Устойчивость отвалов. Параметры отвалов

Согласно выполненной ранее проектной документации предусмотрено размещение вскрышных пород по транспортной схеме во внешних и внутренних отвалах, а так же их перемещение путем переэкскавации с использованием шагающих экскаваторов ЭШ 10/70 (11/70).

В угленосной толще месторождения по материалам петрографического изучения наибольшим развитием пользуются алевролиты крупные и мелкие и их переслаивание, песчаники имеют ограниченное распространение. Рыхлые отложения представлены суглинками и глинами. Мощность рыхлых отложений, представленных суглинками и глинами, в среднем составляет 5-20 м.

Соотношение пород в отвальной смеси следующее:

- рыхлые отложения 17,5%;

- коренные породы 82,5%.

Согласно разработанной ранее «Корректировке проекта горно-транспортной части …» внешнее бульдозерное отвалообразование ведется на нарушенный горными работами рельеф местности, что определяет резкое изменение высоты отвала как вкрест, так и по длине фронта отвалообразования. При этом углы наклона основания изменяются в диапазоне от 0 до 10°. Наихудшие условия при этом создаются в процессе отсыпки отвалов на склонах водоразделов. Суглинки, расположенные на склонах в тех местах, где поверхность осталась не нарушенной открытыми и подземными работами, обладают более высокими прочностными свойствами, изменяющимися вниз по откосам логов. Поэтому в процессе эксплуатации внешних отвалов, рекомендуется определять влажность пород основания отвалов в приоткосных зонах для разработки мероприятий по повышению устойчивости и безопасности ведения отвальных работ. Геолого-маркшейдерской службой разреза должен быть организован систематический контроль за устойчивостью отвалов вале с инструментальным наблюдением за деформацией пород, отсыпанных по склону логов.

На восточном борту разреза часть внешнего отвала «Восточный» располагается на поверхности гидроотвала № 4. Не смотря на длительный период «отдыха» гидроотвала, глинистые породы, размещенные в его емкости, при определенных гидродинамических условиях могут являтся слабым водонасыщенным основанием для внешнего отвала. Порядок и устойчивые параметры отсыпки вскрышных пород на слабое основание (бывший гидроотвал на восточном борту выработки по Восточному крылу I Тырганской антиклинали) рассмотрены в заключении НФ «Кузбасс-НИИОГР» (книга 2, приложение 15). Согласно указанному заключению необходимо соблюдение следующих мероприятий:

1. Сформировать на естественных отложениях по периметру гидроотвала пионерную насыпь (несколько ярусов) из вскрышных коренных пород с высокими фильтрационными свойствами до отметки гребня ограждающего сооружения (рис. 3.4.1).

2. Выполнить отсыпку последующих ярусов по периметру гидроотвала с общим подвиганием фронта отвальных работ в направлении от периферии к центру, образуя «кольца». Причем, если емкость гидроотвала образована в естественном понижении рельефа, имеющем генеральный уклон (в логу), выполнять отсыпку на участке с максимальной высотой в логу в последнюю очередь (замыкать «кольцо»).

3. Выполнять по возможности послойное (площадное) формирование ярусов, т.е. отсыпку вышележащего яруса начинать после полного завершения отвальных работ по нижележащему ярусу на всей площади гидроотвала.

4. Бульдозерное отвалообразование выполнять по блочной схеме, разделяя отвальный фронт на зону разгрузки, планировки и отдыха. Ширину блоков устанавливать не более 100 м.

 

Рис. 3.4.1. Схема отвалообразования на поверхность гидроотвала:

1 – насыпные породы; 2 – поверхности скольжения; 3 – поверхность гидроотвала до отсыпки сухих пород; 4 – намывные породы; 5 – дамбы гидроотвала

 

В отличие от условий ведения внешнего отвалообразования, размещение вскрышных пород в выработанном пространстве участков характеризуется относительно выдержанным падением оснований отвалов, а также более высокими прочностными свойствами слагающих пород.

Ведение отвальных работ по формированию внутреннего отвала в рассматриваемых условиях возможно по двум технологическим схемам:

- отвал отсыпается по простиранию пластов угля (слоев пород);

- отвал отсыпается вкрест простирания пластов угля.

При отсыпке отвала с размещением транспортного оборудования на площадке сформированного отвала для обеспечения безопасного ведения отвальных работ при разгрузке автотранспорта непосредственно под откос или вблизи, необходимо выполнить обоснование величины бермы безопасности с учетом технологических факторов и фактически сложившихся параметров яруса отвала.

Отсыпка автоотвала с высотой яруса до 30 м, согласно заключению по устойчивости СФ ОАО ВНИМИ, будет безопасна при условии размещения заднего моста автосамосвала в момент разгрузки на расстоянии не менее 3,0 м от верхней бровки откоса отвала и при на­личие вдоль верхней бровки яруса отвала предохранительного вала высотой 0,5 диаметра колеса автосамосвала (но не менее 1 м) и обратного уклона разгрузочной площадки не менее 3°. При указанной высоте предохранительного вала, отсыпанного в виде трех­гранной призмы под углом естественного откоса отвальной породы (36°-38°), ширина основания призмы составит 3,0÷ 3,5 м. Этого расстояния достаточно для безопасной разгрузки автосамосвалов непосредственно под откос и формирования предо­хранительного вала бульдозером при движении его лемехом вперед. При отсыпке яруса отвала высотой до 50 м ширина бермы безопасности согласно рекомендациям по устойчивости СФ ОАО ВНИМИ составит 15,6 м, при этом разгрузка автосамосвалов будет производиться на поверхность отвала, за пределами призмы возможного обрушения. Ориентиром для водителей автосамосвалов при разгрузке служит предохранительный вал, формируемый бульдозером вдоль границы бермы безопасности. Параметры предохранительного вала принимаются в зависимости от марки автосамосвалов.

Под бермой безопасности понимается призма возможного обрушения с учетом нагрузки оборудованием и ориентирующим валом верхней горизонтальной площадки приоткосной части отвала (яруса), а под величиной (шириной) бермы безопасности – расстояние от верхней бровки откоса до наиболее напряженной поверхности скольжения.

При формировании внешнего отвала на восточном борту разреза высотой до 120 метров от дневной поверхности в предельном положении необходимо выполнение следующих мероприятий:

1. Для предотвращения распространения сползающих пород деформируемых отвалов за границы отвалообразования на границе отвала соорудить ограждающую дамбу (рис. 3.4.2).

Рис. 3.4.2. Схема расположения упорной призмы на границе отвалообразования:

1 – упорная призма (ограждающая дамба); 2 – проектный контур отвала; 3 – слабый слой

 

2. Для увеличения высоты существующего отвала, отсыпаемого разнопрочными породами, в его основание укладывать наиболее крепкие разновидности вскрышных пород, а отсыпку пород низшей категории прочности чередовать с породами высшей категории.

3. Для предварительного уплотнения пород и пригрузки основания отвала в зоне возможного образования призмы выпора отвалообразование осуществлять с отсыпкой предотвала (рис. 3.4.3) следующих размеров: высота – h_п = 10 м и ширина – l_п = 30 м.

 

Рис. 3.4.3. Схема формирования отвала с отсыпкой предотвала:

1 – слабый слой; 2 – основной отвал; 3 – предотвал; 4 - поверхность скольжения

 

Параметры, обеспечивающие устойчивость внешних и внутренних отвалов приведены в табл.3.4.2-1, 2, составленных согласно заключению СФ ОАО ВНИМИ, а также заключению НФ «Кузбасс-НИИОГР» по оценке устойчивых параметров восточного автоотвала над бывшим гидроотвалом. Следует отметить, что приведенные в табл. 3.4.2-2 параметры характерны для условий согласного падения основания и откоса отвала. При встречном падении основания и откоса отвала параметры принимаются как для угла падения основания 0-3°.

При ведении открытых горных работ вскрышная порода вывозится во внешние отвалы, которые расположены в непосредственной близости от карьерной выемки. Устойчивость системы «борт-отвал» зависит от параметров нижнего яруса отвала. Параметры системы «борт из четвертичных отложений – нижний ярус отвала» приведены в табл. 3.4.2-3.

 

Таблица 3.4.2-1