Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геомеханическое и технологическое обоснование предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и системы мониторинга массива пород

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Геомеханическое и технологическое обоснование предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и системы мониторинга массива пород"

На правах рукописи

Мелик-Гайказов Игорь Вячеславович

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛОВ НАКЛОНА БОРТОВ КАРЬЕРА В КОНЕЧНОМ ПОЛОЖЕНИИ И СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА МАССИВА ПОРОД (на примере карьера ОАО «Ковдорский ГОК»)

Специальность 25.00.20 ~ «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (открытая, подземная и строительная)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Апатиты 2006

Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской Академии наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор А.А.Козырев доктор технических наук С,П.Решетняк

Официальные оппоненты:

доктор технических наук С.Н.Савченко кандидат технических наук А.В.Григорьев

Ведущая организация:

ОАО «Институт Гипроруда»

Защита состоится 27 декабря 2006 года в 14,30 на заседании диссертационного совета Д002.029.01 при Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук по адресу: 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д.24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Горного института КНЦ

РАН.

Автореферат разослан -23 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

Чуркин О.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Обшей тенденцией развития горной промышленности является переход к отработке глубинных запасов месторождений полезных ископаемых, для которых характерно иное состояние массива горных пород по сравнению с его состоянием вблизи земной поверхности. При этом увеличивается степень напряженности массивов пород, и изменяются их деформационно-прочностные характеристики. В результате этого первоочередной становится проблема обеспечения устойчивости горных выработок. Применительно к предприятиям, ведущим горные работы открытым способом, одна из главных проблем в таких условиях - проблема обеспечения устойчивости бортов карьеров в конечном положении. Для крупных рудных карьеров увеличение глубины отработки приводит сначала к увеличению объемов вскрышных работ, а потом - к необходимости перехода на подземный способ добычи, что требует значительных материальных затрат и не всегда реально осуществимо на практике. Альтернативный путь, позволяющий продлить срок работы карьеров, — пересмотр первоначального проекта конечного контура карьера и формирование бортов с увеличенными углами наклона.

Увеличение угла наклона борта карьера на конечном контуре приводит к весьма значительному уменьшению объема вскрышных работ. В частности, увеличение угла наклона борта карьера с 39 до 40е при высоте борта 400 м обеспечивает снижение объема вскрышных пород в контуре карьера более чем на 345 тыс. м3 на каждые 100 м периметра борта.

В зарубежной практике работы карьеров в прочных скальных массивах есть примеры формирования конечных бортов с высокими значениями их углов. На карьерах Patabora (ЮАР), Cleveland Cliffs (США), Flintkote Mine, Westfrob Mine (Канада), Aitik (Швеция) к настоящему времени углы наклона бортов на конечном контуре составляют 50-80°. На карьерах Российской Федерации тоже есть опыт формирования крутых бортов карьеров. На карьерах, отрабатывающих якутские алмазные месторождения «Айхал», «Мир», «Интернациональная», на карьере Целиноградского горно-химического комбината сформированы участки бортов высотой до 120 м с углами откосов более 50°. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что производством востребованы технические решения по формированию бортов карьеров с высокими значениями углов их наклона.

В то. же время формирование подобных бортов требует пересмотра технологии и организации горных работ, в частности, — применения «щадящих» схем взрывных работ вблизи предельного контура карьера, буровых станков с уменьшенным диаметром скважин, оборудования для

заоткоски уступов, более строгой дисциплины ведения горных работ, организации контроля за поставленными в конечное положение бортами.

Необходимо создание новых геомеханнческих подходов для теоретического обоснования возможности повышения углов наклона нерабочих бортов карьеров, а также - разработка специальных систем контроля состояния .массива пород!. Применительно к условиям скальных пород новые геомеханические подходы должны базироваться на представлении массива как -иерархически-блочной среды, находящейся в общем случае под действием гравитационно-тектонических полей напряжений. При этом для решения геомеханических задач и, в частности, определения оптимальных углов наклона бортов целесообразно применять модельный подход, заключающийся в последовательной поэтапной разработке инженерно-геологической, геомеханической и расчетной моделей массива пород, вмещающего карьерную выемку. Применение такого подхода требует, в свою очередь, совершенствования методов получения необходимой информации о свойствах и состоянии массива пород, а также - степени их изменения в пространстве и во времени, т. е. систем контроля состояния массива пород. Существующие в настоящее время методы контроля состояния массива пород на действующих карьерах, как правило, имеют фрагментарный характер. Контролируются только отдельные участки карьера, а применяемые методы ориентированы в основном на мониторинг деформационных процессов, занимающих длительные промежутки времени (оползни, оплывины, просадки), что характерно для приповерхностной части месторождений. В основном используются геодезические методы контроля с использованием обычного набора инструментов, имеющегося в распоряжении предприятия. Как правило, контролируются наиболее ответственные участки борта (транспортные бермы, места установки оборудования), т. е. зоны контроля ограничиваются первыми сотнями метров. Применение геодезических методов, как правило, ограничивается эпизодическими скважинными исследованиями, выполняемыми силами специализированных организаций. Такое положение приводит к тому, что борта карьера в конечном положении, формируемые с углами наклона 45-55°, не обеспечиваются адекватной системой контроля, что повышает риск непрогнозируемой потери ими устойчивости.

В настоящее время назрела необходимость разработки специальных систем контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур, которые должны отличаться, прежде всего, комплексностью применяемых методов, адекватных свойствам и состоянию контролируемого массива пород. Помимо этого, важнейшим требованием к современным системам контроля состояния массива пород является их многоуровневость. Это предполагает, с одной стороны, охват системой контроля всего массива

пород, включающего карьерную выемку и геомеханическое пространство вокруг карьера для получения общей информации о геомеханических и геодинамических процессах, происходящих в массиве. С другой стороны, на базе полученной общей информации осуществляется выделение на конечном контуре карьера наиболее ответственных участков, подлежащих контролю.

Таким образом, обоснование предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и разработка специальной системы мониторинга массива горных пород является актуальной научно-технической задачей

Цель диссертационной работы — расширение границ и увеличение эффективности открытых горных работ путём геомеханического и технологического обоснования углов наклона бортов карьера в предельном положении и разработки специальной системы мониторинга массива вмещающих борта пород.

Основная идея работы заключается в учете реальных физических свойств массивов скальных пород и их напряженного состояния, а также в разработке и внедрении системы контроля состояния массива пород для повышении надежности принимаемых решений по конструкции, параметрам бортов и уступов карьера.

Задачи исследований;

1. Анализ геомеханических и горно-технических факторов, определяющих условия постановки бортов карьеров на конечный контур.

2. Изучение напряженного состояния, физических свойств и структурной нарушенности массива пород, включающего в себя карьерное поле.

3. Изучение конструктивных возможностей постановки борта карьера на конечный контур с учетом реальных горно-геологических условий эксплуатируемого месторождения и требований безопасности.

4. Разработка системы контроля состояния массива пород при постановке' бортов карьеров на конечный контур.

Методы исследования: Обобщение и анализ практики постановки бортов карьера на конечный контур, натурные и аналитические методы исследования напряженного состояния, свойств и структурной нарушенности породного массива.

Научная новизна работы заключается:

* в установлении экспериментальными методами параметров напряжен но-деформированного состояния массива в окрестности карьерной выемки, констатации превышения более чем в два раза горизонтальными напряжениями вертикальных и выявлении тенденции их увеличения с глубиной;

■ б учёте в расчётной схеме действия избыточных горизонтальных напряжений и геомеханическом обосновании возможности у кручения бортов карьера до 45-60°;

• в определении размеров нарушенной зоны в конструктивных элементах уступов при применении обычной н щадящей технологий постановки борта в конечное положение;

• в разработке системы многоуровневого контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур, с помощью которой возможен комплексный мониторинг как в целом всего иерархично-блочного массива пород, включающего в себя карьерное поле, так и отдельных, наиболее ответственных участков борта карьера.

Научные положения, выносимые на защиту:

]. В тектонически-напряженных скальных массивах горных пород формирование борта карьера с углами наклона в предельном положении 45-60" возможно за счет повышенной устойчивости пород при действии в них горизонтальных напряжений, превосходящих по величине вертикальные.

2. Обоснованы рациональные конструкция и параметры борта карьера в конечном положении за счет применения высоких уступов с вертикальными откосами, а также транспортных и предохранительных берм оптимальной ширины.

3. Конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию иерархично-блочного массива пород, что достигается многоуровнев остью (иерархичностью) системы контроля, применением комплекса методов, адекватных контролируемым объектам (борту карьера, участку борта, отдельному уступу).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обоснована:

• данными практики ведения горных работ открытым способом, в том числе при постановке бортов на конечный контур в условиях карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»;

• соответствием теоретических результатов определения степени устойчивости отдельных участков борта карьера результатам натурных исследований;

• положительными результатами внедрения разработанных рекомендаций при постановке бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» на конечный контур.

