Лекция 10. Специальные маркшейдерские работы на карьерах, связанные с обепечением основных процессов горных работ на карьере

Лекция 9. Маркшейдерско-геодезические работы при строительстве и реконструкции карьеров

Лекция 8.Определение и учет объемов выполненных горных работ

Лекция 7. Создание трехмерных моделей местности и инженерных объектов с применением систем лазерного сканирования

1. Маркшейдерские работы, относящиеся к специальным.

2. Проектирование и обеспечение проведения съезда на новый горизонт горных работ.

3.Маркшейдерские работы при разработках месторождений транспортно-отвальными мостами.

4.Маркшейдерские работы при дражных разработках россыпных месторождений.

5.Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ.

Все работы на карьере ведутся по утвержденному проекту, но в нем устанавливаются лишь общие направления работ и общие технические вопросы эксплуатации (система разработки, вскрытие, процесс транспортирования и т.д.). Вопросы, касающиеся деталей горных работ решаются в каждом случае отдельно, например: создание съезда на новый горизонт горных работ, проведение специальных траншей и канав, развитие отвалов и т.п. При проектировании съезда на новый горизонт горных работ на плане, учитывая необходимый уклон будущего съезда, ширины выездной траншеи, радиусом закругления трассы проектируются контуры этого съезда. На проекте выездной траншеи проставляются все элементы привязки к существующим путям с углами поворота и длиной прямолинейных участков. На чертеже указывают также высотные отметки характерных точек съезда. При осуществлении проекта съезда маркшейдер выносит в натуру все точки примыкания к разрезной траншее существующих горных выработок. Вынос точек производится от пунктов опорной или съемочной сети, расположенных поблизости. В натуру выносят ось траншеи съезда, его границы и оси путей. По мере проведения съезда маркшейдер контролирует правильность ведения горных работ производством периодических съемок и замеров.

Для отработки вскрышных уступов применяются транспортно-отвальные мосты, которые эффективно работают в определенных условиях и при соблюдении необходимых для нормальной работы параметров уступов карьера.

Маркшейдерское обслуживание в этом случае складывается из следующих работ:

а) определение расстояний между осями отвальной и забойной опорой моста на основе съемок от точек теодолитного хода, прокладываемого вдоль путей. Это позволяет контролировать горизонтальную подвижность моста;

б) определение превышений между опорами нивелированием путей, что дает возможность контролировать вертикальную подвижность моста;

в) определение опережения забойной опоры относительно отвальной при подходе моста к границам или закруглениям на основе съемки опор и сличения с паспортными параметрами отработки тупиков.

Г) контроль за проектными соотношениями геометрических элементов основных конструкций моста, выполняемый по специально разрабатываемой методике с соблюдением соответствующих отклонений и допусков.

Одним из способов разработки россыпных месторождений драгоценных металлов являются дражные работы. Драга – это плавучий агрегат, состоящий из черпающего механизма, обогатительного устройства и отвалообразователя, смонтированных на одном понтоне. После подсчета запасов маркшейдер приступает к детальной съемке дражного полигона, намеченного к отработке и составлению по его результатам эксплуатационного плана с горизонталями земной поверхности (с сечением 0,25-0,5 м), с высотными отметками уреза рек и водоемов, изогипсами плотика, контуром дражного полигона. Полигон оконтуривают и по высоте, соответствующей глубине черпания драги, рассчитывают величину ее подтопа. Маркшейдер выполняет планирование работы драги по месяцам, рассчитывает объемы добычи и вскрыши.

Маркшейдерские работы сводятся к учету переработанных объемов, определению глубины черпания и количеству добытого металла, контроль полноты извлечения полезного ископаемого. Особенность маркшейдерских работ сводится к невозможности непосредственной съемки выработок из-за их затопленности мутной водой. Измеряют с лодки звуколокаторами, длинным шестом или рейкой с точностью ±0.1 м.

Чаще всего разработка месторождений открытым способом ведется с помощью буровзрывных работ. Маркшейдерская служба карьера участвует в планировании БВР, подготавливает исходные данные для составления проекта взрывных работ, переносит проектные скважины в натуру, производит исполнительную съемку участка взрывных работ и после взрыва определяет объем взорванной горной массы.

Подготовка графической основы составления проекта массового взрыва заключается в составлении копии плана участка в масштабах 1:500 или 1:1000. На этот план наносят контакты полезного ископаемого с вмещающими породами, крупные трещины и тектонические нарушения, оценивает категорию подлежащих взрыванию горных пород по фактору взрываемости. На основе этих данных руководитель взрывных работ отмечает на плане места расположения скважин и их глубины. Оформленный документ называют «заданием к взрыву».

Перенесение устьев запроектированных взрывных скважин в натуру осуществляют от ближайших пунктов съемочной сети полярным или ординатным методом. Положение скважин закрепляют колышками, на которых записывают их номера и проектную глубину. После обуривания взрываемого блока маркшейдер производит исполнительную съемку верхней и нижней бровок уступа, устьев пробуренных скважин с определением их отметок и фактической глубины, а также профильную съемку откоса уступа напротив взрывных скважин, пробуренных в первом ряду. Профильная съемка необходима для определения геометрии расположения и массы взрывчатого вещества в скважинах первого ряда. Профильную съемку выполняют упрощенными методами, используя рейку и рулетку с грузом на конце полотна.

На основе исполнительной съемки для составления проекта массового взрыва маркшейдер должен представить следующую документацию:

1) поперечные разрезы уступа через буровые скважины в масштабах 1:500 или 1:1000, на которых должны быть нанесены профиль откоса уступа, взрывные скважины, проектные и фактические горизонты почвы уступа, контакты различных пород и полезного ископаемого, разделение пород по категориям их буримости и взрываемости;

2) план взрываемого масштабах 1:500 или 1:1000, на котором должны быть показаны границы взрываемого блока, все взрываемые скважины, положения верхней и нижней бровок, контакты различных пород с разделением участков, отнесенных к различным категориям по взрываемости и буримости.

После проведения взрывных работ маркшейдер производит съемку взорванной горной массы, в результате которой он определяет границы развала и линию откола в массиве. Кроме того, он определяет качество взрывной отбойки горной массы. На многих карьерах степень дробления пород взрывом оценивают в основном по выходу негабаритных кусков породы в процентах от общего объема взорванной горной массы.

Лекция 11.Сдвижение горных пород на открытых разработках (2часа).

1.Основные причины и виды деформации горных пород.

2.Факторы, влияющие на устойчивость бортов карьеров и отвалов.

3.Маркшейдерские наблюдения за деформациями горных пород при открытых разработках.

4.Устойчивость рабочих уступов и бортов карьеров.

5. Противооползневые мероприятия.

6. Искусственное укрепление массива горных пород.

1. Основные причины и виды деформации горных пород.

Сдвижение горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в значительной степени определяет как экономику добычи, так и безопасность труда. Потеря устойчивости (сдвижение) бортов и уступов в карьерах связана главным образом с изменением напряженного состояния нетронутого массива горных пород в результате проведения открытых горных выработок. При этом деформация и разрушение горных пород происходят под воздействием касательных напряжений, которые при определенных силах тяжести пород вызывают в массиве необратимые деформации сдвига по поверхностям, называемым поверхностями скольжения.

Все многообразие деформаций пород бортов карьеров может быть разделено на пять видов: осыпи, обрушения, оползни, просадки и оплывины.

Осыпи характеризуются тем, что с верхней части откоса в нижнюю часть происходит постепенное скатывание небольшими объемами сыпучих масс. Такое перемещение происходит в том случае. Когда угол откоса больше угла внутреннего трения при практическом отсутствии сцепления пород.

Обрушения – быстрое смещение породных масс по поверхностям скольжения, которыми могут являться поверхности, ослабленные геологическими нарушениями и трещиноватостью, плоскости напластования, падающие в сторону почвы карьера; криволинейная поверхность, чаще всего совпадающая с круглоцилиндрической (в массиве, не нарушенном поверхностями ослабления).

Для предотвращения обрушений проектирование борта и уступов карьера производят с обязательным учетом особенностей массива или с применением соответствующих искусственных мероприятий, повышающих устойчивость горных пород.

Оползни характеризуются тем, что движение пород происходит медленно, процесс продолжается в течение длительного времени и сдвижению подвергаются большие горные массивы.

При оползнях происходят пластические деформации в движущемся массиве. В движении могут принимать участие как коренные породы, так и породы отвалов.

Просадки – вертикальное опускание прибортовых участков рыхлых породных масс без образования сплошной поверхности скольжения. Причинами их возникновения могут быть уплотнения отвалов рыхлых пород, которые усиливаются при увлажнении, насыщение водой высокопористых отложений, наличие слабых пластических слоев в основании откоса.

Оплывины происходят в породах, способных насыщаться водой и результате этого переходить из твердого в текучее состояние. Чаще всего оплывины наблюдаются при насыщении влагой рыхлых и высокопористых отложений (лессов, лессовидных суглинков и т.п.) и при выносе песчаных частиц фильтрующимся потоком. Устраняются оплывины путем устройства дренажа.

2. Факторы, влияющие на устойчивость бортов карьеров и отвалов.

Устойчивость откосов определяется соотношением сил, удерживающих откос, и сил, стремящихся его сдвинуть. На величину отмеченных сил оказывают влияние многие факторы, основным из которых является прочность горных пород.

Основными параметрами прочности горных пород, используемыми при оценке устойчивости, являются угол внутреннего трения и сцепление.

Выветрелость горных пород существенное значение оказывает на прочность. Под выветриванием понимается процесс изменения и разрушения горных пород на земной поверхности под действием природных агентов (температуры, воды, кислорода, углекислоты, живых организмов).

К гидрогеологическим факторам относятся: подток грунтовых вод. Гидростатическое и гидродинамическое давление, суффозия, выщелачивание, внезапные прорывы вод, оплывание.

Влияние как каждого из этих факторов в отдельности, так и в совокупности приводит к резкому снижению прочностных характеристик пород, а также к уменьшению сопротивления сдвигу.

К климатическим факторам относятся: количество атмосферных осадков, температурный режим района, микрорельеф, сила ветра.

Горнотехнические факторы. Способ производства взрывных работ наиболее существенно влияет на устойчивость бортов, так как после взрыва в некоторой части массива его прочность не превышает 20-25% естественной. При этом во избежании оползней или обрушений приходится изменять в сторону ухудшения эффективности параметры системы разработки (ширину площадок и берм, высоту и угол откосов, уступов и т.п.). Из других горнотехнических факторов при оценке устойчивости откосов необходимо учитывать влияние ширины берм, профиля рабочих площадок, подработку бортов подземными горными выработками.

3.Маркшейдерские наблюдения за деформациями горных пород при открытых разработках.

Наблюдения за сдвижением горных пород при открытых разработках и обработка результатов наблюдений являются важнейшей задачей маркшейдерской службы карьеров. Систематические наблюдения за оползневыми очагами разделяют на два основных этапа:

разведку и выявление оползневых очагов;

наблюдение оползневых очагов и разработку мероприятий по ликвидации оползневых явлений.

Для проведения наблюдений за сдвижением горных пород на борту карьера закладывают наблюдательные станции, на которых периодически через определенные промежутки времени производят инструментальные наблюдения. Наблюдательные станции представляют собой систему грунтовых реперов, которые закладывают по линиям, перпендикулярным к простиранию борта карьера. Чтобы учесть влияние различных факторов на устойчивость бортов, профильные линии наблюдательной станции необходимо располагать в различных горно-геологических условиях: в первую очередь профильные линии закладывают в менее устойчивых местах борта и в местах, где имеются факторы, способствующие ослаблению устойчивости борта или отдельных уступов (крутой угол заоткоски, большая глубина карьера, подрезка слоев, наличие тектонических нарушений, обводненность и т.п.).

Длина профильных линий должна быть такой, чтобы оба или один ее конец были вне зоны ожидаемых сдвижений. Расстояние между реперами профильной линии зависит от глубины карьера и размеров уступов. На каждом уступе должно быть заложено не менее двух реперов: один вблизи бровки уступа, другой - у почвы вышележащего уступа. Реперы на уступах закладывают так, чтобы была обеспечена безопасность наблюдателя при работе на них.

На концах профильных линий имеются опорные реперы. При сооружении наблюдательной станции закладывают не менее трех исходных реперов таким образом, чтобы была гарантия их сохранности. К исходным реперам привязываются опорные реперы всех линий.

Маркшейдерские наблюдения на станциях складываются из следующих операций:

нивелирование всех реперов, включая опорные;

измерение расстояний между реперами стальными рулетками с постоянным натяжением и фиксированием температуры;

инструментальная съемка отдельных уступов, навалов пород, элементов залегания пород, трещинноватости, образовавшихся смещений и т.п.

Все измерения должны производиться с контролем.

