Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера

(19) 21 С 39/00 и направл борта при взрыва, вы кообразов тированнь перпендик акл ния векторов угл сейсмическом дей мки горной массы в и воронориен У 45 учно-исслед о-конструкт ию месторо )х, специаль ния наклономерамищи в штольне по в лярным азимутам а а- ский рм ждении нымв,+е,=Ез;+ оги дничнои геделу где Х 8; ным из.И,Ил Каюнова 8)детельств21 С 39/00 с ССР 981 ческо-. егистыми Ж гормый С омеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(61) 1010271 (21) 3757471/22-03 (22) 21.06,84 (46) 07. 12. 85. Бюл (71) Всесоюзный на тельский и проектн институт по осушен полезных ископаемь горным работам, ру и маркшейдерскому(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНЫХДЕФОРМАЦИЙ БОРТА ГЛУБОКОГО КАРЬЕРАпо авт. св. Ф. 1010271, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и безопасности ведения горных работ наглубоких горизонтах за счет учетаразличных видов упругих деформаций,;дополнительно определяют величины суммарный наклон поосновного наклономермеряющего наклон вкрпростирания борта;наклон за счет сейсмиго действия взрыва,рируемый дополнительнаклономерами;наклон за счет выемкной массы, регистрирдополнительными накл наклон за счет воронкообразования, регистрируемый дополнительными наклономера3 1196506формаций путем наклономерных засечеки оценить уровень деформаций.Величина наклона измерительныхплощадок определяется соотношением Аномальный ход записи наклонов на фотоленте в момент взрыва - величина остаточной деформации, определяемая по зависимости Н(Т) + А(1.) 2) масси- ход наклонов регистрацией- суммарный хо обусловленный ми сдвига бо ни;ени; Н(1.) наклонов, деформацията, во време наклон иэмер щадки;- минимальный угол между по которому лон вкрест п (основное и направлением измеряется д ь горизонтальныйаправлением,измеряется накростирания боробретение) ипо которомуополнительный А(с) - суммарный ход наклонов назаписи, обусловленной сейсмическим действием взрывов (во времени).Выделенный аномальный ход представляет наклон, который связан с относительными вертикальными перемещениями точек массива, вызванными сейсмическим действием взрыва, соотношением накл вер-юг азимуту сст т ов го н 5 А -Зд 71 где А - вертикальное с измерительной носительно дру 0 3 - угол наклона и площадки;- линейные раэме тельной площад При многократном сей действии взрывов на одн 5 область массива можно о полное перемещение точе характеризующих накопле ных деформацийе массива взрывов;смещениетате сейсодного вз массива в реэульмического действрыва;о взрывов.источников взрыв А. 1- количест оположение пред исей Наличие остат от сейсмического устанавливают пу точного времени и времени его ре непрерывной эапи наклонов в едино времени наклоном площадок штольни чной деформациидействия взрываем идентификациироизводства взрываистрации благодаряи аномального ходасистеме отсчетарами измерительных ад вкрест ения ве 5 ных заопредел на плроль Рассмотрим учет влияния горнотехнических событий, регистрируемых дополнительными наклономерами, с целью контроля показаний основного наклономера и повышения точности определения деформаций сдвига,1) Многократное сейсмическое действие взрывов, производимых в карьере, приводит к развитию остаточ. ных деформаций в массиве за счет множественного хрупкого его разрушения (явление сейсмической дилатансии). Особенно вредно сейсмическое действие взрывов для устойчивости борта на предельном контуре. карьера.