Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах в сложных горно-геологических условиях

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах в сложных горно-геологических условиях"

На прчыгх рукописи

ГЛЛИНОВ Вячеслав Юрьевич

IЮМЫ1НП11ИП ')ФФККТИВНОСТИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ ил

УГОЛЫ1ЫХ РАЗРЕЗАХ И СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

УСЛОВИЯХ (на примере Ургуйского буроугольмого ртреза)

Специальное к. 25 00 22 - Геспехнологпя (подземная, открытая, строительная)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук-

Ми I а 200 4

Работа выполнена на кафедре открытых горных работ Читинского государственного университета Федерального агентства по образованию и в ОЛО 11риаргунское производственное горно-химическое объединение

Научный руководи 1сль:

доктор технических наук, профессор Юрий Михайлович Овсшников

Официальные oiiiioiiciui.i: '

доктор технических наук, профессор Илья Иосифович Железняк

доктор технических наук Владимир 1 Ыколаевич Тюник Ведущая оргашпации:

Управление Читинскою округа по технологическому, эколо!ичсскому и атомному надзору (РОСТЕХИЛДЗОР)

Защита состоится 23 декабря 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете (:.Чита, ул.Ллсксапдро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: ул. Алексаидро-Заводская, 30, г. Чита, 672039,

ЧнтГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01

Факс: (3022) 26-43-93

Web-server: www.tcchuniv ru : F.-mail: root(№techuniv.ru

С диссергацией можно ошакомигься в библиотеке Читинского государственного унпвсрси leía

Авюрефсрат разослан « & » ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссершционною сонета канд. геол.- минерал, наук

П.П.Котопа

ъ^Аъ

ОКЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Широкое рашнтие открытого способа разработки угольных месторождений в сложных инженерно-геологических Забайкалья и гидрогеологических условиях Забайкалья вызвало необходимость проведения специальных исследований для создания научных основ проектирования устойчивых бортов разрезов и технологических схем их отработки

Приаргунскос производственное горно-химическое объединение (ОАО «ППГХО») является крупнейшим в мире и единственным в России горнохимическим комплексом по добыче и переработке урановых руд

Экономическая »ффекгнвиость и обеспечение жизнедеятельное ш данного комплекса в огромной мере зависит 01 устойчивой работы угольного ра»ре»а «У рту некий», снабжающего углем одну из крупнейших в юго-восточном Забайкалье Краснокамеискую тепловую электростанцию. В настоящее время разреI «Ургуйский» вышел на годовую производительность более 4 млн тонн угля и является весомым дополнительным источником прибыли и оборотных средств ОАО «ППГХО» за счет реализации высококачественного угля в восточные регионы России. Однако, разработка Ургуйского буроугольного месторождения связана с проблемой эффективности и безопасности открытых горных работ, на которые огромное влияние оказывают сложные инженерно-геологические и гидрогеологические условия - наименее благоприятные из всех разрабатываемых открытых способом угольных месторождений Забайкалья Высокая обподнеиосп. вмещающих пород и угольных плаеюн, многочисленные тектонические нарушения режо снижают устойчивость бортов и уступов разре »а и вызывают опасные оползневые деформации горного массива, чт уже на данной стадии отработки месторождения вызывает значительное удорожание угледобычных работ и снижают интенсивность и безопасность ведения открыт ых горных работ.

13 тгих условиях с целью обеспечения ритмичной, согласованной и безопасной работы всех звеньев механизированного производства при добыче угля особое значение приобретают вопросы управления устойчивостью боргов разреза на основе прогноза, контроля и направленного изменения интенсивности происходящих в них (сомсханпчсских процессов » Определение с высокой степенью достоверности физико-механических

свойств пород бортов разреза открывают возможности корректировки предусмотренных проектом технологий отработки месторождений Выявление характера и маснмаба геомсханических и гидрогеологических процессов поиюляют регламентировать мероприятия по направленному воздействию на массивы пород с целью предотвращения опасных деформаций гортнсхничсскнх сооружений

В связи с ним, исследования по оценке и управлению геомеханическим сосюяпием горного массива, а также формированию техногенного водоносного горизонта ' ною разре <а

«Уртуйский» являются весьма актуальными, так как открывают возможности многостороннего совершенствования и ишснсификации открытых горных работ в ОЛО «1111ГХО» и повышения экономической устойчивости единственного в России уранодобывающего предприятия

Объск-шм исследований являются открытые горные работы на уюльныч месторождениях Восточною Забайкалья

Предмет исследовании: горные породы и геомеханические процессы при ведении открьных юрных |>аГ>ог в сложных горно-геоло! ичсских условиях.

Цель работ - повышение зффсктивности открытых горных работ на мольных р;и|>ек1\ на ба»е обоснования рациональной технологшг офабогки бортов рнфс<а, учитывающей досювсрныс фишко-мсханичсскис свойства по|К)Д

Идея работ отключается в совершенствовании и интенсификации Iсо 1с\ноло1 ни 01кр|>пы\ горных рабо! на основе разработки и внедрения зффективпых методом исследования механических и филмрационных свойс! в юрных пород, а т акже украшения геомсханичсскими и гидродинамическими процессами при разработке обводненн1.1х угольных месторождений

Основные задачи исследования:

оценить состяние проблемы открытых горных работ на угольных месторождениях со сложными горно-геологическими и гидрогеолог ическими условиями,

-изучить в натурных условиях механические свойства пород бортов Уртуйскою буроу| ольнот о рафеза с использованием разработанных усфойства и установки.

провссш магматическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива пород, находящегося иод воздействием внешней нагружи и на этой основе внести коррективы в традиционные схемы испытаний пород,

- изучить процесс формирования и дать научное обоснование принципов и методов управления техногенным водоносным горизонтом с целью фле1 мази»ацин ополшевых процессов и повышения усюйчивосш борюв Уртуйскою рафеза,

- обоснован. оп1им;1лм1ыс параметры бортов Уртуйскою ра»ре«а с учетом конкретных горно-геоло! ических условий

Мсюды исследований. Для решения поставленных задач использован комплекс методов исследований, включающий' изучение и аналш инжснсрно-1 идро1соло1 ической информации, теоретический анализ юомеханичсских процессов в юриом массиве; натурные исследования фишко-ме\аническнх снопе I и юрных пород; натурные нрои толст венные жеперимешы и наблюдения, теорешческое моделирование гсомсхапической ситуации юрпою массива численными методами, анализ ре (улиток исследований с использованием аппарата математической статистики, техинко-'жономический аналш >с|н|н;кти н мости предложенных методов

повышения устойчивости бортов и уступов разреза в увязке с технологией веления открытых горных работ

Научные положения, выносимые на защиту.

I .Наличие информации о механических свойствах пород, полученной с помощью предложенног о устройства повышает надежность геомеханической оценки устойчивости бортов разреза на любом этапе его отработки и позволяет управлять качественным составом общего грузопотока породы, транспортируемой в отвалы

2. Введение в традиционную схему натурных испытаний пород на прочность корректив, полученных математическим моделированием напряженно-деформированного состояния массива, существенно повышает качество информации, истин.¡\емоп н расчетах устойчивости бортов разреза.

3. Флегмаппация (замедление) оползневых процессов в бортах и уступах разреза «Уртуйский» достигается путем управления и формирования техногенного водоносною горн юн га в соответствии с технологией ведения горных и дренажных работ Основным условием управления формированием техногенного водоносного горизонта следует счииш. обеспечение контролируемого положения депрессионнон воронки в чензершчных обраюканннх в прикошурной зоне бортов карьера и во внутренних 01 валах

Обоснованное м, н дост оперное п, научных положений подтверждена достаточной сходимостью теоретических и жепери метальных исследований, проведенных в натурных и проинюдс! венных условиях; статистической обработкой результатов исследований, использованием новых и усовершенствованных устройств и установок, определяющих механические и фильтрационные свойства горных пород, положи 1сльным и результатами внедрения в ОАО «ППГХО» рекомендаций по формированию карьерного пространства и его рабочей зоны с учетом гсомеханической ситуации, а также предложений но повышению устойчивости борюв разреза «Уртуйский».

Научна» ноннша работы:

1 Установлены )акономернос1и изменения папряженно-деформированного еостяпия массива пород борм разреза на основе моделирования численными метлами процессов, происходящих при различных схемах нагружения уступа

2 Разработка методика экспериментального учета влияния действующих в борту разреза градиентов напора на свойства пород на разных папах отработки месторождения

3 Разработана метлика определения прочностных свойств пород бортов разреши и карьеров в натурных условиях

4 Усыновлены закономерное) и формирования техногенной) водоносною юриюша на основе аиалии Iидро1 соло!ической обстановки при офаГнике разреза «Уртуйский»

5 Научно обоснованы рациошшьные способы управления техно!енным водоносным горизонтом для повышения устойчивости бортов разреза

Практическая ценность работы:

1 Разработаны. модифицированы и внедрены

- Усгройспш для исследования нрочностых свойств горных пород в натурных условиях с целью повышения досюверности и надежности геомеханических расчет» по опшчтации параметров бортов и уступов разреза «Ургуйский»

Фильтрационная ус книжка высокою давления (ФУВД) с целью поньнпепия достовернооп 1соме\аничсской и Iидро|еоло|ическ'ой оценки си|уации, складывающейся на определенный момеш ограбожи мссюрождеиня

2 I фактические рекомендации но определению досюверных прочностных и филырационных свойств пород в борту разреза.

3 Практические рекомендации но созданию эффективной системы дренирования с целью замедления (предотвращения) оползневых явлений па боргу карьера и безопасной рабош ныемочно-трапепоргиых комплексов

Реализации резулма юн раГииы. Рсзулмаш исследований использованы при разрабо1ке «Проекта по развитю юрных раб()1 разреза «Уртуйский» до 2010 I »

Внедрение практических рекомендаций по оптимизации конструкции и параметров боргов (уступов) разреза позволили сократить объемы вскрышных рабо! на 3 млн м1 юрных пород и получи п. экономический )ффскт в 2003 г около 10 млн руб

Личным вклад автора заключается в

- постановке цели и задач исследований, анализе современного состояния изученности проблемы,

- проведении натурных исш.паний по определению фильтрационных и механических свойов горных пород в боргах разреза, участие в разработке мешдик жпурных исш.паний.

- разработке и внедрении сиаемы дренирования и водоперехвата на разрезе «Уртуйский»,

- обосновании расчета оптимальных параметров бортов разреза,

опенке экономической »ффективносгн рекомендаций, обеспечивающих повышение ^стойчивоет бортов разреза

Апробация рабо н.1. Основные положения и результаты диссср!анионной работы доклад 1.1 вались на

Международной конференции «Геодинамика и напряженное сосшянне недр» (11овосибирек, 2003 I ),

- Международной конференции «Забайкалье на п\ ти к уешичивому раишшю жолог ия, ресурсы, хправленис») (Чша, 2001 I ),

- 2 н 1 научно-1ехническнх конференциях 1орною имспмута ЧиМ'У (Мша, 2001-2003 I I ),

- Межрегиональной научной конференции «Игошинские чтения» (Иркутск, 2003 г ),

- Юбилейной конференции, посвященной 30-летию Горного института ЧитГУ (2004 г),

- расширенном семинаре кафедры открытых горных работ Горною института ЧитГУ (2004 г ),

- научно-техническом совете ОАО «П11ГХО» (2004 г )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения.

четырех глав, заключения, списка литературы \\\/&9 наименований, изложена на/ЯГ страницах машинописного текста, включает таблиц,^ рисунков и приложения

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, члену-корреспонденту РАИН, профессору, дтн Ю М.Овешннкову и научному консультанту кт н В А Пабелло, а также ктн А Е Белякову и с и с М 1' Гильфанову за ценные советы и постоянную методическую помощь при выполнении рабош, техническим руководителям ОАО «ИИГХО», главному маркшейдеру 1> А 11росекину. директору 1'У «Уртуйскнн угольный разре о В К Трубилниу, шавному инженеру В Лескову за содействии и оказанную помощь в проведении лабораторных и промышленных испытаний

ОСПОШЮК СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ближайшие 15-20 ле1 одним ти приоритетных направлений в развитии огкрьпых горных работ сохранится разработка способов управления формированием карьерного пространства, его рабочей зоны с учетом гсомсхаинч'еской и гидродинамической ситуации При этом вопросы обеспечения устойчивости бортов и откосов на разрезах и карьерах со сложными горно-геологическими условиями являются наиболее актуальными

Фундаментальные исследования но развитию отечественной 1СХНОЛОГИИ открьпых горных работ выполнены известными российскими учеными В В Ржевским, Хохряковым, А И Арсентьевым, В А Падуковым. Г Л Фисенко

Вопросы повышения устойчивости бор юв карьеров проводились учеными Г Л Афанасьевым, В И Всселковым, А М Мочаловым. '!'I» Афанасьевым (ВПИМИ), К) И Туринцевым (УПИПромсдь), А П Мочилко, ППКуваевым (УкрПИИироект) и др Технологические и специальные метлы воздействия на массив для обеспечения длительной устойчивоеш пор юн карьеров рассмотрены в работах II И Попона 1111 Маслова, 11 11 11анюкова. Р II ОкаIона (КарИИ), М А Реванша (МГП), М И Певзнера (ГИГХС), ВГЗотеева (ПГДМиМ РФ), Г Л Фисенко. В 11 11овожилова. г)ЛГалус1яна (ВППМИ) и др ')шм же проблемам посвящены фудм ученых А М Демнна, А И Ильина, А И Гальперина. В И Срельцова, а проблемам 1еоме\аники |рушов - рабои>1 исследователей

В М lllec г кона, В Л Мироиенко, С С Вялова, И Д Турчанинова, М.А Иофиса, ') В Каспаряна, I i Д 11ы гонича, Ю К Зареакою, Л Шукле, АХ Скемптона, И 11 Маслова, Д М Шееюрнева, И И Желешяка, А В Никифорова и др.

Вопросам исследования физико-механических свойств горных пород уделено большое внимание в paooiax I" Л Фисенко, В И.Борщ-Компанийца, М 1-, IIcBiiicpa, II II Кунаева, С 11 Шеляиина, А И IIJcko, Л М Мочалова, 1 К Нусювоитвой, Н 11 Ермакова, В li Швеца, I' К Бондарика, С.Е Чиркова, А Н Сгавро! ина, В М Жшалкина, М Г.3ильбершмид1а, А Я Егорова, Н Е Костомарова и др

Ведущими иноигучами в облает управления безопасным состоянием откосов являкяся нпеппуты ВИИМН, ВИОГЕМ, ИПКОП АН'1'Ф, ПГД им Скочинскою

Анали! направлений исследований и публикаций по данной проблеме покая»1 нас), чго недосгаючно внимания уделено проблемам повышения устичивосш борюв карьерой в сложных гсомеханических и (идродипамических условиях Упрощенный подход к беюпасносш ведения горных работ и обеспечению устойчивосги борюв карьеров част приводи! к аварийным ситуациям и большим экономическим затратам Большое разнообраше инжснерпо-|еоло1 ичсских и iH/ipoi оологических условий месторождений обуславливаю! необходимое!!. разрабо!ки конкретных мс|юприятии по повышению усюйчивости борюв разрезов на основе объективной оценки геомехаиической и гидрогеологической ситуации, складывающейся на любой момент отработки месторождения.

Одной и< ключевых проблем при велении горных работ в Забайкалье является пижая усюйчивооь борюв ра»решв, отличающихся весьма высокой обводненностью пород и активностью гидрогеоло! ических и ипжоперпо-гсоло! нческих процессов, таких как суффозия, оплывание и ополшпие Iфактически на всех уюльных ра(речах в Забайкалье ошечены ополши, ра щипающиеся преимущественно в четвертичных породах верхней части рафсча векрьиы.х оиюжений Так на Харанорском, Уртуйском, Восточном и Тишинском рафсчах ошсчались оползни объемом от 20 до 60 I ыс м' Они ра шивались прсимущесию по контакту меловых, слабопроницасмых обраюканий, представленных аргиллшами и алевролитами и четвертчпых отложений зачастую весьма высокопроинцасмых (кчиффициомы до 180-300 м/сут). Выклинивание нотка подюмных под чс1вер1ично1о водоносною юризоша по кровле меловых слабопроницаемых пород, сопровождаемое суффозией является одной и( причин нарушения усюйчивоин борюв.

В мой же свячи важнейшее значение приобретает выбор исходных данных, исполыуемых в расчетах усюйчивосш бортов рафеюв и обосновании icxiuwioi ических схем Высокая обводненность пород и жнможноси. вошикновенин крпшчсских i рад иен юн напора снособсичусм ре жому понижению прочносш свойсш, оплыванию и оплыванию oikocoh юрных выработк

Ярким примером рашшпя !аки\ явлений являеюя paipct «Ур|уйекии»

Уртуйское буроугольное месторождение расположено на юге Читинской области в Краснокаменском районе и приурочено к устьевой части пади «Уртуй», по которой протекает временный водоток

Уртуйское месторождение характеризуется сложными гидрогеологическими условиями, обусловленными тектоническими нарушениями, значительной волообилышетью пород, сложными и недостаточно изученными условиями взаимосвязи водоносных горизонтов

Наибольшую часть в обводнении разреза имеют подземные воды четвертичных отложений, а именно водоносный горизонт четвертичных образований долины р Уртуй и его конуса выноса Гидрогеологическая схема западного борта Уртуйского разреза, в районе устьевой част и конуса выноса р.Уртуй предаавлена на рис I

Режим вод четвертичного горизонта на большей части распространения (площадь питания свыше 500 км") определяется режимом гидрометеорологических факторов И области же разгрузки (приустьевая часть долины р Ургуй и Ургунекий разрез), режим подземных вод в существенной оспсни изменен за счет дренажа

И течение дли1слыюю времени (По л ее 15 лет) подземные воды к районе Уртуйскот карьера находя 1ся под воздействием карьерною водоотлива и других дренажных и водоотливных мероприятий (глубинный дренаж скважинами, создание руслоот водов в долине р Уртуй, отстойником карьерных вод и I л) I? згой связи режим подземных вод здесь я пляс гея сущссшснно нарушенным и зависящим в большей части от искусственных факторов.

Рис I I идро! соло! ичсская схема км о-западно! о борю Уртуйского разреза

Формирование потоков в углевмещающнх породах преимущественно определяется дренажом чсгвертчных опюжений, а также и карьерным водоотливом Как видно ич схемы на рис I, подземные воды четвертичных отложений в районе боргов Ургуйскот рафеза расклинивакися на две составляющие из-за наличия в подошве четвершчною юризонга вывефелых до состояния суглинков, практически непроницаемых алевролитов Подтемные воды четвертичио! о гори <0111:1 частично дренируются глубинными водопонижающими скважинами, а частично разгружаются в борту разреза Часп. вод также принимает у час те в обводнении меловых образований, областью раи ружн кчиорыч являю!ся з\мифы карьера

Расклинивание потока иллюорнруося данными наблюдений за уровнями подземных вод и проведенными расчетами (рис 2)

Депрсссионные кривые рассчиишы для елучаев ноффективной рабоп>1 дренажных скважин в усп.евой част пади У|м>м (современная ситуация) и •ффективной рабоп.1 дренажных сносм При пом нредпол.нас1ся, чш при »ффекчивной работ дренажа вся юлта четертчных обраюваний в юго-западном борту рафеза «Ур|уйский» б уде г полное! ыо осушена То сси. «проскок» вод по кровле наду! о;н.11011 юлшн наблюдаи.ся не буде!

