CC BY
29
© А.Л. Анлросов, А.А. Анлросов, 2003
УЛК 622.23
А.Л. Анлросов, А.А. Анлросов
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕЛЛОЖЕНИЯ ПО ОТРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Особенности криолитозоны кимберлитовых трубок характеризуются наличием высокоминерализованных рассолов, которые попадая в карьерное пространство формируют его тепловой режим. В зимний период, например, рассолы заносят в карьерное пространство тепло, а летом - холод, т.к. в массиве пород их температура составляет -2о - -15о. Причем в карьер рассолы поступают как с боковых пород в результате пересечения горными работами водоносных пластов (карьер «Мир»), так и из глубоких горизонтов по пористым кимберлитам трубообразного рудного тела (карьер «Удачный»). Другая специфическая особенность мерзлоты связана с ее растеплением, которое усложняет горнотехнические условия эксплуатации оборудования, а экстремальные колебания температуры окружающей среды (от +40о до -60о) влияют на устойчивое состояние пород в бортах карьера.
Совокупное влияние всех перечисленных факторов крайне отрицательно сказывается на работе карьеров, а несовершенство технологических параметров в изменяющихся горнотехнических условиях криолитозоны ухудшает технико-экономические показатели разработок, снижает безопасность работ, увеличивает загазованность карьерного пространства и наносит вред окружающей природной среде. Основными причинами тому являются:
• усложнение условий
эксплуатации горнотранспортного оборудования из-за снижения качества внутрикарьерных дорог, туманов, загазованности и т.д.;
• разрушение откосов уступов и бортов карьеров в результате фазовых колебаний
температуры окружающей среды, которое приводит к выполнению дополнительных объемов вскрыши на создание более пологих устойчивых откосов;
• снижение запаса устойчивости борта, особенно в зоне водоносных горизонтов и комплексов;
• -усложнение организации ведения горных работ ввиду значительных простоев карьеров из-за загазованности, требующее принятия неординарных решений по поддержанию ритмичной работы предприятия.
Таким образом, особенности криолитозоны потребовали корректировки технологических схем отработки и параметров уступов, более приспособленных к необычным условиям ведения горных работ. Существующие высоты рабочих уступов, установленные по нормам технологического проектирования в зависимости от физико-механических свойств пород и параметров оборудования, обычно составляют 10, 15, 20 м. Однако, как показала практика, в определенных условиях залегания пород применять такие параметры уступов в криолитозоне не всегда эффективно.
С целью приспособления параметров уступов к изменяющимся геокриологическим, экстремальным условиям Севера и повышения эффективности горных работ разработаны техникоэкономические предложения по отработке карьеров с переменными параметрами и конфигурацией уступов. Суть предлагаемых технологий основана на следующих подходах:
1. В отличие от проектных решений при разделении толщи вечномерзлых пород на уступы их различают на уступы с твер-
дыми и мягкими основаниями. Под уступами с твердыми основаниями следует понимать те, подошвы которых сложены скальными породами и при оттаивании практически не теряют свои прочностные свойства. Уступы с мягкими основаниями -это уступы, основания которых сложены преимущественно глинистыми породами и в летние периоды, оттаивая, резко снижают несущие способности.
2. В отличие от традиционных схем отработку горизонтов ведут как горизонтальными, так и наклонными уступами, причем центральную часть карьера отрабатывают горизонтальными, а периферийные участки наклонными уступами, обеспечивая безопасность работе оборудования под высокими уступами и улучшая осушаемость рудных блоков в условиях отработки обводненных горизонтов.
3. Постановку бортов карьера в зоне его доработки производят с учетом прочностных свойств пород высокими (до 90 м) и сверхвысокими (свыше 90 м) уступами погашения. При этом безопасность работ путем улавливания падающих с откосов камней обеспечивается формированием «карманов» на борту карьера в виде наклоненной бермы, а повышение запаса устойчивости борта достигается его наивыгодной конструкцией.
4. Использование торкретбе-тонного покрытия с переменным термическим сопротивлением для крепления, защиты откосов от растепления и замораживающих технологий, позволяющих в условиях водопритоков и доработки расчлененных трубок (типа «Удачная») применять внутрикарьерное отвалообразование с транспортированием пород через тоннели.
В технико-экономических предложениях для условий горных массивов с прослойками мягких (глинистых) пород, физико-механические свойства которых меняются под влиянием температурных колебаний, отработку их летом целесообразно производить уступами переменной высоты (например 17 м и 13 м). То есть в летний период подошву уступа приспосабливают на
скальное основание, а зимой на мягкое, т.к. глинистые породы в мерзлом состоянии аналогичны скальным и сохраняют высокие прочностные свойства, улучшая дорожные условия для автосамосвалов. Повышение интенсивности горных работ в теплый период достигается улучшением условий эксплуатации автотранспорта. При ограниченной же рабочей зоне глубокого карьера в зависимости от сезонности возможна и целесообразна схема отработки локальных участков со сдваиванием и раздваиванием уступов, которая летом обеспечивает минимальную оттайку глинистых пород под полотном автодороги.
