Меры охраны карьерных откосов

Меры охраны откосов основаны на исключении условий нару­шения устойчивости откосов, а также на предотвращении даль­нейшего развития деформационных процессов с целью сниже­ния их вредного влияния на производство работ в карьерах.

Значительные деформации бортов или уступов карьера могут причинить пред­приятию большой материальный ущерб, нарушить и даже при­остановить технологический процесс, привести к потерям полез­ного ископаемого, вызвать необходимость многократной переэкскавации сползших или обрушенных породных масс.

Условия нарушения устойчивости откосов можно исключить посредством правильного выбора и соблюдения в процессе ра­бот геометрических параметров откосов, наиболее полно отве­чающих горно-геологическим условиям. Важен выбор опти­мального направления подвигания горных работ, учитывающий структуру массива, гидрогеологические условия, направления дренирования пород. С учетом необходимости обеспечения ус­тойчивости откосов должна выбираться технология выемки вскрышных пород и полезного ископаемого, а также разраба­тываться специальные методы производства взрывных работ.

К мерам предотвращения возникновения и развития дефор­мационных процессов относят работы по осушению месторож­дения, защиту поверхности пород откосов, укрепление и упроч­нение прибортового массива.

Обводненность пород — основная причина развития оползневых явлений. Поэтому одной из первоочередных мер предотвращения оползней является соответствующая плани­ровка прибортовой зоны карьеров и устройство водоотводных канав, позволяющая производить отвод поверхностных вод за пределы карьерного поля. На площадках уступов должен быть предусмотрен перепуск скапливающейся воды к водосборникам для последующего удаления ее за пределы карьера. Кроме того, для осушения карьеров используются водопонизительные вертикальные или горизонтальные скважины, а в отдельных случаях и дренажные подземные горные выработки.

Если возникают оползневые деформации откосов, то необ­ходимо принять меры по локализации или приостановке разви­тия процесса.

Для уменьшения массы сползающего прибортового клина производят выполаживание угла откоса до такой величины, при которой сползания не происходит. Уточненная величина угла откоса устанавливается соответствующим расчетом по за­данному коэффициенту запаса устойчивости.

Наиболее распространенным методом предотвращения даль­нейшего развития оползня является отсыпка контрфорсов (рис. 4.4). В передней части сползающих масс отсыпается дамба из скальных вскрышных пород, что создает упор и выполаживает общий угол наклона поверхности откоса. Вместо контрфорсов в передней части оползня можно оставить целик пород или полезного ископаемого, если работы проводятся на проектной глубине, а также применить подпорные стенки, со­оружаемые у основания оползня.

При образовании фильтрационных оползней используется способ пригрузки наклонной поверхности фильтрующегося от­коса слоем дробленой скальной породы мощностью не менее 1,5 м. В этом случае достигается свободное высачивание под­земных вод на откос без выкоса породы.

 

 

Рис. 4.4 Схемы механического укрепления откосов

 

Меры искусственного укрепления прибортового массива гор­ных пород обеспечивают повышение сопротивления сдвигу по­род в зоне наибольших напряжений или по потенциальной по­верхности скольжения (обрушения), или всего массива в це­лом. К этим мерам можно отнести:

1) механическое укрепление железобетонными сваями, шпо­нами, анкерами, гибкими тросовыми тяжами;

2) физико-химическое укрепление с применением цемента­ции, нагнетанием укрепляющих растворов из полимерных материалов, смол, с применением электрохимической и термиче­ской обработки;

3) изолирующие и защитные покрытия набрызгбетоном по металлической сетке, смолами, с использованием агромелиоративных способов.

Железобетонные сваи надежно закрепляют участки массива, имеющие плоскости ослабления: дизъюнктивные нарушения, плоскости напластования, неблагоприятно ориентированные от­носительно откоса. В этом случае в скважины, пробуренные в основании контакта, укладывают металлическую арматуру и забивают бетоном или цементным раствором, предварительно заполнив скважину заполнителем в виде щебня и песка (рис. 168, а). Анкерное укрепление применяют для упрочнения связи слабой приповерхностной зоны с основной массой пород, за пределами потенциально реализуемой поверхности ослабления. Различают распорные анкеры, у которых замок размещается в прочной части массива, а также анкеры, которые скрепля­ются породой на всем его протяжении посредством бетона или смол (рис. 168, б).

Из способов упрочнения можно выделить цементацию или смолизацию, использующиеся в интенсивно трещиноватых по­родах, обладающих хорошей водопроницаемостью. В этом слу­чае с верхней площадки откоса бурят вертикальные или на­клонные скважины на расстоянии 4—6 м друг от друга. В них нагнетают цемент до полного насыщения массива (рис. 168, в).

Так как осыпи откосов уступов — самые распространенные виды деформаций, в настоящее время разработаны разнообразные способы борьбы с ними. Перечислим основные из них.

1. Заоткоска уступов предусматривает создание оптималь­ного для данных пород наклона откоса, при котором снижается степень разрушения и скатывания пород. В рыхлых породах эта работа выполняется, как правило, экскаваторами, а в скаль­ных—путем применения специальных методов взрывания на предельном контуре погашения уступа.

Заоткоска уступов взрывным способом может произво­диться по следующим схемам:

а) предварительное щелеобразование на предельном кон­туре уступа наклонными скважинами. Создаваемая в данном случае взрыванием скважин щель является экраном для ударных волн при массовых взрывах на границе с предельным кон­туром. Сущность метода состоит в том, что по линии предель­ного контура уступа ВВ' бурят ряд наклонных скважин, распо­ложенных на расстоянии 1,5—2 м друг от друга (рис. 4.5).

 

 

 

 

 

Рис. 4.5 Схемы закрепления осыпей:

а — предварительное щелеобразование; 6 — заоткоска уступа наклонными и вертикаль­ными скважинами; в — укрепление железобетонными сваями; г — искусственная бровка; д — укрепленная берма

Скважины заряжают уменьшенными рассредоточенными заря­дами. Взрывание контурных скважин производят с опереже­нием по отношению к массовому взрыву приконтурного блока А^/АВВ^/;

б) заоткоска уступа по проектному контуру посредством наклонных или вертикальных скважин переменной глубины.

Все эти меры направлены на снижение зоны, разрушаемой массовыми взрывами. При мгновенном взрывании большого ко­личества взрывного вещества в скважинах зона частичного разрушения пород распространяется на расстояние до 8—10 м за пределы линии отрыва, что приводит к снижению сопротив­ляемости пород сдвигу и их стойкости против выветривания.

2. Создание широких берм механизированной очистки с целью избежания образования за счет осыпей сплошных от­косов на всю высоту борта. Это достигается сдваиванием и страиванием уступов на предельном контуре карьера.

3. При остановке уступов в предельном контуре с подрез­кой наклоненных в сторону откоса слоев пород для обеспече­ния проектного угла наклона откоса целесообразно произво­дить опережающее укрепление пород уступа железобетонными сваями.

4. Если не осуществляется укрепление пород приконтурного массива, то образование осыпей приводит к уменьшению полез­ной ширины бермы за счет срезания верхней части откоса ус­тупа или даже всего откоса. Для восстановления берм создают искусственную бровку или сооружают специальные укреп­ления.