Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе
Розглянуто проблему впливу сегрегації гірничих порід у процесі формування техногенних родовищ та відвалоутворення на якісні показники потенційних корисних копалин та стійкості укосів відвалів. Запропоновано методику розрахунку стійкості укосу з урахуванням викривлення його поверхні та утворення конт...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54403 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе / Г.Д. Пчелкин, В.В. Кустов, А.В. Кустов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 179-187. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54403 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пчелкин, Г.Д. Кустов, В.В. Кустов, А.В. 2014-02-01T19:46:26Z 2014-02-01T19:46:26Z 2012 Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе / Г.Д. Пчелкин, В.В. Кустов, А.В. Кустов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 179-187. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54403 622.271:624.231 Розглянуто проблему впливу сегрегації гірничих порід у процесі формування техногенних родовищ та відвалоутворення на якісні показники потенційних корисних копалин та стійкості укосів відвалів. Запропоновано методику розрахунку стійкості укосу з урахуванням викривлення його поверхні та утворення контрфорсу із крупних фракцій вихідного матеріалу. Приведено загальну оцінку ефективності застосування нової методики розрахунку стійкості укосів для умов кар’єру «Центральний» ПрАТ «ДФДК». The authors consider problem of the rock segregation impact on the quality indices of potential mineral resources and dump slope stability in the process of formation of man-made deposits and dumps. A new methodology is proposed for calculating slope stability with taking into account slope surface curvature and counterforce formed by the coarse fractions of output materials. Effectiveness of the new methodology for calculating the slope steadiness was estimated in the «Tsentralnyi» quarry of the PJSC «Dokuchaevsk Fluxing-Dolomite Industrial Complex». ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе Dump stability control through effective segregation of rock stripping on the slope Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| spellingShingle |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе Пчелкин, Г.Д. Кустов, В.В. Кустов, А.В. |
| title_short |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| title_full |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| title_fullStr |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| title_full_unstemmed |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| title_sort |
управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе |
| author |
Пчелкин, Г.Д. Кустов, В.В. Кустов, А.В. |
| author_facet |
Пчелкин, Г.Д. Кустов, В.В. Кустов, А.В. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Dump stability control through effective segregation of rock stripping on the slope |
| description |
Розглянуто проблему впливу сегрегації гірничих порід у процесі формування техногенних родовищ та відвалоутворення на якісні показники потенційних корисних копалин та стійкості укосів відвалів. Запропоновано методику розрахунку стійкості укосу з урахуванням викривлення його поверхні та утворення контрфорсу із крупних фракцій вихідного матеріалу. Приведено загальну оцінку ефективності застосування нової методики розрахунку стійкості укосів для умов кар’єру «Центральний» ПрАТ «ДФДК».
The authors consider problem of the rock segregation impact on the quality indices of potential mineral resources and dump slope stability in the process of formation of man-made deposits and dumps. A new methodology is proposed for calculating slope stability with taking into account slope surface curvature and counterforce formed by the coarse fractions of output materials. Effectiveness of the new methodology for calculating the slope steadiness was estimated in the «Tsentralnyi» quarry of the PJSC «Dokuchaevsk Fluxing-Dolomite Industrial Complex».
