Технические науки / 10. Горное дело

К.т.н. Ожигин С.Г.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Определение параметров внутреннего отвала

Шубаркольского разреза при внедрении

бестранспортной технологии

Ярусы отвалов, формируемые по бестранспортной технологии, с точки зрения устойчивости могут быть выше, чем ярусы аналогичных автомобильных и железнодорожных отвалов. Во-первых, на бестранспортных отвалах отсутствует нагрузка на верхнюю бровку от действия горно-транспортного оборудования. Во-вторых, геометрия призмы обрушения показывает, что в распределении сил в отвале треугольной формы по сравнению с отвалом трапециевидной формы больше удерживающих сил. Поэтому достижение предельного состояния в отвале треугольной формы происходит при большей высоте. В-третьих, при отсыпке отвала породы из ковша драглайна падают с большей высоты, чем из кузова самосвала, уплотняя при этом ядро отвала.

Анализ горнотехнических условий показывает, что созданный на Шубаркольском разрезе экскаватором ЭШ-10/70 отвал бестранспортной вскрыши, упирается в нижней части в откос угольного уступа. Это компенсирует влияние наклонного основания отвала, поэтому для заданных условий слабое наклонное основание можно не учитывать.

На основании вышесказанного, с использованием программы SPSP01 [1] произведена оценка устойчивости отвала, формируемого по бестранспортной технологии. Результаты расчета показали, что без учета влияния слабого наклонного основания предельная высота конусообразного отвала для аргиллитов может достигать 28 м.

При отсутствии упора в основании отвала поверхность скольжения в нижней части проходит по ослабленному контакту. В связи с чем, снижаются расчетные средневзвешенные характеристики прочности пород по поверхности скольжения. Расчеты показывают, что высота конусообразного отвала в этом случае не должна быть больше 25 м. С точки зрения обеспечения устойчивости отвала бестранспортной вскрыши необходимо, чтобы соблюдался обратный порядок отработки нижней части угольного пласта в районе отвала.

При выемке угля из забоя, служащего упором для внутреннего отвала, откос отвала обрушается, образуя стенку циркообразной формы на участке незначительной ширины. При этом экскаватор с удлиненной стрелой (ЭКГ-4У, ЭКГ-5У) вынимая уголь формирует за собой из вскрышных пород призму упора для отвала. Отвал бестранспортной вскрыши, с изменённой геометрией, сам становится упорной призмой для надвигающегося внутреннего отвала в целом.

Для обеспечения долговременной устойчивости откосов отдельных ярусов и внутреннего отвала в целом рекомендуется следующее.

1. Формирование нижних ярусов внутреннего отвала должно начинаться при наклоне слабого основания (контакта) менее 12° и осуществляться по возможности наиболее прочными вскрышными породами (аргиллитами, алевролитами, песчаниками) глубоких горизонтов разреза. При этом высота яруса отвала, отсыпаемого экскаватором ЭШ-10/70 по бестранспортной технологии, не должна превышать 25м.

2. Складирование в нижние ярусы глинистых пород верхних горизонтов (зоны выветривания), а также склонных к самовозгоранию углистых аргиллитов надугольной пачки с точки зрения устойчивости бортов карьера не целесообразно.

3. При выемке угля из забоя угольного уступа, служащего упором для внутреннего отвала, отсыпанного по бестранспортной технологии, экскаватор с удлиненной стрелой (ЭКГ-4У, ЭКГ-5У ) формирует за собой из вскрышных пород переэкскавации призму упора для отвала бестранспортной вскрыши. Отвал бестранспортной вскрыши, с изменённой геометрией, сам становится упорной призмой для надвигающегося внутреннего отвала в целом.

4. Учитывая изменяющиеся горно-геологические условия по глубине и площади разреза, построение рабочего борта внутреннего многоярусного отвала по стадиям его формирования должно производиться с учетом технологических соображений с последующей обязательной проверкой на устойчивость по графикам, полученным по программе Slabosn проф. Шпакова П.С. и др. [2] (рисунок 1), по ряду разведочных линий исходя из высоты отвала и угла наклона слабого основания.

Рисунок 1 – Графики зависимостей .

5. Для обеспечения более полного рассеивания порового давления в основании отвального яруса ширину заходки следует принимать максимально возможной, исходя из подвигания добычных работ и положения границ обнажения лежачего бока пласта.

6. В период обильных атмосферных осадков при формировании нижних ярусов на переувлажненное основание с углами падения до 2⁰ с целью снижения избыточного порового давления в зоне слабого контакта рекомендуется устройство по основанию дренажных насыпей высотой 1,2 м из крепких хорошо фильтрующих пород нижних вскрышных горизонтов, располагая их через 15-20 м параллельно фронту развития яруса, длина насыпей должна быть на 5-10 м и больше ширины заходки.

7. При складировании в отвальные ярусы пород, обладающих резко различными характеристиками сопротивления сдвигу, не допускать отсыпку слабых глинистых пород слоями по поверхности откоса, создающими косослоистое строение отвала. Для повышения устойчивости отвальных ярусов следует стремиться к максимальному усреднению состава отсыпаемых пород.

Список литературы:

1 Попов И.И., Шпаков П.С., Поклад Г.Г. Устойчивость породных отвалов – Алма-Ата: Наука,1987 –224с.

2 Шпаков П.С., Долгоносов В.Н., Ожигина С.Б., Ожигин С.Г. Численно-аналитический способ расчета устойчивости откосов на слабом наклонном основании // Материалы международной научной конференции «Первые Ержановские чтения». – Павлодар: ПГУ, 2004, т.1, С.137-141.