способ обеспечения устойчивости высоких уступов

Формула изобретения

Способ обеспечения устойчивости высоких уступов, включающий отстройку крутонаклонных и вертикальных уступов и участков борта в средних и глубоких зонах и применение традиционных схем заоткоски высоких уступов и их укрепления в стадии разрушения тяжами и смолами, отличающийся тем, что вначале разделяют вскрышную толщу пород по вертикали на зоны по трещиноватости и прочностным свойствам и отстраивают в них наклонные, крутонаклонные, вертикальные участки бортов с креплением в верхних, средних, а иногда и глубоких зонах при доработке карьера и его углубления, причем отстройку откоса уступа на бермовом горизонте ведут с учетом проведенных выше ряда рабочих скважин вблизи планируемого откоса и бермы, для чего в них помещают на высоту, близкую к половине высоты перебура, укрепляющую смесь в виде цементной смеси или смолы, которая при взрывных работах затекает в щели и их цементирует, при этом водоцементное отношение или долю добавок отвердителей в смолу регулируют и устанавливают с учетом водообильности пород и продолжительности времени от закладки смесей до производства взрыва и вводят непосредственно перед ним, а после образования отрезной щели и взрыве отбойных скважин и уборки пород до уровня кровли уступа выполняют дополнительно укрепление приоткосного массива уступа бурением шпуров вдоль откоса и устанавливают в них анкера, которые связывают со штангами, устанавливаемыми за пределом клина разрушения - сдвига, и для удержания блоков от смещения в откосе соединяют анкера и штанги тросом змееобразным образом, а со стороны откоса бурят скважины (шпуры) под анкеры в укрепленные участки по определенной сетке, соответствующей укрепленным отдельностям, и навешивают металлическую сетку на высоту разрушения клина и на поверхности до удерживающих штанг, и в завершение торкретизируют цементной смесью для исключения подтока воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом месторождений полезных ископаемых в виде горизонтальных, наклонных и крутонаклонных рудных тел, а также жил при выемке вскрыши и руды в глубоких карьерах и строительстве крупных предприятий.

Известен способ обеспечения устойчивости высокого уступа оптимизацией взрывных работ при создании щели и укрепления откосов [1, стр.13-21].

Недостатком способа является то, что при отработке вышележащего подуступа происходит разрушение бермового горизонта взрывом зарядов рабочих скважин и применение зарядов ВВ при создании щели лишь увеличивает зону разрушения.

Известен способ свайного укрепления клина сдвига [1, стр.112-127]. Недостатком способа является то, что этот способ отличается трудоемкостью укрепления сваями и не всегда эффективен, если клин сдвига представлен отдельностями и кусками пород. Известен способ укрепления откоса цементационными скважинами [1, стр.155-158]. Недостатком способа является то, что способ достаточно трудоемок и не всегда надежен, поскольку в значительной степени зависит от степени разбитости ослабленного участка трещинами и типа пород. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности достигаемому результату является способ обеспечения устойчивости высокого уступа его креплением [2].

Недостатком способа является то, что его применение ограничивается ослабленными породами карьеров алмазных трубок, отличается большой трудоемкостью укрепления и недостаточной эффективностью по обеспечению устойчивости высокого уступа.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности при отстройке высокого уступа и его поддержания в устойчивом состоянии своевременным укреплением комплексом скрепляющих и укрепляющих средств в период создания щели.

Поставленная цель достигается тем, что отстройку бортов ведут крутонаклонными и вертикальными уступами и участками борта в средних и глубоких зонах и применением традиционных схем заоткоски высоких уступов и их укрепления в стадии разрушения тяжами и смолами, при этом вначале разделяют вскрышную толщу пород по вертикали на зоны по трещиноватости и прочностным свойствам и отстраивают в них наклонные, крутонаклонные, вертикальные участки бортов с креплением в верхних, средних, а иногда и глубоких зонах при доработке карьера и его углублении, причем отстройку откоса уступа на бермовом горизонте ведут с учетом проведенных выше ряда рабочих скважин вблизи планируемого откоса и бермы, для чего в них помещают на высоту, близкую к половине высоты перебура укрепляющую смесь в виде цементной смеси или смолы, которая при взрывных работах затекает в щели и их цементирует, при этом водоцементное отношение или долю добавок отвердителей в смолу регулируют и устанавливают с учетом водообильности пород и продолжительности времени от закладки смесей до производства взрыва и вводят непосредственно перед ним, а после образования отрезной щели и взрыве отбойных скважин и уборки пород до уровня кровли уступа выполняют дополнительно укрепление приоткосного массива уступа бурением шпуров вдоль откоса и устанавливают в них анкера, которые связывают со штангами, устанавливаемыми за пределом клина разрушения - сдвига, и для удержания блоков от смещения в откосе соединяют анкера и штанги тросом змееобразным образом, а со стороны откоса бурят скважины (шпуры) под анкеры в укрепленные участки по определенной сетке, соответствующей укрепленным отдельностям, и навешивают металлическую сетку на высоту разрушения клина и на поверхности до удерживающих штанг, и в завершение торкретизируют цементной смесью для исключения подтока воды.

Преимущество предлагаемого способа разработки с укреплением уступов по сравнению с традиционной технологией заключается в том, что не доводят отстроенный высокий уступ до стадии разрушения и осыпания бермы, а затем укрепляют при больших объемах разрушения, а сразу создают устойчивый укрепленный откос и затем только контролируют его состояние (без работ по уборке камней и блоков, выпадающих из козырька откоса уступа).

На фиг.1-5 приведены основные схемы по укреплению откоса высокого уступа.

Фиг.1 - Общая схема укрепления высокого уступа - по вертикали.

Фиг.2 - Схема укрепления высокого уступа в плане.

Фиг.3 - Схема укрепления откоса до нанесения цементного или смолоинъекционного состава.

Фиг.4 - Схема укрепления откоса в законченном виде:

1 - скважина перебура с цементирующим составом в основании,

2 - анкер,

3 - клин сдвига - разрушения,

4 - штанга,

5 - анкера связи,

6 - трос,

7 - металлическая сетка,

8 - горизонтальный анкер,

9 - цементирующий состав (торкре-бетон).

Фиг.5(а и б) - Укрепление уступов на карьере алмазных трубок Мир - прототип.

Пример выполнения

Способ обеспечения устойчивости уступов при разработке месторождений глубоким карьером и отстройки откосов бортов и высоких уступов с их креплением показано на схемах, помещенных на фиг.1-5, и осуществляется следующим образом. На сложно-структурных месторождениях Коашва, Ковдор, Олений ручей и др. при отработке верхнего подуступа в ряду скважин вблизи откоса на бермовом горизонте на глубину перебура h₁=1,1-1,5 м, расстоянием от откоса l ₁=1-1,5 м и между ними l₆=4-5 м вводят перед взрывом цементную смесь или смолу и перекрывают от взрывчатых веществ ВВ, при их взрыве в трещины нагнетается цементная смесь и дополнительное укрепление осуществляется механическим комплексом, состоящим из блока вертикальных анкеров 2 вдоль откоса глубиной h₂=1-1,5 м и расстоянием от откоса l₂=0,5-1 м и между ними l₅=3-3,5 м и диаметром 30-40 мм, связанных прутом 5 диаметром 25-30 мм со штангами 4 диаметром 50-100 мм, бывшими в употреблении, устанавливаемыми за пределами устойчивости клина сдвига 3 на глубину, соответствующую прочному массиву 3-4 м, расстоянием от откоса l₃=3-3,5 м и между ними l ₀=5-5,5 м и блоком приоткосного укрепления, состоящим из анкеров 8, устанавливаемых вдоль откоса на ослабленном участке по сетке, например, 2×3 м с расстоянием между ними l ₄=3-3,5 м, а в глубину h₃=2-2,5 м, на концы которых навешивается металлическая сетка 7 на глубину h₄ =4-5 м с толщиной проводки 2-3 мм, которая огибает козырек уступа и прикрепляется к штанге 4 в устойчивых породах, и для связности массива, кусков анкера 2 и штанги 4 на уступе связывается тросом 6 таким образом, что даже ослабленный один блок не может выпасть из козырька уступа, а в завершение работ для исключения попадания воды и ее в последующем замерзании - таянии металлическую сетку 7 покрывают цементным раствором 9, торкретизируют и сглаживают, а затем продолжают уборку породы при отработке верхнего подуступа высокого сдвоенного (строенного) уступа.

Источники информации

1. Фисенко Г.Л., Ревазов М.А., Галустьян Э.Л. Укрепление откосов в карьерах. М.: Недра. - 1974. - 206 с.

2. Укрепление уступов на карьере трубки. «Мир» (прототип).