При одновременной и непрерывной работе наклономеров производится запись сейсмического действия взрывов на всех измерительных площадках. В результате обработки результатов записи наклонов определяют величину остаточных деформаций и местоположение источника деформаций в борту карьера методом наклономерной засечки. счет сейсмического действияеляют с учетом производства зана нескольких измерительных ках, расположенных в штольне простирания борта, путем построкторных диаграмм и наклономерсечек. Сравнение результатовений с положением взрывов нах горных работ подтверждает сточника деформаций.. Аномальный ход записи наклоновмассива горных пород в результатеего разуплотнения от выемки горноймассы определяют с использованиемзависимости (3),Выделенный аномальный ход представляет наклон, который связан с10 относительными вертикальными перемещениями, вызванными упругими деформациями разуплотнения массивагорных пород при выемке горной массы, соотношением15 пАпгде А - смещение массива в резуль 1тате сейсмического действия 25одного массового взрываИ - планируемое количествовзрывов за весь срок существования карьера.2) Выемка горной массы в карьере приводит к разгрузке нижележащих слоев, что сопровождается высвобождением упругих деформаций разуплотнения массива горных пород, заключающееся в подъеме дна карьера и смещении контуров бортов в сторону выработанного пространства и вверх. Эти деформации разуплотнения влияют на определение истинных величин сдвиговых деформаций борта.40 1 ( -5ЕЕ, У1 5 1Оценку опасности накопившихся остаточных деформаций в борту карьера на предельном контуре производят с использованием зависимости где- предельная относительнаядеформация сдвига массива;1, - длина поверхности скольжения, включающая область накапливания остаточных деформаций от сейсмического действия взрывов;А - полное смещение массиваяза счет сейсмического действия взрывов.Оценку сейсмического действия одного массива взрыва производят с помощью соотношения где В - вертикальное смещение краев измерительной площадки относительно друг друга;8 - угол наклона измерительнойплощадки;- линейные размеры измерительной площадки.Критерием оценки опасности дефдр. маций борта служит степень изменения модуля общей деформации массива горных пород, о которой судят по величине деформации разуплотнения, возникающей в результате выемки горной массы и определяемой соот- ношением где Е,Е; - модули общей деформации в начальный и текущий периоды выемки горной массы, определяемые по формуле55 Наличие упругих деформаций разуплотнения в борту карьера устанавливается путем идентификации (установления тождественности) времени производства выемки горной массы и местоположения области (участка) выемки по плану горных работ и отражения этого события на записи наклонов наклономерами измерительных площадок штольни с подтверждением данными наклономерной засечкой.Сущность наклономерной засечки в этом случае состоит в том, что, используя результаты векторных диаграмм от нескольких измерительных площадок, получают пересечение векторов в некоторой области, являющейся местоположением источникаР(1 -Ф )Ев В г- вес вынутой горной массы; - коэффициент Пуассона; - вертикальное смещение краев измерительной площадкив результате выемки горноймассы;- расстояние от центра выемкигорной массы до измерительной площадки. где Р,3) Воронкообразование на поверхности борта карьера возникает при его подработке подземными горными работами и сопровождается прогибами этой поверхности, что влечет к иэ(10) Показания наклона Возможные случаисочетаний наклонов, с 35 1 2 Э С=67менению наклонов на блиэрасположейных измерительных площадках.Наличие упругих деформаций в мас сиве от развития процесса воронкообраэования устанавливают путем идентификации времени выхода ворон-ки на поверхность борта, определения расстояний между областью выхода воронки на поверхность борта и измерительными площадками, отражения этого события на записи наклонов наклономерами измерительных площадок штольни с подтверждением данными наклономерной засечкой..Аномальный ход записи наклонов массива горных пород в результате воронкообразования определяют по зависимости где Ч - ход наклонов массива с регистрацией времени;Н - ход наклонов, обусловленный деформациями сдвигаборта, во времени;С(с) - суммарный ход наклоновна записи, обусловленнойразвитием упругих деформаций массива от воронкообраэования (во времени).