Рассмотрен вопрос о целесообразности использования методов прикладной теории надежности для оценки степени устойчивости породных откосов. Сформулировано понятие надежности устойчивого состояния открытых горных выработок, даны основные теоретические и практические принципы его использования в проектировании при определении оптимальных параметров бортов карьеров и отвалов.

Получено аналитическое выражение для определения предела прочности на сдвиг по трещине с треугольной формой поверхности выступов. Определены параметры напряженно-деформированного состояния горной породы, при которых процесс сдвига по поверхности трещины трансформируется в процесс скола выступов на ее поверхности. Полученные результаты рекомендуются к использованию при прогнозе степени устойчивости открытых горных выработок, сооружаемых в трещиноватых скальных горных породах.

Работа посвящена обобщению современных знаний о теории и практике оптимизации геометрических параметров открытых горных выработок и результатам собственных исследований автора в данной области. Степень устойчивости породных откосов определяется на основании анализа их деформированного состояния, а оптимизация геометрических параметров открытых горных выработок осуществлена при реализации экономико-математической модели, созданной на базе основополагающих принципов теории вероятности и прикладной теории надежности. Приведены методика и результаты определения эксплуатационной надежности устойчивого состояния горных выработок на карьерах Криворожского и Никопольского бассейнов.

С целью уточнения геомеханической структуры северо-восточного борта Первомайского карьера СевГОКа, для принятия решения о его устойчивости в обозримом будущем, авторами в течение 1992 - 1995 гг. были выполнены исследования для определения деформационного поля в районе данной горной выработки. По мнению авторов получена достоверная информация о реакции породного массива на природные и техногенные воздействия. С учетом геолого-структурных особенностей изученного прибортового массива и на основании проведенного анализа его деформационного состояния определено пространственное расположение двух структурных блоков, деформирование которых и будет определять устойчивость северо-восточного борта Первомайского карьера в целом.

Показано, что надежность устойчивого состояния внутреннего отвала не линейно снижается с ростом коэффициента вариации как для коэффициента трения, так и молекулярного сцепления пород, слагающих отвал. Интенсивность такого снижения определяется соотношением сил трения и сцепления в общей прочности отвального массива. При этом рост коэффициента вариации как молекулярного сцепления, так и трения от нуля до 40 % обуславливает снижение надежности вдвое, а при дальнейшем росте коэффициента вариации от 40 % до 100 % значение надежности снижается только на 25 - 30 %.

Разработан метод и произведен расчет устойчивости восточного борта карьера ПАО "ЦГОК" для обоснования проекта его углубки до отметки -398 м, с учетом его подработки подземными горными выработками и вероятностью выхода воронок вторичного обрушения в зону призмы возможного сдвижения. По всем расчетным профилям определены значения коэффициента запаса устойчивости в пределах от 1,22 до 1,42.

Рассмотрены проблема определения оптимальных параметров открытых горных выработок и возможные пути ее решения. Изложен расчет устойчивости породных откосов с учетом их деформированного состояния. Дано описание маркшейдерско-геодезических систем для определения деформированного состояния открытых горных выработок. Приведены расчет и обоснование нормативов надежности устойчивого состояния открытых горных выработок, даны сведения о средствах автоматизации геомеханических расчетов при оценке степени их устойчивости. Внимание уделено расчету устойчивости и обоснованию параметров бортов карьеров и внешних отвалов железорудных карьеров Украины. Предложены рекомендации по безопасному ведению горных работ при увеличенных углах откоса бортов карьеров и внешних отвалов.

На основе анализа практики проведения массовых взрывов на карьере ОАО "ЮГОК" определены эмпирические значения параметров, характеризующих сейсмические свойства горного массива в районе восточного борта карьера, рассчитаны предельно допустимые значения ВВ при производстве массовых взрывов, которые обеспечивают сейсмическую безопасность охраняемых объектов.

Рассмотрено развитие, современное состояние и перспективы совершенствования транспортной системы карьера ПАО "ЮГОК". Отмечены основные проблемы, возникающие при реконструкции транспортных схем глубоких карьеров, приведены возможные пути их решения.

Цель работы - определение прочности скальных пород на срез железорудного месторождения "Большая Глееватка" с использованием пресса, компьютеризированной системы управления и обработки получаемых данных. Определение прочности скальных пород на срез осуществлялось в соответствии с действующими государственными стандартами. Получены паспорта прочности всех литологических разностей скальных и полускальных вскрышных пород данного месторождения. Установлено, что характер разрушения скальных пород в крест напластования и по напластованию оказался принципиально различным. На основании полученных данных пересмотрены углы откоса бортов карьера № 1 ЧАО "ЦГОК" в сторону их увеличения, что позволит получить значительный экономический эффект.

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Сложная конкурентная среда в горнодобывающей промышленности требует таких подходов и знаний, которые позволяют работать с обобщенной эмпирической, аналитической и синтезированной информацией о разрабатываемых месторождениях. Наиболее удобной формой классификации и структурирования информации является представление ее в виде объединенных объектов по принципу близости характеристик. Это дает возможность прогнозировать реакцию породного массива на различные техногенные воздействия.

Індекс рубрикатора НБУВ: И22-021

Рубрики:

Відкрита розробка родовищ твердих корисних копалин

Шифр НБУВ: Ж72501 Пошук видання у каталогах НБУВ 

При проектированиии отвалов железорудных карьеров особую важность имеют вопросы подготовки площадки отвала, в частности осушения, строительства дренажных сооружений, выделения участков первоочередной засыпки и т.п. Поэтому при определении безопасных геомеханических параметров отвалов необходимо еще на стадии проектирования разработать комплекс мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное использование подотвальной территории, увеличение высоты и емкости отвала. При этом параметры отвалов должны быть обоснованы результатами геомеханических исследований грунтов основания и вскрышных пород. Игнорирование или недостаточный учет водного фактора при оценке устойчивости отвалов на слабом основании, как правило, приводит к их значительному деформированию. Выполнены расчеты по определению степени устойчивости проектных контуров внешнего отвала N 3 карьера N 4 ПАО "ЦГОК" на слабом основании. Выполнены расчеты устойчивости проектных контуров отвала "Западный" по геомеханической схеме, учитывающей выпор основания. Рассмотрены два варианта возможного нарушения устойчивости в единой геомеханической системе бортотвал карьера N 4 ПАО "ЦГОК". С целью недопущения увлажнения пород, и формирования в теле отвал "Западный" техногенного водоносного горизонта, предложено использовать технологию отсыпки отвала с формированием вертикальных дрен из скальных пород. Даны рекомендации по предотвращению обводнения основания внешнего отвала "Западный" на участке его сопряжения с западным бортом карьера N 4. Игнорирование или недостаточный учет водного фактора при оценке устойчивости отвалов на слабом основании, как правило, приводит к их значительному деформированию. Для строительства безопасного отвала нижние ярусы отвала необходимо отсыпать скальной вскрышей, но в первый период эксплуатации карьеров (в тот период времени, когда начинается строительство отвала) в разработку вовлекается недостаточный объем скальной вскрыши, в горной массе преобладают рыхлые и глинистые породы. Особую важность имеют вопросы подготовки основания отвала, в частности осушения, строительства дренажных сооружений, выделения участков первоочередной засыпки и т.п. Поэтому при определении безопасных параметров отвалов необходимо еще на стадии проектирования разработать комплекс мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное использование подотвальной территории, увеличение высоты и емкости отвала.

Цель работы - обоснование выбора величины интервалов замедления при производстве массовых взрывов на карьерах. Обоснование величины интервалов замедления производилось с учетом экспериментального определения скорости ударных сейсмических волн в породном массиве. Экспериментально установлены значения скорости распространения ударных сейсмических волн в сильно нарушенном скальном массиве. Установлено, что скорость распространения ударных сейсмических волн в сильно нарушенном породном массиве существенно ниже значений, определенных на образцах в лабораторных условиях. На основании полученных данных пересмотрена методология выбора величины интервалов замедления при производстве массовых взрывов на карьерах.

Для определения предельных углов наклона ярусов и бортов внешних отвалов N 1 и N 5 на предельных контурах, обеспечивающих углубку карьера Ингулецкого горно-обогатительного комбината до отм. -600 м выполнены комплексные геомеханические расчеты по определению степени устойчивости уступов, групп уступов и бортов карьера. Обоснованы геометрические параметры вышеуказанных горных выработок, сооружаемых как в песчано-глинистых, так и скальных породных массивах и показано, что степень их устойчивости соответствует нормативным требованиям. Выполнен цикл проектных работ, в том числе и работы, посвященные геомеханическому обоснованию конечных контуров карьера ЧАО "ИнГОК", которое выполняло КП "Академический Дом" Академии горных наук Украины. Для решения поставленных задач был проведен анализ работ как по инженерно-геологической разведке месторождения и определения прочностных свойств песчано-глинистых и скальных пород, так и работ по оценке устойчивости бортов Ингулецкого карьера за период с начала его освоения и до настоящего времени. Обоснованы максимально допустимые углы наклона уступов, групп уступов и бортов Ингулецкого карьера, что является основой выбора для оптимального технического решения на конец отработки месторождения. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы для дальнейшего развития методов исследования геомеханических процессов в массивах горных пород, что позволит обеспечить экономическую эффективность горных работ, а также промышленную и экологическую безопасность. Построенные расчетные вертикальные разрезы бортов и групп уступов карьера ЧАО "ИнГОК" с учетом пространственного залегания скальных и песчано-глинистых породных массивов, с нанесенными на них вероятными поверхностями скольжения и формой расчетных блоков, рассмотрены в нескольких вариантах. В результате выполненных геомеханических расчетов установлено, что все конечные контура карьера и внешних отвалов N 1 и N 5 ЧАО "ИнГОК" обладают достаточной степенью устойчивости и отвечают правилам охраны труда при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, т.к. значения полученных коэффициентов запаса устойчивости не ниже нормативных.

Цель работы - расчет устойчивости деформированных участков западного борта карьера N 4 ЧАО "ЦГОК" с последующей разработкой мероприятий по ликвидации последствий оползневых явлений и деформаций бортов, основанных на результатах оперативных обратных геомеханических расчетов. Для подтверждения результатов и выводов в работе авторами использованы ранее полученные результаты исследований, связанные с особенностью развития оползневых процессов на карьерах Кривбасса. Приведенная научно-методическая база, учитывающая закономерности деформации песчано-глинистых горных пород на каръерах, подкреплена практикой оценки устойчивости бортов железорудных каръеров. Разработанные подходы могут быть использованы при оценке геомеханических рисков особо ответственных объектов при разработке железорудных месторождений. Определена зависимость между молекулярным сцеплением и физическим трением для песчано-глинистых пород, в районе оползневого участка. Использование обратных геомеханических расчетов на основании маркшейдерской съемки оползневых участков открытых горных выработок позволяет производить корректировку, расчет и обоснование их устойчивых параметров с наименьшими трудозатратами. Применительно к деформированному участку западного борта карьера N 4 ЧАО "ЦГОК" определены его скорректированные устойчивые параметры и обосновано применение ряда мероприятий по стабилизации данного участка западного борта карьера. Выполнены обратные геомеханические расчеты оползневых участков деформированного участка западного борта карьера по результатам маркшейдерской съемки, используя метод алгебраического сложения сил. Полученные значения коэффициента запаса устойчивости позволяют предположить, что в рассматриваемых геометрических параметрах данный участок западного борта карьера N 4 ЧАО "ЦГОК" будет обладать минимально необходимым запасом устойчивости, что позволит стабилизировать оползневые процессы на рассматриваемом участке в геометрических параметрах, предусмотренных проектными решениями по уборке оползневых масс.

