Аналитическое описание поверхностей сдвижения пород при обрушении откосов и склонов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

© С. З. Полищук, В. В. Голуб, 2003
УЛК 622. 271. 332
С. З. Полищук, В. В. Голуб АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ САВИЖЕНИЯ ПОРОЛ ПРИ ОБРУШЕНИИ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ
Закономерности и параметры управляемого обрушения высоких уступов, сложенных мягкими горными породами, были исследованы достаточно детально в 60-х — 70-х годах 20-го века.
По результатам исследований научной школы проф. А. Г. Шапаря, была сформулирована методика расчета параметров управляемого обрушения уступов на карьерах [1, 2, 3]. Эти исследования базируются на многочисленных натурных и лабораторных экспериментах.
Следуя результатам, изложенным в работе [3], методика расчетов базируется на положениях: сдвижение массива происходит по ломаной поверхности, вертикальной в верхней части уступа и наклонной в нижней- при незначительной величине отношения
Н / Н90, близкой к мгновенной скорости деформации, поверхность сдвижения имеет небольшую кривизну и в отдельных случаях с достаточной степенью точности может быть принята плоской- нарушение равновесия происходит практически одновременно по всей длине предполагаемой поверхности сдвижения- при расчете предельного равновесия необходимо обязательно учитывать сопротивление пород отрыву в верхней части уступа.
Высота Н и глубина ар призмы подработки (рис. 1) определяется по формулам [3]:
2 (- Н, 0) С
h = H -. h
H2 —
Y-g- cos2 (a) — H (a)-tg (-)] '
a =
p
(l)
tg (а)'
где С — сцепление пород в массиве- р — угол внутреннего трения пород в массиве- а — угол откоса уступа (угол обрушения) — у — плотность пород массива- g — ускорение свободного падения- Н — вы-
сота уступа- H90 — глубина воз
никновения площадок сдвижения в массиве.
С увеличением отношения
Н / Н90 погрешность формул
(1) будет возрастать, однако точные границы применимости этих выражений ранее не исследовались.
В работах [4, 5] предложено описывать семейство поверхностей сдвижения в горном массиве дифференциальным уравнением вида
¦{y- g- [H (x) — уСx)]-
і -
искомая поверхность сдви-заданная дневная поверхность отко-
Лу (х) = __ Лх 2 • С
— л1(Г'-g)2 • [Н (х) — У (х)] - 4'-С'-Г'-g'- ^(р) •[Н (х) — У (х)]- 4'-С2}
(2)
где X — абсцисса, отсчитываемая от подошвы откоса вглубь массива- у (X) жения- Н (X) са.
Следует отметить, что областью существования решения дифференциального уравнения (2) является часть горного массива, расположенная глубже
величины Н90. При глубине Н90 элементарные площадки сдвижения наклонены к горизонту под углом (45° + Р). Аналитического решения дифференциальное уравнение (2) не имеет.
Целью настоящей работы явилась попытка сравнения этих методик (формулы (1) и (2)).
Проведены численные расчеты при следующих физико-механических свойствах и геометрических параметрах откоса: плотность породы 1900 кг/м3, сцепление породы в массиве 60 000 Па, угол внутреннего трения породы 22о, угол откоса уступа (угол обрушения) 42о, высота уступа 43 м. Эти физикомеханические свойства горного массива характерны для вскрышных пород Марганецкого и Орджоникид-зевского ГОКов. Устойчивость откоса оценивалась с использованием параболических поверхностей сдвижения (рис. 2). Коэффициент запаса устойчи-
вости уступа составил Т] = 1,03. На практике при указанных выше параметрах произошло обрушение уступа. Однако, реальная поверхность сдвижения была отлична как от прямолинейной, так и от параболической.
Предложенная выше методика позволяет описывать кривизну и местоположение реально наблюдаемых поверхностей сдвижения, образующихся при обрушениях уступов горных массивов.
СПИСОК ЛИTEPATУPЫ
1. Тартаковский Б. Н., Шапарь А. Г. Управляемое обрушение уступов на карьерах. — К.: Техника, 1974.
2. Шапарь А. Г. Проблемы управления состоянием массивов горных пород глубоких карьеров. — В сб.: Проблемы разработки горизонтов глубоких карьеров.- К.: Наукова думка, 1982, С. 64−69.
КОРОТКО ОБ ABTOPAX
Полищук С. З, Голуб В. В. — Институт
3. Шапарь А. Г. Разработка высоких уступов с обрушением. -М. :Недра, 1985.- 143 с.
4. Голуб В. В, Полищук С. З. Дифференциальное уравнение линии сдвижения природных и техногенных откосов // Сб. научных трудов НГА Украины.- Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2000. — Т. 2.- № 9.- С. 140−146.
5. Голуб В. В, Полищук С. З. Анализ сдвижения природных и техногенных откосов с учетом пористости и обводненности массива // Геотехническая механика: Межвед. сб. на-учн. трудов / Ин-т геотехнической механики НАН Украины.- Днепропетровск, 2000.- Вып. 22.- С. 98−104.
проблем природопользования и экологии HAH Украины.
© А. В. Лолголаптев, А. П. Образцов, В. Ф. Нистратов, А. П. Уваров, Ю. Л Вороновский, 2003
УЛ К 622. 271. 332
А. В. Лолголаптев, А. П. Образцов, В. Ф. Нистратов, А. П. Уваров, Ю.Л. Вороновский
РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ РАЗРУШЕНИЯ*
робрема разрушения относится к |фу!даментальным проблемам
торного дела, как определяющая возможности добычи и переработки угля, руд, строительных материалов, проходки горных выработок. Для разрушения больших объемов горных пород крепостью более 8−10 по шкале Прото-дьяконова наиболее эффективным является буро-взрывной способ. Однако, применению взрывчатых веществ сопутствует сейсмическое воздействие на окружающий массив, шум, разлет кусков, неравномерность дробления массива, выбросы пыли и газа.
Существует целый ряд процессов, таких как работы в стес-
ненных городских условиях, работы под водой, работы с ценными минералами, работы в напряженных сейсмических зонах, где использование взрыва нежелательно. Вышесказанное, а также изменение отношения к окружающей среде обусловили поиск и разработку новых эффективных способов воздействия на искусственные и естественные минеральные среды с целью изыскания производительных, экологичных, безопасных технологий разрущения.
Альтернативой взрывным показали себя в ряде случаев электрофизические способы разрушения, обладающий такими пре-
имуществами, как управляемость, малые механические нагрузки на рабочем органе и малый износ инструмента, повышение эффективности с ростом крепости, возможность применения в цикличных и непрерывных (комбайновых) технологиях и т. д.
Начало развития электрофизического разрушения было положено Российскими учеными в 1949 году, когда появились идеи использования электромагнитных полей для разработки способов разрушения горных пород (ВУГИ: А. В. Варзин, Г. И. Бабат, А.В. Докукин). В 1955 г. в ИДГ АН СССР, а затем и в ИГД им. А. А. Скочинского, исследования электрофизического способа разрушения привели к идее разрушения крепких пород с использованием физического явления высокочастотного теплового пробоя породы (В. С. Кравченко, А. П. Образцов, В. В. Устинов, Д.С. Денисов). В результате были созданы образцы оборудования для разрушения негабаритных блоков, успешно прошедшие промышленную апробацию на карьерах, рудниках Ук-
*Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 00−05-б4297а

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой