Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера

А СОЮЗ СОВЕТСКИХаалаввпиРЕСПУБЛИК 1214 зщ Е 21 00 Е ИЗОБРЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР О.В, И.М. (71) ов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(72) Ю.М. Николашин, А.И. Ильин,Овласюк, Г.В. Афанасенко,Иофис и В.И. ГрицаенкоВсесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторскийинститут по осушению месторожденийполезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии имаркшейдерскому делу(56) 1. Инструкция по наблюдениямза деформациями бортов, откосовуступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечениюих устойчивости. Л., ВНИМИ, 1971,с. 51-58, 119-123, рис. 1 и 2 а.2. Латынина Л.А., Карналиева Р.М.Деформографические измерения. М.,"Недра", 1978, с. 12-14.3. Авторское свидетельство СССРБф 1010271, кл . Е 21 С 39/00, 1981(прототип),4. Методические указания по опре"делению углов наклона бортов, откосуступов и отвалов, строящихся иэксплуатируемых карьеров. Л., ВНИМИ,1972, с. 18.5. Туринцев Ю,И, Определениекристической скорости и времени дообрушения откоса, Межвузовскийсб. "Маркшейдерское дело и геодезия",1977, вып. 4, с. 7-12.(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНЫХДЕФОРМАЦИЙ БОРТА ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА,основанный на определении величиныуглов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни,пройденной в нижней части бортакарьера и вкрест его простирания,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах,в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростейв последующей и предыдущей точкахнаблюдений, определяют скоростидеформации сдвига массива как частноеот вычисленных приращений горизонтальных скоростей деформации сдвигана косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера, 1121430Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано дляопределения критического состоянияборта глубокого карьера.5Известен способ наблюдения за деформациями откоса, заключающийся впроизводстве маркшейдерских инструментальных наблюдений в реперных точках, заложенных вдоль профильной линии откоса, их обработке с использованием геодезических таблиц, а затемпо этим вычисляют скорости деформацииборта и время до наступления критических деформаций откоса 1.13.Однако существующий способ необеспечивает точности наблюденийза скоростями деформаций борта глубокого карьера, так как горнотехнические условия не позволяют сохранить20на дительное время систему рабочихреперов на поверхности борта из-заих незащищенности от технологии ведения горных работ, избежать погрешностей измерений, связанных с изме-,нением плотности рудничной атмосферы в каждом цикле инструментальныхнаблюдений (например запыленности,циркуляции воздушных потоков, теплового излучения от движущегося транспорта), с нарушением устойчивости30(стабильного положения) реперов подвоздействием массовых взрывов,Кроме того, производство инструментальных наблюдений в глубокомкарьере связано со значительным 35объемом полевых и камеральных работ,, что увеличивает продолжительностьодного цикла наблюдений и снижаетоперативность получения показателейскорости деформации борта.Известен также способ измерениядеформаций земной коры, основанныйна иЗмерении в зоне разлома сдвиговых горизонтальных деформаций путемсъема показаний с помощью лазерного 45интерферометра в реперных точках, вкоторых установлены призменные отражатели 12 1.Недостатком способа является то,что он предназначен для изучения 50предвестников землетрясенияи приопределении опасных деформаций бортаглубокого карьера не может обеспечить необходимой информацией.Наиболее близким техническим рещением к данному является способопределения опасных деформацийборта глубокого карьера, основанный на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера н вкрест его простирания 3 .Недостатком известного способа является трудоемкость подготовительных работ, связанных с эакладкой бетонных фундаментов (например размером 1 х 1 х 1 м) для пунктов наблюдения реперов, которые представлены наклономерами. Для них необходимо создание изометрических условий путем применения теплоиэолирующих конструкций (например отштукатуренных перемычек наклономерного и регистрирующего отсеков), и, ввиду этого, малая достоверность реперов. Кроме этого, в расчетную формулу определения полного смещения входит переменная величина - радиус кривизны поверхности скольжения, которая вносит погрешность.Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и бе. зопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения опасных деформаций борта глубокого карьера, основанному на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленных приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера.На чертеже изображена схема определения опасных деФормаций борта глубокого карьера.Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера заключается в следующем.До постановки борта 1 на предель. ный контур 2 на глубине 0,5-0,8 НЧ гор 120соз 45 0 71 Ч р=223 мм/годЧ" Чгор " гоРн7 ар Чорг соз 600 60, так как где добр,5 192 мм/го 3вкрест простирания борта, проходят штольню 3 длиной не менее половины предельной высоты борта (0,5 Н), в штольне примерно на равныхрасстояниях закладывают рабочие репера5 К 1,К,, и т.д, с высотой оголовка1 ф 21 ф10-20 см и диаметром 10-15 мм, в торце штольни устанавливают над крайним репером лазерный интерферометр 4например конструкции Хабаровского 1 О филиала ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений. После последовательной установки на рабочих реперах призменных отражателей измеряют горизонтальные скорости де" формаций по длине профильной линии, определяют положение поверхностей скольжения 5, 6 и 7 и наиболее ,активную зону деформирования, напри" мер, 8 по максимальной величине скорости смещения борта.За начальную скорость деформации борта принимают скорость на пункте установки лазерного интерферометра, равную Ч = О. Скорости деформаций на рабочих реперах устанавливаются в результате измерений за счет определения приращения скорости л Ч. Вектор скорости рассчитывают с учетом углов наклона поверхностей сколь- ения о , с о(;, полученных вьрезультате графоаналитического расчета 4),измеренных горизонтальных ско-. ростей смещения борта по зависимости где Ч - вектор скорости., мм/сут;Ч - горизонтальная, составляющаягорскорости, мм/сут;д - угол наклона Поверхностискольжения к горизонту на участке ее пересечения со штольней.Из полученных значений скоростей 45 деформаций в дальнейшем используют максимальную их величину для установления активной зоны и расчета времени до наступления опасной деформации на основании экспериментально получаемой зависимости или по формуле ремя до обрушения откоса ,55 корость, при которой прозойдет обрушение откоса, мм/год; Ч - измеренная скорость,мм/год;8 - коэффициент пропорциональности, год .П р и м е р. Рассмотрим применение предложенного с:особа для следующих исходных данных:Высота борта, м 400Длина штольни, м 200Количество рабочихреперов 4Длина линий между рабочими реперами, м 45Точность измерения лазерного интерферометра, мкм 0,01Скорости горизонтальных деформаций, измеренные лазерным интерферометром в течение 4-часовой серии наб люде ний:а)" первого рабочего репера отно" сительно пункта наблюдения (п)ЧО 14 мкм/ч или 120 мм/год;б) второго и третьего репера относительно ПН Ч," 25 мкм/ч /216 мм/год) Ч" 26 мкм/ч (223 мм/год):г) четвертого Ч 30 мкм/чгор (259 мм/год)Критическая скоростьдеформации (обрушения)оБр Коэффициент пропорциональности 6, (вэятьвиэ Г 5)1 Углы наклона поверхностей скольжения в точках пересечения штольни (фиг. 1)а, 45 (соз 450,71)Е, = 60 (соз 60 = 0,5) оС 65 (соз 65 0,42) 1. Определим скорости деформациисдвига массива по общей поверхностискольжения борта при Ч= 120 мм/годис= 45 2. То же по локальной поверхностискольжения участка борта при Ч"216 мм/год.112 430 У и 6 00 Уп 20602 206 мм/год3. То же по локальной поверхностиМсколыкения участка борта при Ур259 мм/год и Кз = 65,(Угор-Чар) 259-223сов 65 0,42 ю 72 мм/год. Таким образом, на момент наблюдений обнаружена наибольшая скорость деформации борта Ч =206 мм/год,тогда, приняв критическую скоростьдеформации,У , равную 600 мм/гопф Фи использовав зависимость 23,определим время до возникновениякритической деформации борта аказ 7951/26 Тири. 564 ое енто, г,уагород, ул. Йроекткея,5 Чрев - Чрр (223-120) 9 со 8 60 0,1Использование данного способа 5 позволит повысить оперативность инадежность производства измерений,снизить трудоемкость и стоимостьзакладки наблюдательной сети. Кромеэтого, использование в расчетах ско- О рости деформации борта угла наклонаповерхности скольжения (а не ее радиуса) будет способствовать повышению точности показателя деформации борта.5 Это дает возможность получить определенный резерв времени для организации противооползневой защиты и обеспечению безопасных условий ведения горных работ на глубоких горизонтах.