Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах
3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
3.1. Устойчивость бортов, уступов и отвалов на разрезах обеспечивается при условиях, когда отношение удерживающих сил, действующих по наиболее напряженной (наиболее слабой) поверхности в прибортовом массиве, к сдвигающим силам по этой поверхности составляет не менее величины нормативного коэффициента запаса устойчивости, т.е. выполняется условие:
,
где 
- сумма сил трения и сцепления, удерживающих откос; - суммы касательных сил, сдвигающих откос;
- другие силы, удерживающие откос;
- другие силы, сдвигающие откос;
- коэффициент запаса устойчивости.
3.2. Величина коэффициента запаса устойчивости устанавливается в зависимости от достоверности исходных геологических данных, используемых в расчетах, технологии разработки месторождения и категории охраняемого объекта. Правила выбора величины коэффициента запаса изложены в разд.6.
3.3. Оценка устойчивости бортов разрезов, отвалов (оценка соотношения сил) и определение максимальных параметров устойчивых откосов производятся расчетом по методам и схемам, учитывающим геологические условия месторождения и напряженное состояние прибортового массива.
Методы расчета устойчивости откосов, учитывающие напряженное состояние реальных прибортовых и отвальных породных массивов, и схемы расчета, соответствующие характеру их деформирования в различных горно-геологических условиях, представлены в табл.3.1 и разделах 5, 9.
Таблица 3.1
Типовые схемы расчета устойчивости бортов разрезов
Горно-геологические условия прибортового массива | Расчетные схемы (схемы деформирования откосов) | Пункты разд.5 с методикой расчета |
Отсутствие неблагоприятно ориентированных поверхностей ослабления: | I группа методов расчета | |
а) однородный (квазиизотропный) откос |
| 5.2.1-5.2.4 |
б) слоистая толща с углом падения слоев |
| 5.2.5 |
в) слоистая толща при наклонном несогласном с наклоном борта залегании слоев |
| 5.2.5 |
Наличие естественных поверхностей ослабления, влияющих на устойчивость бортов: 1. Поверхность скольжения полностью совпадает с поверхностью ослабления массива: | II группа методов расчета | |
а) наклонные согласно залегающие с откосом поверхности ослабления ( |
| 5.3.3; 5.3.4 |
б) мульдообразное залегание слоев, согласное с откосом |
| 5.3.11 |
2. Поверхность скольжения частично совпадает с поверхностью ослабления: | ||
а) уступ, заоткошенный по наслоению, |
| 5.3.5-5.3.7 |
б) наклонное и крутое согласное с откосом залегание слоев |
| 5.3.8; 5.3.9 |
в) тектоническое нарушение при согласном залегании с бортом |
| |
г) пологое залегание естественных поверхностей ослабления при |
| 5.3.10 |
д) горизонтальный или пологозалегающий контакт (пластичный пропласток или слой) или тектоническое нарушение, залегающие в основании борта: - подрезанные горными работами; - расположенные ниже подошвы борта |
| 5.3.10 |
Крутое и вертикальное залегание слоев: | III группа методов расчета | 5.3.12; 5.3.13 |
а) крутое согласное с наклоном борта залегание слоев при |
| |
б) несогласное с наклоном борта падение слоев |
|
)
, 
, 
, 
Изложенные методы расчета при своей относительной простоте обеспечивают необходимую точность и надежность результатов.
3.4. Основными показателями прочности горных пород для расчетов устойчивости откосов являются характеристики сопротивления сдвигу (срезу) - сцепление и угол внутреннего трения
. Наряду с этими характеристиками, используются также характеристики сопротивления сдвигу пород по поверхностям ослабления (по контактам слоев, тектоническим нарушениям и т.п.) - сцепление
и угол трения
.
В случае, если в геологических материалах прочностные характеристики представлены сопротивлением пород одноосному сжатию или коэффициентом крепости по М.М.Протодьяконову
, переход к сцеплению осуществляется по формуле:
,
где - определяется по таблице (Прил.17).
Для пластичных пород в расчетах используется полный паспорт прочности, представленный графиком зависимости нормальных и касательных напряжений.
3.5. Принятые для расчетов устойчивости откосов характеристики прочности должны учитывать структурную нарушенность пород в массиве. Способы определения исходных показателей прочностных характеристик пород в трещиноватом, многослойном массиве изложены в разд.6.1 настоящих Правил.
3.6. Из физических характеристик для расчетов необходим объемный бес пород , а для анализа данных о прочности массива - влажность пород
.
Объемный вес пород в многослойном массиве при небольшой изменчивости его значений в каждом слое определяется как средневзвешенный по мощности слоев в целом для всей призмы возможного обрушения по каждому расчетному профилю. При изменчивости с глубиной объемных весов более чем на 10% средневзвешенные значения определяются отдельно для призмы упора и призмы активного давления.
3.7. Для обводненных откосов наиболее важным гидрогеологическим показателем, который необходимо учитывать в расчетах, являются напоры в пределах призмы возможного обрушения (оползания), характеризующиеся положением депрессионной или пьезометрической поверхностей в этих пределах на рассчитываемый момент времени (определенный год эксплуатации, конец отработки месторождения и т.д.).
3.8. При оценке устойчивости откосов или определении предельных параметров устойчивых откосов используют расчетные характеристики прочности пород, которые получаются путем введения (деления) в исходные характеристики прочности нормативного коэффициента запаса устойчивости; при этом расчеты выполняются на условие предельного равновесия потенциальной призмы обрушения (прибортового массива).
3.9. Расчетам должно предшествовать районирование поля разреза по условиям устойчивости бортов на основе анализа геологических и горно-технических факторов, изложенных в разд.2.
Поле разреза по указанным факторам делят на участки, каждый из которых имеет относительно выдержанное литологическое, структурно-тектоническое строение и однородные гидрогеологические условия. При районировании следует учитывать также пересеченность рельефа земной поверхности поля разреза и глубину отработки месторождения.
3.10. Особого внимания требуют участки, на которых прибортовой массив имеет наибольшую склонность к деформациям.