Информация о документе

Цена 40000UZS
Размер 4.9MB
Покупки 0
Дата загрузки 31 Октябрь 2026
Расширение docx
Раздел Курсовые работы
Предмет Горное дело

Продавец

DocX Seller

Дата регистрации 31 Октябрь 2026

0 Продаж

Маркшейдерский мониторинг при разработке новых горизонтов карьера «Ёшлик»

Купить
Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова Геологоразведочный и горно-металлургический факультет Кафедра маркшейдерского дела и геодезии Курсовая работа Тема : Маркшейдерский мониторинг при разработки новых горизонтов карьера “Ёшлик” Руководитель: доц. - Подготовила: Студентка IV -курса - СОДЕРЖАНИЯ ВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА I . ГОРНАЯ-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1.1 ГЕОГРАФО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАРЬЕРА “ЕШЛИК” 5 1.2 ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ «ЁШЛИК I» ВЫБОР СПОСОБА ОТРАБОТКИ 7 1.3 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ 8 1.4 ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕДИНЕННОГО КАРЬЕРА. УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРА 9 1.5 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ 10 ГЛАВА II . МЕТОДЫ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРОВ 2.1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРА 11 2.2 ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРА 16 ГЛАВА III . 3.1ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЁШЛИК 21 3.2 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТИВОДЕФОРМАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СОХРАНЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРОВ 24 2024 2 ВВЕДЕНИЕ Узбекистан - это страна с очень благоприятными природно- географическими условиями среди стран Центральной Азии. У нашей страны большие запасы недр. На нашей земле находятся месторождения природного газа, бурого угля и угля, золота, меди, вольфрама, висмута, а также запасы нефтяных месторождений. В частности, Алмалыкский район является территорией, специализированный на добыче руды. Многие древние находки, датируемые IX-XII веками до нашей эры, а также следы добычи руды упоминаются повсеместно. Это свидетельствует о быстрых раскопках меди, монет, цинка, золота, серебра, железа, аметиста, ферузы и других древних поселений в Алмалыке. Почти все месторождения руды, обработанные Комбинатом, были обнаружены вовремя по следам этих древних месторождений. Как подчеркнул глава нашего государства: “Родина для всех нас одна! Всех нас объединяет прогресс Родины! Увеличение свободных экономических зон в нашей республике, а также освоение ресурсов, лежащих в основе нашей родной земли, эффективное использование горнодобывающих ресурсов, думаю, в ближайшем будущем развитие нашей республики превратится в государство, имеющее прочную основу и фундамент’’. Первую добычу медной руды на "Ёшлик 1" планируют осуществить уже в 2021 году. К слову, первоначально на руднике собирались добывать около 23 миллионов тонн руды в год, однако позднее мощность была пересмотрена в три раза. Увеличивать объемы добычи руды планируется постепенно. К 2023 году рудник должен выйти на показатель в 65 миллионов тонн ежегодно, а к 2035 году – на 74 миллиона тонн. В связи с этим вырастет и количество рабочих. Ожидается, когда месторождение заработает на полную мощность, постоянную работу получат шесть тысяч человек. Общая стоимость проекта по освоению нового месторождения составляет около 1,7 миллиарда долларов. Благодаря этому проекту в стране появится еще один комбинат со своим карьером и перерабатывающим комплексом – обогатительной фабрикой, медеплавильным заводом с сернокислотным и кислородным производством. В соответствие с постановлением президента Республики Узбекистан № ПП-4731 от 26.05.2020 года «О дополнительных мерах по расширению производства цветных и драгоценных металлов на базе месторождений АО «Алмалыкский ГМК» реализация проекта предусматривается в два основных этапа: – 1 этап – 2020-2025 гг. (включает 2 очереди); – 2 этап – 2022-2028 гг. 2024 3 Эффективная разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом не возможна без организации систематических инструментальных наблюдений за состоянием устойчивости припортовых массивов. Целью которых является своевременное обнаружение деформаций бортов карьеров для оперативной оценки степени опасности этих деформаций и принятия мер, опережающих их развитие, по обеспечению безопасности ведения горных работ. Инструментальный маркшейдерско-геодезический контроль состояния карьерных откосов является обязательной составной частью геомеханического мониторинга. Современные способы наблюдений за геомеханическим состоянием бортов карьеров весьма разнообразны и разделяются на следующие группы с использованием: -специальных автоматических приборов с дистанционным отбором информации в непрерывном или периодическом режиме; - традиционных геодезических методов: геометрического и тригонометрического нивелирования с измерениями расстояний дальномерами и другими мерными приборами и т.д.; - фотограмметрического способа. На выбор инструментального способа наблюдений влияют необходимость: - получения высокой точности определения смещений массива; - высокой производительности полевых работ; - получения большого количества информации с обеспечением полной объективности; - наличия современных маркшейдерско-геодезических приборов. Инструментальные наблюдения за состоянием устойчивости карьерных откосов, как правило, производятся специализированными организациями, имеющими материально-техническую базу и научный опыт проведения подобных работ. Основанием для организации и проведения инструментальных наблюдений на карьерах служит: -наличие комплекса сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условий разработки месторождений; -появление обрушений откосов и оползней, которым предшествуют длительно развивающиеся микро-деформации при бортовых массивов; -постановка бортов карьера на проектный контур при консервации и на конец отработки. 2024 4 ГЛАВА I. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1.1 Географическая характеристика карьера “Ешлик” Месторождение "Ёшлик " находится на северном склоне Кураминского хребта. Оно располагается всего в одном километре от города Алмалык и соседствует с действующим рудником Кальмакир. Работы по освоению месторождения были начаты по поручению президента Шавката Мирзиёева в 2017 году. Тогда же оно и получило свое сегодняшнее название, до этого месторождение называлось "Дальним". Месторождение „Ёшлик “ находится в южной части города Алмалыка, а Ташкент расположен на расстоянии 61,4 км (азимут направления 333 градусов) в северной части от него. Среднегодовая скорость ветра в районе равна 1,2 м/сек, вероятность её превышения составляет 5% и равна 5 м/сек. Основное направление ветра — восток (азимут 90 градусов) и юго-восток (азимут 120−135 градусов), то есть город Ташкент географически не находится в зоне розы ветров. На сегодняшний день на месторождении трудятся свыше 1330 человек. Также там эксплуатируются 54 карьерных самосвала Белаз, буровые установки и экскаваторы. Вскрышные работы выполнены уже в объеме 26 миллионов кубических метров. Первую добычу медной руды на "Ёшлик " планируют осуществить уже в 2021 году. К слову, первоначально на руднике собирались добывать около 23 миллионов тонн руды в год, однако позднее мощность была пересмотрена в три раза. Горнотехнические условия эксплуатации месторождений «Ёшлик» выбор способа отработки 2024 5 В пределах месторождения «Ёшлик» выделено четыре крупных штокверковых рудных тела, образующих участки месторождения: Кальмакыр, Центральный, С.-З. Балыкты, Карабулак. Наиболее крупный и детально изученный участок Центральный является частью штокверкого рудного тела, расположенного в тектоническом клине между Карабулакским и Кальмакырскими разломами. Штокверковое рудное тело Центрального участка имеет форму деформированного эллипсоида, вытянутого в широтном направлении на 2,5 км. Его максимальная мощность 1070 м, средняя 680 м. Верхняя граница рудного штокверка проходит на глубине 30-150 м, нижняя достигает глубины 860 м. Площадь рудного поля почти целиком покрывают четвертичные отложения, представленные лёссовидными суглинками и супесями, галечниками, конгломератами и брекчией. Лёссовидные породы развиты почти на всей территории месторождения, покрывая её чехлом мощностью от 1 до 53 м. Значительные запасы балансовой руды в пределах рудной площади в совокупности с небольшой мощностью перекрывающих пород, а также опыт эксплуатации схожего по масштабам производства рудника Кальмакыр, предопределили отработку месторождения «Ёшлик I» открытым способом. Скальные породы в границах открытой разработки, представленные сиенитодиоритами, диоритами, гранодиорит-порфирами и кварцевыми порфирами, в большинстве устойчивые и откосы в них с трещиноватостью, особенно в зонах разломов. Для пород интрузивного комплекса характерны трещины тектонические, ширина их колеблется в широких пределах, достигая 2-3 см. Основная масса трещин заполнена кальцитом, реже кварцем. Открытость трещин даже в зонах разломов незначительна: 1-3 мм до 5 мм, на верхних горизонтах достигает 10 мм. Преобладающее количество трещин имеет элементы залегания, близкие или совпадающие с элементами залегания основных тектонических нарушений района Карабулакский и Кальмакырский разломы. Значительно меньше трещин имеет направление перпендикулярное к этим разломам. Эта закономерность отмечена наблюдениями в карьерах Кальмакыр и Кургашинкан. Для всех разновидностей пород в интервале глубин от 0 до 300 м характерны наиболее высокие значения трещиноватости (до 70 трещин на 1 пог.м). По результатам наблюдений на карьерах Кальмакыр и Кургашинкан установлено, что основное большинство трещин с углами до 70-90° даже при падении их в сторону выемки не влияет на устойчивость откоса. По трещинам же с углами падения 35-55° в сторону выемки происходит основная масса обвалов. Изучение физико-механических свойств пород сводилось к определению физических, прочностных и деформационных показателей, обуславливающих устойчивость бортов проектируемого карьера. 2024 6 1.3. C овременное состояние горных работ На карьере «Кальмакыр» горные работы ведутся с 1954 года. Ежегодный уровень добычи балансовой руды в настоящее времени составляет 30-32 млн тонн, объемы вскрышных колеблются в пределах 16-18 млн м3, из которых порядка 12-млн м3 приходится на ж/д транспорт и 4-6 млн м3 на автотранспорт. Вывозка вскрышных пород осуществляется на Накпайсайские и Алмалыксайские отвалы, руды – на МОФ-1. Выемочно-погрузочные работы в карьере производятся преимущественно экскаваторами ЭКГ-15 и ЭКГ-10. На карьере «Ёшлик» с 2017 года ведутся горно-капитальные работы. Согласно сведениям о выполнении объемов горно-капитальной вскрыши, предоставленной АГМК (Приложение 1), фактически отработанные объемы за период 2017-2019 гг. составляют 36,6 млн м3 горной массы, в том числе 11,4 млн м3 лёссов, 22,2 млн м3 пустых пород и 3,0 млн м3 окисленной руды. Добычные работы не ведутся, добыча балансовой руды начнется с 2023 года. Выемка и погрузка горной массы осуществляется экскаваторами ЭКГ-15 и ЭКГ-10. Вскрышные породы вывозятся автосамосвалами Белаз 75131, грузоподъемностью 130 тонн во внешние отвалы. Фактическое положение горных работ карьеров «Ёшлик» и «Кальмакыр» на 01.01.2020 года показано на рисунке 3.1, а также на чертеже 0338.21-ТЭО-4.1.3.2-01.23 Фактическое положение горных работ карьеров «Ёшлик » и «Кальмакыр» на 01.01.2020 года 2024 7 1.4 Параметры объединенного карьера. Устойчивость бортов карьера При определении параметров объединенного карьера «Ёшлик и Кальмакыр» в предельном положении, за основу был взят контур из утвержденного ТЭО кондиций 2020 года, в результате, предварительно приняты следующие параметры бортов карьера: – высота уступа – 15 м (22,5 м на верхних горизонтах); – высота строенного (сдвоенного на верхних горизонтах) уступа – 45 м; – угол наклона уступов в конечном положении – 60º; – ширина берм безопасности – 20 м; – ширина транспортных берм – 40 м; – продольный уклон съезда– 80 ‰; – ширина конвейерных берм– 20-25 м; Геомеханическое обоснование бортов карьера (предварительного конечного контура) показано в томе 4.1.3.3 настоящего ТЭО проекта – 0338.21-ТЭО-4.1.3.3. Непосредственно предварительный карьер на конец отработки показан на рисунке 5.1, а также на чертеже 0338.21-ТЭО-4.1.3.2-01-ГР, л.4. Учитывая, что на первой очереди 1-го этапа отработка объединенного карьера рассматривается только на среднесрочную перспективу (на период 2020- 2024 гг.), а конечный контур в дальнейшем будет корректироваться, то расчет устойчивости носит предварительный характер. Уточнение устойчивых параметров бортов карьера «Ёшлик и Кальмакыр» будет проводиться в рамках 2- го этапа проектирования. Для качественного выполнения расчета устойчивости потребуется комплексная программа инженерных изысканий с получением актуальных сведений о физикомеханических свойствах пород, слагающих массив и проведение НИР с геомеханическим обоснованием безопасных и предельно- допустимых конструктивных элементов уступов и бортов карьера на проектном контуре. 