Реализация работы в промышленности.

Разработанные рекомендации использованы:

• в «Проекте опытно-промышленного участка с вертикальными откосами уступов на II очереди рудного ДКК (карьер рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК»)» в 1999 г. (ДКК - дробильно-коквейерный комплекс);

• в Технологическом регламенте «Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника «Железный» в конечном положении» в 2002 г.;

• в проекте глубокого карьера ОАО «Ковдорский ГОК» в 2006 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались

на технических советах ОАО «Ковдорский ГОК» и «Институт Гипроруда» в 1998-2006 гг.; на международных конференциях и симпозиумах: Ежегодной конференции и выставке Общества горных инженеров США в г. Цинциннати в 2003 г. (2003 SME Annual Meeting and Exhibit), Восьмом международном симпозиуме «Горное дело в Арктике» (8th International Symposium on Mining in the Arctic) в г, Апатиты в 2005 г.; Восьмом международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» в г. Белгород в 2005 г.; на IX региональной научной конференции Кольского филиала Петрозаводского государственного университета в г. Апатиты в 2006 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения и содержит 138 страниц машинописного текста, включая 19 рисунков, 9 таблиц и список использованной литературы из 78 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Наиболее существенный вклад в обоснование и совершенствование методов и способов постановки бортов карьеров на конечный контур в России и странах СНГ внесли: ГЛ. Фисенко, В.П. Будков, Э.Г. Газиев, ЭЛ. Галустьян, А.М. Гальперин, А.Н. Гурин, A.M.Демин, Н.К.Звонарев, В.Г. Зотеев, A.B. Зубков, А.А.Козырев, ЭЗ. Кастарьян, AM. Мочалов, М.Е.Певзнер, Т.К. Пустовойгова, СЛ. Решетняк, АД Сашурин, В А. Фокин, В.К. Цветков, Р.Б. Юн, В Л. Яковлев и др. Из зарубежных исследователей необходимо отметить: С. Brawner, Е. Hoek, W. Hustnilid, A. Karzulovic, J. Sjoberg, К. Terzaghi и др.

Вопросам, связанным с определением параметров структурных нарушений в приконтурном массиве пород уделяли внимание, помимо упомянутых исследователей, A.A. Варга, Г.А. Голодковская, JI.B. Шаумян,

В.А. Дунаев, M.B. Рац, Е.М. Сергеев, С,С. Серый, С.Н. Чернышов, L. Muller, W. Wittke и др.

Вопросы анализа напряженного состояния в окрестности карьерных выемок рассматривались в работах И.Т. Айтматова, Ю.В. Демидова, А.Н. Енютина, С.Н. Журина, Д.М. Казикаева, В.Н. Калмыкова, A.A. Козырева, В.А. Мальцева, В.В. Рыбина, М.В. Рыльниковой, С.Н. Савченко, С.А. Юфина A.B. Яковлева и др.

Анализ работ показал, что общее направление развития научных знаний в области геомеханического и технологического обоснования конструкции и параметров бортов карьера в предельном положении развивалось в направлении от усреднения свойств и состояния грунтового массива при ведении горных работ на малых глубинах к дифференциации свойств и состояния скального массива при их углублении. В соответствии с этим происходила эволюция подходов к определению устойчивости откосов различного назначения и методов их контроля, от подхода, опирающегося на свойства грунтовых масс, полагаемых однородной средой, к подходам, учитывающим свойства скальных массивов, прежде всего их блочность и сложное напряженное состояние.

Аналогичная ситуация сложилась при проектировании бортов карьеров, формируемых в скальных горных породах. Не учитывались в должной степени прочностные свойства таких пород, напряженное состояние нетронутого массива, и углы наклона откосов уступов принимались по аналогии с вариантами в малопрочных породах, как правило, 60-75°. В итоге нерабочие борта отечественных карьеров были заведомо по ложе, чем позволяли прочностные свойства массива пород.

В свою очередь, таким же образом происходило и развитие систем контроля устойчивости бортов карьеров. Зачастую методические подходы контроля состояния массива, разработанные для слабосвязных пород, переносятся на скальные массивы. Следствием этого может быть несоответствие методов контроля — сущности и свойствам собственно контролируемого объекта, что отрицательно сказывается на безопасности ведения горных работ открытым способом.

На основе вышесказанного можно сделать вывод, что обоснование крутых предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и разработка специальной системы мониторинга массива пород является актуальной научно-технической задачей.

Исследования по обоснованию формирования бортов с высокими углами наклона на конечном контуре проводились на примере карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК».

Основные результаты диссертационной работы отражены в научных положениях, выносимых на защиту.

1. В тектонически-напряженных скальных массивах горных пород формирование борта карьера с углами наклона в предельном положении 45-60° возможно за счет повышенной устойчивости пород при действии в них горизонтальных напряжений, превосходящих по величине вертикальные.

В целом вмещающие породы Ковдорского месторождения являются достаточно прочными для реализации идеи применения более крутых углов наклона бортов карьера (рис. 1, табл. 1,2). Имеющиеся в массиве структурные нарушения также не исключают возможности применения более крутых углов наклонов, как бортов карьера, так и откосов отдельно взятых уступов, хотя и вносят существенные ограничения в пути и способы ее внедрения в практику горных работ.

Рис. 1. Схема разделения массива

Ковдорского месторождения на инженерно- геологические блоки (по данным ВИОГЕМ): 1 — границы и номера инженерно-геояогич еских блоков; 2 — зоны тектонических нарушений 1-го ранга

Таблица 1

Прочностные и упругие свойства основных типов горных пород Ковдорского комплексного месторождения

Тип пород Предел прочности при сжатии стС!В МПа Предел прочности при растяжении а,, МПа Модуль Юнга £105, МПа Коэффициент Пуассона v

Скальные (фенит, ийолит) >100 15 0,7-1 0,1-0,15

Полускальные (карбо натизированные ийолнты, гтироксениты) 40-100 10 0,4-0,7 0,20-0,25

Дез инте гр ированные (карбонатиты) 18-20 2 0,1-0,3 0,25-0,35

Апатит-штаффел иты 1 <0,1 <0,1 0,35-0,4

Таблица 2

Характеристики паспортов прочности по поверхностям ослабления

Тип поверхности ослабления Сцепление С', МПа Угол внутреннего трения ф', град.

Кар бонатит- карбонатит 0,30-0,35 35-42

Фен ит-фенит 0,25-0,55 24-36

П ироксениг-пироксе н ит 0,35-0,4 36-37

Бетон-бетон 0,12 23

Бетон-влажная глина-бетон 0,02-0,03 23

Риск потери устойчивости отдельными уступами, по нашему мнению, в достаточной мере компенсируется научным сопровождением процесса проектирования карьера и мониторингом массива в ходе реализации проекта. При этом вполне оправдан и индивидуальный подход к поблочному проектированию отработки отдельных участков контура карьера.

Основным способом, позволяющим увеличить конструктивный угол наклона постоянных бортов карьера, является повышение угла откоса сдвоенных или строенных в конечном положении уступов, поскольку ширина транспортных и предохранительных берм является регламентированной.

Геомеханическое обоснование возможности формирования бортов карьеров в массиве прочных скальных пород с использованием высоких (высотой первые десятки метров) вертикальных уступов и углами откоса борта 45-60° должно базироваться на исследованиях напряженного состояния породного массива, его структуры и свойств, мощности нарушенной зоны, а также технологических особенностях формируемых конструкций борта карьера.

Исследования параметров геомеханического состояния массива проводились на различных участках контура карьера. Места исследований располагались на различных глубинах от первоначального рельефа, отличались разнообразием горно-геологических и геомеханических условий. На рис. 2 показана схема положения наблюдательных станций и отдельных наблюдательных скважин в пределах опытно-промышленного участка в северо-восточной части контура карьера.

Схема положения наблюдательных станций и отдельных наблюдательных скважин в пределах опытно-промышленного участка (северо-восточная часть контура карьера):

1 — система координат и высотные отметки уступов;

2 — положение наблюдательных станций и скважин;

3 —зоны тектонических нарушений Iранга

щкгш

•ф-г

{ 2 3

Определение параметров напряженного состояния массива пород производилось методом разгрузки.

В табл. 3 показаны параметры напряженно-деформированного состояния массива пород карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»1.