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54403 |
| citation_txt |
Управление устойчивостью отвалов посредством эффективности сегрегации скальной вскрыши на откосе / Г.Д. Пчелкин, В.В. Кустов, А.В. Кустов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 179-187. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pčelkingd upravlenieustoičivostʹûotvalovposredstvoméffektivnostisegregaciiskalʹnoivskryšinaotkose AT kustovvv upravlenieustoičivostʹûotvalovposredstvoméffektivnostisegregaciiskalʹnoivskryšinaotkose AT kustovav upravlenieustoičivostʹûotvalovposredstvoméffektivnostisegregaciiskalʹnoivskryšinaotkose AT pčelkingd dumpstabilitycontrolthrougheffectivesegregationofrockstrippingontheslope AT kustovvv dumpstabilitycontrolthrougheffectivesegregationofrockstrippingontheslope AT kustovav dumpstabilitycontrolthrougheffectivesegregationofrockstrippingontheslope |
| first_indexed |
2025-11-25T22:31:30Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:31:30Z |
| _version_ |
1850562269001285632 |
| fulltext |
179
УДК 622.271:624.231
Кандидаты техн. наук Г.Д. Пчелкин,
В.В. Кустов
(ГВУЗ «НГУ»)
инженер А.В. Кустов
(ЧАО «ДФДК»)
УПРАВЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТЬЮ ОТВАЛОВ ПОСРЕДСТВОМ
ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕГРЕГАЦИИ СКАЛЬНОЙ ВСКРЫШИ НА ОТКОСЕ
Розглянуто проблему впливу сегрегації гірничих порід у процесі формування техногенних
родовищ та відвалоутворення на якісні показники потенційних корисних копалин та стійкості
укосів відвалів. Запропоновано методику розрахунку стійкості укосу з урахуванням викривлення
його поверхні та утворення контрфорсу із крупних фракцій вихідного матеріалу. Приведено зага-
льну оцінку ефективності застосування нової методики розрахунку стійкості укосів для умов
кар’єру «Центральний» ПрАТ «ДФДК»
DUMP STABILITY CONTROL THROUGH EFFECTIVE SEGREGATION
OF ROCK STRIPPING ON THE SLOPE
The authors consider problem of the rock segregation impact on the quality indices of potential
mineral resources and dump slope stability in the process of formation of man-made deposits and
dumps. A new methodology is proposed for calculating slope stability with taking into account
slope surface curvature and counterforce formed by the coarse fractions of output materials. Effec-
tiveness of the new methodology for calculating the slope steadiness was estimated in the «Tsen-
tralnyi» quarry of the PJSC «Dokuchaevsk Fluxing-Dolomite Industrial Complex».
На пути повышения эффективности и безопасности открытых горных работ
требуется постоянно решать задачу по обеспечению устойчивости откосов отва-
лов. Центральным вопросом устойчивости является определение коэффициента
запаса устойчивости массива, который определяется целым комплексом природ-
ных и техногенных факторов, в т. ч. структурной неоднородностью последнего.
Для обеспечения надежности откосов отвалов углы их наклона должны
быть достаточно пологими. Экономика же требует, чтобы территория, зани-
маемая внешними отвалами вскрышных пород, была минимальной. Поэтому
для увязки требования надежности с экономичностью необходимы точный рас-
чет, строгое соблюдение условий обеспечения устойчивости откосов в процессе
развития отвала и направленное воздействие на состояние массива.
Основы управления состоянием массива горных пород при открытой разра-
ботке месторождений полезных ископаемых заложены академиками В.В. Ржев-
ским и Н.В. Мельниковым. Значительный вклад в теорию и практику развития
научного направления по управлению устойчивостью откосов отвалов внесли
Н.П. Панюков, Г.Л. Фисенко, И.И. Попов, Э.Л. Галустьян, А.И. Ильин, Н.Н.
Куваев, В.Н. Попов, М.А. Ревазов, М.С. Четверик, А.Г. Шапарь и др.
Несмотря на множественные достижения, проблема обеспечения устойчи-
вости откосов отвалов исходя из своей сложности и разнообразности горно-
геологических и гидрогеологических особенностей вскрышных пород, остается
актуальной. Практика показывает, что почти все отвалы сопровождаются
180
оползневыми явлениями.
Анализ устойчивости откосов отвалов, выполненный в ВИОГЕМ, показал,
что 75% деформаций возникают в песчано-глинистых отложениях и только
25% - в откосах скальных и полускальных пород.
В данной работе рассмотрена проблема управления состоянием откосов от-
валов для скальной вскрыши на основании свойств горных пород (грануломет-
рического состава, влажности) и применяемой технологии формирования отва-
ла.
Гранулометрический состав горной породы может изменяться как в резуль-
тате непосредственного технологического воздействия на неё, так и в результа-
те определенных природных проявлений [1,2]. К числу последних относится
процесс сегрегации, который имеет выраженное проявление при отвалообразо-
вании скальных и сыпучих пород. При отсыпке таких пород в отвал более
крупные куски скатываются по откосу и располагаются в нижней части; песок
и мелкие куски остаются в верхней и средней частях отвала. Этот процесс по-
ложительно сказывается на устойчивости отвалов тогда, когда крупные куски
представляют собой породы с высокой сдвиговой прочностью, что наблюдается
чаще всего при открытых горных работах.