1.5 Современное состояние горных работ система разработки Успешный опыт эксплуатации штокверковых медно-молибденовых месторождений, в частности участка Кальмакыр, показал, что применение транспортной системы разработки с перемещением пустых пород во внешние отвалы для конкретных горно-геологических условий объединенного месторождения «Ёшлик и Кальмакыр» является единственно приемлемым решением. Разработка месторождения «Ёшлик и Кальмакыр» предусматривается открытым способом. Система разработки, в соответствии с горнотехническими условиями месторождения, принята углубочная (проф. В.В. Ржевский) с 2024 8 переменным положением рабочей зоны и транспортировкой вскрышных пород комбинированным транспортом во внешние отвалы. Транспортировка руды осуществляется по двум направлениям: – с участка Кальмакыр – в варианте № 1 железнодорожным транспортом, в варианте № 2 конвейерным транспортом на обогатительную фабрику (МОФ-1), расположенную северо-западнее объединенного месторождения; – с участка «Ёшлик » – с ДПУ ЦПТ руда Запад конвейерным транспортом до МОФ-3, расположенной юго-западнее объединенного месторождения. Общее направление ведения горных работ принято сверху вниз горизонтальными уступами, продольными заходками при выполнении вскрышных и добычных работ. Принят селективный способ выемки полезного ископаемого с раздельной выемкой балансовых сульфидных, забалансовых бедных и окисленных руд. Также предусмотрена раздельная выемка лессов и скальной вскрыши. Высота рабочих уступов определялась из условия безопасного ведения горных работ, свойств горных пород, типа применяемого оборудования. Основные проектные параметры карьера приведены в таблице. Таблица 1.5 – Параметры основных элементов системы разработки Положение объединенного карьера «Ёшлик и Кальмакыр» на конец отработки показано на рисунке, на конец первой очереди 1-го этапа (на 01.2025) в двух вариантах с вынесением границ на конец отработки показано на рисунках 7.1 и 7.2. Объемы горной массы, руды и вскрышных пород в контуре карьера на конец отработки, а также в контуре карьера первой очереди 1-го этапа показаны в таблице. 2024 9 Учитывая довольно значительные объемы ведения горных работ, а также крепость пород, отработку месторождения предусматривается вести оборудованием большой единичной мощности (экскаваторами карьерными гусеничными) с подготовкой массива к отработке буровзрывным способом, что соответствует масштабам горных работ. 2024 10 ГЛАВА II. МЕТОДЫ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРОВ 2.1 Анализ существующих методов расчета и оценка устойчивости бортов карьера Вопросы устойчивости откосов относятся к числу наиболее актуальных. От них зависит безопасность работ на карьерах, количество и тип применяемой техники и объемы потерь готовых к выемке запасов полезных ископаемых, предельная глубина разработки, объем вскрыши и основные экономические показатели. Увеличение общего угла наклона борта только на 1° при глубине карьера 300 м приводит к сокращению объема вскрыши почти на 3 млн. м 3 на каждый километр протяженности борта. В настоящее время годовой объем пустых пород, перемещаемых в отвалы, в на в нашей стране составляет нет несколько миллиардов кубометров, При дальнейшем развитии открытых работ, и особенно при увеличении глубины карьеров, вопросы устойчивости их бортов приобретают все большее значение. Все виды деформаций бортов карьеров в той или иной степени связаны с изменением естественного напряженного состояния горных пород, вызванным проведением горных выработок. Как известно, в естественных условиях горные породы находятся в условиях неравномерного всестороннего сжатия. На параметры тензора напряжений естественного массива горных пород оказывают влияние гравитационные и тектонические силы, а также гидрогеологические условия. Первичная неравномерность всестороннего сжатия, обусловленная тектоническими силами или постепенным накоплением осадочных пород, сглаживается с течением времени под влиянием реологических процессов и релаксации касательных напряжений. Проведение открытых горных выработок увеличивает неравномерность всестороннего сжатия пород, что приводит к росту касательных напряжений в припортовой зоне горного массива, часто достигающих предельных величин, следствием чего является появление оползней и обрушений бортов карьеров. Из курса сопротивления материалов известно, что всякое изменение напряженного состояния материалов вызывает их деформирование. При росте касательных напряжений деформирование проявляется, в форме сдвига. Относительная величина сдвига у зависит от модуля сдвига G данной горной породы и величины касательных напряжений τ : =1/ϒ Gτ Изменение касательных напряжений в горном массиве, прилегающем к открытой выработке, захватывает довольно широкую зону и, конечно, 2024 11 неодинаково в различных ее точках. На рисунке линией ABCD изображение контур горных пород массива (борта) до начала его деформирования, а линией А’В'C'D’ тот же контур через некоторое время после проведения выработки. Схема деформирования массива горных пород вблизи открытой горной выработки Стрелками изображены векторы смещения отдельных точек массива горных пород. Кривая АВ' отображает сдвижение земной поверхности вблизи открытой горной выработки. Если на линии 3, проведенной в массиве перпендикулярно к борту, в качестве ординат отложить отрезки, равные касательным напряжениям, то в результате получим кривую IV с максимумом на некотором расстоянии от поверхности борта. На участке MN этой кривой напряжения превышают предел упругости τ y (для горных пород более характерен предел ползучести, который условно можно считать близким пределу упругости или пределу длительной прочности). Возникающие под влиянием этих напряжений пластические деформации сдвига изобразятся кривой V, а интегрирование этой кривой даст кривую смещений VI. Точки с максимумом деформаций сдвига имеются и по другим сечениям (1; 2; 4), и если соединить их плавной кривой, то получим так называемую наиболее слабую поверхность, которая при предельных напряжениях становится поверхностью скольжения. Изучение деформаций откосов на моделях из эквивалентных материалов показывает, что векторы сдвижения припортового массива вблизи потенциальной поверхности скольжения параллельны ей, а их величина вдоль поверхности скольжения сверху вниз уменьшается мало. 2024 12 Если откос сложен слоями пород различного литологического состава, различной были деформируемый и при этом контакты между слоями не являются слабыми, то наиболее слабая поверхность пересекает все слои и в общем характер деформирования борта остается таким же, как и при его сложении однородными породами. Схемы до придельного Если контакты между слоями являются слабыми, то они оказывают существенное влияние на характер деформирования откосов, как в предельном состоянии, так и в до предельном. На рис. показан ряд схем деформирования слоистых откосов со слабыми контактами между слоями. Все эти схемы отображают стадию деформирования, предшествующую активным смещениям массива, ограниченного наиболее слабой поверхностью. 2024 13 Деформирования слоистых откосов Таков же характер деформирования откосов подобного сложения и при напряжениях, далеко не достигающих предельных. При таких напряжениях деформации носят затухающий во времени характер и не являются опасными для ведения горных работ, хотя их величины могут быть и значительными. Например, при крутом залегании слоев смещения верха слоев за счет их изгиба могут достигать 2-3 м (при глубине карьера более 100 м). В то же время такому откосу еще не угрожает возникновение оползня. Естественно, что возникающие при таком деформировании трещины расслоения представляют опасность для транспорта и другого оборудования и должны своевременно заделываться. 2024 14 На карьерах наблюдаются и другие, более простые виды деформаций откосов (осыпи, оливины и просадки). 2.2 Факторы влияющие на устойчивость бортов и уступов карьера Устойчивость откосов обычно характеризуется коэффициентом запаса устойчивости п, являющимся отношением суммы всех сил сопротивления сдвигу ∑ S к сумме сдвигающих сил ∑ T , действующих вдоль наиболее слабой поверхности: n =∑ S /∑ T Влияние на устойчивость откосов тех или иных горно-геологических и физико-географических факторов определяется их влиянием на силы сопротивления сдвигу или на сдвигающие силы. Одним из основных геологических факторов, определяющих сопротивление сдвигу, является прочность горных пород, от которой зависит предельное сопротивление сдвигу. Следует отметить, что сопротивление сдвигу горных пород является величиной переменной, зависящей также от величины нормальных сжимающих напряжений, действующих на поверхности сдвига. В общем виде эта зависимость криволинейна и обычно изображается в графической форме и лишь в небольшом интервале нормальных напряжений может быть аппроксимирована прямой τ = K + σ n tgρ , где К-сцепление горной породы; tgp=ƒ коэффициент внутреннего трения. В табл. 1 дана классификация горных пород по их устойчивости в откосах. Сопротивление сдвигу несвязных горных пород - чистых песков, гравия и раздробленных скальных и полускальных пород в довольно широком интервале нормальных напряжений характеризуется постоянной величиной коэффициента внутреннего трения и нулевым сцеплением. На рис. линией-изображено предельное сопротивление сдвигу горной породы в монолитном образце, а линией предел ползучести при тех же нормальных напряжениях. Линия IV выражает сопротивление сдвигу той же породы в раздробленном виде щебня, отвалов. Сопротивление сдвигу той же самой горной породы в массиве, ослабленном ступенчато расположенными трещинами отдельности, существенно меньше, чем в монолитном образце (линия I II). Чем интенсивнее эта трещиноватость, тем меньше сопротивление сдвигу. Следовательно, интенсивность трещиноватости также является существенным фактором, влияющим на устойчивость о т откосов. 2024 15 2024 16 Измерение предельного сопротивления сдвигу горной породы и придела ползучести При исследованиях устойчивости бортов трещины разделяют по протяженности на малые, или трещины отдельности, и трещины большого протяжения. Первые имеют большее распространение, и ими в основном определяются форма и размеры элементарных блоков горной породы. Эти трещины располагаются ступенчато. На устойчивость откосов уступов решающее влияние оказывают наклонные А пологие трещины большого протяжения, развитые по слоистости, сланцеватости и параллельно дизъюнктивным нарушениям. По тектоническим нарушениям, контактам между слоями пород различного л литологического состава и по сланцеватости сопротивление сдвигу значительно меньше, чем по поверхностям, не совпадающим с этими поверхностями ослабления. Это уменьшение происходит за счет сил сцепления и сил трения (линия V). Перечисленные поверхности ослабления также относятся к числу важнейших факторов, влияющих на устойчивость откосов, если они расположены в массиве борта таким образом, что по ним может пройти наиболее слабая поверхность. Уменьшение прочности горных пород в откосах под влиянием набухания, разуплотнения, выветривания и выщелачивания также приводит к уменьшению сил сопротивления сдвигу и коэффициента запаса устойчивости. На набухание и разуплотнение глинистых пород в бортах карьеров особенно большое влияние 2024 17 оказывают напорные воды при пологом и наклонном залегании перемежающихся водоносных и водоупорных слоев пород. Отсутствие регулируемого стока атмосферных осадков проявляется на деформации о откосов, с в, сложенных песчано-глинистыми породами. Влияние этого фактора проявляется частично за счет увеличения плотности пород, а в большей степени за счет уменьшения сопротивления сдвигу пород при увеличении их влажности и в еще большей степени за счет появления гидростатического давления по поверхности скольжения при полном водонасыщении пород, когда капиллярная вода переходит в гравитационную воду, резко уменьшающую силы сопротивления сдвигу и общую устойчивость откосов. На откосы песчаных и песчано-глинистых пород большое влияние оказывает также выкачивание грунтовых вод на поверхность откоса, проявляющееся в размывании, размокании и оплывании поверхностного слоя пород. На общую устойчивость бортов карьеров существенное влияние оказывает гидростатическое давление, особенно при наличии невскрытых напорных водоносных