ПРАВИЛА ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
Дата введения 1999-01-01
СОГЛАСОВАНО: с Министерством топлива и энергетики РФ
ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 1999 г.
УТВЕРЖДЕНО: Госгортехнадзором РФ 16 марта 1998 г.
Правила разработаны ВНИМИ на основе большого объема фактического материала по изучению характера проявлений деформаций прибортовых массивов и отвалов в различных горно-геологических условиях, лабораторных и аналитических исследований процессов деформирования откосов, анализа эффективности инженерно-технических мероприятий по повышению устойчивости бортов, уступов и отвалов.
Правила содержат методы оценки устойчивости откосов, определения максимальных параметров устойчивых бортов, уступов и отвалов на разрезах, а также рекомендации инженерно-технических мероприятий для повышения устойчивости откосов.
В Приложениях приведены графики предельных параметров бортов, уступов и отвалов, примеры необходимых расчетов и каталоги физико-механических свойств вмещающих угольные пласты пород и отвальной смеси.
Правила предназначены для использования горными предприятиями, проектными, научно-исследовательскими организациями угольной промышленности.
Правила разработаны впервые.
1. Настоящие правила регламентируют способы оценки устойчивости бортов разрезов, отвалов и методы расчетов максимальных параметров устойчивых бортов, уступов и отвалов, а также меры по предупреждению оползневых явлений и борьбы с ними.
2. Требования к надежности оценки устойчивости бортов разрезов с увеличением их глубины и сроков службы, учитывая опасность для горного предприятия деформирования прибортовых массивов в этих условиях, повышаются.
Меры предупреждения оползневых явлений и борьбы с ними должны обеспечивать безопасность, экономическую и экологическую целесообразность разработки полезных ископаемых открытым способом.
3. Для надежного прогноза устойчивости откосов необходимы исходные данные, характеризующие горно-геологические условия поля разреза.
Факторы, влияющие на устойчивость бортов разрезов, изложены в разд.2, дополнительные факторы, учитывающие особенности условий устойчивости отвалов, приведены в разд.9.
Требования к изученности инженерно-геологических условий угольных месторождений для определения устойчивости бортов разрезов и уступов изложены в "Методическом пособии по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом" (Л.: Недра, 1986. - 112 с.).
В период строительства и эксплуатации разрезов инженерно-геологические условия уточняются на основании изучения деформаций бортов разрезов, детального изучения физико-механических свойств горных пород, их трещиноватости, условий залегания слоев пород по мере их вскрытия, тектонического строения массива.
4. Правила оценки устойчивости откосов и определения максимальных параметров бортов разрезов, уступов и отвалов в зависимости от горно-геологических условий на разрезах изложены в разделах 3, 5 и 9. Влияние воды на напряженное состояние массива в схемах расчета устойчивости откосов оценивается учетом действующих сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления.
5. В приложениях 1, 3, 4, 5 Правил приведены графики предельных параметров бортов и уступов в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях. Учитывая схематизированность этих условий и определенные допущения, сделанные при расчетах упомянутых графиков, для принятого варианта параметров откоса необходимо производить контрольную оценку устойчивости откоса по представленной в табл.3.1 и разд.5 соответствующей схеме расчета.
Приведенные в указанных приложениях графики применимы при определенных условиях, указанных в п.5.3.6 настоящих Правил.
6. Наиболее надежным способом оценки фактического состояния откосов при принятых параметрах бортов разрезов и уступов является контроль за деформациями прибортового массива, которые не должны превышать для рассматриваемых условий предельно допустимых величин.
Метод оценки устойчивости бортов по их деформациям и прогноз смещений земной поверхности прибортовых массивов горных пород по их деформационным свойствам приведены в разд.7.
Требования к методике и периодичности наблюдений за деформациями откосов на разрезах изложены в "Методических указаниях по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, интерпретации их результатов и прогнозу устойчивости" (Л.: ВНИМИ, 1987. - 118 с).
7. Выбор эффективных инженерно-технических противооползневых мероприятий определяется геологическими условиями прибортового массива горных пород и причинами возникших деформаций.
Рекомендации соответствующих инженерно-технических мероприятий, повышающих устойчивость откосов, изложены в разд.8.
