Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів
Запропонований спосіб оцінки стану стійкості зовнішніх відвалів різноміцних порід на основі методу звукометрії. Розглянута методика та технологія закладки звукометричних хвилеводів у відвальному масиві. Предложен способ оценки состояния устойчивости внешних отвалов разнопрочных пород на основе мет...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем природокористування та екології НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14413 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів / Д.О. Шевченко // Екологія і природокористування. — 2008. — Вип. 11. — С. 81-85. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859763655424344064 |
|---|---|
| author | Шевченко, Д.О. |
| author_facet | Шевченко, Д.О. |
| citation_txt | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів / Д.О. Шевченко // Екологія і природокористування. — 2008. — Вип. 11. — С. 81-85. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Запропонований спосіб оцінки стану стійкості зовнішніх відвалів різноміцних порід
на основі методу звукометрії. Розглянута методика та технологія закладки звукометричних хвилеводів у відвальному масиві.
Предложен способ оценки состояния устойчивости внешних отвалов разнопрочных
пород на основе метода звукометрии. Рассмотрена методика и технология закладки звукометрических волноводов в отвальном массиве.
The way of an estimation of a condition of stability of external dumps of different-soil
breeds on the basis of a sound-measuring method is offered. The technique and technology of
instilling of sound-measuring wave guides in dump file is considered.
|
| first_indexed | 2025-12-02T04:26:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2008, Випуск 11
81
УДК 622.271.3:624.131.537
Д.О. Шевченко
ОЦІНКА СТАНУ СТІЙКОСТІ
ЗОВНІШНІХ ВІДВАЛІВ
Криворізький технічний університет, Кривий Ріг
Запропонований спосіб оцінки стану стійкості зовнішніх відвалів різноміцних порід
на основі методу звукометрії. Розглянута методика та технологія закладки звукометри-
чних хвилеводів у відвальному масиві.
Предложен способ оценки состояния устойчивости внешних отвалов разнопрочных
пород на основе метода звукометрии. Рассмотрена методика и технология закладки зву-
кометрических волноводов в отвальном массиве.
Масиви гірських порід і, в першу чергу,
їх приповерхневі товщі, в ході інженерно-
господарського освоєння піддаються вели-
ким антропогенним впливам. При цьому ви-
никають такі небезпечні збитково утворюю-
чі процеси як зсуви, карсти, підтоплення,
просадочні процеси та ін.
Найбільш частим (близько 85% від зага-
льного числа деформацій) і серйозним ви-
дом порушень стійкості техногенних маси-
вів гірських порід (відвали розкривних по-
рід) є зсуви.
Зсуви порушують стійкість масивів гір-
ських порід та негативно впливають на бага-
то інших компонентів навколишнього при-
родного середовища, наприклад, таких як
порушення поверхневого стоку, виснаження
ресурсів підземних вод при їх розкриві,
утворення заболоченостей, порушення ґрун-
тового покриву, загибель дерев і т. д.
У зв’язку з цим, проблему стійкості бор-
тів кар’єрів і відвалів слід розглядати як
складову сталого розвитку територій гірни-
чо-видобувних регіонів.
Тому нормативними документами регла-
ментується проведення контролю і оцінки
стану стійкості відвалів гірських порід [1-4].
В процесі відвалоутворення формується
напружений стан у відвальному масиві і йо-
го основі, яка змінюється із зростанням на-
вантажень до граничних значень, що пере-
вищують опір гірських порід на зсув і су-
проводжується ущільненням та зсувом час-
тинок по поверхнях ковзання. Виконані дос-
лідження в лабораторних і натурних умовах
по вивченню сигналів акустичної емісії при
© Шевченко Д.О., 2008
ущільненні і переміщенні частинок порід у
відвалах показали можливості оцінювати їх
стан і оконтурювати зсувонебезпечні ділян-
ки [5-7].
При цьому не розглянуті спосіб і умови
розміщення і закладки приймальної частини
сигналів апаратури реєстрації акустичної
емісії у відвальному масиві гірських порід.
