Инструкция По Наблюдению За Деформациями Бортов Откосов

Упрощённые наблюдения за деформациями бортов карьеров, откосов уступов и Наблюдения за процессом осыпания пород в откосах уступов.

« Инструкции по наблюдению за деформациями бортов, откосов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости».

Научная статья на тему 'МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и.

АННОТАЦИЯ "Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости" включает весь комплекс маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений, необходимых для решения вопросов по обеспечению устойчивости откосов, и мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на действующих карьерах. "Инструкция..." предназначена для горных предприятий, разрабатывающих твердые полезные ископаемые открытым способом. ВВЕДЕНИЕ Развитие горнодобывающей промышленности в СССР сопровождается ростом удельного веса открытого способа разработки полезных ископаемых, который имеет ряд преимуществ перед подземным способом, а именно: более высокая производительность труда, меньшая себестоимость и меньшие потери полезного ископаемого, лучшие и более безопасные условия работы. Развитие горных разработок открытым способом сопровождается ростом числа карьеров, интенсивности работ на них и увеличением их предельной глубины. В настоящее время глубина Коркинского угольного карьера превысила 300 м, а в ближайшие годы глубина целого ряда карьеров также превысит 300 м. В проектах значительного числа строящихся и реконструируемых карьеров предусмотрено развитие работ на глубину 500 м и более (Коркинский и Бачатский угольные, Баженовский и Джетыгаринский асбестовые, Сарбайский и Качарский железорудные и ряд других). Вместе с ростом глубины карьеров также увеличивается срок службы их бортов. В настоящее время средний проектный срок службы карьера уже превышает 30 лет. Характерной чертой современного этапа развития открытой добычи полезных ископаемых является вовлечение в эксплуатацию месторождений со сложными геолого-горнотехническими условиями. Применение на карьерах мощной высокопроизводительной техники ведет к увеличению параметров элементов горных выработок и к максимальной концентрации работ. В этих условиях вопрос об определении оптимальных углов откосов и обеспечении их устойчивости на открытых разработках приобретает первостепенное значение. Расчет ожидаемой устойчивости откосов при проектировании базируется, как правило, на весьма приближенном фактическом материале, и поэтому он нуждается в корректировке в процессе строительства и эксплуатации карьеров. Нарушения устойчивости откосов влекут за собой увеличение объемов вскрыши, непроизводительные расходы на дополнительную переэкскавацию, нарушают режим работы на карьерах, вызывают простои и аварии горнотранспортного оборудования и приносят значительный материальный ущерб. Правильное решение вопросов обеспечения устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций откосов и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановки невозможны без постоянного контроля со стороны геолого-маркшейдерской службы горных предприятий за состоянием откосов уступов, бортов и отвалов карьеров. Со времени издания "Методических указаний по производству маркшейдерских наблюдений за оползневыми явлениями на угольных карьерах", Углетехиздат, М., 1955, прошло более 14 лет. За это время накоплен большой опыт по изучению деформаций бортов и отвалов, исследованию физико-механических свойств и структурных особенностей массива горных пород и их влияния на устойчивость пород в откосах, исследованию особенностей развития различного типа нарушений устойчивости во времени; совершенствовались методы расчета устойчивости откосов и наблюдений за ними. Вследствие указанного появилась необходимость в разработке "Инструкции по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости". Весь комплекс работ по обеспечению устойчивости откосов на карьерах состоит из наблюдений за деформациями откосов, расчетов устойчивости, на основе которых устанавливаются их оптимальные параметры, и разработки и осуществления мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов. В настоящей Инструкции освещены комплексные маркшейдерские и инженерно-геологические наблюдения за деформациями откосов на карьерах и основные мероприятия по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на карьерах. Вопросы расчетов устойчивости откосов на карьерах и методика установления оптимальных параметров устойчивых бортов карьеров изложены в "Методическом руководстве по определению оптимальных углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров", ВНИМИ, Л., 1971 г., являющемся дополнением к настоящей Инструкции. При составлении Инструкции учтены замечания Министерства угольной промышленности СССР, Министерства черной металлургии СССР, Министерства промышленности строительных материалов СССР, Министерства цветной металлургии СССР и Министерства химической промышленности СССР, институтов УкрНИИпроект, ИГД МЧМ СССР, ГИГХС, Унипромедь и Свердловского горного института им. В.В. Вахрушева, комбинатов "Челябинскуголь" и "Свердловскуголь", а также Управлений округов Госгортехнадзора СССР: Красноярского, Челябинского, Свердловского, Курско-Белгородского, Восточно-Казахстанского, Северо-Западного и Кузнецкого. Инструкция по наблюдениям за деформациями откосов на карьерах по обеспечению их устойчивости составлена институтами ВНИМИ (главы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и приложения 1 - 17, 21 - 27) и ВИОГЕМ (главы 1, 2, 6 и приложения 1, 18 - 20). В составлении Инструкции принимали участие: от института ВНИМИ - профессор, докт. техн. наук Г.Л. Фисенко, канд. техн. наук А.М. Мочалов, канд. геол.-мин. наук В.И. Веселков, инженеры Ю.С. Козлов и С.В. Кагермазова; от института ВИОГЕМ - канд. техн. наук А.И. Ильин, канд. техн. наук Ю.М. Николашин и инженер В.П. Будков. 1.1. Предотвращение оползней и обрушений откосов на карьерах, а также разработка мероприятий, снижающих вредное воздействие деформаций уступов, бортов, отвалов и территорий, прилегающих к карьеру, является необходимым условием бесперебойной работы горного предприятия. 1.2. Целью комплекса работ, предусматриваемых "Инструкцией по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости", является: а) изучение деформаций бортов карьеров, уступов и отвалов и выявление причин их возникновения; б) установление оптимальных параметров откосов участков горных работ; в) предупреждение оползней и обрушений откосов на карьерах, разработка и применение мер, исключающих проявление деформаций, опасных для жизни людей и влекущих за собой снижение экономической эффективности горных разработок. 1.3. Для достижения этих целей на карьерах должны проводиться систематические инструментальные наблюдения за деформациями откосов, изучение физико-механических свойств горных пород, а также геологических и гидрогеологических условий месторождения. 1.4. Для разработки противодеформационных мероприятий, предотвращающих опасное проявление деформаций откосов на карьерах, выполняются следующие виды работ: а) проведение систематических глазомерных наблюдений за состоянием откосов в карьере и на отвалах; изучение геологических и гидрогеологических условий месторождения, изучение условий залегания породных слоев, структуры массива полезного ископаемого, налегающих и вмещающих пород, пород основания отвалов; б) выявление зон и участков возможного проявления разрушающих деформаций откосов на карьерах и организация на этих участках стационарных инструментальных наблюдений; в) проведение инструментальных наблюдений за деформациями бортов уступов и откосов отвалов; г) изучение возникающих нарушений устойчивости, установление их характера, степени опасности и причин возникновения, их документация; д) составление проектов искусственного укрепления ослабленных зон и участков, контрфорсов, пригрузок откосов, специальной технологии горных работ и других мероприятий по борьбе с разрушениями откосов на карьерах; е) систематический контроль за состоянием противодеформационных сооружений и выполнением мероприятий, предотвращающих развитие нарушений устойчивости откосов; ж) контроль за соблюдением проектных параметров откосов уступов, отвалов и бортов карьеров; корректировка углов откосов рабочих уступов и отдельных участков рабочих бортов <*>. -------------------------------- <*> Корректировка общих углов наклона бортов осуществляется проектной организацией на основе данных наблюдений. 1.5. В зависимости от горно-геологических и гидрогеологических условий разрабатываемых месторождений, срока службы карьеров, глубины разработок, горнотехнических условий и применяемого горного оборудования и механизмов на карьерах выполняется весь комплекс работ, предусмотренный настоящей Инструкцией, или часть его. Объем работ, подлежащих выполнению на каждом карьере, определяется техническим руководством предприятия и после согласования с местным органом Госгортехнадзора утверждается вышестоящей организацией. 1.6. Общее руководство и ответственность за своевременное и качественное выполнение работ по наблюдениям за деформациями откосов и оперативному решению вопросов по обеспечению устойчивости бортов карьеров, откосов уступов и отвалов возлагаются на главного инженера предприятия. Работы, предусмотренные настоящей Инструкцией, должны выполняться инженерами и техниками маркшейдерской и геологической специальностей, для чего в геолого-маркшейдерской службе горных предприятий должны быть предусмотрены соответствующие штаты. 1.7. На карьерах со сложными инженерно-геологическими условиями по усмотрению главного инженера предприятия в составе отделов геолого-маркшейдерской службы предприятия образуется специальная группа по обеспечению устойчивости бортов карьеров, состоящая из специалистов - горняка, маркшейдера и геолога. Для выполнения специализированных работ, рекомендуемых Инструкцией, могут быть привлечены научно-исследовательские, проектные, учебные и производственные организации соответствующего профиля. Последнее, однако, не снимает ответственности с горного предприятия за правильное и своевременное выполнение всего комплекса работ, необходимого для обеспечения устойчивости бортов уступов и отвалов. 1.8. На карьерах различают следующие виды нарушения устойчивости уступов, бортов и отвалов: осыпи, обрушения, оползни, просадки, оплывины и фильтрационные деформации. Осыпи характерны для всех видов горных пород, затрагивают, как правило, приповерхностную часть крутых откосов и формируются в течение значительного периода времени (несколько лет). Способствуют выполаживанию общего угла наклона борта карьера за счет уменьшения (сработки) площадок (берм) уступов. Иногда осыпи являются источником образования более крупных нарушений устойчивости (оплывин, оползней). Обрушения (см. п. 31 приложения 1) захватывают значительные части массивов горных пород и возникают при углах откосов, превышающих 25 - 35°; активная стадия обрушений протекает практически мгновенно. Обрушения представляют наибольшую опасность для людей и механизмов, работающих на нижележащих уступах. Оползни (см. п. 35 приложения 1) - наиболее распространенный вид нарушения устойчивости откосов, связанный с наличием в толще пород пластичных прослойков, слоев и слабых контактов; они происходят при углах наклона бортов и откосов уступов положе 25 - 35°; активная стадия оползней протекает в течение значительного времени (от нескольких часов до месяцев). Оползни вовлекают в движение значительные массы горных пород - от сотен до нескольких млн. м3; в ряде случаев оползни приводят к полному прекращению работ в карьере. Просадки (см. п. 47 приложения 1) связаны с уплотнением высокопористых рыхлых отложений и отвальных пород под влиянием внешних пригрузок, увлажнения атмосферными осадками и консолидации. Обычно это наименее опасный вид нарушения устойчивости, однако в определенных условиях может служить причиной серьезных нарушений режима работы, аварий и травм. Оплывины (см. п. 34 приложения 1) характеризуются перемещением в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры - пылеватых песков и глин, а также лессовидных суглинков и лессов. Оплывины захватывают значительные объемы пород, развиваются интенсивно, часто приобретая катастрофический характер. Фильтрационные деформации, вызываемые подземными водами, разделяются на оплывание, выпор, механическую суффозию и фильтрационный вынос вдоль трещин. Оплывание связано с переносом и переотложением грунтовых частиц подземными водами, вытекающими на откос в пределах промежутка высачивания; наибольшее развитие процесс получает в песчаных грунтах (рис. 1). Рис. 1 а - схема оплывающего откоса; б - схема оплывающего откоса при "подрезанном водоупоре"; в - схема образования "козырьков нависания" при оплывании Процесс оплывания песков идет относительно равномерно в том случае, когда перед откосом имеется площадка для размещения оплывающих масс песка (рис. 1а). При "подрезанном водоупоре" (рис. 1б) оплывание характеризуется резко выраженной неравномерностью, что приводит к образованию промоин, а при устойчивых сводах - к возникновению пещер. Оплывание может явиться причиной деформаций вышележащих пород (рис. 1в). Фильтрационный выпор - нарушение устойчивости частично подтопленных песчаных откосов, при котором приходит в движение некоторый его объем; выпор происходит под влиянием сил тяжести и гидродинамического давления, которое играет в этом процессе основную роль. Угол затопленной части откоса, устойчивого на выпор, определяется условием: где - угол откоса, устойчивого на выпор, - градиент напора, - угол трения. На промежутке высачивания незатопляемого откоса деформаций выпора не наблюдается. Механическая суффозия - вынос мелких частиц из массива горных пород под влиянием гидродинамических сил. Суффозионные явления наблюдаются главным образом в песчаных грунтах с коэффициентом неоднородности < 15 - 20. По данным В.С. Истоминой (1957), при величинах < 10 суффозионные явления возникают лишь при весьма больших градиентах (0,5 - 1,0). Такие градиенты фильтрации в песчаных породах в практике эксплуатации карьеров встречаются крайне редко и лишь на весьма ограниченных участках, поэтому суффозионные явления - весьма редкий тип фильтрационных деформаций откосов на карьерах. Фильтрационный вынос вдоль трещин носит эрозионный характер и может развиваться в слабосцементированных породах с характерной естественной трещиноватостью. В отдельных случаях фильтрационный вынос может привести к образованию подземных пустот и провальных воронок. Этот вид деформаций встречается редко и имеет существенное развитие лишь в слабосцементированных рыхлых песчаниках. Из других видов деформаций откосов уступов и бортов карьеров, связанных с влиянием поверхностных и подземных вод, следует отметить поверхностную эрозию, выщелачивание и растворение пород. Поверхностной эрозии подвержены песчано-глинистые рыхлые породы, слагающие борта карьеров. Эрозия развивается под воздействием на породы поверхностных потоков атмосферных или технических вод, а также подземных вод, вытекающих в карьер. Выщелачиванию подземными водами чаще всего подвергаются карбонатные трещиноватые породы. Процесс выщелачивания развивается медленно, поэтому при отработке месторождений он не оказывает существенного влияния на устойчивость бортов карьеров. Однако наличие естественных карстов осложняет ведение горных работ и ухудшает устойчивость откосов, т.к. при вскрытии их возможны значительные водопритоки и вынос рыхлого заполнителя. Наиболее существенное влияние на устойчивость бортов оказывает соляной карст, связанный с быстрым растворением солей (галита, ангидрита и др.), который может явиться причиной обрушения борта карьера. Деформации в лессовидных породах (просадки) связаны с растворением цементирующих соединений; деформации носят локальный характер и, как правило, не оказывают существенного влияния на устойчивость бортов карьеров. На карьерах наблюдаются также провальные явления под влиянием подземных разработок и карстовых процессов. 1.9. При анализе условий возникновения деформаций откосов различают факторы, способствующие возникновению деформаций, и причины их возникновения. Основными факторами, способствующими развитию деформаций откосов на карьерах, являются: а) наличие поверхностей ослабления - тектонических нарушений, поверхностей скольжения древних оползней, слабых контактов между слоями; б) обводненность пород и слабая их дренируемость; в) интенсивная трещиноватость отдельных участков; г) наличие прослоев слабых глинистых пород. Основными причинами развития деформаций откосов являются: а) несоответствие углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов или несоответствие их высот геологическим условиям; б) отсутствие дренажа или недостаточная его эффективность; в) неправильное ведение горных работ (буро-взрывных, экскаваторных и др.) и очередности отработки участков; г) неправильная оценка устойчивости откоса или принятие углов откосов без достаточного обоснования. Указанные геологические факторы, снижающие прочность и устойчивость в откосах массива горных порол, невозможно с необходимой детальностью выявить при разведке месторождений, поэтому при определении параметров откосов в период проектирования карьера они не могут быть учтены с необходимой полнотой. Детальное изучение неблагоприятных для устойчивости откосов геологических факторов производится в период строительства и эксплуатации карьеров. 1.10. Визуальное обследование состояния откосов на карьерах проводится не реже одного раза в месяц участковым маркшейдером или геологом и включает в себя фиксирование всех признаков начинающихся деформаций откосов, геологических и горнотехнических факторов, влияющих на устойчивость откосов. Результаты визуального обследования состояния откосов заносятся в специальный журнал осмотра состояния откосов и подписываются лицом, произведшим осмотр. На основе этого обследования определяется объем работ по наблюдениям за деформациями откосов и обеспечению устойчивости и безопасности работ в карьере. 1.11. При выполнении наблюдений за деформациями откосов на карьерах должны соблюдаться "Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом". В случаях, когда на бортах карьера проводятся профилировка откосов, наблюдения за выветриванием пород в уступах и натурные испытания больших призм, должна производиться предварительная оборка откосов уступов с целью предотвращения вывалов отдельных кусков породы. 2.1.1. Изучение геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий месторождений, а также физико-механических свойств горных пород в период строительства и эксплуатации карьеров должно производиться с учетом изученности этих условий в период разведки месторождений и с учетом типа инженерно-геологических комплексов пород, слагающих месторождения, и их сложности (приложения 2, 3). 2.1.2. В условиях, когда откосы уступов и борта карьеров сложены комплексами крепких скальных пород, подлежат изучению трещиноватость, слоистость и сланцеватость пород, дизъюнктивные нарушения и тектонические трещины большой протяженности. Гидрогеологические факторы в этих условиях, как правило, существенного влияния на устойчивость бортов не оказывают. 2.1.3. На месторождениях, сложенных комплексами пород средней прочности, изучению подлежат факторы, указанные в п. 2.1.2, и дополнительно - структурные особенности массива, прочность пород в образце и гидрогеологические условия месторождений. Наиболее важным гидрогеологическим показателем, оказывающим решающее влияние на устойчивость бортов карьеров, является гидростатический напор (или пьезометрический уровень) во всех точках водоносных слоев в пределах призмы возможного оползания. 2.1.4. На месторождениях, сложенных комплексом слабых глинистых и несвязных пород, подлежат изучению минералогический состав и прочность пород, склонность их к набуханию и проявлению пластических деформаций, наличие в слоистом массиве поверхностей ослабления (слабых контактов между слоями, зеркал скольжения в глинистых породах, поверхностей скольжения древних оползней) и гидрогеологические условия. 2.1.5. Основные характеристики прочности горных пород - сцепление и угол внутреннего трения - должны определяться в лабораторных условиях путем испытаний на срез или трехосное сжатие однородных малогабаритных образцов, отобранных непосредственно из свежих обнажений в карьере или из инженерно-геологических скважин в виде кусков керна. 2.1.6. Определение сопротивления сдвигу горных пород в массиве с учетом их слоистости, сланцеватости и трещиноватости производится в полевых условиях путем испытаний на срез призм горных пород размерами порядка 40 x 60 x 120 см3. Количество натурных испытаний должно быть не менее трех для каждой разновидности пород, при этом испытаниями необходимо определять как прочность трещиноватого массива, так и прочностные характеристики по поверхности ослабления. Натурные испытания должны проводиться по методике, изложенной в приложении 4. 2.1.7. Величину сцепления горных пород в массиве с учетом его трещиноватости , т/м3, можно определять также по эмпирической зависимости, установленной на основании большого числа натурных испытаний: где H - наибольший размер области возможных деформаций (для карьеров - высота борта), м; l - средний линейный размер блоков, ограниченных трещинами, м; a - коэффициент, зависящий от прочности пород в куске и характера трещиноватости (a = 0 - 3 для песчано-глинистых пород и a = 3 - 10 для скальных и полускальных пород - приложение 5); - сцепление в куске, т/м2; - сцепление по трещинам, т/м2. Величины и получают по результатам лабораторных испытаний горных пород. 2.1.8. Изучение состава, физических и водных свойств, влияющих на изменение показателей сопротивления пород срезу, осуществляется по методике, освещенной в руководствах: "Методы лабораторных исследований физико-механических свойств песчаных и глинистых грунтов", М., Госгеолиздат, 1952, и "Практическом руководстве к лабораторным работам по грунтоведению и механике грунтов", М., Госгеолтехиздат, 1961. 2.1.9. Определение прочностных характеристик песчано-глинистых пород должно производиться, в основном, на приборах одноплоскостного среза, косого среза и стабилометрах. Перечень и объем лабораторных определений физико-механических свойств пород, необходимых для решения вопросов устойчивости бортов карьеров, приведены в приложении 6. 2.1.10. Характеристики прочности скальных и полускальных пород определяются путем испытаний образцов цилиндрической формы на одноосное сжатие; высота образца должна в 2 раза превышать диаметр цилиндра. Изготовление образцов производится из керна и заключает в обрезке и шлифовке торцевых плоскостей (можно также придавать образцам и прямоугольную форму); при этом торцевые поверхности образцов должны быть параллельны между собой и перпендикулярны их продольной оси. Величина сцепления K, кг/см2, по результатам испытаний на одноосное сжатие определяется по формуле: 2.2. Изучение структурных особенностей массива 2.2.1. Изучение структурных особенностей горных пород, слагающих месторождение, основывается на материалах разведки месторождения и полевых наблюдений в карьере и включает: а) определение направления и характера основных поверхностей ослабления (тектонических нарушений, контактов между слоями и пр.); б) определение протяженности и ориентировки в пространстве основных систем трещин; в) установление интенсивности трещиноватости горных пород; г) выделение участков карьера с характерными структурными особенностями. 2.2.2. При исследованиях устойчивости бортов карьеров различают два вида трещин: сплошные трещины большого протяжения (до 10 м и более) и трещины малые, или трещины отдельности. Трещины отдельности являются более частыми, чем сплошные трещины; ими, в основном, определяются форма и размеры элементарных блоков горной породы; трещины отдельности располагаются ступенчато. Ряд трещин одного и того же направления называется системой трещин. Совокупность систем трещин в определенном объеме массива горных пород называется трещиноватостью данного участка массива. 2.2.3. Число трещин одной системы, приходящихся на 1 пог. м в направлении, перпендикулярном плоскости трещин, характеризует интенсивность системы. Средняя интенсивность трещиноватости определяется интенсивностью трех близких к взаимно перпендикулярным наиболее интенсивных систем и характеризует размер и форму элементарных структурных блоков породы. Аналитически интенсивность трещиноватости , 1/м, выражается в виде: где , - расстояния в метрах между трещинами I, II и III систем. 2.2.4. На устойчивость откосов наибольшее влияние оказывают трещины большого протяжения (сплошные трещины), развитые по слоистости, сланцеватости, параллельно тектоническим нарушениям и основной системе ступенчатых трещин отдельности. Сплошные трещины должны изучаться особенно тщательно. Предметом изучения является: а) определение элементов залегания каждой трещины в нескольких точках; б) плановая и высотная привязка точек замера; в) характер поверхности трещин и заполняющий их материал. Сплошные трещины документируются как в процессе ведения разведочных работ, так и непосредственно в искусственных обнажениях, образованных в результате ведения горных работ, а также в естественных обнажениях. 2.2.5. Системы ступенчато расположенных трещин отдельности интенсивностью не более 3, т.е. при крупности элементарных структурных блоков не менее 0,30 м, изучаются детально. Для этого по отдельным участкам, которые характеризуются однородным литологическим сложением, а также некоторой общей закономерностью формы и ориентировки трещин, берется от 10 до 20 замеров элементов трещин каждой системы. Протяженность таких участков может колебаться в значительных пределах: от 10 до 100 - 150 м, а иногда и до 200 м. 2.2.6. Элементы залегания ступенчатых трещин отдельности при интенсивности трещиноватости более трех можно не изучать, так как при такой интенсивности залегание этих трещин (ориентировка трещин) не влияет на устойчивость откосов: в этих условиях откос деформируется как квазиизотропный массив. По участкам с большой интенсивностью трещиноватости дается описание формы ограниченных трещинами блоков горной породы и их размеров. 2.2.7. Количество и протяженность участков замера трещин и их взаимное расположение определяются сложностью геологического строения месторождения. Они должны располагаться так, чтобы изучению был подвергнут весь комплекс горных пород, слагающих месторождение, и все элементы структур месторождения (крылья складок, осевые части и пр.). Массивы горных пород, расчлененные крупными геологическими нарушениями, должны иметь два участка замера (каждый). При простом строении месторождения расстояние между участками замеров принимается равным 150 - 200 м. Общее количество замеров элементов залегания трещин в пункте замера определяется количеством систем трещин и характером их поверхностей. При этом следует исходить из того, чтобы каждая система трещин имела не менее 15 - 20 замеров элементов залегания. При сильном разбросе данных для отдельных систем количество замеров увеличивается до 30. Участки замера трещиноватости привязываются к маркшейдерским точкам или к характерным предметам, зафиксированным на плане горных работ, с точностью до 3 - 5 м. 2.2.8. На каждом участке замера трещиноватости определяются следующие параметры: а) элементы залегания всех систем трещин; б) элементы залегания напластования, сланцеватости и тектонических нарушений; в) средние расстояния между трещинами каждой системы (интенсивность системы); г) линейные размеры отдельных крупных трещин; д) характеристика поверхности трещин, заполняющий материал; е) форма структурных блоков. Запись полевых данных производится в журнале по следующей форме: 1 - элементы залегания наслоения; 2 - элементы залегания систем трещин по единичным замерам; 3 - средние значения В тех случаях, когда по тем или иным причинам определить элементы залегания солнечным компасом или введением поправок за магнитное склонение не представляется возможным (например, при замерах элементов залегания, поверхностей ослабления в шахте, на теневой стороне в карьере и др.), используется трещинный угломер, состоящий из 3-х частей: 1) Т-образной линейки, 2) лимба с нанесенными делениями через 1 - 2 градуса, 3) визира, жестко скрепленного с лимбом угломера. Наблюдения трещинным угломером производятся следующим образом: линейка угломера, вращающаяся вокруг вертикальной оси лимба, прикладывается по линии простирания трещины, после чего визир, жестко связанный с лимбом, направляется на теодолит или удобный для визирования ориентир (например, триангуляционный пункт, копер шахты и т.п.), и производится отсчет по лимбу. Азимут простирания трещины определяется непосредственно в натуре. 2.2.11. При описании характера поверхности трещин следует указывать, является ли поверхность волнистой или ровной, шероховатой или гладкой, заполнена ли трещина инфильтрационным материалом и каким именно (глинка, окислы железа и т.д.). Расстояния между трещинами определяются непосредственным измерением линейкой, нивелирной рейкой или рулеткой. При изучении интенсивности трещиноватости можно использовать масштабное фотографирование откосов. Масштабное фотографирование выполняется в следующей последовательности: а) на изучаемом участке уступа устанавливаются две нивелирные рейки (одна по падению откоса уступа, другая - горизонтально вдоль простирания уступа); б) уступ фотографируется с таким расчетом, чтобы в кадр попали рейки, а также верхняя и нижняя бровки уступа; в) выполняется камеральная обработка фотоснимков: - определяется масштаб изображения М (на фотоснимках размером 9 x 12 см величина М колеблется от 1:100 до 1:300), - на фотоснимке намечаются 2 - 3 замерных участка - "окна" (не выше 2 - 3 м от верхней бровки уступа) размером 3 x 3 см, - с помощью линейки замеряются размеры всех попавших в "окно" структурных блоков, - зная величину М, находят истинные размеры структурных блоков и среднее значение интенсивности трещиноватости на изучаемом участке. 2.2.12. В результате изучения структурных особенностей массива горных пород месторождения составляются структурные планы (карты) (рис. 3) и профили, на которых по каждому уступу и по каждому участку наносятся все точки замеров сплошных трещин и средние значения элементов залегания наслоения, рассланцованности и систем ступенчато расположенных трещин отдельности. Азимут падения сплошной трещины показывается стрелкой, рядом цифрой - угол падения трещины и ее размеры, причем первая цифра означает размер по простиранию, а вторая - по падению. Среднее значение азимута падения наслоения, рассланцованности, генеральной системы трещиноватости, а также систем трещиноватости на каждом участке показывается стрелкой, угол падения - цифрой. На участках с интенсивностью трещиноватости более 3 условным знаком обозначается форма элементарных структурных блоков (кубическая, параллелепипедальная, косоугольная или многогранников), а рядом со знаком цифрой обозначается интенсивность трещиноватости. Структурный план по мере отработки месторождения должен все время пополняться. 2.2.13. Структурные планы и профили наглядно показывают положение основных направлений поверхностей ослабления прочности по отношению к бортам карьеров и их взаимное расположение и позволяют произвести выбор расчетных схем как для борта в целом, так и для отдельных участков и уступов; осредненные размеры элементарных структурных блоков позволяют с достаточной точностью определить коэффициент структурного ослабления массива горных пород. 3.1.1. Целью маркшейдерских наблюдений является: а) установление границ распространения и вида деформаций горных пород; б) определение скорости и величин деформаций; в) определение критической величины смещений, предшествующих началу активной стадии, для различных инженерно-геологических комплексов; г) предрасчет развития деформаций во времени при углубке карьера. 3.1.2. Для проведения маркшейдерских наблюдений за деформациями бортов карьеров и откосов отвалов закладываются специальные наблюдательные станции, на которых периодически проводятся инструментальные наблюдения. Наблюдательная станция состоит, как правило, из нескольких профильных линий, по которым расположены опорные и рабочие реперы. 3.1.3. Инструментальные маркшейдерские наблюдения за деформациями бортов и отвалов должны быть начаты одновременно с началом развития вскрышных работ на карьере. В технических проектах разработки месторождений открытым способом должны содержаться проекты наблюдательных станций по наблюдению за деформациями бортов в целом и за деформациями отдельных участков бортов с неблагоприятными условиями устойчивости. В тех случаях, когда технические проекты отработки месторождений не содержат проектов наблюдательных станций, последние составляются геолого-маркшейдерской службой предприятий. По мере накопления данных наблюдений за деформациями бортов карьеров и отвалов проекты наблюдательных станций и периоды наблюдений могут изменяться в соответствии с фактическими горно-геологическими условиями. 3.1.4. Использование инструментальных маркшейдерских наблюдений основывается на следующих положениях: а) возникновению оползней и обрушений откосов предшествуют длительно развивающиеся микродеформации (скрытые деформации) прибортовых массивов; б) отстройка бортов карьеров по предельному (проектному) контуру при существующих системах открытой разработки месторождений занимает значительный промежуток времени, вследствие чего период скрытой стадии деформирования бортов, предшествующий активной стадии, растянут во времени, что позволяет по результатам наблюдений судить о характере и степени опасности тех или иных деформаций; в) для правильной интерпретация характера деформаций бортов длительные инструментальные наблюдения должны сопровождаться детальным изучением геологического строения отдельных участков месторождения и физико-механических свойств пород (в особенности деформационных свойств, в том числе предельных деформаций); г) на устойчивость бортов карьеров оказывают влияние многие факторы, часть из которых учитывается с большой погрешностью, определяющей необходимость введения при расчетах устойчивости значительных коэффициентов запаса; материалы инструментальных наблюдений за деформацией бортов карьеров и отвалов дают возможность устанавливать углы наклона бортов и откосов отвалов с меньшим коэффициентом запаса; д) позволяя дать количественную оценку деформации откоса, маркшейдерские инструментальные наблюдения, в комплексе с инженерно-геологическими и гидрогеологическими исследованиями, помогают выявить характер начавшейся деформации, что дает возможность сделать прогнозы относительно ее развития во времени и пространстве и наметить мероприятия по устранению причин, вызывающих развитие опасных деформаций. 3.2. Закладка наблюдательных станций 3.2.1. Реперы наблюдательной станции закладываются по линиям, перпендикулярным к простиранию борта карьера в предельном положении (рис. 4). Вначале составляется проект наблюдательной станции, который должен состоять из плана наблюдательной станции в масштабе 1:1000 или 1:2000, краткой пояснительной записки, а также соответствующих геологических карт и разрезов. Рис. 5. 3.2.4. Расстояние между рабочими реперами зависит от их расположения на профильной линии. На каждой площадке (берме) уступа или яруса отвала должно быть заложено не менее двух реперов - один вблизи бровки уступа, другой - у подошвы вышележащего уступа. Реперы закладываются так, чтобы была обеспечена безопасность наблюдателя при работе на этих реперах. Расстояния между реперами, расположенными на земной поверхности, в зависимости от их удаления от верхней бровки борта карьера, принимаются следующие: а) на участке призмы возможного оползания (обрушения) - 5 - 10 - 15 м; б) с удалением от верхней бровки карьера - от 15 до 30 м. Расстояние между опорными реперами - не менее 20 м. 3.2.5. Одновременно с закладкой наблюдательных станций должны быть заложены исходные реперы, к которым привязываются опорные реперы всех линий. Исходных реперов должно быть не менее трех. Закладка этих реперов производится в местах, обеспечивающих неизменность их положения в течение всего времени производства наблюдений. Исходные реперы должны быть заложены вне зоны влияния горных работ, а также за пределами зоны возможного оседания земной поверхности под влиянием снижения уровня подземных вод при дренаже карьерного поля. 3.2.6. Перенос проекта наблюдательной станции в натуру производится путем построения на местности соответствующих углов и длин. 3.2.7. Конструкция реперов должна быть простой, и способ закладки их должен обеспечить: а) прочную связь репера с горной породой, чтобы сдвижения репера точно соответствовали сдвижениям пород; б) сохранность и неизменность положения реперов на весь срок их службы, а также удобство пользования ими; в) отчетливость отмеченного центра на головке (полусфере) репера для обеспечения точности наблюдений за сдвижением репера в горизонтальной плоскости; г) устойчивость репера в условиях сезонных изменений температуры и влажности пород и промерзания и оттаивания горных пород. 3.2.8. Для длительного срока службы рекомендуется закладку репера осуществлять следующим образом: в пробуренную скважину диаметром 160 - 220 мм, на глубину ниже зоны промерзания на 0,5 м, бетонируется металлический штырь диаметром 20 - 30 мм. Цементный раствор заливается только в нижнюю часть скважины на 0,4 - 0,5 м (рис. 6). Верхний конец металлического стержня репера обрабатывается на полусферу, на которую наносится центр в виде отверстия диаметром не более 2 мм и глубиной 4 - 5 мм. Пространство между стенками скважины и штырем выше бетонной подушки заполняется песком или шлаком и плотно утрамбовывается. Для предотвращения образования ледяной подушки при промерзании в основании репера рекомендуется также укладка пористого основания из материалов, не обладающих капиллярными свойствами (шлак, крупнозернистый песок и др.). Для уменьшения влияния на репер сил морозного выпучивания верхний конец штыря репера необходимо заглублять от поверхности земли на глубину 20 - 30 см. Глубина закладки репера h относительно земной поверхности должна определяться следующим образом: 3.3. Методика маркшейдерских наблюдений 3.3.1. На наблюдательной станции выполняются следующие работы: а) определение величин сдвижений реперов наблюдательной станции в горизонтальной и вертикальной плоскостях по результатам инструментальных наблюдений; б) замеры ширины и протяженности трещин на земной поверхности и бермах уступов; в) соответствующие съемки, в результате которых производится пополнение планов и разрезов горных работ на каждую дату наблюдений с указанием времени производства отдельных операций горных работ (массовых взрывов, вскрышных работ и т.п.). 3.3.2. Инструментальные наблюдения на станции заключаются в работах по: а) привязке опорных и исходных реперов наблюдательной станции к рудничной маркшейдерской опорной сети (к пунктам триангуляции, полигонометрии и нивелирным реперам); б) производству начальных наблюдений для определения исходного положения реперов наблюдательной станции в горизонтальной и вертикальной плоскостях; в) производству систематических наблюдений за положением реперов для определения их сдвижения. 3.3.3. Привязка исходных и опорных реперов наблюдательной станции в горизонтальной плоскости осуществляется посредством триангуляции или проложением замкнутых полигонометрических ходов от близлежащих пунктов триангуляции или полигонометрии. Относительная ошибка хода при этом должна быть не более 1:8000 и средняя ошибка измерения углов +/- 8". Допускается привязка опорных реперов к одному триангуляционному или полигонометрическому пункту путем прокладывания висячего полигонометрического хода при условии проложения обратного хода. Высотная привязка исходных и опорных реперов наблюдательной станции производится от пунктов триангуляции нивелированием II класса, в соответствии с "Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов" (1957). Нивелирование производится из середины по башмакам в прямом и обратном направлениях. Невязка прямого и обратного ходов h, мм не должна превышать величины 3.4. Обработка результатов маркшейдерских наблюдений 3.4.1. Результаты полевых наблюдений подлежат аналитической и графической обработке. Камеральная обработка результатов наблюдений производится непосредственно по окончании каждой серии измерений и заключается в следующем: а) проверка полевых журналов; б) вычисление высотных отметок всех реперов наблюдательных станций; в) вычисление горизонтальных расстояний между реперами профильных линий с введением в измеренные длины соответствующих поправок; г) составление по каждой профильной линии ведомостей: вертикальных смещений реперов; горизонтальных смещений реперов вдоль профильных линий; горизонтальных деформаций (растяжений и сжатий); величин сдвигов; скоростей смещения реперов по направлению векторов смещения; д) составление и пополнение графических материалов: пополненного плана наблюдательной станции и карьера; вертикальных разрезов по каждой профильной линии с уточнением литологии пород и положения горных работ на момент закладки станции и на момент наблюдения появившихся трещин и заколов; графиков вертикальных и горизонтальных сдвижений и деформаций по каждой профильной линии; графиков скоростей смещения реперов по направлению векторов. 3.4.2. Вычисление превышений и отметок реперов при геометрическом нивелировании производится в журнале нивелирования, а при тригонометрическом нивелировании - в специальном журнале. Отметки реперов после обработки каждой серии наблюдений заносятся в ведомость вертикальных смещений. Вертикальные смещения , мм определяются по формуле: где T - величина натяжения в кг; - вес одного погонного метра рулетки в кг/м. Поправка за провес вводится в том случае, если компарирование рулетки производилось не на весу, а на плоскости. С целью упрощения вычисления поправок за провес могут быть составлены график или таблица величин поправок. Для рулеток длиной 50 м можно пользоваться таблицами Д.Н. Оглоблина; г) поправки за наклон , мм и за отклонение от створа , мм вычисляются по формулам: где - горизонтальная длина интервала из данного наблюдения. Горизонтальные деформации, соответствующие увеличению интервала, обозначаются знаком (+) и называются растяжениями, а соответствующие уменьшению интервалов - отрицательными (-) и называются сжатиями. 3.4.5. По вычисленным горизонтальным расстояниям между реперами путем их суммирования определяются расстояния от опорного репера до каждого из реперов профильной линии, которые вписываются в ведомости горизонтальных смещений. При обработке материалов наблюдений по профильной линии величины горизонтальных смещений , мм определяются по следующей формуле: где , - расстояния от опорного репера до данного репера соответственно из начального (или предыдущего) наблюдения и из последующего наблюдения. Горизонтальные и вертикальные смешения могут вычисляться также по разностям длин интервалов и превышений между смежными реперами в сравниваемых сериях наблюдений. 3.4.6. По смещениям реперов составляются ведомости величин сдвигов прибортовой зоны массива горных пород. Величина сдвига определяется как отношение разности полных смещений соседних реперов к расстоянию между этими реперами по нормали к направлению их смещения: 3.7. Анализ материалов маркшейдерских наблюдений 3.7.1. Анализ материалов наблюдений сводится к следующему: а) выделение в бортах карьеров участков, характеризующихся одинаковыми условиями, влияющими на их устойчивость; б) установление зон максимальных растяжений и сжатий и максимальных сдвигов. Примечание: зоны максимальных сдвигов и растяжений на верхней площадке откоса и максимального сдвига и сжатия в основании откоса соответствуют наиболее вероятному выходу потенциальной поверхности скольжения на дневную поверхность (приложение 12); в) установление типа потенциального оползня или происшедших нарушений устойчивости откосов; г) по графику изменения во времени скоростей смещения отдельных характерных реперов - определение влияния времени, времен года и производственных процессов на развитие деформаций бортов карьеров; д) установление степени опасности деформаций; е) разработка мероприятий по предотвращению развития опасных деформаций. 3.7.2. Установление типа оползней и построение поверхности скольжения производится на основе следующих особенностей развития деформаций откосов. Если векторы сдвижения реперов изменяют свое направление закономерно, плавно выполаживаясь к основанию откоса, а по величине почти одинаковы от верха до низа откоса, то это является признаком того, что оползневое тело движется по плавной криволинейной поверхности как одно целое без существенных относительных смещений отдельных участков. В этом случае, пользуясь направлениями векторов перемещения реперов, строится приближенное положение поверхности скольжения. Построение выполняют следующим образом (рис. 12): Построение потенциальной поверхности скольжения оползней выпирания и глубинных оползней лежачего бока производится аналогично вышеизложенному. 3.7.3. Степень опасности деформаций определяется по скорости смещения и величине деформаций сравнением их с допустимыми деформациями, установленными для конкретных пород лабораторными исследованиями деформационных свойств образцов пород (приложение 13). При установившейся скорости деформирования (относительного сдвига) время до обрушения откоса можно определить из выражения: где - предельная относительная деформация сдвига, установленная лабораторными испытаниями пород или натурными наблюдениями, по достижении которой наступает разрушение породы; - деформация сдвига, по достижении которой наблюдается установившаяся постоянная скорость деформирования; - угол наклона отрезка графика зависимости на участке постоянной скорости деформирования (значение численно соответствует скорости деформации сдвига). Принимая во внимание, что скорость деформации сдвига в стадии затухающей ползучести на любом ее интервале больше скорости деформирования на последующей стадии установившейся ползучести, приближенную оценку времени до разрушения откоса по скорости деформирования на стадии затухающей ползучести следует осуществлять по выражению: 4.1.1. Наблюдения за фильтрационными деформациями откосов уступов проводятся с целью выявления начала деформаций, прогноза развития и разработки мер по их локализации. Наблюдения должны проводиться по профильным линиям наблюдательных станций. В каждой серии наблюдений производится детальная съемка профиля откоса на участке высачивания; сравнение результатов наблюдений по профилям фильтрующих участков в смежных сериях позволяет определить динамику развития деформаций за период между этими сериями наблюдений. 4.1.2. Для прогноза развития деформаций во времени на профиле отображаются: положение водоупора, состав и свойства фильтрующего и налегающего слоев пород, депрессионная поверхность, удельный расход фильтрующего потока. При наличии концентрированных источников, приводящих к развитию каверн и промоин, следует определять объем каверн и их распространение в глубь откоса, а также замерять расходы потока и объем выносимого потоком материала за единицу времени. 4.1.3. Наблюдения необходимо начинать непосредственно после выемки очередной экскаваторной заходки. С целью выявления динамики развития фильтрационных деформаций наблюдения в первый период проводятся ежедневно. 4.1.4. В легкорастворимых породах фиксируются все источники и систематически производится обследование поверхности карьера, а также площадок уступов для выявления и своевременной ликвидации провальных воронок при их наличии. При наличии сосредоточенных наземных водотоков в размываемых породах проводятся наблюдения за развивающимися эрозионными деформациями. Схема расположения реперов и порядок измерений при наблюдении за развитием промоины показаны на рис. 14. Для наблюдения за осыпанием верхней бровки уступа реперы вбиваются на верхней площадке на расстоянии 2 - 3 м от бровки, а для замера образующейся осыпи реперы забиваются в подошву уступа. Репер представляет собой металлический штырь диаметром 15 - 20 мм и длиной 300 - 700 мм; длина репера определяется крепостью пород и его местоположением. Замеры производятся не менее двух раз в год (весной и осенью). 4.2.14. При закладке наблюдательной станции фиксируется следующее: а) литологическое наименование пород, их состав, залегание, трещиноватость (размер и форма структурных блоков, элементы залегания основных систем трещин), прочность, нарушенность пород взрывами (способ заоткоски уступов); б) положение уступа по высоте (его высотная отметка), экспозиция борта; в) средние высота и угол откоса уступа, профиль уступа, продолжительность времени пребывания уступа в нерабочем состоянии до момента наблюдения за ним. При повторных замерах дается характеристика осыпавшегося материала (форма и размер кусков в осыпи). 4.2.15. Периодическая (ежегодная) съемка верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах позволяет выявить изменение интенсивности осыпания бровки уступа. 4.2.16. Для обеспечения устойчивости уступов в течение длительного времени (на время работ в карьере), а также безопасности работ на нижних горизонтах карьера для уступов, достигших предельного положения по проектному контуру, углы откосов и ширину берм следует рассчитывать с учетом интенсивности осыпания откосов и срока их службы (в отдельных случаях для предохранения откосов от влияния выветривания целесообразно предусматривать укрепительные мероприятия). 4.2.17. Зависимость критической прочности и интенсивности осыпания от угла откоса определяется формулами: 5.1.1. Разработка мероприятий по обеспечению устойчивости откосов на карьерах осуществляется на основе результатов наблюдений за деформациями откосов, расчетов их устойчивости и соответствующих технико-экономических расчетов и соображений. 5.1.2. Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах, сложенных скальными и полускальными породами, заключаются в основном в применении соответствующей технологии ведения буро-взрывных работ в приконтурных зонах (микрозамедленное взрывание скважин в блоке и др.), специальной заоткоске уступов (предварительное щелеобразование, гладкое взрывание) и в искусственном укреплении ослабленных участков. Обеспечение устойчивости откосов на карьерах, сложенных глинистыми и песчано-глинистыми породами, заключается в основном в эффективном дренаже, обеспечении стока поверхностных вод, пригрузке фильтрующих участков откосов. Для обеспечения устойчивости откосов отвалов эти мероприятия заключаются в основном в дренаже песчано-глинистого основания и в установлении допустимого по условиям устойчивости общего угла разгона ярусов. 5.1.3. На выполнение всех мероприятий по обеспечению устойчивости откосов на карьерах должен быть составлен специальный проект, утверждаемый главным инженером предприятия. В проекте отражаются: - ожидаемые деформации откоса; - ожидаемый ущерб от этих деформаций; - наиболее целесообразные меры предотвращения деформаций; - затраты на выполнение противодеформационных мероприятий и технико-экономическое обоснование предусматриваемых мероприятий. После выполнения каждого из предусмотренных в проекте мероприятий составляется акт, утверждаемый главным инженером предприятия. 5.2. Заоткоска уступов в их предельном положении 5.2.1. Заоткоска уступов в их предельном положении под углами, соответствующими свойствам пород и характеру их трещиноватости, является одним из основных мероприятий, обеспечивающих длительную устойчивость нерабочих бортов или их участков, поставленных в предельное положение. Приближенные значения углов откосов нерабочих уступов даны в приложении 16. 5.2.2. Заоткоска уступов в их предельном положении осуществляется: а) в скальных и полускальных породах - специальными заоткашивающими скважинами диаметром 80 - 100 мм, расстояние между которыми не должно превышать 3-х м и в каждом конкретном случае устанавливается опытным путем; заоткашивающие скважины бурятся по линии предельного контура карьера под углами, равными углам откосов уступов (см. приложение 16); допускается взрывание заоткашивающих скважин предварительное (предварительное щелеобразование) и после взрывания основных зарядов (гладкое взрывание); методика производства буро-взрывных работ при специальной заоткоске уступов в предельном положении изложена в приложении 17; б) в слабых глинистых и песчано-глинистых породах - драглайнами, а также мехлопатами со специальными насадками на зубьях. 