Выявление факторов, влияющих на устойчивость штабеля рудной массы

11.06.2019

Анализ накопленной информации в области устойчивости грунтовых откосов техногенного происхождения показал, что при проектировании и сооружении карьеров, дамб, отвалов и т.п. применяются упрощенные методы расчетов. Такой подход приемлем для небольших сооружений, поскольку экономический ущерб от неточного определения параметров невелик. Однако при строительстве крупных сооружений такие отклонения должны быть сведены до минимума, а учет разнообразных горно-геологических и горнотехнических условий в этом случае должен опираться на точные математические расчеты с отработкой на математических моделях различных технологических ситуаций.

При сооружении многоярусного штабеля для кучного выщелачивания основной горно-геологической характеристикой, влияющей на устойчивость откосов, является несущая способность пород основания. Однако здесь следует сделать оговорку о том, что породы основания не замочены атмосферными осадками или техногенной водой. Для уменьшения вероятности такого замачивания применяется специальная конструкция основания, которая за прошедшие годы зарекомендовала себя как надежная конструкция.

Основными горнотехническими характеристиками многоярусного штабеля следует считать: высоту штабеля, угол откоса штабеля, крупность материала, количество добавляемых вяжущих присадок, скорость фильтрации, пористость уложенного материала, объемную плотность материала.

С введением в 1995 г. Строительных норм и правил Республики Узбекистан КМК-2.01.03-95 «Строительство в сейсмических районах» учет влияния сейсмических нагрузок на устойчивость сооружений приобрел особую актуальность. До введения этих правил единственным нормативным документом, регламентирующим учет сейсмических воздействий на объекты горного производства, являлись нормы технологического проектирования, разработанные Институтом гипроруда (Россия), в которых предлагаемый коэффициент запаса устойчивости K= 1,5 не обоснован. Попытки применения такого коэффициента запаса выводили параметры сооружений за рамки экономической и технологической целесообразности. Поэтому к учету влияния сейсмики следует подходить на основе современного уровня оценки природных и техногенных сейсмических воздействий на ответственные сооружения.

Применение значительного количества водных растворов при кучном выщелачивании является фактором, способным существенно повлиять на устойчивость откосов штабеля. Причем, формы проявления такого влияния различны.

Следствием применения водных растворов при работе с техногенными массивами является возникновение гидродинамических сил, которые влияют на распределение напряжений и нередко сопровождаются нарушением структуры или даже разрушением сформированного массива, что особенно наглядно проявляется в массивах из дробленых пород.

Деформации горных пород, вызванные проявлением гидродинамических сил, принято называть фильтрационными деформациями. К таким деформациям относятся механическая суффозия, выпор и оползание в зоне выхода фильтрационного потока на откос, а также фильтрационный вынос (эрозия) вдоль трещин и оплывание.

Механическая суффозия - вынос мелких частиц через поры более крупнозернистого скелета. Степень развития суффозии для данного грунта определяется в первую очередь его коэффициентом неоднородности и градиентом фильтрации. Там, где нет больших градиентов фильтрации, суффозия может развиваться в ощутимых для прочности на сдвиг масштабах лишь в ограниченных зонах вблизи промежутка высачивания подземных вод, не приводя к крупным оползневым смещениям. При кучном выщелачивании из многоярусных штабелей механическая суффозия проявляется в перемещении мелких частиц из верхней части штабеля в его нижнюю часть, что приводит к уменьшению коэффициента фильтрации.

Выпор и обрушение части уложенных пород могут являться следствием относительно высоких градиентов фильтрации, когда через участок откоса просачивается вода. Такая ситуация может сложиться при переполнении штабеля растворами, когда подаваемые на поверхность штабеля растворы не успевают фильтроваться через нижние уплотнившиеся слои измельченной породы. В результате гидродинамические силы вызывают на таких участках деформации, при которых в движение приходит весь объем грунта вблизи поверхности откоса. Обычно эти деформации носят характер местного обрушения (оползания), а на отдельных участках насыщенного раствором откоса может наблюдаться также выпор пород.

Своеобразно протекают процессы оползания в связных фильтрующихся массивах, к которым может быть отнесен штабель кучного выщелачивания. После набухания пород в зоне, непосредственно прилежащей к поверхности откоса, под влиянием гидродинамического давления приповерхностный слой ослабленных пород оползает, сопротивление гидродинамическому давлению на обнажившемся участке вследствие оползания части пород уменьшается. В результате набухание этого участка усиливается и через некоторое время оползает новый объем пород. Процесс идет циклично, причем, несмотря на малость объема, участвующего в одном цикле (обычно захватывается полоса шириной от нескольких десятков сантиметров до 2-3 м), в конечном итоге, в процесс вовлекаются значительные массы горных пород.

Под оплыванием понимается перенос мелких частиц породы стекающей по откосу водой. Оплывание откосов многоярусного штабеля происходит, главным образом, под действием атмосферных осадков с выполаживанием уклонов на отдельных локальных участках до 0,07-0,09, что в 3-4 раза меньше уклонов откоса без учета стекающей воды. При отекании атмосферных осадков по откосу яруса также имеет место эрозионный процесс с образованием ручьевых дорожек (рис. 3.1).

К фильтрационным деформациям можно отнести и явление "разжижения" водонасыщенных раздельнозернистых породных массивов с достаточно высокой пористостью (обычно более 40 %), которое может возникнуть в насыщенном массиве под действием динамических нагрузок от работающей горнотранспортной техники. Вибрационные нагрузки в этом случае могут привести к нарушению контактных связей между отдельными частицами рыхлых грунтов или слоями пород с разным сцеплением. В результате происходит уменьшение сцепления на контактах, а массив деформируется. Случаи, когда работающая горнотранспортная техника провоцировала появление оползневых деформаций, в практике известны, в частности, при ведении горных работ на склонах.

Таким образом, применение водных растворов при работе с техногенными массивами влечет за собой возникновение гидродинамических сил, которые влияют на распределение напряжений и нередко сопровождаются нарушением структуры или даже разрушением сформированного массива, что на практике особенно наглядно проявляется в массивах из мелко дробленых пород. Поэтому такое взаимодействие воды и массива должно быть учтено при сооружении многоярусных штабелей.

В целом можно сделать вывод о том, что в сложившихся условиях на устойчивость откоса многоярусного штабеля определяющее влияние оказывают горнотехнические факторы. При этом следует отметить, что эти факторы не только взаимосвязаны между собой и с характеристиками устойчивости откосов, но также влияют на вместимость штабеля и технологические показатели процесса. Поэтому оценка влияния горнотехнических факторов на устойчивость откосов требует комплексного подхода с учетом их комбинированного воздействия на показатели процесса и параметры штабеля.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна