2019-6-3

ISSN 0536-1028 (Print)
ISSN 2686-9853 (Online)

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-21-30

Караблин М. М., Гурьев Д. В., Простов С. М., Лесин Ю. В. Автоматизированный прогноз устойчивости борта карьера в глинистых породах четвертичных отложений // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 21–30 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-21-30

Введение. При открытой геотехнологии весьма важной является задача предотвращения оползней бортов, сложенных песчано-глинистыми породами четвертичных отложений мощностью 40–50 м. Обладая достаточной устойчивостью при естественной влажности, во влагонасыщенном состоянии породы резко снижают прочностные характеристики, что в ряде случаев способно привести к нарушению равновесного состояния прибортового массива. Обеспечение устойчивости откосных сооружений (бортов карьеров, отвалов, дамб, насыпей и др.) является важнейшим требованием, предъявляемым к современным горнодобывающим предприятиям.
Целью работы является повышение точности прогноза устойчивости откосов за счет автоматизированного поиска наиболее напряженной поверхности скольжения, которой соответствует наименьшая величина коэффициента запаса устойчивости как на стадии проектирования горных работ, так и при ликвидации аварийных ситуаций, связанных с нарушением устойчивости откосов.
Методология. Использована методика прогноза устойчивости откосов основных расчетных схем, в том числе схемы при пологом согласно с откосом залегании естественной поверхности ослабления. Алгоритм реализован посредством аналитического метода моделирования в программном комплексе «Устойчивый борт».
Результаты. По результатам прогноза устойчивости борта карьера полиметаллических руд
Алтайского края построен график зависимости угла откоса от высоты борта в четвертичных
отложениях при естественной влажности для различных значений угла падения контакта «четвертичные отложения–коренные породы».
Выводы. Процедура проектирования откосов заключается в выполнении трудоемких многоцикличных расчетов, связанных с подбором для заданной высоты, горно-геологических условий и физико-механических характеристик прибортового массива результирующих углов откосов, при которых будет обеспечиваться устойчивость. Автоматизированный прогноз с помощью программного комплекса «Устойчивый борт» позволяет повысить точность расчета параметров устойчивых бортов при проектировании горных работ за счет функции поиска наиболее напряженной поверхности скольжения. Дальнейшее принципиальное повышение точности прогноза возможно на основе перехода от плоских геологических моделей бортов к объемным с определением коэффициента устойчивости по наиболее опасному сечению. Построение подобных объемных моделей можно реализовать путем формализации данных геологических разрезов и геофизических
зондирований зон, аномальных по плотности и влагонасыщенности. Кроме того, повышение точности прогноза возможно при доработке модели в направлении учета реального контура профиля горных работ, литологических типов пород, изменчивости физико-механических свойств пород.

Ключевые слова: грунтовые откосы; устойчивость; автоматизация расчета; коэффициент запаса; предельное равновесие; обратные расчеты; физико-механические свойства грунтов.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мухаметкалиев Б. С., Калюжный Е. С., Съедина С. А., Абдибеков Н. К. Геомеханическое
обеспечение устойчивости бортов карьера при увеличении глубины // Горный журнал. 2018. № 4. С. 27–32. DOI: 10.17580/gzh.2018.04.05.
2. Прогноз устойчивости откосных сооружений угольных разрезов / С. П. Бахаева [и др.]. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2015. 368 с.
3. Старостина О. В., Долгоносов В. Н., Алиев С. Б., Абуева Е. В. Исследование устойчивости уступов верхних горизонтов стационарного борта разреза «Богатырь» // Уголь. 2019. Январь. С. 27–32.
4. Cheng Y. M., Lau C. K. Slope stability analysis and stabilization. CRC Press Taylor & Francis
Group, 2014.
5. Жабко А. В. О проблемах и современных методах оценки устойчивости откосов на открытых горных работах // Проблемы недропользования. 2018. № 3. С. 96–107.
6. Жабко А. В. Теория расчета устойчивости откосов и оснований, устойчивость откосов в поле тектонических, сейсмических и гидростатических напряжений // Известия Уральского
государственного горного университета. 2016. № 4 (44). С. 50–53.
7. Харисов Т. Ф. Проблема оценки коэффициента запаса устойчивости бортов карьера //
Проблемы недропользования. 2018. № 3 (18). С. 108–118.
8. Digvijay P. Salunkhe, Rupa N. Bartakke, Guruprasd Chvan, Pooja R. Kothavale. An overview on methods for slope stability analysis // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2017. Vol. 3. Iss. 3. P. 528–535. DOI: 10.17577/IJERTV6IS030496.
9. Цирель С. В., Павлович А. А. Проблемы и пути развития методов геомеханического
обоснования параметров бортов карьеров // Горный журнал. 2017. № 7. С. 39–45. DOI: 10.17580/gzh.2017.07.07.
10. Baltiyeva A. A., Altayeva A. A., Sedina S. A., Shamganova L. S., Tulebayev K. K. Sarbai mining open pit stable state edges geomechanical monitoring using software Usto4du // Proc. of the 16th Int. Multidisciplinary Sci. GeoConf. (SGEM 2016). New York: Curran Associates, 2016. Vol. 2. No. 2. P. 525–530.
11. Schlotfeldt P., Elmo D., Panton B. Overhanging rock slope by design: an integrated approach using rockmass strength characterisation, large-scale numerical modelling and limit equilibrium methods // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 10. Iss. 1. P. 72–90.
12. Garmondyu E. Crusoe Jr., Cai Qing-xiang, Shu Ji-sen, Han Liu, Yamah J. Barvor. Effects of weak layer angle and thickness on the stability of rock slopes // Int. J. Min. & Geo-Eng. 2016. Vol. 50. No.1.
13. Несмеянов Б. В., Несмеянова Ю. Б. Решение задачи устойчивости откосов на основе
использования комплексного показателя прочности по поверхностям ослабления (при наличии в приоткосном массиве только продольных плоскостей ослабления – «плоское» решение задачи устойчивости откосов) // Маркшейдерия и недропользование. 2016. № 1. С. 32–35.
14. Несмеянов Б. В., Несмеянова Ю. Б. Решение задачи устойчивости откосов на основе
использования комплексного показателя прочности по поверхностям ослабления (при наличии в приоткосном массиве различно ориентированных продольных, поперечных и диагональных полого и крутопадающих плоскостей ослабления – «объемное» решение задачи откосов) // Маркшейдерия и недропользование. 2016. № 2. С. 35–37.
15. Зубков В. В., Зубкова И. А. Сравнительный анализ критериев устойчивости бортов карьера // Маркшейдерия и недропользование. 2017. № 2. С. 50–52.