Метою цієї роботи є розробка способу
оцінки стану стійкості відвалу з різноміцних
порід, в якому шляхом забезпечення можли-
вості визначення величин напруженого ста-
ну, як усередині призми можливого зсуван-
ня відвалу, так і по потенційній поверхні
ковзання цієї призми за рахунок отримання
величин відносної інтенсивності частоти
появи імпульсів акустичної емісії, досягають
підвищення точності оцінки стану стійкості
відвалів з різноміцних порід з урахуванням
несприятливих інженерно-геологічних умов
і безпечного відвалоутворення і за рахунок
цього, зменшаться витрати на проведення
протизсувних робіт і витрати об’єму складу-
вання розкривних порід у відвали та підви-
щиться захист навколишнього середовища.
Реалізація цієї мети можлива при засто-
суванні методу звукометричного контролю
за напруженим станом гірських порід. Вра-
ховуючи це, розроблений нами спосіб здійс-
нюється наступним чином.
При формуванні відвалу з проектним
граничним кутом αпр борту відвалу і проект-
ною висотою Нпр з різноміцних порід на ді-
льниці земної поверхні з несприятливими
інженерно-геологічними умовами, що збі-
льшують ризик порушення стійкості відва-
лу, виконують закладку металевих хвилево-
дів на дослідній дільниці відвального масиву
при двосторонньому її формуванні, спочатку
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2008, Випуск 11
82
у вертикальній площині з координатами х, z
із заданою довжиною lп хвилеводів у призмі
активного тиску з контуром c, d, e, n, у ме-
жах контуру c, d, e, m, k, n призми можливо-
го зсування відвалу, яка є зовнішньою час-
тиною відвалу, що складається із порід ви-
щої категорії міцності на зовнішній поверхні
піонерних насипів першого ярусу, сформо-
ваних із внутрішньої сторони відвалу уз-
довж границі c, n потенційної поверхні ков-
зання з контуром c, n, k у межах контуру c,
d, e, m, k, n призми можливого зсування від-
валу, яку визначають у відповідності з вимо-
гами [1,8] (рисунок 1).
Рисунок 1 - Аксонометрична проекція дослідної дільниці відвального масиву з проектним
контуром відвалу: 1 –відвал; 2 – дільниця земної поверхні; 3 – металеві хвилеводи; 4 – дослідна
дільниця відвального масиву; 5 – внутрішня частина відвалу; 6 – призма активного тиску; 7 –
призма можливого зсування; 8 – піонерні насипи; 9 – перший ярус; 10 - потенційна поверхня
ковзання; 11 – призма упора; 12 – другий ярус; 13 – і-й ярус
Довжину lп металевих хвилеводів, які за-
кладено у вертикальній площині з координа-
тами х, z на зовнішній поверхні піонерних
насипів першого ярусу, визначають з виразу:
,
sin iп
iп
п
h
l
α
= (1)
де lп - довжина хвилеводу закладеного на
зовнішній поверхні піонерного насипу і-го
ярусу відвалу, м; hiп - висота піонерного на-
сипу і-го ярусу відвалу, м; αiп - кут укосу
піонерного насипу і-го ярусу відвалу, град.
Потім закладку металевих хвилеводів ви-
конують в горизонтальній площині з коор-
динатами х, у першого ярусу в призмі упора
з контуром e, m, k, n у межах контуру c, d, e,
m, k, n призми можливого зсування відвалу
на земній поверхні з довжиною l хвилеводів
рівною проектній ширині a призми упора в
основі відвалу із формуванням запобіжних
берм з проектною шириною в2 берм наступ-
ного (другого) ярусу. Далі виконують відси-
пання внутрішньої частини відвалу першого
ярусу породами низької категорії міцності.
В процесі закладки металевих хвилеводів
у вертикальній площині на зовнішній повер-
хні піонерних насипів першого ярусу і в по-
дальшій його відсипці до проектної межі із
засипанням металевих хвилеводів в горизо-
нтальній площині як з однієї сторони части-
ни дослідної дільниці так і протилежної дру-
гої в залежності від напрямку борту вико-
нують прийом сигналів акустичної емісії
(АЕ), реєстрацію частоти появи її імпульсів і
визначення критичних величин частот Nку
появи імпульсів АЕ у призмі упора з конту-
ром e, m, k, n у випадку її можливого руйну-
вання.
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2008, Випуск 11
83
Поява сигналів АЕ в процесі відсипки
порід вищої категорії міцності із засипанням
металевих хвилеводів супроводжується ви-
никненням у них максимальних коливань
звукового діапазону частот при терті кусків
породи між собою і при терті кусків породи
об металеву поверхню хвилеводів. Ці коли-
вання в металевих хвилеводів у вигляді ім-
пульсів АЕ приймають п'єзоелектричним
геофоном і реєструють самописцем. При
цьому, зареєстровані імпульси АЕ з визна-
ченням величини максимальної частоти в
процесі відсипки відвалу з засипкою хвиле-
водів окремо у вертикальній площині і в го-
ризонтальній площині, відповідають вели-
чині частоти появи імпульсів АЕ при терті
кусків породи об металеву поверхню хвиле-
водів і при терті між кусками породи у вер-
тикальній площині і в горизонтальній пло-
щині, що виникають при зародженні і розви-
тку зсуву відвалу, приймають за критичні
величини частоти появи імпульсів АЕ.
Металеві хвилеводи розміщені у вертика-
льній площині на зовнішній поверхні піоне-
рних насипів сформованого першого ярусу
довжиною lп подовжують на таку ж довжину
з розрахунку для другого ярусу та викону-
ють їх закладку у призмі активного тиску на
зовнішній поверхні піонерних насипів фор-
муючого другого ярусу. Одночасно з закла-
дкою подовжених хвилеводів виконують
прийом сигналів АЕ, реєстрацію частоти
появи імпульсів АЕ з визначенням критич-
ної величини частоти Nку з двох протилеж-
них сторін частини дослідної дільниці.
Потім виконують закладку металевих
хвилеводів у вертикальній площині у призмі
активного тиску призми можливого зсуван-
ня відвалу на поверхні укосів другого ярусу,
які підсипають до відсипки запобіжних берм
наступного і-го ярусу з проектною шириною
вi берм ярусу і з заданою довжиною l хвиле-
водів, що визначається з виразу:
,
sin iя
ih
l
α
= (2)
де l - довжина хвилеводу, м; hi - висота і-го
ярусу відвалу, м; αiя - кут укосу і-го ярусу
відвалу, град.
Одночасно з закладкою, як з однієї сто-
рони частини дослідної дільниці, так і з про-
тилежної другої в залежності від напрямку
борту, виконують прийом сигналів АЕ, ре-
єстрацію частоти появи імпульсів АЕ з ви-
значенням критичної величини частоти Nка
появи імпульсів АЕ металевих хвилеводів в
призмі активного тиску з контуром с, d, е, n
у випадку її можливого руйнування.
Після відсипання внутрішньої частини
відвалу другого ярусу породами низької ка-
тегорії міцності і завершення процесу ущі-
льнення відвальної маси під власною вагою,
що установлюють по даним маркшейдерсь-
ких інструментальних спостережень, як з
однієї сторони частини дослідної дільниці,
так і з протилежної другої в залежності від
напрямку борту виконують прийом сигналів
АЕ і реєстрацію частоти появи імпульсів АЕ
з визначенням геофонами поточних величин
частот Nпу появи імпульсів АЕ спочатку в
призмі упора, і потім аналогічно з визначен-
ням поточних величин частот Nпа появи ім-
пульсів АЕ в призмі активного тиску. Потім
порівнюють показники поточних величин
частот з критичними і визначають стан стій-
кості відвалу у двосторонній сформованій
частині дослідної дільниці відвального ма-
сиву по величинах відносної інтенсивності
λy та λa частоти появи імпульсів АЕ в призмі
упора і призмі активного тиску, що визна-
чаються з виразів:
ку
пу
у N
N
=λ , (3)
ка
па
а N
N=λ , (4)
де λy - величина відносної інтенсивності час-
тоти появлення імпульсів акустичної емісії в
призмі упора, безрозмірна; Nпу - величина
поточної частоти появлення імпульсів акус-
тичної емісії в призмі упора, імп/хв; Nку -
критична величина частоти появлення імпу-
льсів акустичної емісії в призмі упора,
імп/хв; λa - величина відносної інтенсивності
частоти появлення імпульсів акустичної емі-
сії в призмі активного тиску, безрозмірна;
Nпа - величина поточної частоти появлення
імпульсів акустичної емісії в призмі актив-
ного тиску, імп/хв; Nка - критична величина
частоти появлення імпульсів акустичної емі-
сії в призмі активного тиску, імп/хв.
При затуханні поточної частоти появи
імпульсів АЕ і при зниженні величини від-
носної інтенсивності λy та λa частоти появи
імпульсів АЕ в призмі упора і призмі актив-
ного тиску від 0,5 і нижче, як з однієї сторо-
ни частини дослідної дільниці, так і з проти-
лежної другої в залежності від напрямку бо-
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2008, Випуск 11
84
рту, стан двосторонньої сформованої части-
ни дослідної дільниці відвального масиву
визначається, як стійкий і виконується від-
сипка наступного і-го ярусу. При зростанні
поточної частоти появи імпульсів АЕ і під-
вищенні величини відносної інтенсивності λy
та λa частоти появи імпульсів АЕ в призмах
упора і активного тиску в інтервалі від 0,5
до 1,0 стан сформованої частини дослідної
дільниці відвального масиву визначається як
нестійкий і виконуються протизсувні гірничі
роботи.
У випадку, якщо стан однієї із сформова-
них сторін частини дослідної дільниці відва-
льного масиву буде визначений як стійкий, а
стан протилежної другої в залежності від
напрямку борту – нестійкий, то відповідно в
одній із сформованих сторін частини дослі-
дної дільниці відвального масиву викону-
ється відсипка наступного і-го ярусу, а в
протилежній другій в залежності від напря-
мку борту виконуються протизсувні гірничі
роботи одним із відомих способів з наступ-
ною оцінкою стану стійкості дослідної діль-
ниці відвального масиву. При позитивному
результаті оцінки стану стійкості, викону-
ється подальше формування наступного і-го
ярусу до повного його формування. При не-
гативному результаті оцінки стану стійкості
протилежної другої частини дослідної діль-
ниці, знову виконуються відповідні проти-
зсувні гірничі роботи одним із відомих спо-
собів з наступною оцінкою стану стійкості
дослідної дільниці відвального масиву з не-
сприятливими інженерно-геологічними умо-
вами. При відсипці кожного наступного і-го
ярусу оцінку стану стійкості сформованої
частини дослідної дільниці відвального ма-
сиву виконують аналогічно попередньому
(рисунок 2).
Д – Д
Рисунок 2 - Схема навхрест простягання дослідної дільниці відвального масиву в вертикальній
площині з координатами x, z із постановкою ярусів на проектний контур відвалу: 1 –відвал; 2 –
дільниця земної поверхні; 3 – металеві хвилеводи; 4 – внутрішня частина відвалу; 5 – вертика-
льна площина; 6 – призма активного тиску; 7 – призма можливого зсування; 8 – зовнішня пове-
рхня піонерних насипів; 9 – піонерні насипи; 10 – перший ярус; 11 – потенційна поверхня ков-
зання; 12 – призма упора ; 13 – другий ярус; 14– і-й ярус
Таким чином, застосування розробленого
способу, на нашу думку, дозволить підви-
щити точність оцінки стану стійкості відва-
лів з різноміцних порід з урахуванням не-
сприятливих інженерно-геологічних умов і
безпечного відвалоутворення і за рахунок
цього зменшаться витрати на проведення
протизсувних робіт і витрати об’єму складу-
вання розкривних порід у відвали та підви-
щиться захист навколишнього середовища.