—•—Уровни ■ меловых образований« 6*3 дренажа м —*—Уровни в мепоеык образованиях с дренажом м | I—*—Уровни« четверттных образованиях м |

Нами чоанонлено, чю применяемая сносма дренирования скважинами не является >ффем инной н до 30 "<> нолр>слокош нотка рУр!\й доспнает рабочею борм р.нрем. слшестенно осложняя ведение юрш>1Х рабо! III-обводнения и смешения пород

ДЩ^ИНШНЫГ к|«||1|.1Г И »1С |1>И1.П Н 'Г 11М |1| И1-1 \ ||Г||Ш1И1(И1Ши& ни |Ш1|ЩЧГ

УрЫЬкнИ

Расстояние до расчетного сечения, м

Рис 2 I !оложсние депрессионных кривых в чегвержчных и меловых образованиях в районе юю-западно!о борм

Высокая обподменость четвертичных образований в юго-западном борту Уртуйского разреза приводит к систематическим нарушениям его устойчивости и ополтанию пород

Анализ оползневых деформаций наблюдавшихся в разрезе в течение 1998-2003 г г свидетельствует о том. что одной из главных причин снижения устойчивости южного и юго-западного бортов является уменьшение сопротивления пород сдвигу при их обводненном состоянии и активизации суффозионных процессов В этой связи особый интерес представляет количественная оценка изменения прочности и фильтрационных свойств пород бортового разреза

Определение' упомянутых свойств пород производилось разными органитациями, в основном на стадии разведки месторождения с послсдующим использованием в проектных работах Данные о сопротивлении горных пород сдвигу были получены, главным образом, в лабораторных условиях на приборах одноплоскостного среза с использованием колец небольшого диаметра

Нами установлено, что информация, полученная при этом, не является в настоящее время представительной для массивов, слагающих борта разреза и не может служить основой для проведения оценки геомеханической ситуации, складывающейся на определенный момент его отработки Гсомоханичсская ситуация является ретультатом совокупного проявления большого числа инженерно-геологических, гидрогеологических и горнотехнических факторов, влияющих на устойчивость карьерных откосов Так, изменение гидрогеологической обстановки в лрнбортовом массиве в процессе производства работ привело к существенному снижению механических характеристик пород со всеми вытекающими последствиями для устойчивости борта Многообразие этих факторов и возможных их сочетаний, а 1акжс неизбежная ограниченность геоннформацин, полученной традиционными способами, обусловили возможность указанной оценки на вероятностном уровне

Так, характеристики прочностных и фильтрационных свойств пород бортов разреза на разных этапах его отработки получали методами аналогий, интерполяции, приближенных оценок При этом становились проблематичными не только оптимизация технологий отработки месторождений, но и задачи обеспечения безопасности горных рабо! Свидетельством тому являются оползневые проявления в южном и ют-западном бортах ра<рсза Возникающая отсюда проблема повышения надежности прогнозных оценок геомеханическон ситуации на карьере сводится, таким обратом, в основном, к проблеме повышения качества информации о свойствах и состоянии пород на любом этапе ратработт месторождения

Известно, чю практически весь спектр такой информации может быть получен с помощью лабораюриыч. натурных н косвенных методов

Не останавливаясь на детальной оценке лабораторных методов, их достоинств и недостатков, отметим лишь их главную особенность.

заключающуюся в изъятии образца порол из массива с изменением его природного напряженного состояния и нарушении связей с окружающим массивом

Нам представляется целесообразным ра(работка устройства для определения прочностных свойств пород методом обрушения призм непосредственно в боргах разреза К числу причин, заставивших нас обратиться к этому метолу, следует отнести возможность оперировать в нагурных условиях с образцами, ра<меры которых намного превосходят размеры образцов, испытываемых в лабораторных условиях и вследствие мою являющихся, более типичными представителями испытываемой породы с точки зрения ее сфуктурно-текстурных особенностей, трещи нова гости и наличия крупных включений. Особое значение npnoópeiaei своевременная оценка прочностных свойств пород бортов разреза в меняющихся 1идро1соло1ических условиях и связанной с эгнм обстоя!ельством активизацией суффо«ионных процессов Реализацией этой идеи явилось проектирование, изгоювление и внедрение в горное производство новою устройства для определения характеристик прочности горных пород бортов карьеров и разрезов

Но классификационным признакам устройство относится к конструкциям, с помощью которых в нагурных условиях (борта карьеров, обнажения пород склонов и тп ) производится иагружение с последующим обрушением выделенных в массиве призм Общий вил устройства показан на рис.3

Особеннос1ями описываемою \сфойета являкнея

- регистрационный прибор, закрепленный на раме и позволяюший с высокой точностью фиксировать все необходимые параметры призм горной породы до и после приложения нагрузки,

съемное фрезерное приспособление, позволяющее снизить трудоемкость и время подюювки к опытам, а также повысить качество расчистки забоев, чго в свою очередь влияет на достоверность получаемых результатов,

- съемный нагрузочный механизм ввиду малых размеров позволяет уменьшить объем работ по расчистке забоев При этом винты передачи давления со сферическими наконечниками, входящие в сферические 01верс1ня нагрузочных пластин, позволяют обеспечить передачу нагрузки, перпендикулярной к горцу призмы породы и изменять расстояние от центра приложения нагрузки до стенок забоя,

- горизошальный гидродомкрат с манометром, вынесенные за пределы забоя, позволяют снизить трудоемкость проведения опытов и повысим, точность и бсзопаснос1ь измерения нагрузки на породную призму, особенно в момент обрушения призмы

Первые опыты с применением описываемого устройства были проведены в октябре 2002 г в шести точках. Первая, вторая, третья и четвертая точки находились на юго-западном борту разреза Пятая и шестая точки располагались непосредственно в подошве оползневого массива

11а рис 4 показаны поверхности скольжения обрушенных призм

п 17 < 7Г. < 3(1 1(1 10

и \ 7(1 \ и / " / 71 / ' 4 /

п / 17 / 1 / "' 1 / II, 1

Ч / 14 \ 17 ) 71 ) 1/

1 у IX / I К) / М / у

/ у /

/ / /

Рис. 4 Вид поверхностей скольжения обрушенных призм пород

Дальнейшим совершенствованием рассматриваемого метода явилось проведение нами моделирование численными метлами напряженно-деформированною состяння (НДС) массива юрных пород под

нагруженным штампом устройства Моделирование производилось в следующей последовательности■

1 Реалитуется модель упрутидеалышнластичсского поведения горных пород с критерием прочности Кулона-Мора Расчетная область для исследования НДС модели методом конечных элементов представлена системой конечных треугольных элементов размером 5 см * 5 см, количество элементов 85S

2 расчетах принимаются прои «вольно-заданные три вида перемещений свободной грани, моделирующие смещения штампа

I'M К7 123 W « 21

т

IVI И7 121 XV М

Т

т IV! |<7 121 XV « 21

I I I I

Т7

Зиды перемещений ш та Mira устройства

3 Расчетом получены соответствующие каждому из трех видов смешений штампа эпюры вертикальных реактивных давлений под штампом, величина и направление главных напряжений в каждом треугольном конечном элементе, вертикальные и гори топ тальные смещения узлов сетки расчетной области

4 Степень приближения напряженного состояния модели к предельному оценивались следующим обратом

- в каждом элементе находится соотношение главных напряжений ai/oí (расчетные шачения).

- 1ам же находилось соотношение (гг i/rr, )М|1СЛ, соответствующее предельному состоянию, исходя из условия

<т, - а,

----— - — - sin ,

(т, i ít, I 2с ilx<P

2< cos Ч> (I - sin <p)n¡

- проитводтпея оценка степени приближения напряженного состояния модели к предельному путем сопоставления

I) (<Ti/(T|) • (CT,/Ci)„,4.-,1 2)(or,/0|) (Ch/оI)„,*.,,

I -I

5 Исходя из величины критерия D, полученного в каждом элементе расчетной модели, были выделены зоны, соответствующие различному состоянию массива горных пород Так, ограничивая плавной линией область конечных тлемешов с определенными расчетом значениями критерия I) были пол\чены размеры и контуры призмы обрушения и, соответственно поверхности скольжения

() (>прслс.1сннс критической (ратрушшощей) naipyiKH на ииамн и рассюяштя до линии ее действия ')ю, в спою очередь пошоляст получии. расчетные женен трисшеты приложения натру >ки на штамп устройства

после прсобраювания имеющее вид (<т, /<т,) -1

I)

А

Выполненными нами исследования показали, что негативные последствия влияния подземных вод на условия разработки Уртуйского буроугольного месторождения проявляются в следующих основных формах

- снижение общей устойчивости боргов разреза и связанная с зтим явлением активизация оползневых процессов,

- развитие локальных фильтрационных деформаций песчаном линии ых пород на откосах уступов за счет суффозионных процессов,

- возможное затопление подошвы разреза и подтопление рабочих забоев,

- проблемашчноеть использования юрнотранспортного оборудования при реализации проектных 1ехнологнческих схем,

- повышение влажности товарного угля

Вошикновснис оползней нами объясняется высокой обводненосп.ю четвертичных пород на контакте с меловыми образованиями За сю: обводненности четвертичные образования имени весьма низкую устойчивое!!, к сдви!у и ле1 ко смещаю1ся по кровле меловых, сравни ic.ii.ho слабопроницаемых пород Кроме 4101 о, как показали проведенные исследования, смещение и оползание бортов возможно на учааках суффо тонною размыва выветрелых меловых образований Оценивая гидрогеологические условия Уртуйского разреза можно заключить, что напорные градиешы возникающие на кровле и подошве слоя выветрелых алевролитов могут быть весьма велики Там, где мощное п. слабонроницаеммх образований надугольной толщи уменьшается по тем или иным причинам, например тектоническим, возможно развитие критических градиентов давления В этом случае верояшоеть проявления суффозионных процессов достаточно велика Гидрогеологическое обоснование возможноеш суффо знойного размыва пород представлено на рис 6

Рис 6 Схема участка бор|а с возможным разнижем суффозии и потерей ею усюйчиноспз

Для количественной опенки фильтрационно-суффожонных процессов в бортах рафсш нами была прои ¡нелепа модификация «Устройства для изучения суффозионных и кольматационных процессов в горных породах», разработанного в Читинском государственном университете (патент № 22.13942)

Схема проведения жсиеримеша приведена на рис 7

I Эгап определение коэффициента фильтрации и суффо»ионной устойчивости

I (Птах - Нп1ш)/1.

Нпи\

/

н.шорнмм ихлд

приемным ЧЧЛ.1

Ншш \ _Е_^_|_

лаллллахлахлаХ?

. 01НС|КГГИС СИ1Н.1

2 нан

испьмания на срез

11

I

Образец для испытаний на фильтрацию, суффозионную усюйчивость и срез

^^У/Л^З - (1>ильгрующая сегка

Рис 7 Схема проведения эксперимента для определения коэффициента фильтрации, суффозионной устойчивости и прочноеIи пород борта Фильтрационная установка высокого давления (ФУПД) или уоановка с напорным речервуаром псполыовалась в опьпах I хана как для определения фильтрационных свойав пород (в юм числе и ишниаых), гак и для выяснения их суффо «ионной устойчивости при высоких |радиенгах давления

Проведенными исследованиями с исполыованием ФУИД установлено, чю среднее «начеине мпффициешл (|)плыраннн човершчных отложений сосмвдяе! 2*).4 м'с\т, при минимальном шлченпн 1,7 п максимальном 162.8 м'сут Наиболее распросфаменное шачепие коэффициент фильтрации в серии проведенных опытов лежит в диапамне 28-38 м/сут

Характерные значения коэффициента фильтрации для трещиноватых аргиллитов надуголыюй толщи составили 0,19-0,39 м/сут при среднем значении 0,29 м/суг.