Таблица 3

Параметры напряженно-деформированного состояния массива пород карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»

Глубина измерений (расстояние по вертикали от первоначального рельефа до места расположения измерительной станции) Абсолютная отметка Год измерений Параметры напряженного состояния массива пород

Средние значения квазиглавных напряжений

Максимальная компонента стах, МПа Минимальная компонента оттп, МПа

160 м +94 м 2000 г. 20 4

160 м +94 м 2000 Г. 22 9

112м +142 м 2001 г. 8 —2

88 м +166 м 2003 г. 3 -1

Анализируя полученные данные, в целом можно сказать, что существует довольно четкая зависимость между глубиной проведения измерений и параметрами поля напряжений, - чем больше глубина, тем выше значения действующих напряжений. При этом с увеличением глубины измерений тип напряженного состояния изменяется. На глубине, ориентировочно, до 100 м напряженное состояние определяется только собственным весом пород (гравитационный тип), а на глубинах выше 100 м, напряженное состояние определяется совместным действием собственного веса пород и тектонической составляющей горного давления (гравитационно-тектонический тип).

Определение мощности нарушенной зоны производилось методом ультразвукового каротажа, телевизионной съёмки скважин и реометрии.

В табл. 4 представлены сводные данные скважинных исследований в пределах опытно-промышленного участка (ОПУ). Как следует из данных табл. 4, мощность нарушенной зоны зависит от ориентации скважины. Максимальные значения мощности нарушенной зоны зафиксированы в

1 Измерения выполнялись совместно с сотрудниками Горного института КНЦ РАН по инициативе и лещ непосредственным руководством автора 12

вертикальных и горизонтальных скважинах, минимальные - в наклонных. Это объясняется, по-видимому, тем, что вертикальные и горизонтальные скважины на значительной части своей длины находятся в зоне влияния вышележащего (горизонтальная скважина) и нижележащего (вертикальная скважина) уступа, в то время как наклонная скважина достаточно быстро входит в область относительно ненарушенного массива пород. В целом, мощность нарушенной зоны в пределах ОГГУ по данным измерений в скважинах составляет 3-4,8 м.

Таблица 4

Сводные данные скважин пых исследований в пределах опытно-промышленного участка

№ лан-ции Номер скважины и ее ориентация Горные породы (в верхней части геологической колонки) Скорость распространения упругих волн "V *s (поперечная), Vp (гфодельгйя)* км/с Мощность нарушенной зоны, м

2633 — горизонтальная II■ *>- 6

1 2634 — наклонная под углом 45° Карбонатит У," =2,95 4,8

2 2635 - наклонная под углом 45° Пироксениг II р \D 3

2636 - горизонтальная Vs4, = 3,15 8

2637 - наклонная под углом 45° Пироксениг и 3,1

3 2638—горизонтальная за

2566—вертикальная Оливинит VD^6,5 13

2600—горизонтальная Пироксениг - -

Объем потенциально возможных вывалов был оценен исходя из формирования борта карьера на конечном контуре с использованием уступов с вертикальными откосами высотой несколько десятков метров (24 или 30 м). Вывал образуется в результате сдвига блока пород по поверхностям ослаблений II и Ш рангов, ограничивающим потенциально неустойчивый блок в нарушенной зоне. Рассмотрим характерную для карьера рудника «Железный» ситуацию, когда поверхности ослабления II и III рангов образуют клиновые деформации.

При этом потенциально неустойчивые блоки будут иметь форму треугольной пирамиды, показанную на рис. 3.

Как следует из рис. 3, частота образования потенциальных вывалов будет определяться в основном мощностью нарушенной зоны от воздействия взрывных работ. Изменчивость параметров трещиноватости является дополнительным фактором, влияющим на объем вывала.

В результате расчетов установлено, что при значении мощности нарушенной зоны равным 4 м объем потенциальных вывалов может достигать нескольких десятков кубических метров, что неприемлемо с точки зрения возможности механизированной очистки берм. Однако если мощность нарушенной зоны в результате применения специальных методов ведения взрывных работ ограничить одним метром, то объем потенциального вывала в среднем не будет превышать первых кубических метров. Это вполне приемлемо с точки зрения возможности очистки берм. Таким образом, для обеспечения устойчивости отдельных уступов необходимо снизить мощность нарушенной зоны, что достигается путем применения контурного взрывания при постановке уступов на конечный контур. Как показали результаты натурных исследований, мощность нарушенной зоны при постановке уступов в конечное положение по щадящей технологии удалось снизить до 1 м,

а-план б - разрез по простиранию уступа

Их

Рис. 3. Схема образования потенциальных вывалов из уступа с вертикальным откосам при мощности нарушенной зоны равной 4 м и 1м (II; II; VI; У2 —различные системы трещин)

Расчеты устойчивости борта карьера были выполнены по методике Горного института КНЦ РАН для условий опытно-промышленного участка. Начальные условия по напряженному состоянию массива определялись исходя из результатов измерений, представленных в диссертационной работе. Схемы расчетов показаны на рисунке 4. 14

№1

№2

Рис. 4. Схемы расчета устойчивости борта карьера.

Расчёт устойчивости борта карьера выполняется по формуле:

рпод , рпод рбок , рбок ъг _ тр "*" гсцепи гсцепа "*" гтр "-зап. ~ г, '

где Кзап - коэффициент запаса устойчивости; Рс - сдвигающая составляющая

веса породного блока, т, р^ — сила трения по подсекающей поверхности

тр

скольжения, г, Р"" - сила сопротивления сдвигу но подсекающей

поверхности скольжения, т; - сила сопротивления сдвигу по боковым

сцепл

граням структурного блока, т; Р^ — сила трения по боковым граням структурного блока, учитывающая действие горизонтальных напряжений, т,

= $АВС "Ь-у-соз(90° -Р), у - объемный вес пород,

- 3АВС Ь-у- вт(90° - Р). , <р' - угол внутреннего трения по плоскости ослабления,

С' - сцепление по плоскости ослабления,

сцепл

'ЛВС*

Таблица 5 Суммарные результаты расчёта устойчивости бортов карьера

ИГБ Угол откоса борта карьера, град. Коэффициент запаса устойчивости

1 52 1,23

2 60 1,59

3 50 1,2

4 60 2,45

5 60 1,99

ба 60 1,65

66, в 50 1,44

7 53 1,2

8а 48 1,2

86 50 1,19

9а 60 1,99

96 45 1,2

10 60 2,5

11 60 1,52

12 60 5,4

13 60 1,59

14 58 1,35

15 60 1,49

16 60 4,11

17 50 1,2

18 60 6,54

19 60 1,66

20а 60 6,54

206 60 1,86

берм оптимальной ширины.

Для определения области борта в предельном положении I

Ft; =2-P60K-SABC-tg(p\

В расчетах высота борта на конечном контуре карьера условно полагалось равной Н= 1000 м. Численное значение ширины потенциально неустойчивого блока определялось как расстояние между соседними точками пересечения структурных нарушений I ранга и контура карьера в плане и изменяется для карьера рудника «Железный» от 150 до 800 м. Значения сцепления и угла внутреннего трения для поверхностей ослабления I ранга, принятые в расчетах, составляют; От/м1 и 24е; для поверхностей П ранга: 0,15 т/м2 и 30°, соответственно.

Результаты расчетов показали, что борт карьера может быть сформирован под углами от 45° до 60" при коэффициенте запаса устойчивости Кхт> 1Д в зависимости от параметров структурной нарушенности и напряженного состояния конкретного инженерно-геологического блока (ИГБ) (табл. 5).

Таким образом, формирование бортов карьеров с высокими углами их наклона в предельном положении в массиве прочных скальных горных пород возможно за счет действия в нем высоких горизонтальных напряжений.

2. Обоснованы рациональные конструкции и параметры борга карьера в конечном положении за счет применения высоких уступов с вертикальными откосами, а также транспортных и предохранительных

можных решений по выбору параметров и рассчитаны углы наклона (5не) участков

борта карьера между транспортными бермами для следующих значений высот уступов (от одинарного до счетверенного по высоте для вариантов 12- и 15-метрового уступов): 12, 15,24,30, 36,45,48 и 60 м.

Для уступа высотой 24 м с вертикальным откосом при ширине предохранительной бермы 10-12 м угол 5« составляет от €3 до 69°. Для уступа

При ширине

предохранительной бермы 10 м угол наклона борта в группе уступов (высотой по 24 м) между транспортными бермами составляет при углах откоса уступа 60, 75 и 90°, соответственно, 45, 56, 67°. Аналогичные значения для уступа высотой 30 м при ширине предохранительной бермы 12 м составляют 46, 56 и 68°.

Из приведенных выше данных следует, что 25 эо 3S *о аь обеспечение наиболее крутых

Ширит тршспортной iepwj. м генеральных углов наклона

Рис, 5. Зависимость угла наклона борта карьера борта в целом, отстроенного в от ширины транспортной бермы скальных породах, в диапазоне

рекомендованных по условию устойчивости с геомеханических позиций {58 и 60е), возможно преимущественно при близких к 90е (субвертикальных) значениях угла наклона откосов уступов.