С целью учета влияния температурных колебаний на качество внутрикарьерных дорог выполнены обосновывающие расчеты скоростных характеристик автосамосвалов. Оценка скоростей движения автосамосвалов при движении по дороге, имеющей «пластичный слой» (жидкая грязь) произведена по методике А.Ю. Ишлинского [1].
Расчетами установлено, что при движении по оттаявшей дороге скорость движения автосамосвала составила 7,02 км/ч, т.е. по сравнению с нормальной дорогой она (18 км/ч) снизилась в 2,56 раза. Поэтому при значительной протяженности временных дорог по горизонтам карьера учет фактора сезонности может существенно повлиять на эффективность использования большегрузных автосамосвалов.
По мере пересечения горными работами подмерзлотных горизонтов криолитозоны усложняется гидрогеология, снижается устойчивость бортов и еще более усугубляется использование оборудования. В таких условиях отработка горизонтов комбинаций горизонтальных и наклонных уступов создает наивыгодное
пространство карьера для повышения эффективности и безопасности работе оборудования. Для чего рабочая зона карьера разделена на зону горизонтальных и наклонных уступов, ширину которых устанавливают в зависимости от требуемой интенсивности горных работ. В летний период работы целесообразно вести в зоне горизонтальных уступов, а зимой наоборот.
Повышение устойчивости бортов подмерзлотных горизонтов, наряду с совершенствованием их конструктивных элементов, также возможно на основе укрепления откосов современными теплоизолирующими материалами. Предлагается наносить торкретбетон с легким наполнителем, который одновременно выполняет мерзлотозащитную и крепежную функцию. При этом особенностью торкретбетонного слоя является то, что по длине откоса (сверху вниз) его термическое сопротивление изменяют таким образом, чтобы достичь минимальной глубины протаива-ния вверху откоса и максимальной внизу. Так обеспечивается устойчивость талой части массива и формируется профиль ореола протаивания в виде прямоугольника с вершиной вверху откоса, либо в виде прямоугольной трапеции с допустимой ограниченной глубиной протаивания вверху. То есть, устраивая мерзлотозащитное покрытие с переменным термическим сопротивлением достигаем минимальную глубину протаивания верхней части откоса и максимальную в нижней. Причем вес талых пород ни в одном сечении не превышает допустимую нагрузку на сдвиг. Формируя, таким образом, профиль глубины протаивания пород, повышаем устойчивость откоса борта карьера и обеспечиваем его безаварийную эксплуатацию.
Эффективность отработки глубоких карьеров будет также достигнута созданием внутрикарьерных отвалов, преимущественно при доработке расчлененных рудных тел в криолитозоне [2]. В технико-экономических предложениях внутрикарьерное отвалообразование осуществлено с использованием тоннелей, пройденных в образованные емкости выработанного пространства рудного тела. Для предотвращения обрушения и водопри-токов в дорабатываемые участки карьерного поля использовано замораживание барьерных целиков через скважины, как это делается на Крайнем Севере при создании мерзлотозащитных плотин. Кроме того, внутрикарь-ерный отвал рационально использовать в качестве гидроизоляции дна карьера в условиях перехода на подземную доработку месторождения. Емкость внутреннего отвала зависит от параметров рудного тела и способа формирования внутрикарь-ерного пространства.
Таким образом, есть реальные предпосылки и технологические решения по эффективной отработке карьеров с новыми параметрами систем разработок. При этом учет природно-климатических особенностей и свойств пород криолитозоны позволяет обосновать технологические параметры способов высокоэффективной отработки месторождений в сложных геокриологических условиях Якутии. Экономический эффект от внедрения новых разработок будет определяться увеличением углов откосов нерабочих бортов, значительным снижением затрат на транспортирование горных пород и обеспечением безопасности работ при освоении глубоких горизонтов месторождений открытым и открыто-подземным способами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабков В.Ф, БезрукВ.М. Основы грунтоведения и 2. Андросов А.Д. Технология разработки глубоких
механики грунтов. - М.: Высшая школа. - 308 с. карьеров Якутии. -Новосибирск: Наука, 1996. -215 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------------
Андросов А.Д. - профессор, доктор технических наук, ИРЭ АН РС(Я).
Андросов А.А. -горный инженер, Институт Якутнипроалмаз АК «АЛРОСА».
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
АНДРОСОВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB12~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm УДК 622
msk
17.10.2003 10:40:00 2
17.10.2003 10:40:00 Гитис Л.Х.
1 мин.
09.11.2008 18:41:00
2
1 459 (прибл.)
8 321 (прибл.)
