Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах

6.1. ИСХОДНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОД

6.1.1. Прочностные свойства трещиноватого массива значительно отличаются от прочности монолитного образца, в первую очередь, это относится к сцеплению пород. Угол внутреннего трения, полученный по испытаниям образцов, с достаточной степенью достоверности может быть перенесен на трещиноватый массив.

Переход от сцепления пород в образце к сцеплению в массиве может быть осуществлен с помощью коэффициента структурного ослабления :

.                                                             (6.1)

Величина коэффициента структурного ослабления массива зависит от целого ряда факторов, связанных с характером структурного строения массива, его однородностью и прочностью пород [3, 24]. Значения по данным ВНИМИ для наиболее распространенных углевмещающих породных массивов приведены в Прил.17.

Величина сцепления пород в массиве приближенно может быть определена по формуле:

,                                                 (6.2)

где - сцепление по контактам между блоками пород, т/м; - высота борта, м; - средний размер блоков, м; - коэффициент, зависящий от прочности пород в монолитном образце и характера их трещиноватости (табл.6.1).

Таблица 6.1

     
Значения коэффициента для различных пород

В дальнейшем по мере накопления сведений о неоднородности массива, как по прочности, так и по характеру трещиноватости, коэффициент структурного ослабления должен быть уточнен и сцепление в массиве должно быть определено с большей достоверностью.

6.1.2. Наиболее надежным способом определения сопротивления сдвигу пород в массиве является способ обратных расчетов по съемке участков искусственных или естественных обрушений. Этот метод основан на том, что до момента обрушения равновесие пород в откосе описывается соотношением:

.                                               (6.3)

После обрушения массива, когда силы сцепления по поверхности скольжения перестают действовать, равновесие обрушившихся масс наступает тогда, когда сдвигающие силы уравновешиваются только силами трения, т.е.

.                                                   (6.4)

Таким образом, решаются два уравнения с двумя неизвестными.

Метод обратных расчетов применим при условии, что длина оползневого участка не менее чем в 2-3 раза превышает его высоту. При этом в расчетах можно не принимать во внимание сопротивление отрыву, так как характеристика эта в трещиноватом массиве достаточно мала, учет же гидростатического давления для обводненного откоса обязателен.

Значения физико-механических характеристик наиболее распространенных углевмещающих трещиноватых пород приведены в Прил.17. Каталог составлен на основании анализа исследований прочностных свойств пород, проведенных ВНИМИ на подавляющем числе действующих угольных разрезов России и стран СНГ.

6.1.3. Сопротивление сдвигу по поверхностям ослабления зависит от характеристики контактирующих поверхностей (характер контакта, степень шероховатости и морфология контактирующих поверхностей, наличие заполняющего материала и т.д.). Величина сцепления , как показывают полевые определения, колеблется от 0 до 20 т/м. Угол трения в зависимости от перечисленных выше условий изменяется от 7 до 36°.

Обобщенные данные значений и для контактов пород и поверхностей ослабления угленосных отложений представлены в таблицах 3, 4 Прил.17.

6.1.4. Оценка исходных физико-механических характеристик пород, входящих в уравнения равновесия, зависит от степени их однородности и условий залегания в прибортовом массиве.