Выделенный аномальный ход представляет наклон, связанный с вертикальными смещениями массива, которые вызваны упругими деформациями от воронкообразования, соотношением Планируемое количествомассовых взрывов засрок существованиякарьера,(Я)2400Количество взрывовпроизведенных напериод оценки сос тояния борта (л)Длина базиса наблюде ний (Д); м 150Диапазон величин остаточных деформаций, возникающих от одного массового взрыва в дальней 15 зоне (Е), мм 0,02"1,80Расстояние от измерительных площадок довзрываемых блоков(Н), м20 Расстояние от измерительных площадок дообласти воронкообразования (Н ), м до 500Расстояние от измври тельных площадок дозабоев по выемки горной массы (К 5), м 150-100011, Результаты наклономерцых иэ"мерений представлены в таблице.302000 где С - вертикальное смещение краев измерительной площадкиотносительно друг друга 3О - угол наклона измерительнойплощадки;- линейные размеры измери.тельной площадки.П р и м е р. . Рассмотрим применение предлагаемого способа для следующих исходных. данных:Высота борта на предельном контуре (Н), м 500Длина потенциальной по"верхности скольжения(1.), м 800Радиус поверхностискольжения (г), мПредельная относительная деформация сдвигаборта (), м0,005орЗа счет взрывов 40 (8,) (по дополнительному наклономеру)-10 +10 +10 За счет выемкигорнй массы (Зь)+20 +ЭО За счет воронкообразования (Зс+260 +200 +ЭОО Требуется определить: полную величину сдвига борта с учетом сейсмичес= 2975 мм; 1650 мм; 3050 мм. 9 11 кого действия взрывов, выемки горной массы и воронкообраэования в карьере; необходимость применения антисейсмических мероприятий для снижения вредного влиянйя массовых взрывов,111 . Решение 1:Полная величина сдвига борта устанавливается по результатам определения наклона измерительной площадки поформуле основного изобретения Е= 5 цг,где 5 - коэффициент перехода отугловой меры измерения наклонов к радиальной;3 - угол наклона измерительнойплощадки, определяемый поформуле (1)3=м; г 3, 3г - радиус поверхности скольжения по данному примеру, равный 2000 м.Тогда, в первом случае 8, = 260 + 10 + 15 + 12,5 =297,5 где 8 - учитывается, так как характеризует величину сейсмической диластансии.Во втором случае и и г( и8=200 -20 -15 =165 г. где 8 - не учитывается, так какдеформация от действиявзрыва со знакам плюс можетносить неупругий характери поэтому ее можно приравнять к сдвиговой деформации,В третьем случае Ы = 300 + 30 - 25 = 305 где 8 - не учитывается на основании указанного во втором случае. Полные величины сдвига борта равны Е=5 297,5 200 м = 2975 10 ф мкм =Г =51652000 м 165010 мкм = м иС =5305 2000 м = 3050 10 мкм = м 96506 10Таким образом, раздельный учетразличных видов упругих деформаций (от сейсмического воздействия, выемки горной массы и воронкообраэования) позволяет установить истинную величину деформации сдвига и уточнить время безопасной эксплуатации карьера.Ь. Решение 2 (использует данные 10 первого случая).1. Определяют ожидаемое полноесмещение борта, развивающееся по поверхности скольжения и контролируемое наклономерной станцией по форму ле (3) основного изобретения м = фп 1 = 0,005 80010 з =4000 мм 2. Определяют среднюю величину 20 :мещения борта по контролируемой поверхности скольжения за один массовый взрыв по формуле (7) Уп 1 0 005 ф 800 101 М 2400 3. Определяют ожидаемое смещениеборта от планируемого количества30взрывов А Ас(М и) 1,6(2400-1400)= 4. Действительное смещение массива за счет произведенных взрывов со- ставляет Н40 А = 1 О 5 2000 = 100000 мкм 5. Определяют запас полного сме щения на период оценки состояния устойчивости борта А - А = 4000-1600=2400 мм и В ы в о д: Ожидаемые смещенияборта от сейсмического действия взрывов меньше, чем остаток полного смещения с учетом воздействия сейсмики горных взрывов.55 В связи с тем, что полного запасасмещений борта (2400 мм) достаточно для погашения ожидаемого среднего смещения от сейсмического воздейстЮ г Фи ВНИИПИ каз 7540/29 Тираж 481 Подписи Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 илиал П 11 1 вия взрывов (1600 .мм), необходимость при дальнейшем производстве взрывов снижать сейсмический эффект действия на массив отсутствует. Кроме тоС 1965062го, эффективность антисейсмических мероприятий по защите блока от разрушения контролируется непрерывными ,наблюдениями.