Таким образом, коэффициенты фильтрации четвертичных отложений превышаю! значения их в породах надуголыюй толщи более чем в 100 раз ')ю и вызываем ра¡гружу подземных вод четвертичного горизонта по кровле меловых осадочных образований в разрезе «Уртуйский», так как непосредственный переток воды из четвертичных отложений в меловые образования вблизи борта разреза затруднен При этом обводнение сунссчано-фавийных современных образований в борту карьера, как было указано выше, приводи! к нарушению их устойчивости, оплыванию и оползанию

В результат опытов на ФУВД отмечено также, что при градиентах давления до 6,6 фильтрация в алевролтах вообще не идет hi-за их высокого фильтрационного сопротивления

Таким образом, при природных (радистах давления выветрелые алевролиты падуч ольной толщи являются водоупором для рыхлых четвертичных О1ложеннй Однако при определенном сочетании I идро1еоло1 ических условий фнлмрацпя в алевролитах вошожна, причем с рати тем су ффо тонного процесса н нарушения устойчивости борта карьера

Проведенным аналиюм эффективности применения различных дренажных мероприятий на разрезе «Уртуйский» установлено, что недостаточно и неэффективно используются перепускные дренажные скважины 13 часшосш верхняя час>ь разреза четвертичных пород и утлевмещающие породы обладают достаючно высокими фильтрационными свойствами, а в пределах депрессионной воронки карьера отмечается существенный paipi.m уровней четвертичного горизонта и водоносного комплекса меловых пород (до 15-20 м)

Одним из реальных путей повышения эффективности и безопасности ведения горших работ на западном (рабочем) борту разреза является управление формированием техногенным четвертичным водоносным горизонтом и снижением его негативною влияния на устойчивость бортов

Лншпи гидрогеологической ситуации показывает, что для обеспечения ускшчивоии рабочею 6opia Уртуйскою рареза ист необходимой« в полном nepcxnaie вод чешершчных оитженнй Необходимо управление формированием четвертичным водоносным гориюнгам, а именно организации работ дренажа так, чтобы ликвидировать «проскок» его вод но кровле надуюлмюй толщи

С целью повышения эффективности глубинною дренажа, предлагаемого нами для осушения западно!о oopia разреза, в 2003 году были восстановлены две старые водопонизтельные скважины №3 и №4 и пробурены две новые скважины на западном 6opiy разреза Так как oi восстановленных скважин высокой произнодшелмюеш добни.ся не удн.юсь iii-i.i кольма1ации филы рои и н\ исшачщсльных paiMepoii, общий дебе!

скважин составил 60 м'/час, что соаавляот около 25% от объема водонритока поступающего с долины «Уртуй»

Выполненные дренажные работы позволили

1 развернуть горные рабош в юго-западном направлении, что снизило коэффициент вскрыши с V» л<> 2,1, т к кровля угольного пласта в блоке 12С| поднимаемся па оIметку 600-610 м (При варианте северною направления до уровня 588-576 м),

2 сократилось плечо транспортировки вскрышных пород на 400 м, т к появилась возможноен> использовать западные отвалы,

1 подготовить к выемке около 6 млн т у1ля в блоках 12С| и 311,

4 сократи, плечо трапепоршровки умя на 100 м, '

5 в перепекшие полю пиши, площадки для внутренних о талон, обеспечивающих подпор южного и юго-западного боргов к объеме около 5 млн м'

Результаты проведенных работ доказываю! высокую эффективность глубинною дренажа и рекомендуются для дальнейшего использования при о!рабо!ке западной части разреза

Для этою необходимо пробурить и оборудован, по опробованной схеме .4 водопонизитсльные скважины по линейному ряду с км а на север Построенный линейный ряд водопопизшельных скважин, размещенный поперек долины «Уртуй» позволит перехватить оставшуюся часть потока воды «Проскок» подземных вод рекомендуемся перехвати, дренажными припортовыми канавами на горизонте 610-600 м, заглубленными в плотные глинистые породы (алевролиты) надугольной толщи юризонта 588 м

Предлагаемая дренажная система позволит вести горные работы без осложнений, связанных с обводнением бортов и устойчивостью откосов, в западном и северо-западном направлениях

Для дальнейшего повышения устойчивости боргов Ургуйского разреза нами проведены геомеханические расчеты по обоснованию оптимальных параметров бортов При ком использовались обобщенные экспериментальные данные, полученные с помощью упомянутых выше устройства и установки

Анализ структурного строения прибортовою массива позволили сделан, вывод о раздельном деформировании юг о- западною борта разреза по вьюне Гранина раздела при ном приурочена к кош акту четвершчных и меловых 01Л0ЖСНИЙ Наклоненный в сторону вырабошнного проетраиетва разреза обводненный контакт пород чсгвершчпых и меловых оиюжений прибортовою массива, лег в основу расчетных схем по определению параметров рассматриваемого борта

Расчет 1.1 производились методом алгебраического сложения сил по жненниальным поверхностям скольжения Для опенки равновесия массив, окошуренный и01снпиалы10й поверхноетью скольжения, разбивался па расчетные б юки, дня которых составлялось уравнение баланса удерживающих и сдвигающих сил Устойчивое!!. о!косов оценивалась по

поверхности скольжения с минимальным значением величины запаса устойчивости

Принятые к расчету прочностные данные пород приведены в табл I

_ Таблица I

№ Показатели горных Характе эистика пород 1

п/и пород Четвертичн Меловой i

ый комплекс комплекс 1

1 Угол внутреннего 29,8" 38" ;

трения (УВТ) пород

основного массива (<|>)

2 УНТ но контакту (<р)_ 2Т'Г

Сцепление в массиве 3~55 Т/м1

. ..(Я).______ 1

4 Сцепление но контакту 2,Tt/N7" 1 I

__(с)_________ 1 1

На основании выполненных расчетов установлено, что нормативная устойчивосп. (п 1,2) юго-мпадного борта paipeia «Уртуйскнй» по четвертичным оиюжонням будет обеспечена при заданных расчетных прочностных характеристиках пород прнбортового массива и прочих расчетных условиях если общий угол наклона борта разреза по четвертичным отложениям не будет превышап. 23,5 "

Расчетные параметры бортов Уртуйекого разреза для различных отложений приведены на рис 8

l'iic 8 Расчетные парамефы 6opia Ур!уйскою paipeía а) для четвершчных оиюженнй, б) для меловых оиюженнй I кош акт четвершчных и меловых оиюженнй. 2 уровень iрунтовых вод, 3 - проектный профиль, 4 предлагаемый профиль; 5 - потенциальная поверхность скольжения

Оптимальные параметры предлагаемой конструкции юго-западного борта Уртуйско! о разреза приведены на рие 9

Рис 9 Парамсфы предлагаемом конструкции юго-западною Ьорта Уртуйско! о разреза I - контакт четвертичных и меловых 01Л0жений;

2 - проектный огкое борта, 3 - предлагаемый откос 6opia (угол наклона oí коса по четвертичным отложениям не больше 23,5 ". угол наклона откоса по меловым оиюжениям не больше 37,2 ", общий угол откоса не более 29,5 ")

Таким обра Юм, выполненные исследования устойчивости юго-западною борга Уртуйскот о разреза нока<али, чю нормативная (и 1,2) устойчивость проект нот участка ют-западною 6opia ратреза будем обеспечена при принятых к расчетам прочностных характеристиках пород прибортового массива и условий обводненности при следующих геометрических параметрах общий профиль 6opia разреза - выпуклый, общий утл наклона борта но четвертичным отложениям не должен превышать 23,5", общий угол наклона борта разреза по меловым отложениям не должен превышать 37,2 ", общий угол наклона юго-западного борга разреча не должен превышать 29".

JAKJI Ю Ч К IIII К

В диссертации на основе выполненных исследований дано решение актуальной научно-технической задачи повышения эффективности и бс«опасное!и ра«работки обводненных угольных месторождений на основе своевременной оценки геомеханической обстановки в прикоптурной зоне борта ра«ре«а Ра «работан комплекс технических средств и технологических методов, направленных на повышение устойчивости бортов ра«ре«а «Урт\йскии»

Основные научно-практические результаты выполненных исследований сводятся к следующему

1 Печены геологические и гидро1сологичсскис условия Уртуйско! о о\ро\1олы1ого месторождения и выявлены основные причины активи<ацин онол «иевыч процессов в бортах ут олмкн о ра «ре «а

2 Усовершенствованы меюдики определения механическнч и филмраниоиныч свойств пород бортов patpeta в натурных условиях и внедрены в прошводство с помонп.ю ра<рабо1апных мтройства н установки.

позволяющих с высокой степенью достоверности определять упомянутые свойства.

3. Проведена сравнительная оценка результатов определения физико-механических свойств пород борта разреза традиционными методами в лабораторных условиях и натурных, с помощью разработанных устройства и установки.

4. Методом численного моделирования напряженно-деформированного состояния участка прибортового массива установлено, что размеры и очертания призмы обрушения зависят от характера перемещений нагруженного штампа и соответствующих реактивных давлений по его подошве "Эн> обстоятельство не учитывается традиционной расчетной схемой.

5. Разработана эффективная дренажная система, снижающая негативное влияние под)емных напоров на устойчивость бортов разреза

6 Обоснованы и предложены оптимальные конструктивные параметры борюв Уртуйского разреза с учетом конкретных инженерно-геологических и гидрогеологических условий приконтурного горного массива.

7. Внедрение оптимальных параметров борта карьера и эффективной сис1смы дренирования подземных потоков позволило сократить объемы вскрышных работ на 3 млн м' горных пород и получить экономический эффект около 10 млн. руб

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

I Оценка влияния неупорядоченной отсыпки отвальных пород на устойчивость oí папа «восточный» угольного разреза «Уртуйский». Горный информационно-аналитический бюллетень. № 9,2003 г., с. 198 - 200.

2. Экологическая политика ОАО «ППГХО» - Чита Вестник ЧнтГУ, № 32,2003 -С. 158-160.

3 Оползневые явления на разрезе «Уртуйский» Материалы третьей межрегиональной научно-практической конференции Ч 2 - Чита: ЧитГУ, 2003,- С.202-207.

4. Управление формированием техногенного водоносного горизонта при отработке Уртуйскою разреза- Чита: Веаник ЧитГУ, № 33, 2004 -С 158-16! (соавтор Беляков А.Е.)