В результате выполнения наблюдений должна быть составлена следующая графическая документация:

план наблюдательной станции в масштабе 1:500, 1:1000, 1:2000, на котором изображают профильные линии, горные работы, ситуацию и рельеф поверхности;

вертикальные разрезы по каждому профилю, на которых должно быть отмечено положение борта на моменты закладки профильной линии и данной серии наблюдений;

графики векторов сдвижений реперов в вертикальной плоскости в масштабах 1:1, 1:5,1:10,1:20;

графики скоростей сдвижения реперов по направлению векторов.

4. Устойчивость рабочих уступов и бортов карьеров.

При проектировании, строительстве и эксплуатации карьеров важное значение имеет правильный выбор методики расчета углов наклона борта, которая должна обеспечить:

устойчивость уступов и бортов карьеров;

размещение на бортах необходимых съездов и берм;

экономичность горных работ.

Линия погашения борта может быть конструктивной, когда она соответствует профилю, отстроенному по горнотехническим условиям. Она может быть устойчивой, когда борт карьера имеет минимально достаточный запас устойчивости для данных особенностей горных, и конструктивно-устойчивой, когда оба вышеуказанных профиля совпадают или очень близки между собой.

Если для карьеров, борта которых сложены скальными необводненными породами, угол наклона, определенный по конструктивным соображениям, зачастую совпадают с устойчивым, то в случаях бортов, сложен слабыми или сильно обводненными породами, борт, как правило, более пологий, чем отстроенный по горнотехническим условиям.

Расчетные методы устойчивости бортов карьеров можно разделить на две группы: методы, математические использующие строгие математически обоснованные решения, и приближенные методы.

5. Противооползневые мероприятия.

Оползни горных пород на карьерах причиняют огромный материальный ущерб предприятиям, нарушают нормальный технологический процесс, нередко ведут к большим потерям вскрытых и готовых к выемке запасов полезного ископаемого и вызывают необходимость многократной перевалки оползающих масс, а иногда и их отгрузки.

К противооползневым мероприятиям относятся:

выполаживание угла откоса уступа или борта;

оставление целиков породы или полезного ископаемого в районе оползневого очага;

снятие нагрузки с откоса с целью уменьшения сил, создаваемых призмой активного давления;

отгрузку очага оползня;

искусственное упрочнение горного массива.

Выполаживание угла откоса. Выполаживание угла откоса заключается в том, что в целях предупреждения оползня уменьшают угол наклона борта или уступа до какой-то определенной величины, при которой оползания не произойдет.

Снятие нагрузки с призмы активного давления. При ведении горных работ в зоне действующих глубинных оползней или в зоне их возможного образования целесообразно управление устойчивостью откоса путем разгрузки призмы активного давления призмы и, наоборот, увеличения массы призмы упора отсыпной дамбы в ее нижней части.

Отгрузка очага оползня. Данный способ дает хорошие результаты в тех случаях. Когда падение слоев направлено в сторону выработанного пространства и угол наклона не менее 18-20°. При подрезке слоев горными работами неизбежно скольжение пород по плоскостям напластования и поэтому для предотвращения оползня целесообразно заранее снять часть пород и тем самым повысить его устойчивость.

6. Искусственное укрепление массива горных пород.

Искусственное укрепление откосов на карьерах целесообразно в тех случаях, когда угол наклона борта карьера, установленный по условиям технологии оказывается положе угла наклона борта, определенного по условию устойчивости откоса. Однако при выборе методов искусственного укрепления должны быть учтены экономические соображения относительно предполагаемых мероприятий.

Экономическое обоснование определяется оценкой эффективности мероприятий по укреплению и удалению в отвал 1м³ породы, слагающей борт карьера.

Существующие способы укрепления откосов удобно разделить на следующие группы:

использующие механические принципы укрепления;

использующие повышение механических характеристик путем инъекции в массив укрепляющих материалов;

использование при породах, подверженных быстрому разрушению, изоляцию участков откосов устойчивыми покрытиями.

К первой группе относят способы укрепления анкерной крепью, тросовыми тяжами, контрфорсными стенками и т.п.

Во втором случае наиболее распространенным является способ инъекций цементного раствора. Эффективными в ряде случаев могут быть инъекции жидких полимерных смол.

Среди способов третьей группы наибольшее распространение получили покрытия торкрет-бетоном, битумом, эпоксидными смолами. Часто искусственное покрытие применяют вместе с металлической сеткой и анкерной крепью.

Дата добавления: 2014-01-07