8. Настоящие Правила предназначены для технического решения вопросов устойчивости откосов на всех стадиях освоения месторождений: от проектирования и строительства угольных разрезов до погашения в них работ. Требования к периодичности необходимой контрольной оценки устойчивости бортов разрезов изложены в разд.3.
9. Отступления от настоящих Правил допускаются только при согласовании с органами Госгортехнадзора на основании заключения специализированной организации, имеющей соответствующую лицензию.
- высота борта разреза (карьера), м; | |
- высота вертикальной трещины отрыва, м; | |
- предельная высота вертикального откоса, м; | |
- высота вертикального откоса при подрезке слоев, м; | |
- предельная высота устойчивого отвала, м; | |
- условная высота промежутка высачивания, м; | |
- ширина призмы возможного обрушения борта (откоса уступа, отвала) по земной поверхности (верхней площадке уступа, отвала), м; | |
- глубина, при которой возникают площадки скольжения на контакте (глубина трещин отрыва), м; | |
- угол наклона борта, угол откоса уступа, угол откоса отвала, (...°); | |
- угол падения слоев и поверхностей ослабления массива, угол наклона основания отвала (слабого контакта в основании отвала), (...°); | |
- угол между направлением наибольшего главного напряжения и площадкой скольжения, (...°); | |
- угол наклона поверхности скольжения в верхней части, (...°); | |
- плотность (объемный вес) горной породы, т/м, г/см; | |
- вес единицы объема воды (плотность воды), г/см; | |
- естественная влажность (весовая) пород, %; | |
- сцепление породы, кг/см; | |
- сцепление пород в образце (монолите), кг/см; | |
- сцепление пород в массиве, т/м; | |
- сцепление пород по контактам поверхностей ослабления, т/м; | |
- сцепление (расчетная величина) в массиве, измененное на величину коэффициента запаса устойчивости, т/м; | |
- прочность пород на одноосное сжатие, т/м; | |
- сопротивление пород отрыву, т/м; | |
- коэффициент крепости пород по М.М.Протодьяконову; | |
- коэффициент структурного ослабления массива; | |
- коэффициент запаса устойчивости борта, откоса уступа, отвала; | |
- коэффициент, зависящий от прочности пород в монолитном образце и характера трещиноватости; | |
- средний размер структурных блоков, м; | |
- угол внутреннего трения породы, (...°); | |
- угол трения по поверхностям ослабления, (...°); | |
- угол внутреннего трения (расчетная величина), измененный на величину коэффициента запаса устойчивости, (...°); | |
- коэффициент внутреннего трения; | |
- общая длина поверхности скольжения (расчетной поверхности) призмы возможного обрушения, м; | |
- длина отрезков вероятной поверхности скольжения (длина основания блока), м; | |
- вес отдельного блока, на которые разбивается призма возможного обрушения вертикальными гранями, т; | |
- нормальная составляющая веса отдельного блока, т; | |
- касательная составляющая веса отдельного блока, т; | |
- угол наклона площадки, являющейся основанием отдельного блока, (...°); | |
- силы реакции по площадкам поверхности скольжения, т; | |
- сила гидростатического давления, т; | |
- коэффициент, характеризующий обводнение прибортового массива; | |
- силы реакции между смежными блоками (равнодействующие сил трения и сцепления), действующие по боковым поверхностям отдельного блока, т; | |
, | - углы излома поверхности скольжения, (...°); |
- угол излома поверхности скольжения на границе со слабым слоем, (...°); | |
- касательные напряжения по заданной площадке, т/м; | |
- нормальные напряжения по заданной площадке, т/м; | |
- максимальное значение общего сопротивления сдвигу отвальной массы (горной породы), т/м; | |
- коэффициент фильтрации, м/сут; | |
- предельная (критическая) величина относительного смещения по поверхности разрушения; | |
- скорость смещения, мм/сут; | |
- относительное сопротивление пород сдвигу; | |
- угол наклона депрессионной кривой (...°); | |
- угол естественного откоса горных пород, (...°). |
Все факторы, влияющие на устойчивость бортов разрезов, можно разделить на четыре группы (рис.2.1):
- инженерно-геологические;
- гидрогеологические;
- физико-географические;
- горно-технические.
Рис.2.1
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
К наиболее существенным инженерно-геологическим факторам относятся [1, 2]: