Способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций

СОК.З СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1723328 А 1 9 у 21 С 41/26, 41/3 ПИСА ЗОБРЕТЕНИ ВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов(56) Авторское свидетельство СССР М 1008449, кл. Е 21 С 41/02, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1113547, кл, Е 21 С 41/02, 1983. 54) СПОСОБ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ В РЕЖИМЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ДЕФОРМАЦИЙ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании этвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических условиях. Цель изобртения - повышение эффективности отвалообразования разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при формировании отвалов на открытых горных работах, а также при дорожном строительстве в сложных гидрографических условиях.Известен способ отвалообразования, включающий транспортировку пород к месту разгрузки и их огсыпку в два яруса с формированием опорного гребня на нижнем подступе путем непрерывной отсыпки пород на внешний откос до г оявления заколов на его внутреннем откосе. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР безопасных условий работы. Формируют ярусы в проектном контуре отвала. Отсыпают насыпи участками до появления опасных деформаций. Засыпают образуемое насыпями пространство слабыми породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригружают откосы насыпей прочными породами. Первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходками, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыпями, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по фронту отсыпки до придания породам угла, естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей, Б площади отвала со скоростью, превышаю- . у щей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают по всему периметру и приступают к формиро-ванию следующего яруса. отвала. 1 з,п,ф-лы, 2 ил, 1 таблица. Недостатком этого способа является Ы высокая вероятность внезапного обруше-, СО ния массива в момент распространения за-колов ниже нижней бровки внутреннего откоса и невозможность использования тех аавй нологического оборудования для снятия нагрузки опасных участков.. Наиболее близким к предлагаемому является способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций, включающий транспортировку пород к месту разгрузки, отсыпку их в два подступа и заполнение породами промежутка между внутреннимоткосом опорного гребня и верхним подступом.Подрезка внутренних откосов опорных конусов на 0,3-0,35 их высоты от уровня нижнего подступа в зависимости от прочности свойств и времени стояния его до пригрузки вызывает перемещение зоны заколов на нижний подступ, что создает опасные условия работы экскаватора и другого вскрышного оборудования.Кроме того, формирование передового и бокового опорных конусов на водонасыщенном основании с неустановившимся режимом равновесия не позволяет вести отсыпку пород второго яруса на всю длину и высоту, что снижает приемную способность отвала и в целом снижает эффективность отвалообразования,Цель изобретения - повышение эффективности отвалообразования разнопластичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и без- опасных условий работы,Поставленная цель достигается тем, что в способе отвалообрэзования в режиме управляемых деформаций, включающем формирование ярусов в проектном контуре отвала, отсыпку насыпи из твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насыпями пространства слабыми породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригрузку откосов насыпей прочными породами, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходками, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насы-. пями после появления опасных деформаций, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по фронту отсыпки до придания породам угла естественного откоса, после чего отвалообразовэние ведут по всей площади со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки, нэ среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают прочными породами го всему периметру и приступают к формированию следующего яруса отвала.Кроме того с целью повышения устойчивости отвала при отсыпке ярусов высотой, превцшающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре вала выпирания траншею нэ глубину расположения поверх ности скольжения пород яруса отвала, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вэл высотой равной 0,10- 0,15 высоты формируемого яруса после чего производят отсыпку яруса отвала,Способ позволяет достигнуть максимальной интенсификации отвалаобразовэния при обеспечении безопасных условий работы за счет совмещения работ на боковых участках, отсыпаемых из менее пластичных пород. Исключить многократную переэкскавэцию вскрышных пород, что по- зволяет значительно сократить эксплуатационные затраты, При этом дифференцированная отсыпка разнопла 10 15 стичных пород по участкам поперечными автомобильными заходками увеличивает сопротивляемость отвала сдвигу и в целом 20 его устойчивость.Формирование второго и последующего ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, позволяет увеличить приемную способность в целом 25 отвала и сократить площади земель, отводимых под строительство отвала, что уменьшает степень вредного воздействия нэ природу,На фиг.1 показана схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - то же, разрез. 30 Способ отвэлоабразования в режиме управляемых деформаций осуществляют следующим образом,В соответствии с планом горных работ в карьере, вскрытые породы в порядке их выемки дифференцируют по прочностным свойствам и из пород, обладающих меньшей пластичностью, с пионерной насыпи 1 ведут отсыпку передовых насыпей 1 и 11 по бокам проектного контура отвала поперечными заходками 2 гребневидной формы с бульдозерной планировкой в направлении 3 до проявления опасных деформаций в виде БО лении 4 породами с пониженными прочностными свойствами, например глинами, После стабилизации передовых насыпей производят пригрузку фронтального откоса 5 крупнокусковыми вскрышными породами до придания породам угла естественного откоса, Затем отвалообразование ведут по вбей площади отвала со скоростью, превышающей скорость возникновения опасных деформаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на 45 трещин заколов значительной протяженности, после чего работы прекращают до ста; билизации массива, а отвалообразование ведут в пространстве И 1, образуемом передовыми насыпями и 1, в обратном направсреднем участке в пространстве И между передовыми насыпями, а межоткосное пространство 6 между передовыми насыпями и средним участком засыпают разнопластичными породами и после отсыпки отвала до проектньх контуров боковой откос 7 нижнего яруса и пригружают крупнокусковым материалом по всему периметру и приступают к формированию следующего 8 яруса отвала.С целью повышения устойчивости отвала при отсыпке ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре вала 9 выпирания траншею 10 на глубину расположения поверхности 11 скольжения, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанных породах упорный вал 12 высотой, равной 0,10-0,15 высоты формируемого яруса, после чего производят отсыпку яруса отвала,П р и м е р . Во вскрышу входят (сверху вниз): глины монтморелонитовые, мелоподобные каолинизированные толщи, легкоразмокаемые глинисто-карбонатные образования, карбонатные породы, глинисто-кремнисто-карбонатные формирования скального облика и метосоматиты (кристаллически измененные породы).На сухом участке площади отвала в 350 м к северу от предельного контура карьера с пионерной насыпи ведут отсыпку передовых насыпейи И по бокам проектного контура отвала породами, обладающими большими прочностными свойствами, поперечными заходками 2 с помощью 110 т автосамосвала с бульдозерной планировкой в направлении 3,Параметры заходки: длина 30-45, ширина до 30, высота гребня до 3 м. Для формирования одной заходки требуется 16 рейсов автосамосвала. Необходимая скорость продвигания фронта отвальных работ может быть рассчитана из аналитической зависимости.Чфр=Осм 1 и Ю-ф , м/сут (1),где 0 с- производительность автосамосвала,м /см;Й - количество автосамосвалов, шт.и - коэффициент использования сменного времени;М- число смен в сутки;Еф, - длина и ширина заходки.Суточная скорость продвигания фронта отвала в зависимости от объема отсыпки и числа одйовременно разгружающихся авто- самосвалов приведена в таблице.10 1520 25 30 35 40 4550 Таким образом, рациональная скорость продвигания фронта отвала лежит в пределах 3,5-9,3 м, причем 9,3 м - максимально достижимая скорость при работе по отсыпке одновременно двух автосамосвалов, Средняя скорость продвигания фронта предотвращающая возникновение опасных заколов должна составить 6,4 м. С этой скоростью по ширине заходки до 35-45 м можетбыть обеспечена безопасная засыпка, и при большей ширине возможно проседание участка и появление трещин заколов.По появившимся трещинам массив сползает со скоростью, равной опережением, обеспечивающим безопасные условия работы технологического обо. рудования среднего участка,д =Нн-Нн+1, м/сут, (2) где Нн - отметка репера начального наблюдения, м;Нн+1 - то же, через 1 сут.При появлении опасных заколов (ширина раэверзания 5-7 см, по длине 15-25 м) работы на боковых участках прекращают и дают завершиться процессу оползновения до полной стабилизации массива, а отвалообразование продолжают на среднем участке в пространстве И между передовыми насыпямиив обратном направлении 4 со скоростью 6,4 м. В средний участок отсыпает более пластичные и обладающие меньшими прочностными свойствами породы (глины, мелоподобные каолиновые глины, углисто-глинисто-карбонтаные породы). Это дает возможность исключить из технологических процессов отвалообразования формирование отдельной пионерной насыпи для отсыпки среднего участка, что позволяет несколько снизить затраты на отвалообразование, Обеспечить безопасные условия работы на участке за счет увеличения сопротивляемости сдвигу путем пригрузки подошвенных частей более устойчивыми породами боковых участков, Таким образом, формирование среднего участка более пластичными породами производят в зажатой среде,По стабилизации оползневых явленийбоковых участков по фронту отвала производят пригрузку откосов 5 всех трех участков крупнокусковыми вскрышными породами до придания отвалу угла естественного откоса. Для кремнисто-карбонатных пород он равен 34 О Это позволяет возобновить одновременно отсыпку породна всех участках. Отвалообраэование ведутсо скоростью, превышающей скорость возникновения трещин заколов, причем отсыпку пород боковых участков ведут сПо завершении отсыпки первого ярусамежоткосное пространство 6 между внутренними откосами участков заполняют раэнопластичными породами, Боковые откосы7 по периметру пригружают крупнокусковым материалом, например обломками метасоматитов, Дифференцированнаяотсыпка разнопластичных пород по участкам позволяет обеспечить устойчивость отвала при его формировании на 10водонасыщенном основании,С целью повышения приемной способности отвала за счет формирования второго8 и последующего ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на площадке нижнего яруса находятцентр 9.центра вала выпирания, на полови. не расстояния между ней и линией нижнейбровки откоса параллельно последней проходят траншею 10 на глубину расположения 20площадки 11 скольжения, траншею заполняют крупнокусковым легкофильтрующимматериалом и формируют упорный вал 120,10-0,15 высоты яруса и положения плоскости 13 вертикального отрыва площадки 25скольжения, пригружают разнопластичными вскрышными породами.Данная величина высоты пригруэки является оптимальной по результатам экспериментальных исследований, проведенных 30в рамках оценки устойчивости отвалов. Ширина основания призмы пригрузки можетбыть. рассчитана по методике Г.Л,Фисенко,согласно которой35 Ав 1 д (1 -ф- сов а) Р) цКгдеКф и Кп - коэффициенты Фильтрации пород нижнего яруса и материала пригрузки;а- угол откоса без пригрузки, град,)Ъ - объемный вес материала пригрузки; 45пв - высота возможного высачивания.Так как площадка скольжения под углом (45-р/2) к направлению главного напряжения возникает лишь с глубины Няб, определяемой из известного выражению,Н 2 К (45-р 2) (4) то высота призмы пригружаемого материала будет равна55Ь 1 Н 1-2 К 1 с 19(45 р /2)/у 1 (нижний ярус) (5) Ь НК 2 сщ(45- р/2)/ уг (второй ярус), (6) где К 1 и К 2 - коэффициенты сцепления пород соответственно нижнего и второго ярусов;у 1 и- обьемные веса пород соответственно нижнего и второго ярусов;р- угол внутреннего трения пород.Пригрузка ярусов по высоте п и Ь 2, а не по всей высоте дает возможность интенсиФицировать строительство отвалов за счет сокращения временидополнительных операций, связанных с подготовкой и транспортированием крупнокускового материала, При этом обеспечивается повышение устойчивости отвалов и приемной способности верхнего яруса и в целом отвала,Формула изобретения 1. Способ отвлообразования в режиме управляемых деформаций, включающий формирование ярусов в проектном контуре отвала, отсыпку насыпи иэ твердых пород, отсыпку боковых насыпей, засыпку образуемого насыпями пространства слабыми,породами в направлении, противоположном первичной отсыпке пород, пригрузку откосов насыпей прочными породами, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности отвалообраэования разно- пластичных пород на слабое основание за счет увеличения приемной способности отвала при обеспечении его устойчивости и безопасных условий работы, первоначально формируют передовые насыпи по бокам проектного контура поперечными заходками, после появления опасных деформаций отвалообразование ведут в пространстве, образуемом боковыми насыпями после появления опасных деформаций, а после стабилизации боковых насыпей производят пригрузку откоса по Фронту отсыпки до придания породами угла естественного откоса, после чего отвалообразование ведут по всей площади отвала со скоростью, превышающей скорость .возникновения опасных деФормаций, причем боковые насыпи отсыпают с опережением отсыпки на среднем участке и после отсыпки отвала до проектных контуров откос яруса пригружают по всему периметру и приступают к формированию следующего яруса отвала,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости отвала при отсыпке ярусов высотой, превышающей предельную по условиям устойчивости, на поверхности нижнего яруса отвала определяют контуры вала выпирания, проходят в центре контура вала выпирания траншею на глубину расположения поверхности скольжения пород яруса отвала, заполняют ее крупнокусковым фильтрующим материалом и формируют на указанньЬ породах упорный вал высотой, равной 0,100,15 высоты формируемого яруса, после чего производят отсыпку яруса отвала.1723328 ктор Ю.Середа орректор Э.Лончэко Производственно.издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гэга кэз 1082ВНИИП стэвитель В.Кумыкохред М Моргентэл Тираж Подписноеударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5