Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ БОРТА ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА, основанный на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей г в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленньгх .приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера . lU Dp О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHII

РЕСПУБЛИК зЯ) Е 21 С 39 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3622244/22-03 (22) 30.05.83 (46) 30.10.84. Бюл. 11- 40 (72) Ю.М. Николашин, А.И. Ильин, О.В. Овласюк, Г.В. Афанасенко, И.М. Иофис и В.И. Грицаенко (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (53) 622.289(088.8) (56) 1. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л., ВНИМИ, 1971, с. 51-58, 119-123, рис. 1 и 2а.

2. Латынина Л.А., Карналиева P.М.

Деформографические измерения. М., "Недра", 1978, с. 12-14.

3. Авторское свидетельство СССР

У 1010271, кл . Е 21 С 39/00, 1981 (прототип) .

4. Методические указания по опре" делению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л., ВНИМИ, 1972, с. 18.

5. Туринцев Ю.И. Определение кристической скорости и времени до обрушения откоса. Межвузовский сб. "Маркшейдерское дело и геодезия", 1977, вып. 4, с. 7-12.

„.SU„„1121430 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНЫХ

ДЕФОРМАЦИЙ БОРТА ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА, основанный на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленных приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера.

1121430

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения критического состояния борта глубокого карьера.

Известен способ наблюдения за деформациями откоса, заключающийся в производстве маркшейдерских инструментальных наблюдений в реперных точках, заложенных вдоль профильной линии откоса, их обработке с использованием геодезических таблиц, а затем по этим вычисляют скорости деформации борта и время до наступления критических деформаций откоса $13, Однако существующий способ не обеспечивает точности наблюдений за скоростями деформаций борта глубокого карьера, так как горнотехнические условия не позволяют сохранить

20 на учительное время систему рабочих реперов на поверхности борта из-за их незащищенности от технологии ведения горных работ, избежать погрейностей измерений, связанных с изме-. нением плотности рудничной атмосферы в каждом цикле инструментальных наблюдений (например запыленности, циркуляции воздушных потоков, теплового излучения от движущегося транспорта), с нарушением устойчивости

30 (стабильного положения) реперов под воздействием массовых взрывов.

Кроме того, производство инструментальных наблюдений в глубоком карьере связано со значительным 3S объемом полевых и камеральных работ, . что увеличивает продолжительность одного цикла наблюдений и снижает оперативность получения показателей скорости деформации борта.

Известен также способ измерения деформаций земной коры, основанный на измерении в зоне разлома сдвиговых горизонтальных деформаций путем съема показаний с помощью лазерного 45 интерферометра в реперных точках, в которых установлены призменные отражатели 1 2 ).

Недостатком способа является то, что он предназначен для изучения 50 предвестников землетрясения и при определении опасных деформаций борта глубокого карьера не может обеспечить необходимой информацией.

Наиболее близким техническим ре- 55 щением к данному является способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера, основанный на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера н вкрест его простирания (3 .

Недостатком известного способа является трудоемкость подготовительных работ, связанных с эакладкой бетонных фундаментов (например размером 1х1х1 м) для пунктов наблюдения реперов, которые представлены наклономерами. Для них необходимо создание изометрических условий путем применения теплоиэолирующих конструкций (например отштукатуренных перемычек наклономерного и регистрирующего отсеков), и, ввиду этого, малая достоверность реперов. Кроме этого, в расчетную формулу определения полного смещения входит переменная величина — радиус кривизны поверхности скольжения, которая вносит погрешность.

Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и безопасности ведения горных работ на глубоких горизонтах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения опасных деформаций борта глубокого карьера, основанному на определении величины углов наклона поверхностей скольжения в точках наблюдения штольни, пройденной в нижней части борта карьера и вкрест его простирания, в течение заданного времени измеряют горизонтальные скорости деформаций сдвига в точках наблюдений, вычисляют приращения этих скоростей в последующей и предыдущей точках наблюдений, определяют скорости деформации сдвига массива как частное от вычисленных приращений горизонтальных скоростей деформации сдвига на косинус углов наклона поверхностей скольжения, а затем по максимальной величине скорости деформации сдвига устанавливают зону опасных деформаций борта глубокого карьера.

На чертеже изображена схема определения опасных деформаций борта глубокого карьера.

Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера заключается в следующем.

До постановки борта 1 на предельный контур 2 на глубине 0,5-0,8Н

1121430

600 мм/год

0,2 год

Ч гор

cosa

35 (Ч rop 1 20 соэ 45 0 71 где д обр (216-120)

0,5

192 мм/год

3 вкрест простирания борта, проходят штольню 3 длиной не менее половины предельной высоты борта (0,5Н), в штольне примерно на равных расстояниях закладывают рабочие репера

К,(,R и т.д. с высотой оголовка

21

10-20 см и диаметром 10-15 мм, в торце штольни устанавливают над крайним репером лазерный интерферометр 4 ° например конструкции Хабаровского 1р филиала ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений. После последовательной установки на рабочих реперах призменных отражателей измеряют горизонтальные скорости де" формаций по длине профильной линии, определяют положение поверхностей скольжения 5, 6 и 7 и наиболее ,активную зону деформирования, напри" мер, 8 по максимальной величине скорости смещения борта.

За начальную скорость деформации борта принимают скорость на пункте установки лазерного интерферометра, равную V - =О. Скорости деформаций на рабочих реперах устанавливаются в результате измерений за счет определения приращения скорости лV, Вектор скорости рассчитывают с уче° ° ° том углов наклона поверхностей скольения о(., с,..., о(,, полученных в (1 результате графоаналитического расчета (4)1иэмеренных горизонтальных ско-. ростей смещения борта по зависимости

Где V Be K Tðð CKopocTH., MM/cyT1

Ч вЂ” горизонтальная, составляющая гор (Ф скорости, мм/сут;

aL. — угол наклона Поверхности

1 скольжения к горизонту на участке ее пересечения со штольней.

Из полученных значений скоростей 45 деформаций в дальнейшем используют максимальную их величину для установления активной зоны и расчета времени до наступления опасной деформации на основании экспериментально получаемой зависимости или по формуле время до обрушения откоса; 55 скорость, при которой произойдет обрушение откоса, мм/год;

ׄ— измеренная скорость,мм/год;

8 — коэффициент пропорциональности, од

Пример. Рассмотрим применение предложенного cl:особа для следующих исходных данных:

Высота борта, м 400

Длина штольни, м 200

Количество рабочих реперов 4

Длина линий между рабочими реперами, м 45

Точность измерения лазерного интерферометра, мкм 0,01

Скорости горизонтальных деформаций, измеренные лазерным интерферометром в течение 4-часовой серии наб люде ний: а) первого рабочего репера отно" сительно пункта наблюдения (n) Ч„о

14 мкм/ч или 120 мм/год; б) второго и третьего репера относительно ПН V, 25 мкм/ч /216 мм/год)

V " 26 мкм/ч (223 мм/год): г) четвертого -11- Ч 30 мкм/ч гор (259 мм/год) .

Критическая скорость деформации (обруше ния) оБр

Коэффициент пропорциональности 6, (взять(!( иэ (5 31

Углы наклона поверхностей скольжения в точках пересечения штольни (фиг. 1)

aL, u5 (cos 45 О, 71)

Е, = 60 (cos 60 = 0,5) оС 65 (cos 65 0,42) 1. Определим скорости деформации сдвига массива по общей поверхности скольжения борта при Ч „= 120 мм/год и< „= 45

2. То же по локальной поверхности скольжения участка борта при Ч"

216 мм/год. (((Чг =223 мм/годы о(60, так как ((Ч l(l гор гор (( у, -t(,. г cos 60

t 121430

Мурр - Чрр (223-120) сов ОО 0.1

Уп600 Уп 206

02 э Од

72 мм/год., ВНИИПК Заказ 7951/26 ТиРаж. 564 Водйнсное

Филиал ППП "Патент", г.Уигород, ул.Проектная, 4

206 мм/год

3. То же по локальной поверхности

tV сколыкения участка борта при V

Гб :»

259 мм/год и d,> = 65, (Vro Vrey) 259-223 .

cos 65 0,42

Таким образом, на момент наблюдений обнаружена наибольшая скорость деформации борта 7 =206 мм/год, тогда, приняв критическую скорость деформации .7, равную 600 мм/гоп

° ф Ф и использовав зависимость(2), определим время до возникновения критической деформации борта

Использование данного способа

5 позволит повысить оперативность и .надежность производства измерений, снизить трудоемкость и стоимость закладки наблюдательной сети. Кроме этого, использование в расчетах ско10 рости деформации борта угла наклона поверхности скольжения (а не ее радиуса) будет способствовать повышению точности показателя деформации борта. !

Это дает возможность получить определенный резерв времени для организации противооползневой защиты и обеспечению безопасных условий ведения горных работ на глубоких горизонтах.