Технічний результат досягається за рахунок
отримання величин відносної емісії, як усе-
редині призми можливого зсування відвалу,
так і по потенційній поверхні ковзання цієї
призми шляхом забезпечення можливості
визначення величин напруженого стану, як
усередині призми можливого зсування від-
валу, так і по потенційній поверхні ковзання
цієї призми.
ЕКОЛОГІЯ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, 2008, Випуск 11
85
Перелік посилань
1. Методичні вказівки з визначення оптимальних кутів нахилу бортів, укосів уступів і відва-
лів залізорудних та флюсових кар’єрів. – Дніпропетровськ: ІППЕ НАН України, 2008. – 194 с.
2. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способности отвалов. – Л.:
ВНИМИ, 1987. – 126 с.
3. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на
карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. – Л.: ВНИМИ, 1971. –
188 с.
4. Шапарь А.Г. Механика горных пород и устойчивость бортов карьеров. – К.: Вища школа,
1973. – 119 с.
5. Цариковский В.В., Сакович В.В., Ященко М.А., Запорожец В.Д., Мигуль А.Ф. Возмож-
ность использования акустической эмиссии для оценки состояния отвалов скальных и смешан-
ных пород // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000. – № 3. – С. 67-68.
6. Ковшуля А.А., Печковский В.И., Кальчик Г.С., Чернегов А.А. О возможности примене-
ния звукометрического метода для определения участков бортов, опасных в оползневом отно-
шении // УкрНИИпроект, Научные записки. – Киев, 1963. - Вып. Х.
7. Анцыферов И. И., Анцыферова Н. Г., Каган Я. Я. Сейсмоакустические исследования и
проблема прогноза динамических явлений. - М.: Наука, 1971. – 136 с.
8. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах // Сб. ВНИМИ. – Л.,
1998. – С. 78-79.
D.О. Shevchenko
ESTIMATION OF CONDITIONG
OF STABILITY OF INTERNAL DUMPS
Technical University of Kriviy Rig
The way of an estimation of a condition of stability of external dumps of different-soil
breeds on the basis of a sound-measuring method is offered. The technique and technology of
instilling of sound-measuring wave guides in dump file is considered.
Надійшла до редколегії 21 жовтня 2008 р.
Рекомендована членом редколегії канд.техн.наук П.І. Копачем
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14413 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0010 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T04:26:45Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут проблем природокористування та екології НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шевченко, Д.О. 2010-12-22T18:58:20Z 2010-12-22T18:58:20Z 2008 Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів / Д.О. Шевченко // Екологія і природокористування. — 2008. — Вип. 11. — С. 81-85. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. XXXX-0010 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14413 622.271.3:624.131.537 Запропонований спосіб оцінки стану стійкості зовнішніх відвалів різноміцних порід на основі методу звукометрії. Розглянута методика та технологія закладки звукометричних хвилеводів у відвальному масиві. Предложен способ оценки состояния устойчивости внешних отвалов разнопрочных пород на основе метода звукометрии. Рассмотрена методика и технология закладки звукометрических волноводов в отвальном массиве. The way of an estimation of a condition of stability of external dumps of different-soil breeds on the basis of a sound-measuring method is offered. The technique and technology of instilling of sound-measuring wave guides in dump file is considered. uk Інститут проблем природокористування та екології НАН України Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів Estimation of conditiong of stability of internal dumps Article published earlier |
| spellingShingle | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів Шевченко, Д.О. Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| title | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| title_alt | Estimation of conditiong of stability of internal dumps |
| title_full | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| title_fullStr | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| title_full_unstemmed | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| title_short | Оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| title_sort | оцінка стану стійкості зовнішніх відвалів |
| topic | Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| topic_facet | Еколого-орієнтовані та ресурсозберігаючі технології, поводження з відходами |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14413 |
| work_keys_str_mv | AT ševčenkodo ocínkastanustíikostízovníšníhvídvalív AT ševčenkodo estimationofconditiongofstabilityofinternaldumps |