В работе Иванчишиной Л.П. и Ворон Е.А. [3] было указано влияние крупности
породы и её влажности на значение углов естественного откоса, а именно, если
рост степени крупности породы сказывается, главным образом, на уменьшении уг-
ла естественного откоса, то степень увлажнения отвальных пород – на его увели-
чении.
Изучение процесса сегрегации, его увязка с параметрами технологических
процессов, свойствами горных пород – это один из путей управления состояни-
ем устойчивости отвалов с целью повышения эффективности открытых горных
работ.
Целью работы является установление закономерностей устойчивого состоя-
ния откосов отвалов, с учетом технологии формирования и особенностей сегре-
гации, которая проявляется при движении скальной вскрыши по откосу.
При оценке устойчивости откоса необходимо, во-первых, учитывать, что
угол внутреннего трения по всему массиву отвала — величина непостоянная. В
зависимости от структуры самого массива и воздействия на него различных
факторов (в первую очередь под влиянием воды) она может изменяться в ши-
роких пределах. Во-вторых, в результате сегрегации пород поверхность откоса
приобретает определенную кривизну, что следует учитывать при определении
коэффициента запаса устойчивости.
Таким образом, явление сегрегации при укладке в отвалы скальной вскрыши
является существенным. Целенаправленное его использование, с учетом осо-
бенностей технологических процессов, открывает значительные возможности в
решении проблем:
- в прогнозировании параметров внешних и внутренних отвалов;
- в решении задач по управлению устойчивостью откосов отвалов;
- по реализации новых требований в сфере использования природных, и в
181
первую очередь, земельных ресурсов.
Процесс разделения породы по крупности при движении горной массы по
откосу для условий отвалообразования скальной вскрыши рассмотрим на осно-
вании модели, согласно которой горная порода в процессе перемещения по от-
косу претерпевает фазные переходы [4]:
- первая фаза - это фаза движения горной массы в виде консолидированного
образования, с коэффициентом разрыхления, обеспечивающим определенную
стабильность объема рыхлых пород в данный момент времени;
- вторая (промежуточная) фаза характеризуется постепенным увеличением
числа отдельностей, движение которых напоминает хаотически сталкивающие-
ся свободные частицы;
- третья фаза - это фаза «свободного движения» отдельностей, то есть когда
подавляющее большинство частиц при своем движении периодически испыты-
вают действие окружения с одного, максимум с двух направлений.
Вклад каждой из фаз в разделительный процесс горной массы двигающейся
по откосу определяется свойствами горных пород, общей высотой отвала, про-
изводительностью отвалообразования (исходным потоком горной массы), тех-
нологией и параметрами процесса отвалообразования. Для определения зави-
симости угла естественного откоса от крупности породы и её влажности, а также
изучения процесса сегрегации для скальной вскрыши, нами был проведен ряд
экспериментов с использованием специального лабораторного стенда [5, 6].
При этом использовались рассевы переработки флюсов соответствующих клас-
сов ДОФ №1 и №2 ЧАО «Докучаевский флюсо-доломитный комбинат».
Скальная вскрыша, размещаемая во внутренние и внешние отвалы на флю-
совых карьерах (ЧАО «Докучаевский флюсо-доломитный комбинат», ЧАО
«Новотроицкое РУ» и ЧАО «Комсомольское РУ») имеет чрезвычайно широкий
спектр по гранулометрическому составу.
Для изучения гранулометрической характеристики (табл.1) скальной
вскрыши было выбрано три характерных участка на карьере «Центральный»
ЧАО «ДФДК»
Гранулометрический состав массива взорванных пород на участках (табл. 1)
определялся фотопланиметрическим методом по всей поверхности массива, с
использованием шаблона для подсчёта содержания кусков различной крупно-
сти. При этом забой фотографировался с расстояния 20м через шаблон разме-
ром 1000 ×1000 мм с нанесенной масштабной сеткой 10×10 мм. С помо-
щью этой сетки определялся средний размер отдельности и их число N на 1 м2
массива по формуле МГИ:
(1)
где n – число отдельностей заданной крупности на измеряемой площади S (м2),
шт.
182
Таблица 1 - Гранулометрический состав (усредненный) взорванной горной массы
Процентное содержание фракции Участок Крепость
Пород 0-200 201-300 301-400 401- более
Эк-р № 31 (участок-1) 6 33.4 25.8 27.6 13.2
Эк-р № 43 (участок-2) 7 28.1 19.2 25.6 27.1
Эк-р № 46 (участок-3) 8 29,9 22,8 24,5 22,8
С целью повышения точности, данные фотопланиметрических измерений,
сопоставлялись с натурными измерениями и результатами исследований по
экспериментальным взрывным работам [7] на карьерах ОАО «ДФДК» в 2004 –
2005 г., что позволило обеспечить измерения с погрешностью не более 3 – 5%.
Для определения выхода любого класса крупности, построим суммарные
характеристики (по плюсу), поскольку по виду частной характеристики невоз-
можно прогнозировать распределение в исследуемых массивах взорванных
скальных горных пород более крупных и мелких фракций (рис. 1).
Рис. 1 – Суммарные характеристики крупности (по плюсу) взорванной горной массы
Наклон кривой в верхней части суммарной характеристики (рис. 1) для 1-го
участка свидетельствует о незначительной доле кусков размером более 400 мм
в общем объеме скальной массы. Гранулометрический состав породы со второ-
го и третьего участков, как видно по поведению кривых, довольно схожи.
По результатам лабораторных исследований, было установлено, что поро-
ды, слагающие отвалы – малосжимаемые, вследствие чего при изменении вер-
тикальной нагрузки от 1 до 12 кг/см2 объемный вес образца породы изменяется
незначительно. Это объясняется механическим составом пород, влияющим на
их сжимаемость.
Исходным материалом для засыпки стенда служили хвосты обогащения из-
вестняков и доломитов ДОФ №1 ЧАО «ДФДК» крупностью 0 - 60 мм и товар-
ное сырье «известняк флюсовый обычный» крупностью 20 – 50, 15 – 40, 40 – 80
183
мм. Материал предварительно был просушен естественным образом (под наве-
сом) при температуре 25 – 320С . Путем сухого рассева материала на ситах с
ячейками размером 20.0, 30.0, 40.0 мм были получены соответствующие клас-
сы крупности 0 – 20.0, 20.0 – 30.0, 30.0 – 40.0, 40 – 80 мм. Из этих классов со-
ставлялись смеси заданного грансостава, которые моделировали грансостав
скальной вскрыши на соответствующих участках карьера «Центральный» ЧАО
«ДФДК», то есть взорванной породы. Для прогнозирования результатов приме-
няем масштабный фактор 1:10. Эксперименты были проведены по следующим
схемам:
- определение углов естественного откоса для выделенных классов крупно-
сти и заданной влажности проводилась при полном формировании плоскости
откоса насыпи. Значение углов естественного откоса для материала разной
крупности и влажности, полученное в результате эксперимента, приведено в
табл. 2;
Таблица 2 - Значение углов естественного откоса в зависимости от класса крупности и
влажности породы
Угол естественного откоса штабеля пород, (град. мин.)
Класс круп-
ности, мм
Сухие породы Влажные породы (весо-
вая влажность W = 12%)
Мокрые породы (W≥
17%)
0 – 20.0 400 20’ 440 00’ 320 30’
20.0 – 30.0 340 35’ 340 20’ 330 15’
30.0 – 40.0 330 55’ 330 35’ 330 00’
40.0 – 80. 0 320 30’ 320 00’ 310 50’
- во второй части эксперимента из исходных классов были приготовлены
смеси моделирующие грансостав участков №№ 1, 2, 3. При формировании пита-
телем штабеля на полную высоту стенда имитировалась экскаваторная и конвей-
ерная отсыпка или разгрузка автосамосвалов или погрузчиков непосредственно
на откос отвала, когда максимально происходил процесс дезинтеграции отсыпае-
мого объема в начальной стадии отвалообразования. Сформированный штабель
делился на три равных слоя по высоте, каждый слой делился на заходки. Обра-
ботке подвергалась каждая заходка, т.е. определялся ее грансостав;
- в заключительном эксперименте отсыпка производилась по схеме, когда по-
сле заполнения всего фронта штабеля, специальным скребком производилось
сталкивание массы под откос, этим имитировалась работа бульдозера. обработка
этого эксперимента производилась по выше приведенной схеме.
Основные выводы по результатам экспериментальных исследований сводятся
к следующему:
- при отсыпке сыпучих пород на горизонтальное, либо на наклонное основа-
ние происходит установление определенного угла естественного откоса, кото-
рый для данного типа пород определяется классом крупности и влажностью и не
зависит от способа формирования насыпи (табл. 2);
- реальная поверхность откоса отвала, сложенного из сыпучих пород, имеет
кривизну, которая определяется распределением масс по крупности и влажно-
184
стью слагающих пород.
Аналитическая зависимость между углом естественного откоса (тангенсом
угла) и гранулометрическим составом сыпучей породы для выделенного гори-
зонта штабеля прогнозирует результат натурных измерений с погрешностью не
более 3,5% (рис. 2)
Кривая
№
Влажность
породы Уравнение кривой Дисперсия
1 2% y = 1,0302x-0,122 R² = 0,9746
2 12% y = -1E-06x3 + 0,0003x2 - 0,0144x + 0,8251 R² = 0,9671
3 >17% y = 0,3588x0,1011 R² = 0,9601
Рис. 2 – Изменение тангенса угла естественного откоса штабеля от класса крупности мате-
риала и его влажности;
- при отсыпке штабеля из скальных сыпучих пород определенного грануло-
метрического состава происходит перераспределение масс по крупности ма-
териала. В верхней части штабеля доминирует мелкая фракция, в нижней части –
крупная. При этом более качественное разделение наблюдается при подаче ис-
ходного материала имитирующую разгрузку непосредственно на откос отвала,
поскольку в этом случае обеспечивается максимальное рассредоточение сла-
гающих частиц при падении на откос. При сталкивании материала скребком
(имитация работы бульдозера) разделение породы по крупности выражено сла-
бее, особенно в верхнем слое штабеля;
- характерной особенностью откоса является наличие в нижней части выпо-
лаживающей призмы (контрфорса), состоящей из крупных фракций. Параметры
призмы тем больше, чем выше процентный состав крупной фракции в исходном
материале. При моделировании отвалообразования подобного конвейерному и
материалу подобному грансоставу участка №1 формировалась призма высотой
185
равной 1/4 от высоты штабеля – Н0, для участка №3 соответственно 1/3Н0, а для
участка №2 – более 1/3 высоты штабеля (0,38Но). В тоже время при отсыпке
штабеля толстыми слоями (имитация бульдозерного отвалообразования) разде-
ление на фракции проявлялся в меньшей степени. В результате чего размеры вы-
полаживающих призм составили: участок №1 – 0,2Н0, участок №2 – 0,3Н0, Уча-
сток №3 – 0,27Н0;
- экспериментально установлено, что разделительная способность наклонной
поверхности насыпных тел увеличивается по мере возрастания их высоты. В
процессе сползания консолидированной массы происходит втирание в верхней
части откоса мелких фракций в пространство между кусками крупных фракций.
Постепенно просеиваясь, мелкие фракции-заполнители перемещаются от верха
до основания штабеля, что позволяет сделать вывод о том, что для сыпучей гор-
ной породы определенного гранулометрического состава существует мини-
мальная высота наклонной поверхности, с которой эффективно происходит
разделение породы по крупности.
Таким образом, с целью максимального раскрытия складируемого скального
материала по крупности следует рекомендовать периферийную разгрузку авто-
самосвалов (одноковшовый колесных погрузчиков и экскаваторов) на отвалах с
максимальным объемом отгружаемой пород непосредственно на откос или ис-
пользовать конвейерное отвалообразование дробленых пород. Последнее пред-
ставляется проблематичным, в силу необходимости первичного дробления
скальной вскрыши для обеспечения приемлемого размера куска для конвейера.
Наличие слоистой структуры с разным коэффициентом сцепления отдельно-
стей и вогнутой поверхности откоса отвала (рис. 3), требует пересмотра подхо-
дов к методике определения коэффициента запаса устойчивости для отвалов из
скальных вскрышных пород.
Расчет устойчивости неоднородных откосов отвалов осуществляем спосо-
бом суммирования сил на поверхности разрушения. Коэффициент запаса ус-
тойчивости определяется по формуле:
∑
∑=′
сд
удF
τ
τ
, (2)
где удτ и сдτ - соответственно удерживающие и сдвигающие напряжения, дейст-
вующие на поверхности разрушения.
186
1 – поверхность скольжения, 2 – прямолинейный откос
Рис. 3 – Схема расчета параметров для естественного контрфорса для предотвращения
поверхностных и фильтрационных деформаций
При учете наличия естественного контрфорса необходимо в выражении для
F учитывать нормальное давление σmin
∑
∑ ×+
=
сд
дуд
к
l
F
τ
στ min
(3)
где lд – длина откоса на которую действует нагрузка контрфорса, м:
- участок 1 - lд = 8,2м
3811,1
627
2,84.85,2597,1869,0862
1 =
⋅+⋅+⋅
=кF
- участок 2 - lд =10,2м
41,1
627
2,104.85,2597,1869,0862
2 =
⋅+⋅+⋅
=кF
- участок 3 - lд = 9,5м
40,1
627
5,94.85,2597,1869,0862
3 =
⋅+⋅+⋅
=кF
С учетом естественной кривизны откоса, при наличии в нижней части приз-
мы – контрфорса, коэффициента запаса устойчивости увеличивается на 10% -
12%. Это может служить основанием безопасного повышения высоты ярусов
внешних и внутренних отвалов скальной вскрыши на 1,5м для пород с участка
№1 и на 2 м с участков № 2 и 3.
Таким образом, зависимость коэффициента устойчивости от среднего куска
187
в скальной вскрыше при условии формирования яруса высотой 15м примет вид:
срк dF ⋅+= 1514,025,115
Для Н=20м
срк dF ⋅+= 1495,018,120
Для Н=25м
срк dF ⋅+= 1424,014,120
Исходя из приведенных выше расчетов, с учетом скорректированного коэф-
фициента устойчивости отвалов, появляется возможность размещения допол-
нительно 10% объемов скальных вскрышных пород в пределах занятых под от-
валы площадей, что является примером рационального природопользования
при открытой разработке месторождений [9].
Положительный экономический эффект ожидается получить за счет сокра-
щения площади, занимаемой отвалом скальной вскрыши, на 7% за счет увели-
чения высоты отвала и уменьшение платы за землю (на 7%).
Так существующая площадь земли, занимаемая внешним отвалом вскрыш-
ных пород карьера «Центральный» ЧАО «ДФДК» составляет 138 Га. С учетом
скорректированного коэффициента устойчивости, его площадь могла бы соста-
вить 128 Га.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гальянов А. В. Исследование эффекта сегрегации при отсыпке рудных перегрузочных складов / А. В.
Гальянов, Ю. В. Лаптев // Изв. УГГГА. Серия: Горное дело. – 1998. – Вып.7. – С. 62- 67.
2. Вилкул Ю.Г. Моделирование и исследование гравитационной сегрегации скальной горной массы в
процессе отвалообразования с применением методов планирования экспериментов / Ю.Г. Вилкул, В.К. Слобо-
дянюк, А.С. Аралкин / – Разработка рудных месторождений. – 2007. – вып. 91.
3. Ворон Е.А. Проблемы складирования шахтных пород на ш. «Алмазная» / Е.А.Ворон, Л.П. Иванчишина
// Геотехническая механика. – 2005. – Вып. 55. – С. 243 -247.
4. Кустов В.В. О математическом моделировании процесса сегрегации горной массы при формировании
конусообразного объекта / В.В. Кустов, Г.Д. Пчелкин- Металлургическая и горная промышленность. – 2009. -
№1. – с. 96-101.
5. Кустов В.В. Использование сегрегации при разработке техногенных месторождений с целью повыше-
ния качества продукции / В.В. Кустов, Г.Д. Пчелкин // Материалы международной конференции «Форум гор-
няков – 2009». – 2009.- с.171 – 175.
6. Кустов В.В., Пчелкин Г.Д. О проблеме выбора технологий формирования и последующей разработки
техногенного месторождения с учетом сегрегации горных пород / В.В. Кустов, Г.Д. Пчелкин // Материалы ме-
ждународной конференции «Форум горняков – 2011». – 2011.- с.99 – 104.
7. Исследовать физико-геологические условия устойчивости отвалов ДОФ, отвалов вскрышных пород
карьеров и разработать предпроектную документацию по предупреждению оползневых явлений: Отчет о НИР
(заключительный) / Научно-исследовательский горнорудный институт Донецкий филиал (ДонНИГРИ); Руко-
водитель П. Н. Калмыков. – №01840026152. – Донецк, 1985. – 87 с.
8. Научные основы рационального природопользования при открытой разработке месторождений: мо-
ногр. / Г.Г. Пивняк, И.Л. Гуменик, К. Дребенштедт [и др.] – Д.: Национальный горный университет, 2011 –
568 с.
188
УДК 622.831:550.3
Д-ра техн. наук Т. А. Паламарчук,
А. А. Яланский,
гл. технолог Н. Т. Бобро
(ИГТМ НАН Украины),
д-р техн. наук В. П. Куринной
(ГВУЗ «НГУ»)
КЛАСТЕРНО-ИЕРАРХИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ КАК РЕЗУЛЬТАТ
ПРОЯВЛЕНИЯ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА ПРОЧНОСТИ
ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
На основі розгляду кластерно-ієрархічних структур, як результату прояву масштабного
ефекту міцності геомеханічних систем, зроблено висновок, що для оцінки переважних роз-
мірів блоковості, багаторівневих властивостей гірських порід і масиву необхідно залучати
статистичний апарат полімодальних законів розподілу, що дозволяє розділяти багатомодаль-
ні розподіли і компонувати сумарний розподіл з простих розподілів.
CLUSTER-HIERARCHIC STRUCTURES AS A RESULT OF
MANIFESTATION OF THE SCALE EFFECT OF GEOMECHANICAL
SYSTEM STRENGTH
Basing on cluster-hierarchic structures considered as result of manifestation of the scale effect
of geomechanical system strength, it is concluded that in order to estimate primary sizes of blocks
and multilevel properties of the rocks and massif it is necessary to apply statistical laws of polymo-
dal distribution, which allow to divide multimodal distributions and arrange total distribution con-
sisting of simple distributions.
Общеизвестно, что неоднородность структуры присуща практически всем
горным породам. Это вызвано, прежде всего, многокомпонентностью горных
пород, а также наличием дефектов в структуре, максимальный размер которых
сравним с размерами исследуемого образца горной породы. М. А. Садовский
со своими сотрудниками в работах [1–4] убедительно доказывают, что неодно-
родность, присущая горным породам, упорядоченная, что во всех структурных
отдельностях, существующих в горных породах, а также в гранулометрическом
составе разрушенных горных пород наблюдается группирование отдельностей
определенных размеров вокруг отдельностей с преимущественными размерами.
В результате выполненных исследований авторами сделан вывод, что всем
твердым материалам присуще общее свойство, состоящее в том, что при разде-
лении их на части, а также при объединении отдельных частиц, распределение
отдельных кусков по размерам представляет собой иерархическую последова-
тельность преимущественных размеров, в первом приближении не зависящую
от физико-химических свойств исследуемого материала. Деформируемый твер-
дый материал рассматривается М. А. Садовским как открытая система элемен-
тов, каждый из которых находится в своем энергетическом состоянии, которое,
в свою очередь, может изменяться от стабильного до неустойчивого [2, 4]. Если
к рассматриваемой системе извне подводится энергия, то наблюдается взаимо-
действие отдельностей, при этом изменяются как их свойства, так и свойства
|