Предупреждение оползней и обрушений на открытых разработках

Предупреждение оползней и обрушений на открытых разработках

Одним из важнейших вопросов безопасности на открытых разработках является обеспечение устойчивости бортов и уступов карьеров, а также отвалов. От правильного решения этого вопроса зависят обеспечение безопасной и безаварийной работы карьер, и экономическая эффективность разработки.

Г. Л. Фисенко выделяет четыре вида деформаций бортов и уступов на карьерах: осыпи, обрушения, оползни и оплывины.

На практике различают краткосрочную и долгосрочную устойчивость уступов карьеров. Для откосов уступов, находящихся в работе и постоянно подвергающихся изменениям, практический интерес представляет краткосрочная устойчивость, т. е. устойчивость уступа на период работы. При погашении карьера или, когда прекращается разработка в каком-либо направлении или на каком-нибудь горизонте, возникает вопрос о долгосрочной устойчивости уступов, т.е. устойчивости нерабочих уступов на более длительный срок – до конца срока службы данного карьера.

Степень устойчивости борта или уступа карьера характеризуется запасом устойчивости, т.е. коэффициентом запаса, который вводится в расчетные значения предельного равновесия. В строительной практике коэффициент запаса устойчивости принимают равным 1,05-1,5 и даже 2.

Для устойчивости уступа карьера при разработке рыхлых пород должно соблюдаться основное требование: угол откоса уступа не должен быть больше угла естественного откоса, определяемого коэффициентом внутреннего трения. Данное условие справедливо для разработки сухих пород. Если же породы подвергаются действию воды, то устойчивость уступа значительно снижается. Это происходит вследствие того, что вес породы, насыщенной водой, возрастает, коэффициент трения при наличии воды снижается и, кроме того, действуют силы гидродинамического давления фильтрующего потока воды.

Необходимо учитывать отрицательное влияние воды на устойчивость уступов и бортов карьера. Это влияние может проявляться в виде прорыва напорных вод, снижения сил трения, удерживающих породу в равновесии, разрушения пород при их взаимодействии с водой, уменьшения прочности породы, выноса отдельных частиц породы (суффозии).

Действие воды на уступы и борта карьера вызывает необходимость в значительном снижении углов откоса, в некоторых случаях на 10-20º и более. Однако лучше производить осушение карьера и удалять воду за пределы разрабатываемого месторождения, так как такие меры значительно дешевле дополнительных расходов на выполаживание углов откоса и наклона бортов карьера.

В тех случаях, когда разрабатываются связные породы, определение углов откосов уступов усложняется наличием сил сцепления между частицами породы и неоднородностью строения пород. В связных породах можно иметь вертикальные уступы при ограниченной высоте их. Если постепенно увеличить высоту уступа, то при некоторой высоте, называемой критической, уступ будет обрушаться.

На практике, однако, приходится иметь дело с неоднородными породами, имеющими местные ослабления, которые не учитываются в формулах. Силы сцепления и коэффициент внутреннего трения также не являются постоянными, а зависят от глубины залегания, обводненности, местных нарушений и т.п. Кроме внутренних сил на уступ действуют различные внешние силы в виде нагрузки передаваемой на площадку уступа экскаватором, буровыми станкам и другим оборудованием, что также не учитывается данными формулами.

Для предупреждения обрушений и оползней недостаточно соблюдать только безопасную высоту уступа и угол его откоса. Очень важно правильно расположить забой относительно элементов залегания месторождения, трещин, нарушений и т.п. Большое значение имеют форма уступа и правильность соблюдения линии откоса.

При подрезке уступом слоев, падающих на забой под углом более 25-30°, обычно уступ обрушается по поверхности напластования пород, поэтому следует по возможности располагать забои так, чтобы пласты падали от забоя.