5.3. Укрепление слабых участков откосов на карьерах 5.3.1. Отдельные участки откосов уступов в их положении на предельном (проектном) контуре, сложенные скальными и полускальными породами интенсивной трещиноватости или ослабленные неблагоприятно расположенными трещинами, дизъюнктивными нарушениями, слабыми контактами между слоями пород, должны укрепляться. Для укрепления откосов скальных и полускальных пород следует применять: а) способы механического удержания призмы обрушения, к которым относятся укрепление штанговой крепью, шпунтами, железобетонными сваями, гибкими тросовыми тяжами, а также подпорными, защитными и контрфорсными стенками. Эти способы применяются самостоятельно и комплексно; б) способы по улучшению прочностных свойств массива путем инъекции в массив укрепляющих растворов; из этих способов наиболее широко распространена цементация; в) способы, при которых слагающие откосы породы, склонные к быстрому и интенсивному выветриванию, выщелачиванию или дефляции, изолируются с помощью устойчивых покрытий торкрет-бетоном, шприц-бетоном, битумом, карбамидными, формальдегидными и эпоксидными смолами; способы могут применяться также в сочетании с металлической сеткой и штангами. В таблице 1 даны условия применения способов укрепления откосов в скальных и полускальных породах. Основные методы искусственного укрепления откосов на карьерах изложены в "Методическом руководстве по искусственному укреплению откосов скальных и полускальных пород на карьерах", изд. ВНИМИ, Л., 1967. 5.3.2. Фильтрующие участки откосов песчано-глинистых пород укрепляются гравийно-щебеночной пригрузкой фильтрующего участка откоса; схемы пригрузки изображены на рис. 17, 18. 5.3.3. Для предотвращения эрозии откосов песчаных и песчано-глинистых пород необходимо покрывать их растительным слоем или торфом с посевом трав. Предотвращение размывания и эрозии песчано-глинистых откосов стекающими потоками дождевых вод достигается также путем устройства упорядоченных стоков дождевых и талых вод с площадок уступов. Для этой цели площадкам уступов придается уклон в сторону водоотводной канавы, располагаемой в основании вышележащего откоса и имеющей уклон 3 - 5% к поперечным канавам, в которых уложены железобетонные трубы для спуска воды на нижележащую площадку. Размываемые участки водосточных канав укрепляются железобетонными лотками. Рис. 19. Развитие оползня внутренних отвалов Объем оползня, обрушения или оплывины может быть подсчитан точно только после установления границы между смещенной частью откоса и его неподвижной частью (поверхности скольжения). Если эта граница не определена непосредственно расчистками, скважинами или шурфами, то ее строят по данным маркшейдерских наблюдений по векторам смещения реперов или на основе анализа геологического строения откоса. 6.1.9. Параметры обрушившихся (оползших) откосов определяются графически с разрезов, построенных по данным инструментальной маркшейдерской съемки (рис. 20). 6.1.10. Время стояния откоса измеряется временем, в течение которого откос пребывал в нерабочем состоянии. Если время стояния менее 3-х суток, оно указывается в часах. 6.1.11. В паспорте дается краткое описание проведенных на участке нарушения устойчивости откоса всех видов наблюдений. Результаты наблюдений и исследований освещаются в соответствующих разделах паспорта. Места закладки реперов, тип реперов, участки геологических съемок, места отбора проб пород, замеров уровней подземных вод отмечаются на плане в разрезах. Рис. 20. Размеры оползня рабочего борта карьера 6.1.12. В паспорте указываются даты, объемы и виды нарушений устойчивости откосов, ранее наблюдавшихся в пределах деформированного участка. Если эти деформации паспортизированы, то указываются номера их паспортов. 6.1.13. Ущерб, причиненный нарушением устойчивости откоса, определяется в денежном выражении. Если ущерб в денежном выражении не может быть определен, то в паспорте дается только описание видов и объемов работ по устранению последствий деформаций. 6.1.14. В паспорте описывается состояние горных работ на участке нарушения устойчивости откоса (параметры уступов, размеры рабочих площадок, тип экскаватора, вид транспорта и т.д.) и отмечается, соответствует ли фактическое состояние горных работ проекту. 6.1.15. В разделе паспорта "Краткая инженерно-геологическая характеристика" дается краткое описание геологического разреза, показателей прочности пород, слагающих откос, структуры и условий залегания пород, гидрогеологических особенностей участка, приводятся фильтрационные характеристики и дебит водоносных горизонтов, источники питания подземных вод, а также дается характеристика поверхностных вод, атмосферных осадков, выпавших перед возникновением деформаций, и т.п. 6.1.16. В паспорте излагаются принятые меры для ликвидации последствий нарушения устойчивости откоса или для предотвращения его дальнейшего развития. Оценивается эффективность примененных противооползневых мероприятий и отмечается их стоимость. 6.1.17. В паспорте приводятся также следующие сведения: параметры буро-взрывных работ (глубина, количество, направление и диаметр скважин, конструкция заряда, величина микрозамедления, способ взрывания, тип ВВ, количество одновременно взрываемого ВВ), состояние работ по осушению и т.п. Указывается организация, проводившая оценку устойчивости откосов, метод расчета устойчивости откосов, использованный при этом, и расчетный коэффициент запаса устойчивости. 6.1.18. В паспорте указываются должностные лица, принявшие участие в выяснении причин нарушения устойчивости откоса и разработке мер по ликвидации его последствий. 6.2. Графические приложения к паспорту 6.2.1. Оползень, обрушение, оплывина в плане фиксируются на погоризонтных (поуступных) планах карьера с указанием даты их начала и окончания и порядкового номера. К паспорту прикладывается выкопировка с плана, на которую наносятся геологоразведочные скважины с полной экспликацией, положение добычных и транспортных механизмов, дороги, ж.-д. пути, линии электропередач, водоемы, трещины отрыва и векторы смещения рабочих реперов при деформировании массива. 6.2.2. К плану прикладываются разрезы по характерным профилям деформированного участка (2 - 3 разреза), но не реже, чем через 50 м по фронту нарушения устойчивости откоса, выполненные в одинаковых с планом вертикальном и горизонтальном масштабах. В случае сложной конфигурации деформации даются также разрезы, перпендикулярные направлению движения (оплывины-потоки по впадинам древнего рельефа и т.п.). На разрезы выносятся отдельной колонкой геологическое строение откоса с указанием физико-механических характеристик ( , , k), использованных при проектировании углов откосов, уступов и бортов карьера или полученных в результате дополнительных наблюдений; положение уровней подземных вод до деформации и их изменение в процессе деформирования; контуры откоса до разрушения и после разрушения (в том случае, если точное положение контура откоса до разрушения трудно установить, линия контура проводится пунктиром); положение поверхности скольжения. По направлению профильных линий наблюдательных станций разрезы даются с указанием мест заложения реперов, векторов их смешений; прилагается ведомость оседаний и смещений реперов. На план и разрезы наносится положение противооползневых сооружений. Паспорта иллюстрируются фотоснимками. 6.3.1. Накапливающийся материал по наблюдениям за состоянием уступов и бортов карьеров и откосов обвалов должен систематически (1 раз в год) оформляться в сводный отчет. 6.3.2. Отчет с результатами наблюдений за деформациями откосов на карьерах должен содержать следующие разделы: Раздел 1. Инженерно-геологическая характеристика деформирующихся участков. В разделе дается краткое описание литологического состава горных пород, условий их залегания, трещиноватости и отдельности, отмечается наличие тектонических нарушений и трещин большого протяжения, водообильность и источники питания пород водами, приводятся величины основных физико-механических характеристик пород участка. Инженерно-геологическая характеристика участков, на которых зафиксированы нарушения устойчивости откосов, отражается в соответствующих разделах паспортов, которые являются составной частью отчета, или освещается более подробно в отчете (если нарушения устойчивости по своим размерам или характеру не подлежат паспортизации). Раздел 2. Горные работы. В разделе излагается состояние горных работ (проектные и фактические параметры откосов отвалов, бортов и уступов карьеров, отклонения от запроектированной технологии, причины отклонений от проекта и т.п.); отмечается направление дальнейшего развития горных работ; излагается технология горнотранспортных и отвальных работ (оборудование, параметры, паспорта и т.п.), освещается влияние деформаций откосов на нарушение режима горных и отвальных работ (простои, снижение производительности, изменение направления работ и т.д.). Раздел 3. Наблюдения за состоянием откосов на карьере. В разделе освещаются методика работ по наблюдениям за деформациями и результаты наблюдений (дается описание возникших за прошедший период нарушений устойчивости, их динамики и последствий, а также нарушений устойчивости, не подлежащих паспортизации: осыпей, небольших размеров обрушений, локальных фильтрационных деформаций, осадок отвалов, обрушений козырьков, появления трещин, деформаций земной поверхности и рабочих площадок и т.п.), приводятся паспорта нарушений устойчивости. На основе анализа деформаций делается прогноз возможности возникновения нарушений устойчивости, определяются содержание и объем дальнейших наблюдений, устанавливаются оползнеопасные зоны. Раздел 4. Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах. В разделе освещаются предусмотренные проектом и выполненные мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах (сеть нагорных и водоотводных канав, дренажные траншеи, заоткоска уступов, планировка поверхности, осушение, фильтрующая пригрузка, искусственное укрепление и одернование откосов и пр.). Описываются принятые за отчетный период мероприятия технологического характера по предотвращению опасных деформаций или уменьшению их отрицательного влияния на режим работы карьера и производительность вскрышных добычных и отвальных работ. Даются оценка эффективности проведенных мероприятий и рекомендации по дальнейшему развитию этих мероприятий, их совершенствованию и удешевлению. 6.3.3. Отчеты о наблюдениях за состоянием откосов на карьерах составляются на каждый карьер рудоуправления в отдельности, рассматриваются техсоветом и утверждаются главным инженером вышестоящей организации. Отчеты хранятся непосредственно на предприятии до его ликвидации (консервации), после чего сдаются в вышестоящую организацию, вместе с комплектом первичной, вычислительной и графической документации по наблюдениям за устойчивостью откосов. 6.3.4. Документация по наблюдениям за деформациями откосов на карьерах: а) первичная документация: журнал осмотра состояния откосов; журнал зарисовок обнажений; журнал замеров трещиноватости; журнал геометрического нивелирования; журнал тригонометрического нивелирования; журнал измерения длин; журнал специальных наблюдений. Журналы составляются по формам, рекомендованным приложениями и соответствии с требованиями действующей "Технической инструкции по производству маркшейдерских работ". Привязка наблюдательных станций производится в журналах и ведомостях обязательной документации; б) вычислительная документация; ведомость вычислений превышений тригонометрического нивелирования; ведомость вертикальных смещений; ведомость горизонтальных смещений; ведомость скоростей смещения реперов; специальные ведомости. Ведомости составляются по формам, рекомендуемым приложениями в соответствии с требованиями действующей "Технической инструкции по производству маркшейдерских работ"; в) графическая документация: сводный план горных разработок 1:2000, 1:5000 с указанием нарушений устойчивости; схема наблюдательных станций; схема мероприятий по обеспечению устойчивости откосов; планы горных работ по уступам-горизонтам с нанесением нарушений устойчивости и участков возможных проявлений деформаций; инженерно-геологические и гидрогеологические планы; планы отвалов с нанесением мест возникновения нарушений устойчивости; разрезы по участкам, подверженным нарушениям устойчивости; разрезы по профильным линиям наблюдательных станций с графиками деформаций. Графическая документация составляется в соответствии с действующими "Технической инструкцией по производству маркшейдерских работ" и "Условными знаками для горной графической документации" с учетом дополнений (приложение 18). КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИХ УСТОЙЧИВОСТИ В ОТКОСАХ -------------T-------------------T-------------------T--------------------- Группа пород¦ Общая ¦ Основные ¦Основные показатели ¦ характеристика ¦ представители ¦ устойчивости ¦ ¦ горных пород этой ¦ откосов ¦ ¦ группы ¦ -------------+-------------------+-------------------+--------------------- 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 -------------+-------------------+-------------------+--------------------- I. Крепкие ¦сигма > 800 ¦Невыветреные и ¦Характеристики (скальные) ¦ сж ¦слабовыветреные ¦сопротивления ¦кг/см2 ¦изверженные и ¦сдвигу по ¦слаботрещиноватые, ¦метаморфические ¦поверхностям ¦слабовыветриваемые,¦породы, кварцевые ¦ослабления ро и ¦не набухают, в ¦песчаники, ¦каппа' и элементы ¦бортах карьеров не ¦известняки и ¦залегания этих ¦подвергаются ¦кремнистые ¦поверхностей ¦пластическим ¦конгломераты ¦ ¦деформациям ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ II. Средней ¦сигма = 80 - 800 ¦Выветрелые разности¦Характеристики крепости ¦ сж ¦изверженных и ¦прочности пород в ¦кг/см2, ¦метаморфических ¦образце ро и каппа, ¦трещиноватые, ¦пород, глинистые и ¦по поверхностям ¦интенсивно ¦песчано-глинистые ¦ослабления ро' и ¦выветриваются, не ¦сланцы, глинистые и¦каппа', элементы ¦набухают, не ¦известковые ¦залегания ¦размокают, не ¦песчаники, ¦поверхностей ¦пластичны ¦аргиллиты, ¦ослабления, ¦ ¦алевролиты, ¦характер и ¦ ¦мергели, ¦интенсивность ¦ ¦известковые ¦трещиноватости ¦ ¦конгломераты и ¦ ¦ ¦брекчин, известняк-¦ ¦ ¦ракушечник, угли ¦ ¦ ¦ ¦ III. Слабые ¦сигма < 80 ¦Сильно выветрелые ¦Характеристики ро, ¦ сж ¦или полностью ¦каппа, ро', каппа', ¦кг/см2; набухают, ¦дезинтегрированные ¦интенсивность ¦размокают, ¦изверженные и ¦трещиноватости, ¦пластичны, ¦метаморфические, а ¦залегания ¦интенсивно ¦также выветрелые ¦поверхностей ¦выветриваются и ¦разности осадочных ¦ослабления; ¦осыпаются, оползают¦пород второй ¦водонасыщенность и ¦ ¦группы; некоторые ¦напорные воды ¦ ¦виды сланцев, ¦ ¦ ¦аргиллитов и ¦ ¦ ¦песчаников (талько-¦ ¦ ¦хлоритовые сланцы, ¦ ¦ ¦"мыльники", красные¦ ¦ ¦песчаники ¦ ¦ ¦Джезказгана и др.) ¦ ¦ ¦ ¦ Несвязные ¦Сцепление ¦Каменистые и ¦Угол внутреннего (сыпучие) ¦отсутствует; угол ¦щебеночные ¦трения (или угол ¦внутреннего трения ¦накопления у ¦естественного ¦и угол ¦основания откосов ¦откоса), зависящий ¦естественного ¦пород первой и ¦от коэффициента ¦откоса изменяются в¦второй групп, ¦трения по ¦пределах 28 - 38°; ¦чистые галечники и ¦поверхности частиц ¦пластически не ¦пески ¦(обломков) и от их ¦деформируются, не ¦ ¦формы ¦размокают и не ¦ ¦ ¦оползают ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Илы и ¦Сцепление менее 0,2¦Современные илисто-¦В откосах высотой плывуны ¦кг/см2; в ¦глинистые, озерные,¦более 3 - 5 м ¦водонасыщенном ¦болотные и лагунные¦неустойчивы; не ¦состоянии ¦осадки, рыхлые ¦могут служить ¦внутреннее трение ¦водонасыщенные ¦устойчивым ¦отсутствует ¦пылеватые пески и ¦основанием отвалов, ¦ ¦глины, ¦оборудования и ¦ ¦водонасыщенные ¦дорог ¦ ¦почвы, ¦ ¦ ¦заторфованные ¦ ¦ ¦осадки, ¦ ¦ ¦водонасыщенные ¦ ¦ ¦легкие и пылеватые ¦ ¦ ¦суглинки ¦ -------------------+----------------+---------------+---------------------- Примечание: В 4-й колонке цифрами обозначены номера работ в списке литературы, в которых дано обоснование объема и методики соответствующего вида испытаний. Целесообразно для пород средней крепости и слабых проводить определения: бокового распора (2 - 3), предельной деформации сдвига 3 - 4), водоотдачи (2 - 3) и начального градиента фильтрации (2 - 3). Известняки ¦ 2.44 ¦ ¦ ¦ 140 ¦ ¦ ¦ 2.67 ¦ 2.88 ¦0.1 - 4.0 ¦ 165 ¦ 27 - 32° ¦ 0.3 - 0.8 Известняки ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ выветрелые ¦ 2.37 ¦ ¦ ¦ 73 ¦ 32° ¦ Песчаники ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ аркозовые ¦ 2.46 ¦ ¦ ¦ 175 ¦ 38° ¦ Песчаники ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ глинистые ¦ 2.67 ¦ ¦ ¦ 170 ¦ 37° ¦ Песчаники с ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ карбонатным ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ цементом ¦ 2.57 ¦ 2.68 ¦ ¦ 170 ¦ 36° ¦ 0.40 Песчаники с ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ глинисто- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ железистым ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ цементом ¦ 3.31 ¦ 2.70 ¦ 2.70 ¦ 87 ¦ 35° ¦ 0.30 Песчаники ¦ 2.58 ¦ 2.75 ¦ ¦ 50 - 90 ¦ 35° ¦ 0.3 - 0.8 Алевролиты ¦ 2.51 ¦ 2.72 ¦ 4.00 ¦ 35 - 70 ¦ 38° ¦ 0.35 - 0.7 Аргиллиты ¦ 2.45 ¦ 2.80 ¦ 8.00 ¦ 40 ¦ 29° ¦ 0.3 - 0.45 Уголь ¦ 1.26 - ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 1.58 ¦ ¦ 5.05 ¦ 25 ¦ 36° ¦ 0.08 - 0.6 Сохранение естественной структуры, плотности-влажности пород является основным условием качественного отбора образцов из инженерно-геологических скважин. Перед извлечением керна песчано-глинистых пород из скважины бурение осуществляется без подачи промывочной жидкости ("всухую") с тем, чтобы заклинить керн в колонковой трубе. Интервал породы, пройденной без промывочной жидкости, при извлечении его из колонковой трубы не отбирается, поскольку естественная структура в этом интервале нарушена. При извлечении керна из колонковой трубы не следует выколачивать керн, поскольку при ударах происходит нарушение его природной структуры. Из колонковой трубы керн необходимо выдавливать промывочным раствором. По каждому визуально однородному слою следует отбирать от 100 до 200 см керна при мощности слоя до 3 - 5 м. При мощности слоев более 3 - 5 м образцы отбираются из каждого 3-5-метрового интервала; на каждом интервале отбирается не менее 2-х образцов - монолитов длиной 15 - 20 см. Отобранные образцы из керна тщательно очищаются ножом от глинистого раствора (за исключением водонасыщенных песчаных разностей пород) и при отправке в лаборатории парафинируются 3 - 4 слоями парафина, слоем смоченной в парафине плотной бумаги, а сверху покрываются слоями марли и парафина. Могут применяться и другие материалы для изоляции: парафино-восковая мастика, гудрон с добавкой минерального масла и эмалевая краска по ткани. Образцы парафинируются не позже, чем через 2 - 3 часа после извлечения из скважины; в течение этого времени они должны быть защищены от высыхания и замораживания (замораживание недопустимо в течение всего времени их хранения). Запарафинированные образцы транспортируются в ящиках с опилками. В дальнейшем опыт может быть продолжен до полного разрушения образца. При испытаниях образцов песчано-глинистых пород с разгрузкой в обычных срезных приборах опыты на срез начинаются по схеме быстрого среза - сдвигающая нагрузка увеличивается ступенями до тех пор, пока она не вызовет непрерывной деформации (скорость ~ 2 - 3 м/сек); затем начинают уменьшать ее небольшими ступенями. Сдвигающая нагрузка уменьшается до тех пор, пока дальнейшее уменьшение ее не вызовет обратную деформацию образца - упругое восстановление (рис. 2). Величина касательного напряжения, при котором прекращается рост деформации среза, и является пределом ползучести. При проведении испытаний отдельные ступени загрузки и разгрузки прикладываются через 60 сек, отсчеты деформации берутся через 30 сек. Продолжительность опытов на срез с разгрузкой увеличивается на 4 - 5 мин. по сравнению со временем обычных испытаний на срез (8 - 10 мин.). Изменение напряженного состояния горных пород после проходки горных выработок приводит к тому, что практически при любых коэффициентах запаса устойчивости бортов они деформируются. При напряжениях вдоль наиболее напряженной поверхности (поверхности скольжения), не превышающих предела ползучести горных пород, борта карьера испытывают лишь затухающие пластические деформации, которые активизируются при отработке каждого нового горизонта, а затем постепенно затухают, подобно тому, как затухают деформации с течением времени после приложения новой ступени касательной нагрузки при лабораторных испытаниях пород на сдвиг и срез. При напряжениях для всех слоев пород более предела ползучести затухающие деформации бортов с течением времени могут смениться деформацией с постоянной скоростью, которая со временем может перейти в деформацию с возрастающей скоростью, заканчивающуюся обрушением или оползанием борта. Завершение активной стадии деформирования зависит главным образом от геологического строения борта и механических и деформационных свойств пород, слагающих борт. В однородных откосах, сложенных слабопластичными породами с прочными структурными связями, активная стадия заканчивается, как правило, обрушением откоса. В откосах, сложенных пластичными породами, активная стадия деформирования растянута во времени и протекает относительно более спокойно. По мере того как оползневое тело при скольжении по криволинейной поверхности перемещается на более пологую ее часть, скорости смещения затухают (затухающая стадия), а затем наступает и полное прекращение деформаций. На основе результатов наблюдений за деформациями бортов карьеров и моделирования откосов эквивалентными материалами установлена схема развития оползневого процесса в однородном откосе, сущность которой состоит в следующем. Поверхность скольжения формируется в области максимальных деформаций сдвига - в прибортовом массиве горных пород. Абсолютная величина относительно сдвига, достигая максимального значения