горизонтов при п пологом и наклонном залегании слоев пород, а также при расположении карьеров вблизи водоемов, когда в борту карьера создается крутая депрессионная поверхность грунтового потока. Из физико-географических факторов наиболее существенными являются; количество атмосферных осадков и их характер, температурный режим района и его микрорельеф. Все эти факторы влияют на гидрогеологический режим и на выветривание пород. Горнотехнические факторы: способ производства буровзрывных работ, способ заоткоски уступов, соблюдение профиля площадок уступов и водосточных канав, влияние подземных разработок, форма бортов в плане и разрезе также оказывают существенное влияние на устойчивость откосов. Все явления деформаций откосов уступов и бортов карьеров разделяются на пять видев: осыпи, обрушения, оползни, просадки и оплывные. При установлении причин развития деформаций бортов карьеров не следует их смешивать с геологическими условиями, в которых развиваются эти деформации, и с факторами, способствующими их развитию. Так, часто считают причиной возникновения оползней или крупных обрушений наличие дизъюнктивных нарушений, слоистости, диапировых, складок, обводненности пород и других факторов, характеризующих геологическую обстановку, в которой происходят те или иные деформации, В действительности же причиной оползней является не наличие поверхностей ослабления, а то, что эти поверхности были не достаточно разведаны или не учтены при проектировании и при производстве горных работ. Причинами появления деформаций могут являться: несоответствие углов наклона бортов геологическим условиям или недостаточная разведанность этих условий; отсутствие дренажа или его неэффективность; неправильное ведение горных работ (например, буровзрывных), что часто является причиной 2024 18 возникновения обрушения и интенсивного развития осыпей; неправильное представление о характере явления вследствие его недостаточной изученности вообще или вследствие его недооценки; применение неправильного метода расчета, дающего завышенные углы откосов. Глава III. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРА 3.1 Физико-механическая свойства горных пород месторождения Ёшлик Физико-механические свойства скальных пород месторождения «Ёшлик» приведены в таблице 1 : Физико-механические свойства скальных пород месторождения «Ёшлик» Таким образом, наиболее прочными породами являются сиенита-диориты. Большой диапазон колебания значений прочностных показателей связан с различной трещиноватостью пород и характером заполнителя трещин. Установлено, что если заполнитель трещин представлен рудной минерализацией (пирит, халькопирит), то прочность породы сравнительно невелика (до 300 кгс/см2). Наиболее прочным заполнителем является собственно измененный материал. Плотность в массиве сульфидных руд составляет 2,6 т/м3, окисленных – 2,5 т/м3. Влажность сульфидных руд – 0,22%, окисленных – 0,57%. 2024 19 Площадь рудного поля почти целиком покрывают четвертичные отложения, представленные лёссовидными суглинками и супесями, галечниками, конгломератами и брекчией. Лёссовидные породы развиты почти на всей территории месторождения, покрывая её чехлом мощностью от 1 до 53 м (в среднем 20 м). Лессовидные суглинки характеризуются следующими показателями физико-механических свойств: По показателям сжимаемости и просадочности грунты относятся к слабопросадочным. Галечники слагают пойму и первые надпойменные террасы саев Алмалыксай, Балыктысай и Ялпысай. Мощность их в левой части саев составляет 2-6 м. Конгломераты и брекчии залегают в основном в северной части месторождения, достигая мощности 30 м и более. Брекчии расположены в основании конгломератов в виде линз мощностью до 4 м. Плотность в массиве суглинков составляет 1,6-1,7 т/м3, влажность – 3-4 %, сцепление – 1,05 кг/см2, угол внутреннего трения – 29°. Конгломераты по своим физико-механическим свойствам относятся к III группе. По опыту Кальмакырского карьера данные породы при разработке осложнений не вызывают. По опыту эксплуатации месторождений района отмечены разнообразные физико-геологические процессы на участках развития сильно раздробленных пород. В пространственном отношении эти зоны приурочены обычно к тектоническим нарушениям. Так, в пределах карьерного поля «Ёшлик» породы с наиболее низкими геомеханическими показателями приурочены к Карабулакскому и Кальмакырскому разломам и оконтуривающим их участкам. За пределами влияния разломов, особенно при углубке карьера, инженерно- геологические условия карьера будут улучшаться. Анализируя геологические условия территории района, можно отметить, что через действующие и проектируемые карьеры проходят одни и те же крупные разломы, между которыми находится сильно раздробленный блок скальных пород. С севера этот блок ограничен Карабулакским разломом с почти 2024 20 вертикальным падением (80-90°); с юга границей ему служит Кальмакырский сбросо-сдвиг с южным падением под углом 65°. Анализ изменения трещиноватости пород по глубине показывает, что параметры ее изменяются очень незначительно; их увеличение наблюдается близ тектонических нарушений и на контактах пород. В процессе эксплуатации месторождения будут дополнительно образовываться искусственные трещины, вызванные взрывными работами и раскрытием ранее залеченных трещин. Инженерно-геологические процессы и явления – осыпи, обвалы, оползни- обвалы и оползни будут развиваться на проектируемом карьере приблизительно в тех же условиях что и на эксплуатируемых карьерах Кальмакыр и Кургашинкан. Наиболее распространенным видом деформации будут осыпи, связанные с процессом выветривания и осыпания уступов после взрывов. Скорость осыпания бортов в зонах разломов в 2-3 раза выше, чем в зоне монолитных пород. Образование крупных оползней будет происходить, в основном, на участках пересечения разломов, где прочность пород в 10-12 раз ниже, чем в массивах монолитных пород. Оползни-обвалы формируются на участках, где разломы перпендикулярны борту карьера и вблизи многочисленных ответвлений Карабулакского разлома и в местах сочленения его с оперяющими разломами. Обвалы на проектируемом карьере будут приурочены к зонам измененных пород, нарушенных разломами, перпендикулярными к бортам карьера. Поверхность отрыва блоков обрушения, как правило, совпадает с различного рода структурными ослаблениями массива, имеющими угол наклона более угла внутреннего трения. Инженерно-геологические условия отработки месторождения «Ёшлик I» являются сложными, что предопределяется геолого-тектоническими условиями, возможностью развития инженерно-геологических и экзогенных геологических процессов. 