Расчеты конструктивного угла наклона борта карьера выполнены по следующей формуле:

ctg S = ctg 5« + (III* - Ш„б) / nH « ctg а + (Ш* + (п - 1) Шп6) / пН, где 5 — угол наклона борта карьера; Sut — угол откоса участка борта карьера в вертикальном сечении между смежными по высоте транспортными бермами;

и Ш,,б — соответственно, ширина транспортной и предохранительной берм; л — количество уступов, из которых состоит борт; Н — высота уступа; а — угол откоса уступа.

Результаты расчетов угла наклона борта карьера для уступов с вертикальными откосами приведены на рис. 5, где верхняя линия — при расположении транспортных берм в поперечном сечении по борту карьера через 180 м по вертикали, средняя - через 120 м, нижняя - через 60 м.

высотой 30 м, соответственно, - от 68 до 72°.

Из рисунка видно, что при обеспечении устойчивости борта по геомеханическим критериям углы наклона бортов могут превышать 60е.

Безопасная работа при бортах повышенной крутизны обеспечивается за счет применения ряда мероприятий, среда которых: приобретение дополнительного специального оборудования (для бурения скважин меньшего диаметра, обезопашиваиия откосов, укрепления уступов и др.), организация новых служб в составе предприятия, мониторинг состояния уступов и борта в целом, ужесточение технологической дисциплины горных работ в карьере.

Для определения безопасного расстояния между откосом и кабиной экскаватора была смоделирована технология постановки уступа в проектное положение (рис. б).

Рис. 6. Схема к определению безопасных расстояний между откосом уступа и экскаватором: а — экскаватор ЭКГ-10; б — экскаватор ЭГ'10: 1 — радиус копания на высоте J0 м; 2 — высота забоя на максимальном радиусе копания; 3 — высота уступа (подуступа); 4 -максимальный padtiyc копания на горизонте стояния; 5 — максимальный радиус копания; 6 -расстояние от откоса уступа до кабины экскаватора

При послойной заоткоске уступов (высота слоя - S и 10 м, соответственно, при высоте сдвоенных уступов 24 и 30 м) кабина экскаватора ЭКГ-8И гаходится на расстоянии lili,5 м от плоскости откоса уступа 30-метровой высоты во время обработки верхней части последнего га трех заогкашиваемых сдоев уступа (рис. б а). Дня экскаватора ЭКГ-10 это же расстояние немного превышает 12 м. Использование в перспективе гидравлического экскаватора с рабочими параметрами как у ЭГ-10 из типоразмерного ряда ОАО "Уралмашзавод" (рис. 6 б) также не имеет ограничения по безопасности кабины машиниста по

фактору падения камней. Расстояние от кабины ЭГ-10 до откоса составляет около 8,5 м.

На основе расчётов и экспериментальных данных расстояние от места падения камней, сорвавшихся с верхней части откоса уступа, до нижней бровки составляет 7-8 м при высоте уступа 30 м. При уступе высотой 24 м это расстояние равно 5-6 м. Таким образом, кабина машиниста экскаватора, ведущего заоткоску уступа, всегда будет находиться вне пределов зоны падения камней.

При обоснованных высоких углах наклона карьерных бортов с позиций геомеханики имеется достаточно широкий диапазон технологических решений по конструкции и параметрам составных элементов борта (уступов, откосов, транспортных и предохранительных берм), позволяющих соблюсти все современные нормативные требования по безопасному и эффективному формированию и эксплуатации таких бортов.

3. Конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию нерархично-бл очного массива пород, что достигается многоуровневостью (иерархичностью) системы, применением комплекса методов, адекватных контролируемому объекту (борту карьера, участку борта, отдельному уступу).

Для предприятий, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых открытым способом общий объект геомеханического мониторинга может быть подразделен на следующие группы:

1) приконтурная область массива пород вокруг бортов карьера;

2) структурный мегабпок (или несколько мегаблоков), в пределах которого размещается основной объем карьера;

3) толща массива пород, включая содержащиеся в нем подземные воды и газы, в пределах горного отвода.

Как следует из представленного разделения объекта контроля на группы, в организации системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур имеет место иерархичность, логично следующая из фундаментального свойства массива скальных пород, - его иерархично-блочного строения.

Наилучшим образом этот подход реализуется путем формирования автоматизированной системы контроля состояния окружающей среды конкретного объекта с широким применением современных вычислительных средств при надлежащем математическом и программном обеспечении, но вместе с тем возможно и применение дискретных методов контроля, особенно на начальных этапах организации систем мониторинга.

Физические параметры, которые в системах геомониторинга принципиально могут контролироваться:

• перемещения (деформации);

• напряжения;

• разрушения (трещин ообразованне) и раскрытие трещин;

• обрушения пород.

В условиях массивов скальных пород иерархично-бяочной структуры все перечисленные параметры отличаются широким разбросом, а потому требуют осреднения по большому массиву данных, т. е. любые измерения должны быть массовыми.

Для контроля перемещений (деформаций) могут быть применены методы глубинных реперов или эжстензометров и методы деформометров различных конструкций. Для контроля напряжений: те изометрические анкеры; разгрузка в специальных скважинах. Для контроля разрушений: сейсмоакустические станции (геофоны); телевизионная съемка; реометрня. Для контроля обрушений: методы сейсмической томографии, метод отражённых волн; фото и маркшейдерская документация.

Возможно создание и комплексных систем, контролирующих сразу несколько параметров состояния массива, таких как система на базе метода сейсмической томографии (перемещения, напряжения и разрушения); система на базе геодезических методов (перемещения и разрушения).

Принципиально системы мониторинга на основе перечисленных методов могут обеспечивать получение необходимой информации, как в непрерывно.» ремсиме, так и в дискретном. Организация дискретных наблюдений относительно чаще встречается в настоящее время и не требует больших материальных затрат на дорогостоящую аппаратуру. На первом этапе организации систем геомониторинга стоит ориентироваться на подобные методы.

Общая последовательность действий по организации системы мониторинга может быть реализована путем последовательного выполнения следующих действий:

1) выбор методов контроля состояния массивов;

2) выбор мест заложения специальных комплексных наблюдательных станций, полигонов, конструкции пунктов наблюдений (реперов);

3) организация наблюдательных станций и полигонов, закладка пунктов;

4) разработка программ и обоснование режимов выполнения наблюдений;

5) разработка методов обработки результатов, оформления документации и анализа получаемой информации.

Контроль устойчивости уступов, поставленных на конечный контур в карьере рудника «Железный» ОАО «КовдорскиЙ ГОК», на начальном этапе организации системы мониторинга целесообразно осуществлять на каждом

опытно-промышленном участке (в особенности при формировании уступов с вертикальными откосами). Целесообразно применять следующие методы:

• метод разгрузки (для разовых контрольных измерений напряжений в массиве пород);

• реометрический метод и телевизионную съемку стволов исследовательских скважин (для периодических контрольных измерений с целью получения данных о развитии нарушенной зоны во времени);

• метод сейсмической томографии (для периодических измерений скоростей прохождения упругих волн и получения скоростных разрезов, контролируемых объемов массива);

• методы глубинных реперов и деформометрические методы для контроля перемещений участков уступов.

На рис, 7 показана конструкция комплексной наблюдательной станции для контроля геомеханического состояния массива пород уступов с вертикальными откосами.

Контроль устойчивости бортов карьера целесообразно начать с организации по всему контуру карьера свето дальномерного полигона. Для этого необходимо заложить фундаментальные реперы для организации

комплексной наблюдательной станции для контроля геомеханического состояния массива пород уступов

светодальномерного полигона с целью измерения подвижек (перемещений) крупных структурных блоков под влиянием техногенных и естественных полей напряжений.

Измерения должны выполняться периодически методом лазерной светодальнометрии. На рис. 8 показана конструкция фундаментальных пунктов светодальномерного полигона.

На рис. 9 приведена схема расположения фундаментальных реперов свето-дальномерной сети в карьере рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК».

На последующих этапах данную систему наблюдений необходимо дополнить системами постоянных автоматизированных наблюдений на участках карьера, вызывающих особую тревогу с точки зрения их устойчивости.

Рис 8. Конструкция

фундаментальных пунктов светодальномерного полигона

Рис. Р. Схема расположения фунд аментальных реперов

светодальномерной сети в карьере рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» } — контур карьера; 2 — структурные неоднородности 1-го и 2-го порядков; 3 — границы и номера инженерно-геологических блоков;

4 — границы зоны дезинтеграции;

5 — фундаментальные пункты

светодальномерной сети; 6— базисные расстояния между

фундаментальн ым и реперами).

^.ШШ), StELtZT

Организация системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьера на конечный контур в карьере рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК», с учетом всего вышесказанного, должна выполняться в три этапа.

На нервом этапе организуются светодальномерные наблюдения на специальном полигоне, фундаментальные пункты (6-7 пунктов) которого заложены в пределах верхнего контура карьера, с целью охвата наблюдениями всех крупных структур месторождения.

На втором этапе измерения дополняются наблюдениями методами спутниковой геодезии {GPS-мониторинг).

На третьем этапе в систему наблюдений необходимо включить контроль состояния массива сейсмоакустическими методами, установив на территории рудника автономную автоматическую сейсмостанцию.

В целом, конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию иерархично-блочного массива пород, что достигается многоуров невостью (иерархичностью) системы контроля, применением комплекса методов, адекватных контролируемым объектам (борту карьера, участку борта, отдельному уступу). В конечном итоге анализ получаемой информации позволит надежно прогнозировать состояние всего массива пород в целом, участков бортов карьера и отдельных уступов, поставленных на конечный контур, своевременно выявлять участки повышенной напряженности и развивающихся деформаций.

К настоящему времени на основе проведенных в диссертационной работе исследований предложена структура специальной службы геомеханического мониторинга устойчивости.

Произведена предварительная апробация элементов системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур на опытно-промышленном участке карьера. К настоящему времени установлены следующие системы: деформометрическая, глубинных реперов, светодальномерных наблюдений, в КЗ-наблюдений, оборудуется сейсмоакустическая система.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная задача, связанная с геомеханическим и технологическим обоснованием предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и разработкой специальной системы мониторинга массива горных пород при постановке бортов карьеров на конечный контур и при дальнейшей эксплуатации карьера. Результаты исследований и разработанные рекомендации позволяют обосновать возможность формирования конечного контура карьера рудника «Железный» ОАО «КовдорскиЙ ГОК» с использованием уступов с вертикальными откосами высотой до 30 м и генеральными углами наклона бортов карьера 45-60° в зависимости от конкретных условий. Внедрение разработанных рекомендаций позволяет повысить уровень безопасности при значительном улучшении технико-экономических показателей выемки полезного ископаемого открытым способом.

Основные научные выводы и практические результаты проведенных исследований заключаются в следующем:

1. Изучены геомеханические и горно-технические факторы, определяющие условия постановки бортов карьеров на конечный контур. Показано, что в прочных скальных породах устойчивость бортов карьеров

определяется, прежде всего, параметрами и свойствами крупных структурных нарушений , и напряженного состояния массива. В условиях действия тектонических напряжений устойчивость откосов существенно повышается.

2. Формирование бортов карьера с высокими углами их наклона возможно, за- счет использования высоких (сдвоенных, строенных и т. д.) уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами.

3. При обоснованных высоких углах наклона карьерных бортов с позиций геомеханики имеется достаточно широкий диапазон технологических решений по конструкции и параметрам составных элементов борта (откосов уступов, транспортных и предохранительных берм), позволяющих соблюсти все современные нормативные требования по безопасному и эффективному формированию и эксплуатации таких бортов.

4. Безопасная работа при бортах повышенной крутизны обеспечивается за счет осуществления ряда мероприятий, среди которых - приобретение дополнительного специального оборудования, организация новых служб в составе предприятия, мониторинг состояния уступов и борта в целом, ужесточение технологической дисциплины ведения горных работе карьере.

5. Реализация необходимых мероприятий по сути является инвестициями, то есть вложением денег в проект, внутренняя ставка доходности по которому превышает привлекательность большинства любых других мероприятий по увеличению экономической эффективности работы карьера в целом.

6. Показано, что конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию иерархично-блочного массива пород, что достигается многоуровневостью (иерархичностью) системы, применением комплекса методов, адекватных контролируемому объекту (борту карьера, участку борта, отдельному уступу).

7. Определены методы контроля состояния массива пород бортов карьера в целом и отдельных уступов, последовательность организации системы контроля состояния массива пород при постановке борга карьера на конечный контур. Предложена структура и организована специальная служба геомеханического мониторинга устойчивости массива пород. Произведена предварительная апробация элементов системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур на опытно-промышленном участке карьера.

Суммарный экономический эффект (чистый дисконтированный доход - МРУ) от реализации мероприятий по увеличению угла наклона борта, позволяющих без изменения границ карьера по поверхности понизить проектную отметку его дна более чем на 200 м и увеличить запасы руды почти на 300 млн. т, составляет более 3,4 млрд. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Концепция долгосрочного развития Ковдорского ГОКа: «40+40» / И.В. Мелик-Гайказов, Ф.Б. Кампель, В.В. Берлович, А. П. Ивакин, Н.И. Бичу к И Горный журнал, Специальный выпуск, 2002, — С. 6-12.

2. Vertical bench slopes used for steepening pit final walls / N.N. Melnikov, S.P. Reshetnyak, V.A. Fokin, I.V. Melik-Gaykazov. - SME Transactions, 2003, Vol. 314,pp. 116-120.

3. Фундератов Ю.В., Мелик-Гайказов И.В. Природоохранные и ресурсосберегающие технологии горных работ на Ковдорском ГОКе // Горный журнал,ife 11,2004,-С. 11-15.

4. Разработка и реализация технологических решений по ведению горных работ при постановке в конечное положение уступов в сложных горногеологических условиях / С.П. Решетняк, В.А. Фокин, Г.Е, Тарасов, И.В. Мелик-Гайказов // Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях»; часть 1 «Вопросы осушения и защиты от подтопления, горнопромышленная геология и специальные горные работы» (г. Белгород, 16-20 мая 2005 г.) - Белгород, изд. ФГУПВИОГЕМ,2005,-С.297-313.

5. Обоснование и реализация предложений по применению уступов с увеличенными углами откосов на опытно-промышленном участке карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» / А.А. Козырев, С.П. Решетняк, В.В. Рыбин, Э.В. Каспарьян, И.В. Мелик-Гайказов, Г.Е Тарасов // Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях»; часть II «Вопросы геомеханики и промышленной гидротехники, геоинформатика, охрана природных ресурсов» (г. Белгород, 16-20 мая 2005 г.) -Белгород, изд. ФГУП ВИОГЕМ, 2005, - С. 60-72.

6. Conceptual principles of open pit wall design optimization, the Kola peninsula / N.N. Melnikov, A.A. Kozyrev, S.P. Reshetnyak, E.V. Kasparian, V.V. Rybin, I.V. Melik-Gaikazov, V.S. Svinin, A.N. Ryzbkov // Proc. of the 8th International Symposium on Mining in the Arctic (edited by Nikolay N. Melnikov & Serguei P. Reshetnyak) / Apatity / Murmansk Region / Russia / June 20-23, 2005; Published by JSC "Ivan Fyodorov Printing House", St.-Petersburg, Russia, 2005, pp. 3-14.

7. Оптимизация конструкций бортов карьеров Кольского полуострова в конечном положении / Н.Н. Мельников, А.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин, И.В. Мелик-Гайказов, B.C. Свинин, А.Н. Рыжков // Инновационный потенциал Кольской науки. - Апатиты, изд. Кольского научного центра РАН, 2005. - С. 65-70.

8. Концептуальные основы оптимизации конструкции бортов карьеров Кольского полуострова в конечном положении / H.H. Мельников, A.A. Козырев, С.П. Решетник, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин, ИВ. Мелик-Гайказов, B.C. Свинин, А.Н. Рыжков // Труды 8-го международного симпозиума «Горное дело в Арктике» (под ред. H.H. Мельникова, С,П. Решетняка). Апатита, Мурманская область, Россия. 20*23 июля 2005 г, -Санкт-Петербург: изд. «Типография Иван Федоров», - 2005. - С. 2-14.

9. Мелик-Гайказов И.В. Перспективы развития ОАО «Ковдорский ГОК» на основе применения передовых технологий // Труды 8-го международного симпозиума «Горное дело в Арктике» (под ред. H.H. Мельникова, С.П. Решетняка). Апатиты, Мурманская область, Россия. 20-23 июля 2005 г, -Санкт-Петербург: изд. «Типография Иван Федоров»,-2005.-С.91-95.

10. Решетняк С.П., Пуховская H.A., Мелик-Гайказов И.В. Экологические аспекты формирования карьерных бортов / Тезисы докладов IX региональной научной конференции Кольского филиала Петрозаводского государственного университета, ч. 3, — Апатиты, изд. ПетрГУ, 2006. — С. 68-69.

Автореферат

МЕЛИК-ГАЙКАЗОВ Игорь Вячеславович

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛОВ НАКЛОНА БОРТОВ КАРЬЕРА В КОНЕЧНОМ ПОЛОЖЕНИИ И СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА МАССИВА ПОРОД

(на примере карьера ОАО "Ковдорский ГОК")

Технический редактор В.А.Ганичев

Лицензия ПД 00801 от Об октября 2000 г.

Подписано к печати 20.11.2006 Формат бумаги 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times/Cyrillic У ч.издл. 1.5. Заказ № 66. Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, ул.Ферсмана, 14

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Мелик-Гайказов, Игорь Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ НА ЗАРУБЕЖНЫХ И ОТЕЧЕ- 10 $ СТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ. АКТУАЛЬНОСТЬ, ЦЕЛЬ, ИДЕЯ РАБОТЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Актуальность проблемы укручения бортов карьера при постановке их на ко- 10 нечный контур

1.2. Обзор существующих методов контроля устойчивости массива пород, в том 14 числе при постановке бортов карьеров в конечное положение

1.3. Горно-геологические, геомеханические и горно-технические условия отработ- 21 ки Ковдорского месторождения комплексных железных руд

1.4. Обоснование цели и задач исследований

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВМЕ

ЩАЮЩЕГО МАССИВА ПОРОД И ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ УСТУПОВ И БОРТОВ КАРЬЕРОВ

2.1. Анализ основных геомеханических и горно-технических факторов, опреде- 37 ляющих условия постановки бортов карьеров на конечный контур

2.2. Инженерно-геологическая модель массива пород исследуемого месторожде- 39 ния

2.3. Исследование геомеханического состояния вмещающего массива пород 44 2.3.1. Методика исследований параметров напряженного состояния пород методом разгрузки

2.3.2. Методика определения мощности нарушенной зоны методом ультразвукового каротажа скважин

2 3.3. Результаты определения параметров напряженного состояния массива пород 48 и их анализ 2.3.4. Результаты определения мощности нарушенной зоны и их анализ

2.4. Разработка геомеханической модели уступов и бортов карьера

2.5. Геомеханическое обоснование устойчивых параметров бортов карьера

2.5.1. Схема расчета устойчивости борта карьера

2.5.2. Геомеханическое обоснование устойчивых параметров бортов карьера в 57 пределах опытно-промышленного участка

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТ- 64 РУКЦИЙ БОРТОВ ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА В ПРЕДЕЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ

3.1. Оценка области возможных решений по определению угла наклона борта ме- 64 жду смежными в поперечном вертикальном сечении автомобильными съездами

3.2. Оценка области возможных решений по определению конструктивного гене- 65 рального угла борта карьера в скальных породах

3.3. Обоснование конструкции бортов карьера рудника «Железный»

3.4. Определение экономической эффективности повышения углов наклона бортов 81 карьера рудника «Железный»

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПРИКОНТУРНОГО 86 МАССИВА ПРИ ПОСТАНОВКЕ БОРТОВ КАРЬЕРОВ НА КОНЕЧНЫЙ КОНТУР

4.1. Определение основных контролируемых параметров состояния массива

4.2. Разработка комплексной системы мониторинга

4.3. Организация службы геомеханического мониторинга устойчивости бортов 101 карьеров

4.4. Результаты апробации элементов комплексной системы мониторинга 104 Выводы по главе 4 111 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗ Список использованных источников 115 Приложение

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геомеханическое и технологическое обоснование предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и системы мониторинга массива пород"

Общей тенденцией развития горной промышленности является переход к отработке глубинных запасов месторождений полезных ископаемых, для которых характерно иное состояние массива горных пород по сравнению с его состоянием вблизи земной поверхности. При этом увеличивается степень напряженности массивов пород, и изменяются их деформационно-прочностные характеристики. В результате этого первоочередной становится проблема обеспечения устойчивости горных выработок. Применительно к предприятиям, ведущим горные работы открытым способом, одна из главных проблем в таких условиях - проблема обеспечения устойчивости бортов карьеров в конечном положении. Для крупных рудных карьеров увеличение глубины отработки приводит сначала к увеличению объемов вскрышных работ, а потом - к необходимости перехода на подземный способ добычи, что требует значительных материальных затрат и не всегда реально осуществимо на практике. Альтернативный путь, позволяющий продлить срок работы карьеров, - пересмотр первоначального проекта конечного контура карьера и формирование бортов с увеличенными углами наклона.

Увеличение угла наклона борта карьера на конечном контуре приводит к весьма значительному уменьшению объема вскрышных работ. В частности, увеличение угла наклона борта карьера с 39 до 40° при высоте борта 400 м обеспечивает снижение объема вскрышных пород в контуре карьера более чем на 345 тыс. м3 на каждые 100 м периметра борта.

В зарубежной практике работы карьеров в прочных скальных массивах есть примеры формирования конечных бортов с высокими значениями их углов. На карьерах Palabora (ЮАР), Cleveland Cliffs (США), Flintkote Mine, Westfrob Mine (Канада), Aitik (Швеция) к настоящему времени углы наклона бортов на конечном контуре составляют 50-80°. На карьерах Российской Федерации тоже есть опыт формирования крутых бортов карьеров. На карьерах, отрабатывающих якутские алмазные месторождения «Айхал», «Мир», «Интернациональная», на карьере Целиноградского горно-химического комбината сформированы участки бортов высотой до 120 м с углами откосов более 50°. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что производством востребованы технические решения по формированию бортов карьеров с высокими значениями углов их наклона.

В то же время формирование подобных бортов требует пересмотра технологии и организации горных работ, в частности, - применения «щадящих» схем взрывных работ вблизи предельного контура карьера, буровых станков с уменьшенным диаметром скважин, оборудования для заоткоски уступов, более строгой дисциплины ведения горных работ, организации контроля за поставленными в конечное положение бортами.

Необходимо создание новых геомеханических подходов для теоретического обоснования возможности повышения углов наклона нерабочих бортов карьеров, а также - разработка специальных систем контроля состояния массива пород. Применительно к условиям скальных пород новые геомеханические подходы должны базироваться на представлении массива как иерархически-блочной среды, находящейся в общем случае под действием гравитационно-тектонических полей напряжений. При этом для решения геомеханических задач и, в частности, определения оптимальных углов наклона бортов целесообразно применять модельный подход, заключающийся в последовательной поэтапной разработке инженерно-геологической, геомеханической и расчетной моделей массива пород, вмещающего карьерную выемку. Применение такого подхода требует, в свою очередь, совершенствования методов получения необходимой информации о свойствах и состоянии массива пород, а также - степени их изменения в пространстве и во времени, т. е. систем контроля состояния массива пород. Существующие в настоящее время методы контроля состояния массива пород на действующих карьерах, как правило, имеют фрагментарный характер. Контролируются только отдельные участки карьера, а применяемые методы ориентированы в основном на мониторинг деформационных процессов, занимающих длительные промежутки времени (оползни, оплывины, просадки), что характерно для приповерхностной части месторождений. В основном используются геодезические методы контроля с использованием обычного набора инструментов, имеющегося в распоряжении предприятия. Как правило, контролируются наиболее ответственные участки борта (транспортные бермы, места установки оборудования), т. е. зоны контроля ограничиваются первыми сотнями метров. Применение геофизических методов, как правило, ограничивается эпизодическими скважинными исследованиями, выполняемыми силами специализированных организаций. Такое положение приводит к тому, что борта карьера в конечном положении, формируемые с углами наклона 4555°, не обеспечиваются адекватной системой контроля, что повышает риск непрогнозируемой потери ими устойчивости.

В настоящее время назрела необходимость разработки специальных систем контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур, которые должны отличаться, прежде всего, комплексностью применяемых методов, адекватных свойствам и состоянию контролируемого массива пород. Помимо этого, важнейшим требованием к современным системам контроля состояния массива пород является их многоуровневость. Это предполагает, с одной стороны, охват системой контроля всего массива пород, включающего карьерную выемку и геомеханическое пространство вокруг карьера для получения общей информации о геомеханических и геодинамических процессах, происходящих в маесиве. С другой стороны, на базе полученной общей информации осуществляется выделение на конечном контуре карьера наиболее ответственных участков, подлежащих контролю.

Таким образом, обоснование предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и разработка специальной системы мониторинга массива горных пород является актуальной научно-технической задачей.

Цель диссертационной работы - расширение границ и увеличение эффективности открытых горных работ путем геомеханического и технологического обоснования углов наклона бортов карьера в предельном положении и разработки специальной системы мониторинга массива вмещающих борта пород.

Основная идея работы заключается в учете реальных физических свойств массивов скальных пород и их напряженного состояния, а также - в разработке и внедрении системы контроля состояния массива пород для повышении надежности принимаемых решений по конструкции, параметрам бортов и уступов карьера.

Методы исследования: Обобщение и анализ практики постановки бортов карьера на конечный контур, натурные и аналитические методы исследования напряженного состояния, свойств и структурной нарушенности породного массива.

Научная новизна работы заключается:

• в установлении экспериментальными методами параметров напряженно-деформированного состояния массива в окрестности карьерной выемки, констатации превышения более чем в два раза горизонтальными напряжениями вертикальных и выявлении тенденции их увеличения с глубиной;

• в учёте в расчётной схеме действия избыточных горизонтальных напряжений и геомеханическом обосновании возможности укручения бортов карьера до 45-60°;

• в определении размеров нарушенной зоны в конструктивных элементах уступов при применении обычной и щадящей технологий постановки борта в конечное положение;

• в разработке системы многоуровневого контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур, с помощью которой возможен комплексный мониторинг как в целом всего иерархично-блочного массива пород, включающего в себя карьерное поле, так и отдельных, наиболее ответственных участков борта карьера.

• в разработке системы многоуровневого контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур, с помощью которой возможен комплексный мониторинг как в целом всего иерархично-блочного массива пород, включающего в себя карьерное поле, так и отдельных, наиболее ответственных участков борта карьера.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В тектонически-напряженных скальных массивах горных пород формирование борта карьера с углами наклона в предельном положении 45-60° возможно за счет повышенной устойчивости пород при действии в них горизонтальных напряжений, превосходящих по величине вертикальные.

2. Обоснованы рациональные конструкции и параметры борта карьера в конечном положении за счет применения высоких уступов с вертикальными откосами, а также транспортных и предохранительных берм оптимальной ширины.

3. Конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию иерархично-блочного массива пород, что достигается многоуровневостью (иерархичностью) системы контроля, применением комплекса методов, адекватных контролируемым объектам (борту карьера, участку борта, отдельному уступу).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обоснована:

• данными практики ведения горных работ открытым способом, в том числе при постановке бортов на конечный контур в условиях карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»;

• соответствием теоретических результатов определения степени устойчивости отдельных участков борта карьера результатам натурных исследований;

• положительными результатами внедрения разработанных рекомендаций при постановке бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» на конечный контур.

Реализация работы в промышленности. Разработанные рекомендации использованы:

• в «Проекте опытно-промышленного участка с вертикальными откосами уступов на II очереди рудного ДКК (карьер рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК»)» в 1999 г. (ДКК - дробильно-конвейерный комплекс);

• в технологическом регламенте «Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника «Железный» в конечном положении» в 2002 г.;

• в проекте глубокого карьера ОАО «Ковдорский ГОК» в 2006 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на технических советах ОАО «Ковдорский ГОК» и «Институт Гипроруда» в 1998-2006 гг.; на международных конференциях и симпозиумах: Ежегодной конференции и выставке Общества горных инженеров США в г. Цинциннати в 2003 г. (2003 SME Annual Meeting and Exhibit), Восьмом международном симпозиуме «Горное дело в Арктике» (8th International Symposium on Mining in the Arctic) в г. Апатиты в 2005 г.; Восьмом международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» в г. Белгород в 2005 г.; на IX региональной научной конференции Кольского филиала Петрозаводского государственного университета в г. Апатиты в 2006 г.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 10 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения и содержит 138 страниц текста, включая 19 рисунков, 9 таблиц и список использованной литературы из 78 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Мелик-Гайказов, Игорь Вячеславович

Выводы по главе 4

1. Конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию иерархично-блочного массива пород, что достигается многоуровневостью (иерархичностью) системы контроля, применением комплекса методов адекватных контролируемым объектам (борту карьера, участку борта, отдельному уступу).

2. Для контроля общей геодинамической ситуации на Ковдорском комплексном месторождении в целом необходимо организовать систему контроля устойчивости массива пород в объемах бортов карьера, включающую в себя:

• комплекс светодальномерных измерений по фундаментальным реперам;

• комплекс измерений методами спутниковой геодезии;

• автоматизированную систему сейсмических измерений.

3. Для контроля опасных участков в пределах бортов карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» необходимо организовать наблюдения с использованием следующих методов:

• метод светодальномерной трилатерации и метод высокоточного нивелирования по рабочим реперам;

• метод разгрузки для контроля параметров напряженного состояния массива пород;

• метод телевизионной съемки ствола исследовательских скважин и реометрический метод для контроля мощности нарушенной зоны и ее развития во времени;

• метод сейсмической томографии для периодических измерений скоростей прохождения упругих волн и получения скоростных разрезов, контролируемых объемов массива;

• метод высокочастотных микросейсмических наблюдений для контроля локальных потенциально неустойчивых участков бортов карьера.

4. На основе проведенных в диссертационной работе исследований предложена структура специальной службы геомеханического мониторинга устойчивости, посредством которой разработанная система должна быть построена.

5. Произведена предварительная апробация элементов системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур на опытно-промышленном участке карьера. В настоящее время организуется система контроля состояния массива пород на юго-восточном борту карьера в зоне выявленных деформаций (карьер рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная задача, связанная с геомеханическим и технологическим обоснованием предельных углов наклона бортов карьера в конечном положении и разработкой специальной системы мониторинга массива горных пород при постановке бортов карьеров на конечный контур и при дальнейшей эксплуатации карьера. Результаты исследований и разработанные рекомендации позволяют обосновать возможность формирования конечного контура карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» с использованием уступов с вертикальными откосами высотой до 30 м и генеральными углами наклона бортов карьера 45-60° в зависимости от конкретных условий. Внедрение разработанных рекомендаций позволяет повысить уровень безопасности при значительном улучшении технико-экономических показателей выемки полезного ископаемого открытым способом.

Основные научные выводы и практические результаты проведенных исследований заключаются в следующем:

1. Изучены геомеханические и горно-технические факторы, определяющие условия постановки бортов карьеров на конечный контур. Показано, что в прочных скальных породах устойчивость бортов карьеров определяется, прежде всего, параметрами и свойствами крупных структурных нарушений и напряженного состояния массива. В условиях действия тектонических напряжений устойчивость откосов существенно повышается.

2. Формирование бортов карьера с высокими углами их наклона возможно за счет использования высоких (сдвоенных, строенных и т. д.) уступов с вертикальными или крутонаклонными откосами.

3. При обоснованных высоких углах наклона карьерных бортов с позиций геомеханики имеется достаточно широкий диапазон технологических решений по конструкции и параметрам составных элементов борта (откосов уступов, транспортных и предохранительных берм), позволяющих соблюсти все современные нормативные требования по безопасному и эффективному формированию и эксплуатации таких бортов.

4. Безопасная работа при бортах повышенной крутизны обеспечивается за счет осуществления ряда мероприятий, среди которых - приобретение дополнительного специального оборудования, организация новых служб в составе предприятия, мониторинг состояния уступов и борта в целом, ужесточение технологической дисциплины ведения горных работ в карьере.

5. Реализация необходимых мероприятий по сути является инвестициями, то есть вложением денег в проект, внутренняя ставка доходности по которому превышает привлекательность большинства любых других мероприятий по увеличению экономической эффективности работы карьера в целом.

6. Показано, что конструкция системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур должна соответствовать свойствам и состоянию ие-рархично-блочного массива пород, что достигается многоуровневостью (иерархичностью) системы, применением комплекса методов, адекватных контролируемому объекту (борту карьера, участку борта, отдельному уступу)

7. Определены методы контроля состояния массива пород бортов карьера в целом и отдельных уступов, последовательность организации системы контроля состояния массива пород при постановке борта карьера на конечный контур. Предложена структура и организована специальная служба геомеханического мониторинга устойчивости массива пород. Произведена предварительная апробация элементов системы контроля состояния массива пород при постановке бортов карьеров на конечный контур на опытно-промышленном участке карьера.

8. Суммарный экономический эффект (чистый дисконтированный доход - NPV) от реализации мероприятий по увеличению угла наклона борта, позволяющих без изменения границ карьера по поверхности понизить проектную отметку его дна более чем на 200 м и увеличить запасы руды почти на 300 млн. т, составляет более 3,4 млрд. рублей.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Мелик-Гайказов, Игорь Вячеславович, Апатиты

1. Геомеханическое и техническое обоснование оптимальных конструкций уступов и бортов основного карьера / А.Н. Быховец, Г.Е. Тарасов, А.А. Козырев, С.П. Решетняк, С.С. Серый, Н.В. Черевко // Горный журнал, Специальный выпуск, 2002, С. 13-17.

2. Recent lessons that have been learned in open-pit mine stability // Mining Engineering, Vol. 38, N8,1986, pp. 823-830.

3. Slope stability in Surface Mining. Littleton, Colorado, USA. Publ. by SME, - 2001.

4. Галустьян Э.Л. Совершенствование конструкции нерабочих бортов карьеров // Горный журнал, 1996, № 1-2, С. 93-98.

5. Математическое моделирование депрессионных поверхностей в задаче мониторинга подземных вод / А.А. Алексеев и др. // Науч. конф. Тамбовского гос. унив., Тамбов, 10-11 марта 1994,-С. 173-174.

6. Проветривание подземных выработок большого сечения. Ventilation of large-opening mines. Mayer check. William D. NJOSH Publ. 2000, № 109, C. 63.

7. Сашурин АД. Сдвижение горных пород на рудниках черной металлургии. Екатеринбург, изд. УрО РАН, 1999, - 268 с.

8. Автоматизированная система диагностики напряженно-деформированного горного массива // В.В. Некрасов, В.Г. Казанцев, О.В. Михеев, В.И. Магдыч Горный инф.-анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, 1993, № 4, - С. 17-22.

9. Сейсмичность при горных работах / А.А.Козырев, В.И.Панин, С.Н.Савченко, С.А. Козырев, В.А. Мальцев, В.В. Рыбин, В.В. Тимофеев, Ю.В. Федотова, С.А. Паничкин, Э.В. Каспарьян и др. Апатиты, изд. Кольского научного центра РАН, 2002. - 325 с.

10. Рыбин В.В. Геомеханическое обоснование отработки стыковочных зон между подземными рудниками и карьерами в удароопасных условиях (на примере апатитовых рудников Хибин) // Автореф. дис. канд. техн. наук (05.15.11). Апатиты, 2000, - 26 с.

11. С.А. Можаев, М.В. Аккуратов, В.М. Федотов // Горный институт КНЦ РАН; ОАО «Апатит»- Апатиты, 2002, 97 с.

12. Галустьян Э.Л., Рыбак B.JI. Условия формирования бортов карьеров и обеспечение их устойчивости // Горный журнал, № 8,1999, С. 26-28.

13. Инструментальный контроль относительных деформаций смещений приоткосных трещин на карьере «Удачный» / И.Н.Александров, Г.В. Шубин, Д И. Кирюшин, Б.Н. Заровняев // Горный инф.-анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, 2003, № 6, С. 20-23.

14. Козеев А.А., Изаксон В.Ю., Звонарев Н.К. Термо- и геомеханика алмазных месторождений. Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995. - 245 с.

15. Иоффе A.M., Кольцов В.Н., Клименко А.И. Геомеханическое обеспечение горных работ в карьере Мурунтау // Горный журнал, № 8,1998, С. 30-32.

16. Оптимизация конструктивных параметров бортов карьеров НГМК / A.M. Иоффе, B.JI. Зенкин, В.Н. Кольцов, Б.К. Телибаев, А.С. Федянин // Горный инф.-анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, 2003, № 3, С. 175-179.

17. Применение геофизических методов для прогноза устойчивости прибортового массива карьера Мурунтау / Г.А. Прохоренко, А.И. Клименко, Н.А. Байдаченко, А.А. Тер-Семенов // // Горный инф.-анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, 2001, № 11, С. 69-73.

18. Силкин А.А., Кольцов В.Н. Геомеханический анализ и системы контроля деформаций бортов карьера «Мурунтау» // Горный журнал, Специальный выпуск, 2002, С. 60-65.

19. Федянин А.С. Геофизические методы определения состояния прибортового массива карьера «Мурунтау» // Горный журнал, № 5,2004, С. 44-46.

20. Быковцев А.С., Крамаровская И.И. Влияние грунтовых вод на устойчивость откосов и бортов карьеров // Проблемы механики деформируемых тел и горных пород. Сборник статей. Под ред. акад. РАН А.Ю. Ишлинского. М., изд. МГУ. - 2001, - С. 167-180.

21. Ильин А.И., Гальперин A.M., Стрельцов В.И. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах. М., Недра, 1985, - 248 с.

22. Журин С.Н., Колесников В.И., Стрельцов В.И. Геомеханический мониторинг обводненных массивов. М., НИА-Природа, 1997, - 188 с.

23. Доработка запасов золоторудного карьера «Макмал» в условиях самообрушения предохранительных берм на бортах / К.К. Кудайбергенов, Е.Н. Даниленко, К.Ч. Кожогулов, О.В. Никольская, Н.Б. Тюбеев // Горный журнал, № 10,2002, С. 49-54.

24. Среданович А.В., Коробейников В.Ф. Повышение устойчивости борта карьера // Маркшейдерский вестник, № 4,2004, С. 33-35.

25. Гордеев В.А., Самарин А.В. Новые технологии геомеханического мониторинга на карьерах // Маркшейдерский вестник, № 1,2004, С. 33-36.

26. Пушкарев В.И., Колесатова О.С. Оценка и контроль деформирующихся бортов карьера «Юбилейный» // Горный инф.-анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, 2004, № 9, -С. 278-282.

27. Оценка устойчивости береговых примыканий арочно-гравитационной плотины Саяно-Шушенской ГЭС / Э.Г. Газиев, В.И. Речицкий, Л.С. Мирошникова, В.К. Горбушина // Гидротехническое строительство, № 11,2003, С. 29-32.

28. Землетрясения и сейсмическая активность в районе Саяно-Шушенского гидроузла / А.А. Дергачев, А.Ф. Емаков и др. // Гидротехническое строительство, № 11, 2003, С. 33-35.

29. Lynch R. Microseismic monitoring of open pit slope stability // Newsletter of Australian Centre for geomechanics, December 2004, p. 13.

30. Sweby G. WA research examines microseismic emission in open pit mining // Newsletter of Australian Centre for geomechanics, August 2004, pp. 12-13.

31. Еремин Г.М. Совершенствование расчетных методов определения параметров откосов бортов глубоких карьеров // Горный инф -анал. бюлл. Моск. гос. горн, университета, № 9, 2000,-С. 133-137.

32. Концепция долгосрочного развития Ковдорского ГОКа: «40+40» / И.В. Мелик-Гайказов, Ф.Б. Кампель, В.В. Берлович, А.П. Ивакин, Н.И. Бичук // Горный журнал, Специальный выпуск, 2002,-С. 6-12.

33. Каспарьян Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах. JL, Наука, 1985, — 183 с.

34. Обеспечение устойчивости бортов карьеров в предельном положении / А.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин, Н.А. Свердленко // Безопасность труда в промышленности, №10,2003, С. 41-44.

35. Обоснование рациональной конструкции конечного борта карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» / А.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин, Ф.Б. Кампель // Горный информационно-аналитический бюллетень, № 3,2004, С. 243-250.

36. Концепция формирования нерабочих бортов глубоких карьеров Кольского Заполярья / Н.Н. Мельников, А.А. Козырев, С.П. Решетняк, Э.В. Каспарьян, В.В. Рыбин, B.C. Свинин,

37. A.Н. Рыжков // Горный журнал, 2004, № 9, С. 45-50.

38. Фокин В.А. Проектирование и производство буровзрывных работ при постановке уступов в конечное положение на предельном контуре глубоких карьеров. Апатиты, изд. КНЦ РАН, 2004,-232 с.

39. Геолого-структурное картирование Ковдорского месторождения для решения геомеханических и горно-эксплуатационных задач с применением компьютерных технологий /

40. B.А. Дунаев, С.С. Серый, А.В. Герасимов, С.Н. Журин, А.Н. Быховец, Б.В. Славский // Горный журнал, 1998, № 4, С. 41-46.

41. Руководство по измерению напряжений в массиве скальных пород методом разгрузки (вариант торцевых измерений) / АН СССР, Кол. фил., Горн, ин-т; Сост.: И.А. Турчанинов, Г.А. Марков, В.И. Иванов. Апатиты, 1970, - 48 с.

42. Геомеханическое и техническое обоснование возможности укручения бортов карьера рудника «Железный» в конечном положении / Регламент по х/д №22101 (в трех томах); фонды Горного института КНЦ РАН; инв. № 1002, 1003, 1004. Апатиты, 2002, - 320 с. (3 тома).

43. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. М., ПБ 03-498-02,2003, - 112 с.

44. Строительные нормы и правила. СНиП 2.05.07-91. Промышленный транспорт М., изд. официальное, 1996, - 111 с.

45. Нормы технологического проектирования горно-добывающих предприятий чёрной металлургии с открытым способом разработки. JL: изд. Гипроруда, 1986, - 264 с.

46. Решетняк С П. Проблемы перехода к карьерам нового поколения. В кн.: Проблемы открытой разработки глубоких карьеров. Труды Международного симпозиума «Мирный-91». Удачный, изд. НИЦ «Мастер», 1991,-С. 153-157.

47. Analysis of Stability Loss in Open-Pit Slopes and Assessment Principles for Hard, Tectonically Stressed Rock Masses / A.A. Kozyrev, S.P. Reshetnyak, V.A. Maltsev, V.V. Rybin. Slope Stability in Surface Mining SME, Chapter 27,2000, - pp. 251-256.

48. Vertical Bench Slopes Used for Steeping Pit Walls // N.N. Melnikov, S.P. Reshetnyak, V.A. Fokin, I.V. Melik-Gaikazov. Transaction SME, vol. 314. - 2003, - pp. 116-120.