5 Организация перехвата подземных вод нодруслового нотка на западном боргу Уртуйского буроугольного разреза - Чита Вестник ЧшГУ, № №№, 2004 0 С 155-157 (соавтор Беляков А.Е ).

6 Гидрогеологическое обоснование применения методов повышения устойчивости бор юв Уртуйского разреза- Чита Вестник ЧитГУ, № 33, 2004 - С. 152-154 (соавтор Беляков A li)

7 Гидро[сологичсекие проблемы Ур|уйскою буроугольного разреза и меюды их решения - СанктОПетербург, Чита Веспшк МА1ПБ, № 6, т9. 2004 - С 75-80 (соавторы Трубил им В Г , Беляков А Г )

8 Устройство для определения прочностных свойств пород бортов карьеров Патент РФ на изобретение №2239023 от 27.10.2004 г/ Бабелло В А , Овешников Ю М , Курбатов Н П , Галинов В Ю

9 Результаты контроля деформированного состояния борта Тулукусвского карьера И Труды международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр» - Новосибирск, 2004 С 337-339 (соавтор Бабелло В А )

Лиисн-шя Л1' К» 020^ от 02 06 97 Подписано в печать Формат 60x84 1/16

Уел печ л у»_______Тираж ККЪкз_____ЗакаТ-Щ15

Читинским государственный университет ул .^Ллександро^аводская^ЗО, г Чнга. 6720.49

РИК ЧнтГУ

»25576

РНБ Русский фонд

2005-4 35143

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Галинов, Вячеслав Юрьевич

Введение.

Глава 1. Состояние изученности проблемы управления откосами бортов на открытых горных работах.

1.1. Анализ основных принципов управления устойчивостью откосов бортов на открытых горных работах.

1.2. Аналитический обзор научно-технических публикаций и выполненных исследований в области совершенствовании управления устойчивостью откосов бортов разрезов.

1.3. Обзор и анализ существующих методов расчета устойчивости откосов разрезов.

1.4. Аналитический обзор исследований в области защиты горных выработок от неблагоприятного воздействия подземных вод.

Глава 2. Исследование и анализ гидрогеологических и инженерно-геологических условий, влияющих на устойчивость бортов разреза Уртуйский.

2.1. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия Уртуйского буроугольного месторождения.

2.2. Исследование гидрогеологических и гидродинамических условий Уртуйского буроугольного месторождения.

2.3. Анализ гидродинамических факторов, влияющих на устойчивость бортов разреза «Уртуйский».

2.4. Исследование фильтрационных свойств вмещающих пород и угольного пласта Уртуйского буроугольного месторождения.

Глава 3. Исследование закономерностей формирования техногенного водоносного горизонта на разрезе «Уртуйский».

3.1. Гидродинамическое обоснование эффективных способов замедления оползневых процессов и повышения устойчивости рабочих бортов Уртуйского разреза.

3.2. Технология перехвата вод подруслового потока глубинным дренажом горного массива.

3.3. Создание барражной завесы в долине р. Уртуй.

Глава 4. Геомеханическое обоснование и оптимизация конструктивных параметров бортов разреза «Уртуйский».

4.1. Прогноз напряженного состояния обводненных песчано-глинистых бортов разреза.

4.2. Исследование прочностных свойств горных пород в бортах Уртуйского разреза.

4.3. Разработка установки для определения прочностных свойств горных пород в натурных условиях.

4.4. Геомеханическое обоснование оптимальной формы бортов Уртуйского разреза.

4.5. Определение оптимальных конструктивных проектных параметров юго-западного борта Уртуйского разреза.

4.5.1. Исходные данные для определения конструктивных параметров юго-западного борта Уртуйского разреза.

4.5.2. Определение проектных параметров юго-западного борта по четвертичным тложениям.

4.5.3. Определение проектных параметров юго-западного борта Уртуйского разреза по меловым отложениям.

4.5.4. Проверка параметров юго-западного борта Уртуйского разреза на полную высоту откоса.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах в сложных горно-геологических условиях"

Современное состояние горнодобывающей промышленности, основанной на применении открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых, обуславливает совершенствование существующих и внедрение новых технологических схем ведения вскрышных и добычных работ.

На современных отечественных и зарубежных карьерах ведущая роль принадлежит мощному высокопроизводительному горнотранспортному оборудованию (роторным комплексам, шагающим и гидравлическим экскаваторам, механическим лопатам типа ЭКГ и ЭВГ, транспортно-отвальным мостам, консольным ленточным отвалообразова-телям и т.д.). Создаются еще более мощные высокопроизводительные машины. Соответственно расширению возможностей оборудования изменяются элементы систем разработки (высоты вскрышных уступов, ширина берм и тд ). Увеличение угла откоса борта может явиться причиной развития оползневых деформаций борта, что снижает безопасность работ и требует непроизводительных затрат времени и средств на ликвидацию последствий оползней и, таким образом, влечет за собой увеличение себестоимости полезного ископаемого. Необоснованное во избежание оползней борта уменьшение угла откоса приводит к увеличению объема вскрышных пород и себестоимости (ошибка в определении угла наклона борта карьера на 1° вызывает изменение общего объема вскрышных работ на 4 %) [8].

Месторождения полезных ископаемых, разрабатываемые открытыми горными работами, как правило, характеризуются сложными горнотехническими, гидрогеологическими и инженерно-геологическими условиями, высокой интенсивностью горных работ, значительным увеличением параметров карьеров и угольных разрезов. При формировании бортов разрезов необходимо проводить постоянный контроль за оползневыми деформациями, разрабатывать специальные мероприятия для обеспечения безопасности и эффективности работ.

Управление откосами бортов позволяет получить существенный экономический выигрыш за счет уменьшения объема вскрышных работ. [1,2,5,6,8].

Решение вопросов управления откосами бортов на открытых горных работах связано с определением оптимальных параметров (высоты и угла откоса уступа, ширину берм) бортов и возможно лишь на основе взаимного согласования технологии добычи и физико-механических свойств вскрышных пород.

Устойчивость борта при заданном угле откоса определяется физико-механическим свойствами вскрышных пород и полезного ископаемого, и в первую очередь, сопротивлением сдвигу, которое для песчано-глинистых пород не является постоянной величиной и зависит от ряда условий. Среди факторов, обуславливающих устойчивость откоса борта, особое место занимают гидрогеологические условия в связи с возможностью активного на них воздействия [3,4].

Изучению горнотехнических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий вследствие заметного их влияния на технико-экономические показатели разработки месторождений уделяется большое внимание. При этом главное место в исследованиях занимает, как правило, анализ технологических процессов, а устойчивость откосов бортов, оказывающей подчас решающее- влияние на выбор оборудования, технологических схем и, в конечном счете, на экономические показатели предприятия, отводится второстепенная роль. Иногда угол откоса борта выбирается на основе аналогии с одним из разрабатываемых карьеров, причем объект-аналог по горно-геологическим условиям разработки и физико-механическим свойствам пород может существенно отличаться от проектируемого объекта. Естественно, что такая практика приводит к серьезным просчетам в определении допустимого по условиям устойчивости угла откоса борта и дополнительным (часто значительным) затратам на ликвидацию последствий оползней [2].

В связи с этим возникает необходимость анализа влияния горнотехнических, ^гидрогеологических и инженерно-геологических условий на устойчивость борта ввиду их взаимосвязанности и взаимообусловленности при разработке оптимальных параметров системы разработки. Для определения оптимальных параметров разработки на угольных, рудных и нерудных карьерах с целью восполнить пробел в проектировании и строительстве карьеров рассматриваются вопросы на базе изучения влияния гидрогеологических и инженернр-геологических условий на устойчивость бортов. [3,4].

Актуальность работы. Широкое развитие открытого способа разработки угольных месторождений в сложных инженерно-геологических Забайкалья и гидрогеологических условиях Забайкалья вызвало необходимость проведения специальных исследований для создания научных основ проектирования устойчивых бортов разрезов и технологических схем их отработки.

Приаргунское производственное горно-химическое объединение (ОАО «11111 ХО») является крупнейшим в мире и единственным в России горнохимическим комплексом по добыче и переработке урановых руд.

Экономическая эффективность и обеспечение жизнедеятельности данного комплекса в огромной мере зависит от устойчивой работы угольного разреза «Уртуйский», снабжающего углем одну из крупнейших в юго-восточном Забайкалье Краснокаменскую тепловую электростанцию. В настоящее время разрез «Уртуйский» вышел на годовую производительность более 4 млн. тонн угля и является весомым дополнительным источником прибыли и оборотных средств ОАО «11111 ХО» за счет реализации высококачественного угля в восточные регионы России. Однако, разработка Уртуй-ского буроугольного месторождения связана с проблемой эффективности и безопасности открытых горных работ, на которые огромное влияние оказывают сложные инженерно-геологические и гидрогеологические условия - наименее благоприятные из всех разрабатываемых открытых способом угольных месторождений Забайкалья. Высокая обводненость вмещающих пород и угольных пластов, многочисленные тектонические нарушения резко снижают устойчивость бортов и уступов разреза и вызывают опасные оползневые деформации горного массива, что уже на данной стадии отработки месторождения вызывает значительное удорожание угледобычных работ и снижают интенсивность и безопасность ведения открытых горных работ.

В этих условиях с целью обеспечения ритмичной, согласованной и безопасной работы всех звеньев механизированного производства при добыче угля особое значение приобретают вопросы управления устойчивостью бортов разреза на основе протеза, контроля и направленного изменения интенсивности происходящих в них геомеханических процессов. Определение с высокой степенью достоверности физико-механических свойств пород бортов разреза открывают возможности корректировки предусмотренных проектом технологий отработки месторождений. Выявление характера и масштаба геомеханических и гидрогеологических процессов позволяютрег-ламентировать мероприятия по направленному воздействию на массивы пород с целью предотвращения опасных деформаций горнотехнических сооружений.

В связи с этим, исследования по оценке и управлению геомеханическим состоянием горного массива, а также формированию техногенного водоносного горизонта при отработке угольного разреза «Уртуйский» являются весьма актуальными, так как открывают возможности многостороннего совершенствования и интенсификации открытых горных работ в ОАО «11111ХО» и повышения экономической устойчивости единственного в России уранодобывающего предприятия.

Объектами исследований являются открытые горные работы на угольных месторождениях Восточного Забайкалья.

Предмет исследований: горные породы и геомеханические процессы при ведении открытых горных работ в сложных горно-геологических условиях.

Цель работы - повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах на базе обоснования рациональной технологии отработки бортов разреза, учитывающей достоверные физико-механические свойства пород.

Идея работы заключается в совершенствовании и интенсификации геотехнологии открытых горных работ на основе разработки и внедрения эффективных методов исследования механических и фильтрационных свойств горных пород, а также управления геомеханическими и гидродинамическими процессами при разработке обводненных угольных месторождений.

Основные задачи исследования:

- оценить состояние проблемы открытых горных работ на угольных месторождениях со сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями;

- изучить в натурных условиях, механические свойства пород бортов Уртуйского буроугольного разреза с использованием разработанных устройства и установки;

- провести математическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива пород, находящегося под воздействием внешней нагрузки и на этой основе внести коррективы в традиционные схемы испытаний пород;

- изучить процесс формирования и дать научное обоснование принципов и методов управления техногенным водоносным горизонтом с целью флегматизации оползневых процессов и повышения устойчивости бортов Уртуйского разреза;

- обосновать оптимальные параметры бортов Уртуйского разреза с учетом конкретных горно-геолощческих условий.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использован комплекс методов исследований, включающий: изучение и анализ инженерно-гидрогеологической информации; теоретический анализ геомеханических процессов в горном массиве; натурные исследования физико-механических свойств пород; натурные производственные эксперименты и наблюдения; теоретическое моделирование геомеханической ситуации горного массива численными методами; анализ результатов исследований с использованием аппарата математической статистики; технико-экономический анализ эффективности предложенных методов повышения устойчивости бортов и уступов разреза в увязке с технологией ведения открытых горных работ.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Наличие информации о механических свойствах пород, полученной с помощью предложенного устройства повышает надежность геомеханической оценки устойчивости бортов разреза на любом этапе его отработки и позволяет управлять качественным составом общего грузопотока породы, транспортируемой в отвалы.

2. Введение в традиционную схему натурных испытаний пород на прочность корректив, полученных математическим моделированием напряженно-деформированного состояния массива, существенно повышает качество информации, используемой в расчетах устойчивости бортов разреза.

3. Флегматизация (замедление) оползневых процессов в бортах и уступах разреза «Уртуйский» достигается путем управления и формирования техногенного водоносного горизонта в соответствии с технологией ведения горных и дренажных работ. Основным условием управления формированием техногенного водоносного горизонта следует считать обеспечение контролируемого положения депрессионной воронки в четвертичных образованиях в приконтурной зоне бортов карьера и во внутренних отвалах.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждена достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в натурных и производственных условиях; статистической обработкой результатов исследований; использованием новых и усовершенствованных устройств и установок, определяющих механические и фильтрационные свойства горных пород; положительными результатами внедрения в ОАО «11111ХО» рекомендаций по формированию карьерного пространства и его рабочей зоны с учетом геомеханической ситуации, а также предложений по повышению устойчивости бортов разреза «Уртуйский».

Научная новизна работы:

1. Установлении закономерности изменения напряженно-деформированного состояния массива пород борта разреза на основе моделирования численными методами процессов, происходящих при различных схемах нагружения уступа.

2. Разработана методика экспериментального учета влияния действующих в борту градиентов напора на свойства пород на разных этапах отработки месторождения.

3. Разработана методика определения прочностных свойств пород бортов разрезов и карьеров в натурных условиях.

4. Установлены закономерности формирования техногенного водоносного горизонта на основе анализа гидрогеологической обстановки при отработке разреза «Уртуйский».

5. Научно обоснованы рациональные способы управления техногенным водоносным горизонтом для повышения устойчивости бортов разреза.

Практическая ценность работы:

1. Разработаны, модифицированы и внедрены:

- Устройство для исследования прочностных свойств горных пород в натурных условиях с целью повышения достоверности и Надежности геомеханических расчетов по оптимизации параметров бортов и уступов разреза «Уртуйский».

- Фильтрационная установка высокого давления (ФУВД) с целью повышения достоверности геомеханической и гидрогеологической оценки ситуации, складывающейся на определенный момент отработки месторождения.

2. Практических рекомендации по. определению достоверных прочностных и фильтрационных свойств пород в борту разреза.

3. Практические рекомендации по созданию эффективной системы дренирования с целью замедления (предотвращения) оползневых явлений на борту карьера и безопасной работы выемочно-транспортных комплексов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке «Проекта по развитию горных работ разреза «Уртуй-ский» до 2010 года».

Внедрение практических рекомендаций по оптимизации конструкции и параметров бортов (уступов) разреза позволили сократить объемы вскрышных работ на 3 млн. м3 горных пород и получить экономический эффект в 2003 году, около 10 млн. руб.

Личный вклад автора заключается в:

- постановке цели и задач исследований; анализе современного состояния изученности проблемы;

- проведении лабораторных испытаний по определению фильтрационных и механических свойств горных пород в разработке методик натурных испытаний;

- разработке и внедрении системы дренирования и водоперехвата на разрезе "Уртуйский";

- обосновании расчёта оптимальных параметров бортов разреза;

- оценке экономической эффективности рекомендаций, обеспечивающих повышение устойчивости бортов разреза.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на:

- Международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр» (Новосибирск, 2003 г.);

- Международной конференции «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление (г. Чита, 2001 г.);

- 2 и 3 научно-технических конференциях Горного института ЧитГУ (Чига, 2001-2003 гг.);

- Межрегиональной научной конференции «Игошинские чтения» (Иркутск, 2003 год);

- Юбилейной конференции, посвященной 30-летию Горного института ЧитГУ (2004 г.);

- расширенном семинаре кафедры открытых горных работ Горного института ЧитГУ (2004 г.);

- научно-техническом совете ОАО "11111 ХО" (2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из ведения, четырёх глав, заключения, списка литературы изнаименований, изложена на страницах машинописного текста, включаеттаблиц, рисунков и приложения.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, члену-корреспонденту РАЕН, профессору, д.т.н. Ю.М. Овешникову и научному консультанту к.т.н. В.А. Бабелло, а также к.т.н. А.Е.Белякову, с.н.с. М.Р. Гильфанову за ценные советы и постоянную методическую помощь при выполнении работы, техническим руководителям ОАО "ШД ХО", главному маркшейдеру Б.А. Просекину, директору РУ "Уртуйский угольный разрез" В.Е. Трубилину, главному инженеру В.В. Лескову за содействие и оказанную помощь в проведении лабораторных и промышленных испытаний.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Галинов, Вячеслав Юрьевич

Выводы

Выполненная проверка устойчивости юго-западного борта «Уртуйско-го разреза» выявила следующее. Нормативная (п = 1,2) устойчивость проектного участка юго-западного борта разреза будет обеспечена при принятых к расчетам прочностных характеристиках пород прибортового массива и условий обводненности при следующих геометрических параметрах:

- общий профиль борта разреза - выпуклый;

- общий угол наклона борта по четвертичным отложениям не должен превышать 23,5°;

- общий угол наклона борта разреза по меловым отложениям не должен превышать 37,2°.

- общий угол наклона юго-западного борта разреза не должен превышать 29°.

Предложенная конструкция борта представлена на Рис. 4.14.

Для обеспечения выполнения условий устойчивости юго-западного борта «Уртуйского разреза» (прочностные свойства пород, гидрогеологический режим) необходимо выполнение комплекса инженерно-технических мероприятии направленных на борьбу с водопритоками в приконтурной зоне борта разреза.

Заключение

В диссертации на основе выполненных исследований дано решение актуальной научно-технической задачи повышения эффективности и безопасности разработки обводненных угольных месторождений на основе своевременной оценки геомеханической обстановки и приконтурной зоне борта разреза. Разработан комплекс технических средств и технологических методов, направленных на повышение устойчивости бортов разреза «Уртуйский»

Основные научно-практические результаты выполненных исследований сводятся к следующему:

1. Изучены геологические и гидрогеологические условия Уртуйского буроугольного месторождения и выявлены основные причины активизации оползневых процессов в бортах угольного разреза.

2. Усовершенствованы методики определения механических и фильтрационных свойств пород бортов разреза и натурных условиях и внедрены в производство с помощью разработанных устройств и установки, позволяющих с высокой степенью достоверности определять упомянутые свойства.

3. Проведена сравнительная оценка результатов определения физико-механических свойств пород борта разреза традиционными методами в лабораторных условиях и натурных, с помощью разработанных устройства и установки.

4. Методом численного моделирования напряженно-деформированного состояния участка прибортового массива установлено, что размеры и очертания призмы обрушения зависят от характера перемещений нагруженного штампа к соответствующих реактивных давлений по его подошве. Это обстоятельство не учитывается традиционной расчетной схемой.

5. Разработана эффективная дренажная система, снижающая негативное влияние подземных напоров на устойчивость бортов разреза.

6. Обоснованы и предложены оптимальные конструктивные параметры бортов Уртуйского разреза с учетом конкретных инженерно-геологических и гидрогеологических условий приконтурного горного массива.

7. Внедрение оптимальных параметров борта карьера и эффективной системы дренирования подземных потоков позволило сократить объемы вскрышных работ на 3 млн. м горных пород и получить экономический эффект около 10 млн. руб.

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

1. Оценка влияния неупорядоченной отсыпки отвальных пород на устойчивость отвала «восточный» угольного разреза «Уртуйский». Горный информационно-аналитический бюллетень. № 9, 2003 г., с. 198 - 200.

2. Экологическая политика ОАО «11111 ХО».- Чита: Вестник ЧитГУ. № 32, 2003.-С. 158 - 160.

3 Оползневые явления на разрезе «Уртуйский». Материалы третьей межрегиональной научно-практической конференции. Ч. 2- Чита: ЧитГУ,

2003.-С.202-207.

4. Управление формированием техногенного водоносного горизонта при отработке Уртуйского разреза - Чита: Вестник ЧитГУ, № 33, 2004,- С. 158-161 (соавтор Беляков А.Е )

5. Организация перехвата подземных вод подруслового потока на западном борту Уртуйского буроугольного разреза,- Чита: Вестник ЧитГУ, № № №, 2004.0 С. 155-157 (соавтор Беляков JI.E ).

6. Гидрогеологическое обоснование применения методов повышения устойчивости бортов Уртуйского разреза - Чита: Вестник ЧитГУ, № 33,

2004,- С. 152-154 (соавтор Беляков Е.А.).

7. Гидрогеологические проблемы Уртуйского буроугольного разреза и методы их решения.-, Санкт-Петербург, Чита: Вестник МЛПЭБ, № 6, т 9. 2004 - С.75-80 (соавторы Трубилин В.Е., Беляков А.Е.).

8. Устройство для определения прочностных свойств пород бортов карьера. Патент РФ на изобретение №2239023 от 27.10.2004 г. / Бабелло В.А., Овешников Ю.М., Курбатов Н.Е., Галинов В.Ю.

9. Результаты контроля деформационного состояния борта Тулукуев-ского карьера// Труды международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр». - Новосибирск, 2004. С. 337-339 (соавтор Ба-балло В.А.).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Галинов, Вячеслав Юрьевич, Чита

1. Абрамов С.К., Газизов М.С., Костенко В.И. Защита карьеров от воды. -М.: Недра, 1976.-229 с.

2. Абрамов С.К., Скиргелло О.Б. Осушение шахтных и карьерных полей. -М.: Недра, 1968.-251 с.

3. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработай карьерных полей. М.: Недра, 1981.

4. Арсентьев А.И., Холодняков Г.А. Проектирование горных работ при открытой разработке месторождений. М.: Недра, 1994.

5. Бабушкин В.Д. Методы изучения фильтрационных свойств неоднородных пород, М.: Недра, 1974. - 208 с.

6. Беляков А.Е. Гидрогеологические методы повышения эффективности открытой отработки угля в Забайкалье. // Вторая науч.-техн. конф., посвященная 25-летию Горного института: Тез. докл. Чита, ЧитГТУ, 1999.-Ч. 2. 181-183 с.

7. Беляков А.Е. Новые подходы к защите природных вод при отработке угольных месторождений Забайкалья и прогноз их экологического эффекта.// Проблемы прогнозирования в современном мире: Тез. докл. международной конф. Чита, ЧитГТУ, 1999. 17-18 с.

8. Беляков А.Е. Причины снижения эффективности отработки Татауров-ского буроугольного месторождения и методы ее повышения. // Наука и образование на рубеже тысячелетий: Тез. докл. международн. конф. -Чита, ЧитГТУ, 1999 47 - 49 с.

9. Беляков А.Е. Ресурсосберегающая технология кольматации пород угольных месторождений и прогноз экологического эффекта ее применения. // Проблемы прогнозирования в современном мире: Тез. докл. международной конф. Чита, ЧитГТУ, 1999. - 16-17 с.

10. Беляков А.Е., Галинов В.Ю, Гидрогеологическое обоснование применения методов повышения устойчивости бортов Уртуйского разреза.// Пятая научно-техническая конференция, посвященная 30-летию горного института (материалы конференции).

11. Беляков А.Е., Галинов В.Ю. Управление формированием техногенного водоносного горизонта при отработке Уртуйского разреза.

12. Беляков А.Е., Галинов В.Ю. Организация перехвата вод подруслового потока на западном борту Уртуйского разреза.

13. Беляков А.Е., Галинов В.Ю. Методы управления гидрогеодинамическими процессами для повышения эффективности добычи полезных ископаемых в Забайкалье.// Пятая научно-техническая конференция, посвященная 30-летию горного института (материалы конференции).

14. Беляков А.Е., Татаринов В.В., Шульгин A.M. Исследование свойств противофильтрационных экранов из полускальных глинистых пород. // Вторая науч.-техн. конф., посвященная 25-летию Горного института: Тез. докл. Чига, ЧигГТУ, 1999. - Ч. 1. - 142 - 144 с.

15. Болотов Д.П., Болотов В.П.У Гончаров П.Е. Опыт сооружения противо-фильтрационной завесы на Ингулецком ГОКе // Горный журнал. 1977. -№ 4.-17-18 с.

16. Бондарик Г.К., Комаров И.С., Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1967.

17. Буянов М.И. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1990.

18. Возведение сооружений методом "стена в грунте" / A.JI. Филатов и др. ; под ред. A.J1. Филатова. Киев: "Будивельник. - 1976.

19. Гальперин A.M. Специальные вопросы инженерной геологии при гидромеханизации открытых разработок. М., Изд-во Московского горного ин-та, 1974.

20. Гварцман Б.Я., Кацнельсон Н.Н. Безопасность выемки угля под водными объектами. -М.: Недра, 1977. 195 с.

21. Гидрогеологические исследования в горном деле. Под ред. В.А. Мироненко. М., Недра 1976.

22. Глебов В.Д. и др. / Пленочные противофильтрационные устройства гидротехнических сооружений / В.Д. Глебов В.Д., И.Е. Кричевский и др. -М.: Энергия, 1976.- 152 с.

23. Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1969.

24. Иофин C.JI. Устойчивость бортов карьеров. Металургиздат, 1953. Истомин В.В., Коробов С.Д., Харитонов В.Ю.,. Определение главных параметров карьера. //Горный журнал. -1998. №3. 10-15 с.

25. Истомин В.В., Коваленко B.C. Развитие теории систем открытой разработки.// Горный журнал. -1999. №1. -16-23 с.

26. Климентов П.П., Кононов В.М. Методика гидрогеологических исследований. М.: Высшая школа, 1978. - 408 с.

27. Корнилов С.В. Управление рабочей зоны действующих и проектируемых глубоких карьеров // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Екатеринбург, 1997.

28. Куренчанин В.К. Разработка угольных месторождений Северо-Востока СССР. -М.: Наука, 1971. 253 с.

29. Лысенко В.П. Некоторые вопросы устройства полиэтиленовых проти-вофильтрационных элементов плотин из местных материалов. "Сб. докл. гидротехн. ВНИИ гидротехн.", 1972, вып. 12. 159-165 с.

30. Максимов А.П., Евтушенко В.В. Тампонаж горных пород. М.: Недра, 1978.-180 с.

31. Малюшицкий Ю.Н. Условия устойчивости бортов карьеров. Изд. АН УССР, 1957.

32. Материалы дополнительных инженерно-геологических работ на юго-западном борту разреза "Уртуйский". Исходные данные для определения оптимальных параметров отработки юго-западного борта. Красно-каменск, ОАО "ППГХО", 2003 г. - 75 с.

33. Мельников А.И., Арсентьев М.Г., Газизов М.Г.и др./ Теория и практика открытых разработок. М., Недра, 1973.

34. Методическое пособие по проектированию бортов карьеров и противооползневых мероприятий КМА. Л., изд. ВНИМИ, 1967.

35. Методы определения прочности глинистых пород. Под. Ред. Г.К. Бон-дарика. -М., Недра, 1974. с. 216.

36. Мироненко В.А, Норватов Ю.А., Сердюков Л.И. Гидрогеологические исследования в горном деле. М.: Недра, 1976. - 352 с.

37. Мироненко В.А., Норватов ТО.А. и др. Руководство по дренированию карьерных полей. М.: Недра, 1977. - 195 с.

38. Мироненко В.А., Сердюков Л.А., Норватов Ю.А. Методические рекомендации по определению гидрогеологических параметров при разведке и освоению угольных месторождений. ВНИМИ. Л: Недра, 1979, 137 с.

39. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ. М.: Недра, 1978.-325с.

40. Миронов П.С. Влияние взрывов на устойчивость карьеров. Совершенствование взрывных работ на карьерах. Госгортехиздат, 1961.

41. Митрофанов Н.С., Козаков 1?.М. Противофильтрационная завеса в траншее. /НИИ оснований и подземных сооружений/. Авт. св. СССР кл. Е026 3/16, № 293913, заявл. 18.07.68, опубл. 24.03.71.

42. Определение оптимальных параметров отработки юго-западного борта Уртуйского разреза (тема № 595/10-05), Чита, ЧитГТУ, 2003 г. 58 с.

43. Отчет о научно-исследовательской работе "Определение конструктивных параметров отработки юго-западного борта и внутреннего отвала разреза Уртуйский" (тема №622 /10-05/ 3618), Чита, ЧитГТУ, 2003г. 75с.

44. Отчет о научно-исследовательской работе «Рекомендации по параметрам бортов, уступов и отвалов разреза «Уртуйский» (заключительный) -Ленинград, ВНИМИ, 1990. 49 с.

45. Пересунько Д.Н. Изучение режима шахтных (рудничных) и подземных вод на месторождениях полезных ископаемых. Методические указания. -М.: Недра, 1968. -80 с.

46. Повышение экологической безопасности внутреннего отвалообразова-ния на разрезе «Уртуйский» АООТ «11111 ХО» (тема № 532). Заключительный отчет ОНИР. Чита, ЧитГТУ, 2000. 142 с.

47. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. Санкт-Петербург, ВНИМИ, 1998.-207 с.

48. Рекомендации по параметрам бортов, уступов и отвалов разреза "Уртуйский" заключительный отчет о НИР. - Ленинград, ВНИМИ, 1990 г. -49 с.

49. Ржевский В.В. Открытые горные работы: 4.1. Производственные процессы. М.: Недра, 1985.

50. Ржевский В.В. Открытые горные работы: 4.2. Технология и комплексная механизация. М.: Недра, 1985.

51. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Винницкий, Н.Н. Мельников и др. М.: Горное бюро, 1994.

52. Стафеев П.Ф. Противофильтрационная защита земляных плотин при разработке россыпей. "Горный журнал" № 10, 1976. 12-14 с.

53. Степанов В.М. Гидрогеологические структуры Забайкалья. М.: Недра, 1980.- 176 с.

54. Сыроватко М.В. Гидрогеология и инженерная геология при освоении угольных месторождений. М.: Госгортехиздат, 1960. - 488 с.

55. Теория и практика открытых разработок / Н.Н. Мельников, А.И. Арсентьев М.Г. Газизов и др. М.: Недра, 1973.

56. Техника безопасности на открытых горных работах. / Н.В. Мельников, М.М. Чесноков. М., Недра, 1969. 400 с.

57. Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. -М.: Изд. МГГУ, 1995.

58. Трубецкой К.Н., Шапарь А.Г. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений. М.: Недра, 1993.

59. Филатов A.JI. и др. Возведение сооружений методом "стена в грунте". / Под ред. A.JI. Филатова. Киев: "Будивельник. - 1976.

60. Фисёнко Г.Л. Устойчивость бортов угольных карьеров. М., Углетехиз-дат, 1956.

61. Фисенко Г.П., Мироненко В.А. Дренаж карьерных полей. М., Недра, 1972. 185 с.

62. Фисенко Г.Л. Устройство бортов карьеров и откосов отвалов. М., Недра, 1965.

63. Фисенко Г.Л., Иванов И.П. Веселков В.И. Оползни и дренаж на карьерах Никопольского марганцевого бассейна. Сб. трудов ВНИМИ, 1964, № 52. -206-214 с.

64. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. М., Недра, 1992.

65. Хронин В.В. Проектирование карьеров. — М., Недра, 1993.

66. Шестаков В.М. Теоретические основы оценки подпора, водопонижения и дренажа. М., Изд-во МГУ, 1965. -233 с.

67. Ясько В.Г. Подземные воды межгорных впадин Забайкалья. Новосибирск. Наука, 1982. 168 с.

68. Ясько В.Г. Гидрогеология месторождений полезных ископаемых Сибири. М.: Недра, 1978. - 273 с.

69. Козлов Ю.С. Моделирование откосов выпуклого и вогнутого профилей вусловиях изотропной среды// Тр. ВНИМИ. -Сб. 67.-JI., 1967. 221 -232 с.

70. Сапожников В.Т. Определение равноустойчивого откоса выпуклого профиля // Тр. ВНИМИ. Сб. 64. - Л. - , 1968. 249 - 166 с.

71. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Физматиздат, 1096.243 с.

72. Концепция развития открытого способа добычи угля в Российской Федерации до 2010 г. (аспекты научно-технического прогресса) / Под ред. Б.Г. Алешина. -М., 1995. 135 с.

73. Кузьмин JI.C. Опыт борьбы с оползневыми явлениями // Уголь. 1983.6. -. 33, 34 с.

74. Радченко В.Ф. Технологический подход в решении проблем осушениясильно обводненных месторождений // Уголь. 1997. - №9. - 31, 32 с.

75. Фисенко Г.Л., Ревазов М.А., Галустьян Э.Л. Укрепление откосов в карьерах. М.: Недра, 1074

76. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способностиотвалов. Л.: ВНИМИ, 1987.- 125 с.

77. Галустьян Э.Л. Технология формирования устойчивых отвалов // Горныйжурнал. 1986, №7. - 31 - 34 с.

78. Фисенко Г.Л., Галустьян Э.Л. Глубоким карьерам новую конструкциюбортов. // Горный журнал. 1975, №9 - 66 - 68 с.

79. Галустьян Э.Л. Управление геомеханическими процессами в карьерах.1. М.: Недра, 1980. 237 с.

80. Флорин В.А. Основы механики грунтов. Т. II. - М.: Госстройиздат, 1961

81. Герсеванов Н.М., Полыпин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов. М.: Стройиздат, 1968.

82. Зинкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений ив механике сплошных сред. М.: Недра, 1974

83. Зинкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир,1986.

84. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука,1977.

85. Годлевская Г.И., Кутепов Ю.И., Норватов Ю.А. Определение в натурныхусловиях показателей фильтрационной консолидации пород гидроотвалов // Инженерная геология. 1985. - №2.

86. Кутепов Ю.И., Кутепова Н.А. Изучение порового давления в намывных отложениях при строительстве и эксплуатации гидроотвалов // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений: Сб. науч. тр. J1.: ВНИМИ, 1990.

87. Голушкевич С.С. Плоская задача теории предельного равновесия сыпучейсреды. -M.-JI.: Гостехиздат, 1948. 18 с.

88. Ревазов М.А. Инженерные и экономические основы управления состоянием бортов карьеров в скальных и полускальных породах. Автореф. на поиск, учен, степени докт. техн. наук. М., МГИ, 1974. - 45 с.

89. Певзнер М.Е. Управление устойчивостью уступов и бортов карьеров, сложенных песчано-глинистыми породами. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. М., МГИ, 1972.

90. Туринцев Ю.И. Исследование, проектирование и внедрение инженерныхметодов управления откосами бортов карьеров в сложных инженерно-геологических условия. Автореф. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. Свердловск, ЛГИ, 1975.- 45 с.

91. Фисенко Г.Л., Голицын В.В. Использование обрушений и оползней для совершенствования открытого способа добычи полезных ископаемых. -ФТПРПИ, 1967, №3.- 43-50 с.

92. Фисенко Г.Л., Ревазов М.А. Искусственные бермы в глубоких карьерах.

93. Горный журнал, 1967, №2. 22-26 с.

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

95. Фисенко Г Л., Ревазов М.А. Искусственные бермы в глубоких карьерах.

96. Горный журнал, 1967, №2. 22-26 с.

97. Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий при разведке и освоении месторождений твердых полезных ископаемых / В.Д. Бабушкин, Д.И. Пересунько., С.П. Прохоров , Г.Г. Скворцов. М.: Недра, 1969.-408 с.

98. Справочник по осушению горных пород. М.: Недра, 1984.

99. Руководство по дренажу карьерных полей. Л.: ВНИМИ, 1068.

100. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Горнопромышленная гидрогеология. -М.: Недра, 1988.

101. Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1069.

102. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Горнопромышленная гидрогеология. -М.: Недра, 1988.

103. Руководство по дренажу карьерных полей. JI.: ВНИМИ, 1968.

104. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В. Проектирование карьеров. М.: Изд-во академии горныз наук, 2001.

105. Флорин В. А. Основы механики грунтов. Т. II. — М.: Госстройиздат, 1961.

106. Герсеванов Н. М., Полыпнн Д. Е. Теоретические основы механики грунтов. М.: Стройиздат, 1968.

107. Зинкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: Недра, 1974.

108. Зинкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986.

109. Галагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984.

110. Кузменко В.И., Балакин Б.Ф. Решение на ЭВМ задач пластического деформирования. Справочник. Киев: Техника, 1990.

111. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник. М.: Машиностроение, 1989.

112. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1975.1. КИНЗЖ01ГШИ

113. Утверждаю1 ,Ренуэальный директор jy.^y.QAQ «Приаргуш^соепроизводственное f: г^^о-химическое объединение»

114. V,.; ,'Aiv.-А ^.'м. 7С."л. S/ В.Ф.Головин1. Х&Л/йб LW* Г.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Галинова В.Ю.

115. Повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах в сложных горно-геологических условиях (на примере Уртуйского буроугольного разреза)»

116. Фофанов Н.П./ /Каюдин Н.П./ /Трубилин В.Е./1. Протопал № 123

117. Заседания научно-технического совета ОАО «ППГХО»15» июня 2004 г. г. Краснокаменск

118. Председатель НТС: Генеральный директор Головин В.Ф. Секретарь: начальник ЦНИЛ, к.т.н. Култышев В.И. Присутствовали: , .

119. Рассмотрение диссертационной работы соискателя Галинова Вячеслава Юрьевича на тему «Повышение эффективности открытых горных работ на угольных разрезах в сложных горно-геологических условиях (на примере Уртуйского буроугольного разреза)».

120. Диссертационная работа представлена на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 25.00.22 «Геотехнология (подземная, открытая, строительная)».

121. Научный руководитель: д.т.н., профессор Ю.М. Овешников

122. Слушали: доклад Галинова В.Ю.

123. Вопросы соискателю по докладу задали: Овсейчук В.А., Литвиненко В.Г., Хоментовский Б.Н., Фофанов Н.П., Беличенко Ю.М., Култышев В.И.

124. Во всех выступлениях отмечалось актуальность выполненной работы, практическая значимость. Замечания касались оформления реферата и демонстрационной графики.

125. Обменявшись мнениями, научно-технический совет ОАО «ППГХО» отмечает:

126. Актуальность темы диссертации

127. Приаргунское производственное горно-химическое объединение (ОАО «ППГХО») является крупнейшим в мире и единственным в России горнохимическим комплексом по добыче и переработке урановых руд.

128. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния массива пород борта разреза на основе моделирования численными методами процессов, происходящих при различных схемах нагружения уступа.

129. Разработана методика экспериментального учета влияния действующих в борту разреза градиентов напора на свойства пород на разных этапах отработки месторождения.

130. Разработана методика определения прочностных свойств пород бортов разрезов и карьеров в натурных условиях.

131. Установлены закономерности формирования техногенного водоносного горизонта на основе анализа гидрогеологической обстановки при отработке разреза «Уртуйский».

132. Научно обоснованы рациональные способы управления техногенным водоносным горизонтом для повышения устойчивости бортов разреза.

133. Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке «Проекта по развитию горных работ разреза «Уртуйский» до 2010 г».

134. Внедрение практических рекомендаций по оптимизации конструкции и параметров бортов (уступов) разреза позволили сократить объемы вскрышных работ на 3 млн. м3 горных пород и получить экономический эффект в 2004 г. 9,7 млн. руб.

135. Публикации Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

136. Оценка влияния неупорядоченной отсыпки отвальных пород на устойчивость отвала «восточный» угольного разреза «Уртуйский». Горный информационно-аналитический бюллетень. № 9,2003 г., с. 198 200.

137. Экологическая политика ОАО «11111ХО».- Чита: Вестник ЧитГУ, № 32, 2003.- С.158-160.

138. Оползневые явления на разрезе «Уртуйский». Материалы третьей межрегиональной научно-практической конференции. Ч.2.- Чита: ЧитГУ, 2003.

139. Управление формированием техногенного водоносного горизонта при отработке Уртуйского разреза.- Чита: Вестник ЧитГУ, № 33, 2004.- С.158-161 (соавтор Беляков А.Е.)

140. Организация перехвата подземных вод подруелового потока на западном борту Уртуйского буроугольного разреза.- Чита: Вестник ЧитГУ, № №№, 2004.0 С. 155-157 (соавтор Беляков А.Е.).

141. Гидрогеологическое обоснование применения методов повышения устойчивости бортов Уртуйского разреза.- Чкта:" Вестник ЧитГУ, № 33, 2004.-С. 152-154 (соавтор Беляков А.Е.).

142. Гидрогеологические проблемы Уртуйского буроугольного разреза и методы их решения.- СанктОПетербург, Чита: Вестник МАНЭБ, № 6, т.9, 2004.-С.75-80 (соавторы Трубилин В.Е., Беляков А.Е.).

143. Устройство для определения прочностных свойств пород бортов карьеров. Заявка № 2003108582/03(009158)/ Бабелло В.А., Овешников Ю.М., Курбатов Н.Е., Галинов В.Ю., Положительное решение ФИПС (от 20.04.2004) о выдаче патента на изобретение.

144. Результаты контроля деформированного состояния борта Тулукуевского карьера // Труды международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр». Новосибирск, 2004. С. 337-339 (соавтор Бабелло В.А.).

145. Материал диссертации изложен последовательно, аргументировано, в необходимом объеме и оформлен в соответствии с требованиями стандартов. Постановили: