A. V. Zhabko et al. / News of the Ural State Mining University. 2021. Issue 1(61), pp. 87-101
https://doi.org/10.21440/2307-2091-2021-1-87-101 |
Актуальность темы исследований. Устойчивые параметры отвалов предопределяют безопасность ведения горных работ и их экономическую эффективность. Для горных предприятий, осуществляющих отработку месторождений открытым способом и особенно угольных разрезов, данная проблема стоит особенно остро. Одной из главных проблем данного вопроса является обоснование строгих способов оценки устойчивости и определения предельных параметров внешних и внутренних отвалов, отсыпаемых на слабый наклонный контакт. При достаточно продолжительной истории развития данного вопроса как в технической, так и в нормативной литературе отсутствуют конкретные рекомендации по отысканию наиболее опасных поверхностей скольжения в откосах, а также способах расчета сдвигающих и удерживающих сил вдоль данных поверхностей. Вместе с тем имеются все основания считать, что причиной нарушения устойчивости эксплуатируемых отвалов является отсутствие теоретически обоснованных расчетных схем, соответственно возникают ошибки проектирования отвалообразования.
Целью работы является разработка надежных методов расчета предельных параметров отвалов на слабом наклонном контакте. Основной идеей работы является использование новой, ранее не применявшейся схемы расчета устойчивости отвалов на слабом наклонном контакте.
Методы исследований. В работе широко применен аппарат механики сплошной среды, а более конкретно – жесткопластической модели (метода предельного равновесия), а в качестве математического аппарата выступает вариационное, интегральное и дифференциальное исчисление.
Результаты и выводы. По результатам ранее выполненных исследований предложена новая схема расчета устойчивости отвала при его разрушении по слабому контакту, подразумевающая отсутствие криволинейного участка поверхности скольжения под откосом и выпуклую форму поверхности скольжения под бермой. Такая схема расчета прогнозирует значительно меньшие значения предельных параметров отвалов в отличие от существующих расчетных схем. То есть использование предлагаемой схемы позволит предупредить разрушения
отвалов подошвенными оползнями и повысить экономическую эффективность работы предприятий. В связи с тем, что установлено достаточно большое завышение предельных параметров отвалов на слабом контакте, регламентированных действующим нормативными документами, рекомендуется произвести пересмотр данных параметров для проектируемых и эксплуатируемых отвалов, используя предлагаемые схемы расчета их устойчивости.
Ключевые слова: отвал, основание, слабый контакт, поверхность скольжения, угол излома, сдвигающие и удерживающие силы, подошвенный оползень, высота отвала, предельные параметры отвалов, номограммы устойчивости, сейсмическая нагрузка, поровое давление, давление от горнотранспортного оборудования.
REFERENCES
1. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. СПб.: ВНИМИ, 1998. 208 с.
2. Жабко А. В. Аналитическая геомеханика. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2016. 224 с.
3. Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов: федер. нормы и правила в области промышленной безопасности (ФНП). Москва.: Ростехнадзор, 2020. 68 с.
4. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способности отвалов. Л.: ВНИМИ, 1987. 126 с.
5. Бахаева С. П., Заворнина Е. Н. Прогноз устойчивости породных отвалов на угольных разрезах. Новосибирск: Наука, 2015. 140 с.
6. Шпаков П. С., Юнаков Ю. Л. Устойчивость отвалов на месторождении «Эльдорадо» // ГИАБ. 2018. № 6. С. 69–79.
7. Гальперин А. М., Кутепов Ю. И., Еремин Г. М. Методы определения параметров отвалов и технологии отвалообразования на склонах. М.: Горная книга, 2012. 104 с.
8. Slope Stability Reference Guide for National Forests in the United States / ed. David E. Hall, Michael T. Long, Michael D. Remboldt. Washington, DC: United States Department Agriculture, Engineering Staff, August 1994. Vol. II. 408 p.
9. Slope Stability. Department of the Army. Washington, DC: U.S. Army Corps of Engineers, 2003, 31 October.
10. Abramson L. W., Lee T. S., Sharma S. S., Boyse G. M. Slope Stability and stabilization methods. N. Y., 2002. 736 p.
11. Guidelines for open pit slope design / ed. J. Read, P. Stacey. Melbourne: CSIRO, 2009. 510 p.
12. Hoek E., Carter T., Diederichs M. Quantification of the Geological Strength Index Chart // 47th US Rock Mechanics: Geomechanics Symposium held, San Francisco, СA, USA, June 23–26, 2013. 9 p.
13. Шустер Р., Кризек Р. Оползни. Исследование и укрепление // Перевод с английского А.А. Варги, Р.Р. Тизделя / Москва, 1981. 368 с.
14. Жабко А. В. Теория расчета устойчивости откосов и оснований. Устойчивость отвалов // Изв. УГГУ. 2016. № 3(43). С. 4–6.
15. Жабко А. В. Исследование закономерностей процесса дезинтеграции горных пород на основе теории устойчивости откосов горнотехнических сооружений: дис. … д-ра техн. наук. Екатеринбург, 2019. 331 с.
Статья поступила в редакцию 31 января 2021 года