3.2 Применение противодеформационных мероприятий по сохранению устойчивости бортов и уступов карьеров Наблюдения за сдвижением пород на карьерах. Поскольку на характеристики процессов сдвижения горных пород влияют многие факторы, из которых к началу строительства и эксплуатации месторождений не все бывают достаточно хорошо изучены, работы в карьерах ведут, как правило, под контролем инструментальных и визуальных наблюдений. По результатам этих наблюдений корректируют параметры карьеров и разрабатывают противодеформационные мероприятия. Согласно “Инструкции по наблюдениям за деформациями бортов, откосов, уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости” (1972 г.) при открытом способе отработки месторождений необходимо выполнять следующий комплекс работ (или часть его): 2024 21 Проводить систематические глазомерные наблюдения за состоянием откосов в карьере и на отвалах; Изучать геологические и гидрогеологические условия месторождения, условия залегания породных слоев, структуру массива полезного ископаемого, налегающих и вмещающих пород, пород основания отвалов; Выявлять зоны и участки возможного проявления разрушающих деформаций откосов на карьерах и организовывать на этих участках стационарные инструментальные наблюдения; Проводить инструментальные наблюдения за деформациями бортов уступов и откосов отвалов; Документировать возникающие нарушения устойчивости, устанавливать их характер, степень опасности и анализировать причины возникновения; Составлять проекты искусственного укрепления ослабленных зон и участков, контрфорсов, пригрузок откосов, обосновывать специальную технологию горных работ и другие мероприятия по борьбе с разрушениями откосов на карьерах; Осуществлять систематический контроль за состоянием противодеформационных сооружений и выполнением мероприятий, предотвращающих развитие нарушений устойчивости откосов; Следить за соблюдением проектных параметров откосов уступов, отвалов и бортов карьеров, корректировать углы откосов рабочих уступов и отдельных участков рабочих бортов. Для проведения инструментальных наблюдений за деформациями бортов карьеров и откосов отвалов закладывают специальные наблюдательные станции, состоящие, как правило, из нескольких профильных линий грунтовых реперов. Методика закладки наблюдательных станций и проведения наблюдений на них определяется поставленными задачами и условиями разработки месторождения. Наблюдения на этих станциях должны начинаться одновременно с началом развития вскрышных работ на карьерах. Реперы наблюдательной станции располагают по линиям, перпендикулярным к простиранию борта карьера в предельном положении. Крайние пункты профильной линии закладывают вне зоны деформаций, возникающих при углубке карьера до проектной глубины. Обычно линии располагают по всему карьеру (через оба противоположные борта и дно карьера), а при большой глубине карьера их закладывают на каждом борту карьера самостоятельно. Каждая профильная линия состоит из опорных и рабочих реперов. Опорные реперы должны находиться вне зоны деформаций в количестве не менее двух на каждой стороне. Расстояние между опорными реперами принимают 20 м и более. Рабочие реперы закладывают по линиям, примыкающим к карьерам и на площадках (бермах) уступов или ярусов отвала. Длина линий на земной поверхности должна быть не менее 1,5 Н, где Н—глубина карьера (рис.). 2024 22 Схема к определению размеров профильной линии для наблюдений за деформациями бортов карьеров. Расстояния между реперами на этих линиях в зависимости от их удаления от верхней бровки борта карьера должны быть следующими: а) на участке призмы возможного оползания (обрушения) — от 5 до 15 м; б) с удалением от верхней бровки карьера—от 15 до 30 м; На каждой площадке уступа закладывают не менее двух реперов один вблизи бровки уступа, другой у подошвы вышележащего уступа. Исходные реперы, к которым производят привязку опорных реперов всех линий, должны быть в местах, обеспечивающих неизменность их положения в течение всего времени производства наблюдений, т. е. вне зоны влияния горных работ и за пределами зоны возможного оседания земной поверхности от снижения уровня подземных вод при дренаже карьерного поля. Инструментальные наблюдения (нивелирование и измерение горизонтальных сдвижений) и их обработка состоят в основном из тех же операций, что и при подземной разработке месторождений, но при этом особое внимание обращают на направление и скорости смещения реперов, на характер, протяженность и ширину трещин на земной поверхности и бермах уступов. В последние годы вследствие широкого внедрения принципиально новых конструкций приборов (электронных нивелиров, тахеометров, лазерных дальномеров) резко расширились возможности применения геодезических методов и возросла производительность работ. При этом в качестве основного метода наблюдений принят метод измерения расстояний до рабочих реперов с пунктов, располагающихся на большом расстоянии (2-2.5 км) от области сдвижения. Наблюдательные сети построены таким образом, чтобы получать параметры сдвижения рабочих реперов в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Измерения горизонтальных сдвижений дополняются традиционными определениями вертикальных перемещений реперов из результатов периодического нивелирования. Основное преимущество данного метода заключается в возможности надёжно выбрать и заложить исходные пункты, что в большинстве случаев представляет собой весьма сложную задачу. На участках, где визуальным обследованием обнаружены признаки формирующихся нарушений устойчивости откосов, часто производят упрощенные маркшейдерские наблюдения. С этой целью закладывают временные 2024 23 наблюдательные станции, состоящие из обычных деревянных кольев и металлических стержней, забиваемых в грунт. Для наблюдения за раскрытием трещин закладывают парные реперы (по обе стороны от трещины), представляющие собой колья или стойки с закрепленными на них телескопическими оцифрованными рейками, мерными лентами или проволоками. Упрощенные наблюдения за осыпанием породы состоят в измерении расстояний от осыпи до реперов, закладываемых горизонтально по откосу выше уровня осыпи с интервалом 1 м. На участках между соседними реперами производят измерение углов откоса. Для наблюдения за большими оползнями и определения их развития во времени и пространстве применяют метод наземной стереофотограмметрической съемки. Этот метод позволяет охватить наблюдениями недоступные и опасные места уступов и бортов карьеров, оперативно и в большом объеме получать необходимую информацию о состоянии карьеров. Он менее трудоемок, чем традиционные маркшейдерские наблюдения, и исключает необходимость закладки наблюдательных станций, что весьма важно при съемке крутых откосов, уступов, а также рабочих площадок, существующих непродолжительное время. В последние годы для наблюдений за деформациями крупных карьеров и их геометризации начинают применять аэрофотограмметрические методы съемок, которые позволяют быстро фиксировать состояние больших объектов (площадью 3—6 км 2 ) и проводить наблюдения независимо от производства горных работ в карьерах и на отвалах. При этом методе практически отсутствуют “мертвые зоны”, встречающиеся при наземной фотограмметрической съемке, и отпадает необходимость в трудоемких работах по устройству базисов для установки фототеодолитов. Все чаще для изучения оползневых явлений на карьерах начинают применять геофизические методы, особенно сейсмические и электрометрические. Эффективность перечисленных методов наблюдений за состоянием массивов горных пород на карьерах существенно повышается, когда они применяются в комплексе. Противодеформационные мероприятия и противообвальные сооружения В таблице 2 приведены цены на разработку противодеформационных мероприятий и конструкций противообвальных сооружений для обеспечения устойчивости проектируемых подходов в зоне непосредственного примыкания подходов к искусственному сооружению для следующих категорий сложности: I категория: • насыпи высотой более 12 м из крупноблочных и глинистых твердых и полутвердых грунтов и более 6 м из глинистых тугопластичных грунтов на прочных основаниях; 2024 24 • насыпи в пределах болот глубиной более 3 м и любой глубины при поперечном уклоне дна круче 1:20, а также в пределах болот с торфом различной консистенции, а также неподдающихся классификации; • насыпи на недостаточно прочном основании; • насыпи на участках временного подтопления на прочном основании; • насыпи на косогорах крутизной 1:5 и круче, сложенных скальными породами; • насыпи на вечномерзлых грунтах II-IV категорий просадочности; • выемки глубже 6 м в глинистых пылеватых грунтах в районе избыточного увлажнения; • выемки в вечномерзлых грунтах II и III категорий просадочности; • земляное полотно в районах сильно набухающих грунтов. II категория: • насыпи на косогорах круче 1:3, пойменные насыпи в сложных инженерно- геологических, гидрологических условиях; • насыпи в пределах выходов ключей, насыпи на слабоглинистых основаниях; • выемки в глинистых переувлажненных грунтах с коэффициентом консистенции более 0,5 или вскрывающие водоносные горизонты, а также в глинистых грунтах, резко снижающих прочность, устойчивость в откосах при воздействии климатических факторов; • выемки в вечномерзлых грунтах IV категории просадочности; • земляное полотно на участках с наличием или возможным развитием осыпей, каменных россыпей, небольших оврагов, наледей, местных оползней, обвалов, снежных лавин. Ценами таблицы не учтено проектирование специальных защитных сооружений от опасных природных физико-геологических процессов и явлений (оползни, сели, обвалы и др.). № п/п Наименование объекта проектирования Единица измерения основного показателя объекта Постоянные величины базовой цены разработки проектной документации (тыс. руб.) Стадии проектирования в процентах от цены (%) а в проект рабочая документация рабочий проект. 2024 25 Таблице 2 Противодеформационные мероприятия и противообвальные сооружения Противодеформационные мероприятия и противообвальные сооружения I категории сложности проектирования 0,2 км 30,0 18,0 То же, II категории сложности проектирования 0,2 км 80,0 48,0 1 Цена разработки проектной документации определяется по формуле: 2 К ценам не применяются коэффициенты на усложняющие проектирование факторы: вечномерзлые, просадочные, набухающие грунты; карстовые и оползневые явления; расположение площадки строительства над горными выработками, в подтапливаемых районах. 3 Ценами учтено использование для противообвальных сооружений типовых строительных конструкций. Таким образом, организация, эксплуатирующая объект ведения открытых горных работ, должна обеспечить: — проведение визуальных и инструментальных наблюдений за состоянием бортов, уступов и откосов; — выявление зон и участков возможного проявления разрушающих деформаций бортов, бортов, уступов и откосов и организацию на этих участках стационарных инструментальных наблюдений и (или) дистанционного мониторинга; 2024 26 — изучение выявленных нарушений устойчивости бортов, уступов, откосов, документирование нарушений, установление характера нарушений, степени опасности и причин возникновения; — разработку и выполнение (проведение) противодеформационных мероприятий, в том числе укрепление ослабленных зон и участков, либо изменение профиля уступов на этих участках, либо обеспечение запрета доступа в опасную зону при условии, что в ней не ведутся горные работы. Эксплуатирующей организацией должен выполняться прогноз устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов, результаты которого являются основой разработки противодеформационных мероприятий, включаемых в план развития горных работ на предстоящий календарный год. Прогноз устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов является обязательным для объектов ведения открытых горных работ II класса опасности и (или) при комбинированной разработке месторождения. На объектах ведения открытых горных работ II класса опасности и при комбинированной разработке месторождения эксплуатирующей организацией создаётся специальная группа по мониторингу и прогнозу устойчивости бортов, уступов, откосов. Организация, ведущая эксплуатацию и ликвидацию (консервацию) объектов открытых горных работ II класса опасности и при комбинированной разработке месторождения, должна осуществлять оценку и управление рисками нарушения устойчивости их бортов, уступов, откосов, развития аварийных ситуаций, минимизации негативных последствий от развития деформаций, потери устойчивости бортов, уступов, откосов и их локальных участков Так же, для объектов II класса опасности должно быть проведено инженерно- геологическое районирование участка недр путём выделения на плане, разрезе и/или в трёхмерном пространстве областей (доменов), в границах которых массив горных пород обладает одинаковыми инженерно-геологическими характеристиками. Иными словами- необходимо моделирование и создание цифрового двойника Маркшейдерские наблюдения подразделяются на инструментальные и визуальные. Инструментальные маркшейдерские наблюдения проводятся для выявления зон и участков проявления деформаций бортов, уступов, откосов должны быть начаты до начала добычных работ в карьере, разрезе. Периодичность наблюдений в зависимости от фактических горно- геологических условий на месторождении устанавливается в проекте производства маркшейдерских работ (наблюдательной станции) и корректируется по мере развития деформационных процессов по мере отработки месторождения и интенсивности понижения работ в карьере, но не может быть менее 1 раза в год. 2024 27 Визуальные наблюдения за устойчивостью бортов, уступов, откосов должны проводиться не реже одного раза в месяц специалистами геологической и маркшейдерской служб и специалистами группы по мониторингу и заключаются в фиксации всех признаков начинающихся деформаций бортов, уступов, откосов, геологических и горнотехнических факторов, влияющих на их устойчивость. Для проведения наблюдений могут привлекаться специализированные организации. Выбор методов наблюдений, их периодичность и точность определяются с учётом природных и горнотехнических факторов, типов деформаций, скоростей развития и масштабов деформаций, согласно таблице 1. Периодичность наблюдений устанавливается в зависимости от поставленных задач и интенсивности процесса деформирования массива горных пород. При активизации процесса сдвижения интервалы между сериями наблюдений должны сокращаться. Если скорость смещения реперов увеличивается со временем, то для установления критических скоростей смещений (оседаний), предшествующих срыву оползней, интервалы времени между сериями наблюдений должны сокращаться до нескольких в сутки, в зависимости от скоростей оседаний, или устанавливаться автоматизированная система контроля деформаций. Меры укрепления откосов существует искуственное крепление прибортового массива: которые: Механическое укрепление железобетонными, анкерными креплениями и троссами; Физико-механическое крепление цементацией, заполнением полимерных металлов и укрепительными жидкостьями ; Схема крепления прибортового массива 2024 28 1 – поверхность скольжения, 2 – свая, 3 – скважина, 4 – цементация и смолизация, 5 – опорные плиты, 6 – анкеры, 7 – металлическая сетка, 8 – анкеры, 9 – контрфорс из скальных пород, 10 – тектоническое нарушение, 11 – полость от камуфлетного взрыва, заполненная бетоном. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. При маркшейдерском мониторинге при разработке новых горизонтов карьеры можно сделать следующие выводы: 2. Оценка текущего положения: Маркшейдерский мониторинг помогает оценить текущее положение в вашей карьере. Вы можете изучить свои навыки, достижения, опыт работы и образование, чтобы определить, где вы находитесь в настоящий момент. 3. Идентификация целей: Мониторинг поможет вам определить свои карьерные цели и амбиции. Вы можете задаться вопросами о том, куда вы хотите двигаться, какие навыки и знания вам нужны, чтобы достичь этих целей, и какие возможности могут быть доступны в будущем. 4. Оценка прогресса: Маркшейдерский мониторинг позволяет отслеживать ваш прогресс в достижении целей карьеры. Вы можете регулярно оценивать свои достижения, обновлять свой план развития и корректировать свои действия в соответствии с поставленными целями. 5. Выявление возможностей и угроз: Мониторинг поможет вам обнаружить новые возможности и угрозы в вашей карьере. Вы можете отслеживать изменения в индустрии, рынке труда, новые требования и 2024 29 тренды, чтобы адаптироваться и использовать возможности, а также предотвратить возможные угрозы. 6. Планирование развития: Маркшейдерский мониторинг позволяет вам разработать план развития для достижения ваших карьерных целей. Вы можете определить шаги и ресурсы, необходимые для достижения этих целей, и разработать конкретный план действий. В целом, маркшейдерский мониторинг при разработке новых горизонтов карьеры позволяет вам быть информированным и стратегически планировать свое развитие, чтобы достичь успеха в карьере. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Оглоблин Д.Н, Бастан P . P , Герасименко Г.И, Никольский С.И, Папазов М.Г, Травник С.Ф, Сенко Г.Ж ‘’ Маркшейдерское дело’’ 2. https://ooo-justas.ru/shop/georadary-ids-dlya-monitoringa-v-gornoy- promyshlennosti/radar-dlya-monitoringa-deformatsiy-i-obrusheniy- podzemnyh-gornyh-vyrabotok-hydra-u/ 3. https://geosystems.ru/shop/Sistemymonitoringastabilnostiustupov/radar- dlya-monitoringa-stabilnosti-ustupov-ibis-arcsar/ 4. https://neftegaz.ru/science/coal/331976-novaya-sistema-monitoringa- gornogo-massiva-dlya-prognozirovaniya-chs-na-ugolnykh-shakhtakh/ 5. https://docplayer.ru/59869277-Obzor-tehnologiy-i-tehnicheskih-sredstv- dlya-geomehanicheskogo-monitoringa-sostoyaniya-bortov-karerov-i- otvalov.html 6. https://gorgeomeh.ru/articles/k-voprosu-organizatsii-geomekhanicheskogo- monitoringa-pri-osvoenii-mestorozhdeniy-poleznykh-iskopaem/ 7. https://salnik-ural.ru/proizvodstvo/glubinniy_reper.html 2024 30

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Горно-геологическая часть месторождения

1.1 Географо-экономическая характеристика карьера «Ёшлик»

1.2 Горнотехнические условия эксплуатации месторождений «Ёшлик I». Выбор способа отработки

1.3 Современное состояние горных работ

1.4 Параметры объединенного карьера. Устойчивость бортов карьера

1.5 Современное состояние горных работ. Система разработки

Глава II. Методы расчета устойчивости бортов и уступов карьеров

2.1 Анализ существующих методов расчета устойчивости бортов карьера

2.2 Факторы, влияющие на устойчивость бортов и уступов карьера

Глава III. Расчет устойчивости бортов и уступов карьера

3.1 Физико-механические свойства горных пород месторождения Ёшлик

3.2 Применение противодеформационных мероприятий по сохранению устойчивости бортов и уступов карьеров

Заключение

Список литературы

Купить