Цель работы - решение актуальной научно-технической задачи, позволяющей оперативно, с минимальными трудозатратами и достаточной точностью оценить степень устойчивости бортов и уступов железорудных карьеров. Использованы основные теоретические и вычислительные особенности реализации метода конечных элементов применительно к задаче расчета устойчивости бортов карьера. Для решения этих задач предлагается использовать метод конечных элементов, реализованный в пакете прикладных программ PLAXIS 8.2. Для расчета устойчивости породных откосов с применением PLAXIS 8.2, был использован режим Phi-c reduction (расчет безопасности). В основу данного режима положен расчет устойчивости путем пошагового снижения прочностных характеристик (угол внутреннего трения и коэффициент молекулярного сцепления) породного массива вплоть до момента его разрушения. Значение коэффициента запаса устойчивости борта карьера и групп уступов определялась как отношение заданных параметров прочности и параметров прочности, соответствующих моменту разрушения породного откоса. Для построения геомеханической схемы расчета, в качестве базовой, использована математическая модель Кулона-Мора, описывающая зависимость касательных напряжений от величины приложенных нормальных напряжений в горной породе обладающей конкретными физико-механическими свойствами. Особое внимание при выполнении геомеханических расчетов уделялось вопросу моделирования слабого обводнеенго слоя, расположенного в основании группы уступов сооруженных в песчано-глинистых массивах. Расширены границы и получили дальнейшее развитие автоматизированные методы растеа устойчивости. Расчет степени устойчивости бортов карьера N 3 ЧАО "ЦГОК" выполнен с учетом реального положения горных работ на 01.01.2019 г. Результаты расчетов показали, что текущее состояние исследованных участков, можно считать устойчивым. Расчетные значения коэффициента запаса устойчивости находятся в пределах 1,19 - 1,90, что практически соответствует нормативным требованиям. Установлены наиболее опасные участки: группа уступов на гор. +80 - +155 м юго-западного борта; группа уступов на гор. +122 - +144 м северного борта карьера и даны практические рекомендации с целью повышения безопасности и эффективности выполнения горных работ на карьере.

Стратегически важной проблемой для отечественных железорудных предприятий является сдерживание роста себестоимости выпускаемой продукции - фактора, определяющего конкурентоспособность отечественной железной руды на мировом рынке сырья. В комплексе общей себестоимости добываемого железорудного сырья весомая роль принадлежит внутришахтному электровозному транспорту - транспортной артерии доставки руды. Для этого необходимо переоснащение внутришахтного электровозного транспорта, особенно переход на эксплуатацию новых видов электровозов с современными высокоэффективными типами систем управления движением электровозосоставов. В настоящее время во всем комплексе электровозной откатки железорудных шахт самыми несовершенными и сдерживающими развитие всего комплекса внутришахтного электровозного транспорта являются именно системы прямого управления тяговыми комплексами электровозов - тяговыми электроприводами. При этом важно понимать, что система тяговых электроприводов электровозов - база строения автоматических систем управления внутришахтным электровозным транспортом. Автоматизация внутришахтного электровозного транспорта предполагает создание эффективной структуры тягового комплекса электровозов, на базе которой должна строиться система управления работой всего тягового комплекса электровоза как в ручном, так и в автоматическом режимах. В этом плане важным моментом является пробная оптимизация переходных процессов в тяговых электроприводах. Выполнено моделирование переходных режимов функционирования тяговых электромеханических комплексов, как доминирующих в процессе движения электровозосоставов, исходя из реальных исходных данных. В расчетах использованы модели электровозосостава, учитывающие упругие и вязкие свойства как электровоза и вагонеток, так и аппарата сочленения. Промоделированы ситуации соударения вагонов при формировании поезда, пуск поезда и полное служебное торможение. Приведены результаты исследований динамических процессов в асинхронном тяговом электроприводе и практические решения по созданию системы автоматического управления электромеханическим комплексом двоосного шахтного контактно-аккумуляторного электровоза при погрузочно-разгрузочных операциях технологического цикла транспортирования полезных ископаемых в условиях железорудных шахт.