплексного контроля состояния массива участка борта карьера: 1 — Металлические репера; 2 — кольцевые электрические датчики смещения трещин; 3 — механические датчики смещения трещин; 4 — измерительный усилитель и мультиметр; 5 — термоскважина; 6 — блок приема данных; 7 — сейсмоприемники; 8 — провода в металлических кабель-каналах; 9 — приемная станция; 10 — карьерный пункт комплексного контроля
Реперный контроль за сработкой верхней бровки уступа осуществляется путём размещения системы стационарных металлических реперов на контролируемых участках вдоль верхней бровки откосов берм.
Предложена специальная конструкция репера для расширения диапазона и оперативности реперного контроля при фиксации процесса сработки верхней бровки откосов уступов
с высокой точностью измерения дистанционно с общего пункта наблюдения одновременно по нескольким локальным участкам.
что в систему установки реперного контроля введен элемент фиксации репера с массивом при помощи прижимного пружинного устройства, а также сферический отражатель жестко соединенный с фиксатором, что повышает достоверность получаемых результатов
Для повышения достоверности получаемых результатов в систему установки реперного контроля введен саморегулирующийся прижимной пружинный фиксатор для фиксации репера с массивом при помощи механизма пружинного крепления размещённого в телескопический став, а также сферический отражатель жестко соединенный с фиксатором [4].
Предлагаемое устройство иллюстрируется рис. 2-5 где схематически показан участок реперного контроля (рис. 2) с его поперечный разрезом (рис. 3), а также поперечный разрез стационарного пункта дистанционного контроля (рис. 4) и общий вид размещения установок реперного контроля и стационарного пункта дистанционного контроля на бермах бортов карьера (рис. 5).
Рис. 2. Участок реперного контроля
1
Положительный результат, получаемый при использовании устройства выражается в возможности дистанционного контроля сработки верхней бровки откоса уступов без непосредственного присутствия наблюдателей на реперном участке. Важным отличительным признаком является так же тот факт,
5
Рис. 3. Поперечный разрез
Рис. 4. Стационарный пункт дистанционного контроля: 1
— металлический репер; 2 — механизм пружинного крепления телескопического става фиксатора с репером; 3 — телескопический став для обеспечения плотного соприкосновения фиксато-
пера с верхней бровкой откоса уступа; 4 р—- саморегулирующийся прижимной пружинный фиксатор; 5 — сферический отражатель жестко связанный с фиксатором; 6 — локальный участок бермы; 7 — стационарный пункт дистанционного контроля; 8 — лазерный сканер
На локальных участках предохранительных и транспортных берм (особо в местах деформационных проявлений и нарушений на откосах берм) для долгосрочных наблюдений организуются пункты реперного контроля, состоящие из рядов металлических реперов 1 расположенных вдоль верхней бровки откоса уступа бермы. Расстояние между соседними реперами в ряду 2.0 — 2.5 м. Расстояние от репера до границы линии верхней бровки откоса уступа бермы от 4 до 6 метров в зависимости от фактического контура линии верхней бровки. Все репера на берме закладываются за линией сдвижения откоса уступа.
Каждый репер оборудуется устройством для его надёжного контакта с поверхностью массива соосно месту заложения репера и состоящему из системы телескопических труб вдвигающихся внутрь себя в сторону металлического репера за счёт воздействия пружинного механизма 2 внутри телескопических труб 3 и имеющего жесткое крепление с репером 1. На конце телескопического става со стороны откоса имеется подпружиненный саморегулирующийся фиксатор 4 в виде
прямоугольной площадки со скошенным срезом в её нижней части незначительной площади (порядка (0.1-0.2 кв. м), который находится в постоянном соприкосновении с породным массивом верхней бровки откоса, перемещаясь в направлении металлического репера через подпружиненную систему телескопических труб при его разрушении. Фиксатор 4 имеет жесткое соединение со сферическим отражателем 5 выполненного из лёгкого материала (металл, пластик ит.п.) и покрытого слоем светоотражающего материала (краска, плёнка и т.п). При разрушении породного массива верхней бровки откоса на локальном участке предохранительной бермы 6, вместе с фиксатором синхронно перемещается сферический отражатель, перемещение которого фиксируются на стационарном пункте дистанционного контроля 7 расположенного на вышележащих бермах или дневной поверхности карьера в диапазоне действия приборов контроля за смещением, например лазерного сканера 8.
Преимуществами предлагаемой установки являются:
• установка отличается компактностью, надёжностью, простотой изготовления, установки и демонтажа на берме, предполагает возможность многократного использования, легко разбирается и собирается, несложна в эксплуатации;
• оснащена совершенной системой регулировки и высокоточной регистрации параметров;
• обеспечивает возможность производства замеров практически из любой точки карьера либо с его поверхности, под различными углами за счёт сферической формы отражателя при условии их прямой видимости с учётом допустимой дальности используемых для замеров приборов контроля.
Рис. 5. Схема размещения установок для дистанционного контроля
Полученные при наблюдениях результаты могут быть использованы при разработке превентивных мероприятий, предотвращающих активное нарушение либо разрушение верхней бровки локальных участков берм, обеспечивая тем самым сохранение необходимой ширины транспортных и предохранительных берм.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические указания по изучению выветривания и осыпания пород в откосах угольных разрезов. — Л., 1972. — 67с.
2. Александров И.Н., Шмырко А.Н., Шубин Г.В. и др. Создание безопасных условий отработки сверхглубоких карьеров Якутии. — Новосибирск: Наука 2005. — 180 с.
3. Шубин Г.В., Васильев И.В. Карьерный пункт комплексных наблюдений за состоянием массива многолетнемёрзлых пород локальных участков берм и откосов бортов карьера. Секрет производства (ноу-хау). 2011, 10 с.
4. Шубин Г.В., Васильев И.В. и др. Установка реперного контроля для замеров сработки верхней бровки откосов уступа борта карьера.Решение о выдаче патента на полезную модель/ Заявка № 2012132382/03(051286) от 30.07.2012 г. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Заровняев Борис Николаевич - доктор технических наук, профессор, mine_academy@mail. ги,
Шубин Гоигорий Владимирович - кандидат технических наук, доцент, grigshubin@mail.ru,
Сорокин Владимир Степанович - sorokin@yandex.ru, Николаев Илья Александрович - nikolaev_ilya88@mail.ru, Васильев Иннокентий Васильевич - zaq.300@mail.ru, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова.