вблизи потенциальной поверхности скольжения, плавно уменьшается с удалением от поверхности откоса в глубь массива. Ширина зоны сдвига в направлении от земной поверхности к основанию откоса сокращается, однако концентрация изолиний смещения в зоне формирования потенциальной поверхности скольжения происходит таким образом, что величина максимального сдвига, предшествующая обрушению, вдоль поверхности скольжения остается постоянной. Зона деформаций распространяется на значительное расстояние от верхней бровки откоса, равное 1,2 - 1,5 H (H - высота откоса). В основании откоса зона деформаций распространяется на расстояние, примерно равное 0,3 H, от нижней бровки откоса (рис. 1). Лабораторными испытаниями деформационных свойств пород устанавливается величина предельного (критического) значения относительного сдвига, соответствующего разрушению породы, и скорости деформирования в зависимости от напряженного состояния пород. Критический сдвиг является основной деформационной характеристикой пород, по которой оценивается степень устойчивости бортов карьеров на любой момент времени путем сравнения наблюдаемых деформаций (сдвигов) прибортового массива с критическими величинами сдвигов пород, установленными лабораторными испытаниями пород или натурными наблюдениями за деформациями обрушившихся откосов в аналогичных условиях. Характер деформирования горных пород при сдвиге в зависимости от величины напряжений и времени представлен на графиках (рис. 1, 2), построенных по результатам испытаний образцов пород в срезных приборах, сопровождающихся замером деформаций при различных ступенях нагрузок. Если условиями опыта образцу горных пород задать постоянную скорость деформирования, то зависимость между деформацией сдвига ( ) и сдвигающим напряжением ( ) будет иметь вид кривой, изображенной на рис. 1, где на отрезке 0 - 1, характеризующем упругое деформирование горной породы, наблюдается практически прямая пропорциональность между напряжением и деформацией (следует иметь в виду, что даже у скальных горных пород этот отрезок не является строго прямолинейным); участок 1 - 2 - 3 характеризует пластическое деформирование образца, а на участке 2 - 3 наблюдается деформирование с постоянной (заданной) скоростью при неизменном сдвигающем напряжении - установившаяся ползучесть; при достижении деформации предельного значения ( ) происходит разрушение материала и уменьшение напряжения до , характеризующего остаточное сопротивление сдвигу породы за счет сил трения. На рисунке 2 представлены графики развития пластических деформаций сдвига во времени при постоянном нормальном напряжении и сдвигающих напряжениях < < < , превышающих предел упругости . При постоянном напряжении > различают следующие стадии пластического деформирования: затухающую ползучесть - участок AB на графике, где скорость пластической деформации постепенно уменьшается; установившуюся ползучесть - участок BC, где пластическая деформация развивается с постоянной скоростью; стадию прогрессирующей ползучести, или пластического течения - участок CD, где наблюдается разрушение материала и скорость деформации резко возрастает; прогрессирующая ползучесть наблюдается с момента, когда общая деформация достигает предельной величины ( ). Опытами установлено, что чем меньше величина сдвигающего напряжения, тем более продолжительна стадия затухающей ползучести и менее скорость следующей за ней установившейся ползучести. Графики, отражающие развитие деформаций породы во времени в зависимости от напряженного состояния, строят по результатам длительных испытаний образцов пород в срезных и сдвиговых приборах. Для сопоставления результатов испытаний на одноосное сжатие образцов неправильной формы одной и той же породы, имеющих различное соотношение и h, производится пересчет по формуле, учитывающей влияние размеров образцов на их прочность: , где - прочность образца с отношением = 0,5 по испытаниям на сжатие кг/см2 (стандартная прочность); - прочность испытываемого образца с иным соотношением и h, кг/см2; P - разрушающая нагрузка при испытании, кг; - среднее значение площади при испытании, см2; - среднее значение ширины образца, см; h - высота образца, см. -------------------+------------------------+------------------------------ Ввиду того, что порода на поверхности откоса представлена мелкими блоками и испытание ее обычными способами невозможно, прочность мелкотрещиноватых пород угольных месторождений - аргиллитов, алевролитов, глинистых песчаников и углей - определялась либо в лабораторных условиях - путем испытания образцов неправильной формы на одноосное сжатие, либо в полевых условиях с помощью динамического пробника (см. приложение 14). В последнем случае по графику зависимости между относительной механической прочностью ( ) и прочностью пород в образце ( ) определялось сцепление. В таблице 2 приведены данные по прочности пород на поверхности осыпающихся откосов в сравнении с прочностью невыветрелых разностей в глубине откоса (на примере Бачатского карьера). Из таблицы 2 видно, что критическая прочность (сцепление в образце) алевролитов, ожелезненных алевролитов и мелкозернистых песчаников в 4 - 6 раз, а аргиллитов - в 20 раз меньше их первоначальной прочности. -------------------------------- <*> Методика специальной заоткоски уступов подробнее изложена в "Руководстве по обеспечению устойчивости уступов, бортов карьеров и сейсмической безопасности зданий и сооружений при ведении взрывных работ на карьерах". ВНИМИ, Л., 1970. Борта карьеров в предельном положении представляют собой долговременное капитальное инженерное сооружение, к качеству которого должны предъявляться такие же требования, как к сдаваемому в эксплуатацию строительному объекту. В проектах горных работ необходимо давать паспорта заоткоски уступов, определяющие способы ведения взрывных работ при подходе к предельному контуру, методы заоткоски уступов, параметры откосов уступов, мероприятия (в случае необходимости) по искусственному укреплению. Взрыв скважинных зарядов вызывает деформации уступа в поверхностной зоне (рис. 1). Ширина этой зоны в нижней части уступа составляет до 10 - 12 диаметров заряда, а по поверхности - до 40 - 50 м. Бурение контурных скважин и взрывание контурных зарядов можно производить после взрывания основных зарядов или совмещать во времени взрывание контурных зарядов с основными зарядами, разделив их интервалом 35 - 50 мсек. При отсутствии неблагоприятно ориентированной трещиноватости и слабой выветриваемости пород гладкое взрывание обеспечивает устойчивость уступов на весь срок существования карьера. 2. Взрывание контурных зарядов при применении метода предварительного щелеобразования производится в ненарушенном массиве, когда горные работы находятся от предельного контура на расстоянии не менее 15 - 20 м. Расстояния между контурными скважинами в ряду определяет чистоту стенок щели. Удовлетворительная для открытых горных работ чистота поверхности отрезной щели (откоса уступа) достигается при расстоянии между контурными зарядами 0.8 - 2.5 м. В таблице 1 приведены ориентировочные параметры зарядов отрезной щели в породах различной крепости. --------------------+----------+---------+---------+---------+------------- Заряды для образования отрезных щелей приготовляются в виде гирлянд, на всю длину которых прокладывается детонирующий шнур. В качестве ВВ обычно используются патроны аммонита N 6 и N 6 ЖВ диаметром 30 мм, а для скважин 150 - 200 мм - патроны диаметром 90 мм. Расстояние между рядом скважин отрезной щели и основными зарядами дробления на уровне подошвы уступа должно быть в пределах (5 - 7) зар. ( зар. - диаметр заряда дробления). При меньшем расстоянии созданный отрезной щелью откос может быть поврежден основным взрывом, при большем - по подошве уступа остается целик. Взрывание зарядов отрезной щели можно производить предварительно, до бурения скважин для основных зарядов дробления. Возможно также одновременное взрывание зарядов отрезной щели с основными зарядами по схеме, изображенной на рис. 5. ПОЯСНЕНИЯ К УСЛОВНЫМ ОБОЗНАЧЕНИЯМ Настоящие условные обозначения используются для специальной графической документации нарушений устойчивости откосов при геотехническом картировании. Устанавливаются следующие цвета, характеризующие причину возникновения нарушения устойчивости, для обозначения их контуров на планах. 1. Отклонение от проекта (завышенные углы откосов, увеличенная высота, невыполнение предусмотренных проектом противооползневых мероприятий, нарушение технологии работ и др.) - красный. 2. Влияние подземных и поверхностных вод - синий. 3. Влияние слоистости, трещиноватости, тектонических нарушений (при условии соблюдения всех положений проекта) - зеленый. 4. Влияние климатических условий - желтый. 5. Ошибки при проектировании - коричневый. Развивающиеся нарушения устойчивости вычерчиваются пунктиром, затухшие очаги обводятся сплошной линией. Все остальные обозначения (рельеф, ситуация, горные выработки и геология) выполняются в соответствии с действующими "Условными знаками для горной графической документации". -----+--------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+----- Пример: Определить погрешность превышения между реперами A и B при тригонометрическом нивелировании. Расстояние между реперами A и B = = 10 м. Угол наклона линии AB = = 20°; Угол замерен теодолитом ТГ-1 одним полным приемом. Расстояние измерено рулеткой на весу с соблюдением соответствующих требований (см. пункт 23). а) Находим погрешность определения превышения за счет ошибки измерения длины линии AB. По табл. 1 приложения 4 для = 10 м и = 20° находим = 1,2 мм. б) Находим погрешность определения превышения за счет ошибки измерения угла наклона. Ошибку измерения угла наклона вычисляем по формуле: , где , , . По табл. 2 приложения 4 для = 10 м, = 20° и = +/- 10" находим = 0,5 мм. в) Находим общую погрешность определения превышения по формуле: . Принимая погрешность определения высоты инструмента = 2 мм и погрешность определения высоты сигнала = 1 мм,

-М:ВНИМИ, 1971. 186 с. Инструкция включает весь комплекс маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений, необходимых для решения вопросов по обеспечению устойчивости откосов, и мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на действующих карьерах. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1965. – 378 с. В книге рассматриваются вопросы устойчивости бортов карьеров и отвалов.

2. наблюдения за степенью трещиноватости бортов карьера для уточнения Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и.

Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и и инженерно-геологические наблюдения за деформациями откосов на.