способ отвалообразования на наклонное основание

Формула изобретения

Способ отвалообразования на наклонное основание, включающий отсыпку пород ярусов отвала в две очереди: вначале - на призму упора до горизонта, который определяется границей между призмой упора и призмой активного давления, затем отсыпку ярусов отвала второй очереди выше упомянутого горизонта, отличающийся тем, что при отсыпке ярусов отвала второй очереди линию фронта отсыпки ярусов отвала располагают к линии простирания откоса наклонного основания под углом, величину которого определяют по формуле

(90-),

где - угол, образованный линией простирания откоса наклонного основания и линией фронта отсыпки отвала, град. ;

- угол внутреннего трения пород в отвале, град. ,

а движение фронта отсыпки отвала осуществляют параллельно простиранию откоса наклонного основания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ отсыпки отвала вскрышных пород на склоны при отработке нагорных карьеров, по которому формирование отвалов производят одним ярусом высотой до сотен метров [1].

Недостатком способа является то, что тело отвала претерпевает непрерывные деформации, а это создает опасные условия при работе на отвале.

Известен способ отвалообразоваиия на косогорах, по которому формирование отвалов производят с применением отвального оборудования, фронт отвальных работ развивают в направлении, противоположном наклону откоса, создают контрфорс, а затем отсыпку пород осуществляют между контрфорсом и поверхностью откоса [2].

Недостатками способа являются: высокая стоимость отвалоообразования за счет использования отвального оборудования (магистральный конвейер в специальной горной выработке, перегрузочная головка, колесный отвальный конвейер, отвалообразующая консоль); отвал по простиранию откоса ограничен размерами отвального конвейера.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ отвалообразования на наклонное основание, включающий отсыпку пород ярусов отвала в две очереди: вначале на призму упора до горизонта, который определяется границей между призмой упора и призмой активного давления, затем отсыпку ярусов отвала второй очереди выше упомянутого горизонта [3]. Прототип.

Недостатком прототипа является уменьшение запаса устойчивости откоса при возведении отвала на призму активного давления, что может привести к деформациям наклонного основания и к прекращению отсыпки отвала, т.е. к недоиспользованию емкости отвала.

Заявляемое изобретение позволит достичь технический результат, выраженный в повышении безопасности работ при отсыпке отвала и максимальном использовании емкости отвала.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе отвалообразования на наклонное основание, включающем отсыпку пород ярусов отвала в две очереди: вначале на призму упора до горизонта, который определяется границей между призмой упора и призмой активного давления, затем отсыпку ярусов отвала второй очереди вышеупомянутого горизонта, при отсыпке ярусов отвала второй очереди линию фронта отсыпки ярусов отвала располагают к линии простирания откоса наклонного основания под углом, величину которого определяют по формуле

(90-),

где - угол, образованный линией простирания откоса наклонного основания и линией фронта отсыпки отвала, град;

- угол внутреннего трения пород в отвале, град.,

а движение фронта отсыпки отвала осуществляют параллельно простиранию откоса наклонного основания.

В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с прототипом являются:

фронт отсыпки ярусов отвала второй очереди располагают под углом к линии простирания откоса, а движение фронта отсыпки ярусов отвала осуществляют параллельно простиранию откоса наклонного основания.

Указанные признаки позволяют обеспечить повышение устойчивости основания отвала, что создаст безопасные условия при производстве работ на отвале и максимально использовать емкость отвала.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует требованию критерия "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен план участка; на фиг. 2 - разрез I - I на фиг.1; на фиг.3 - разрез II - II на фиг.1; на фиг. 4 - разрез III - III на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом.

Делят откос наклонного основания на призму упора 2 и призму активного давления 3. Производят отсыпку ярусов отвала в две очереди, в первую очередь 4 на призму упора до горизонта, который определяется границей между призмой упора и призмой активного давления 1, во вторую очередь 5 отсыпку ярусов отвала производят выше упомянутого горизонта, например до горизонта прибортовой поверхности, и при отсыпке второй очереди отвала линию фронта отсыпки ярусов отвала 6 располагают к линии простирания откоса наклонного основания 7 под углом , который определяют по формуле

(90-),

где - угол, образованный линией простирания откоса наклонного основания и линией фронта отсыпки отвала, град;

- угол внутреннего трения пород в отвале, град.,

а движение фронта отсыпки отвала осуществляют параллельно простиранию откоса наклонного основания.

Направление фронта отсыпки отвала на фиг. 1 показано стрелкой.

Пример конкретного выполнения способа

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения приведен пример, где исходные данные приняты следующими: отвалообразование производят бульдозерным способом;

откос сложен глинистыми породами;

высота откоса - 60 м;

угол наклона откоса - 25^o;

запас устойчивости откоса -1,2.

Отсыпка отвала производится скальными породами двумя очередями, в каждой очереди отсыпают один ярус.

Угол внутреннего трения пород отвала =30^o.

Разделяют откос наклонного основания на призму упора 2 и призму активного давления 3. Определяют угол между линией простирания откоса наклонного основания и линией фронта отсыпки отвала второй очереди

(90-30)=60^o

Отсыпают ярус 4 первой очереди до горизонта, который определяется положением границы между призмой упора и призмой активного давления. Отсыпают на верхнюю площадку яруса первой очереди до горизонта прибортовой поверхности ярус второй очереди.

При этом располагают линию фронта отсыпки отвала к линии простирания откоса под углом 60^o, а направление фронта отсыпки отвала осуществляют параллельно простиранию откоса наклонного основания.

Оценивают устойчивость наклонного основания по разрезам I - I, II - II, III - III и в случае отсыпки отвала ( по прототипу) под откос. Результаты оценки представлены в таблице.

Вычисления запаса устойчивости для таблицы (позиции 1,2,3,4,) проведены при условии, что фронт отсыпки отвала расположен под углом к простиранию откоса, равным 60^o, а движение фронта движения отвала осуществляется параллельно простиранию откоса, если это условие не соблюдается, т.е. отсыпка пород в отвал производится под откос (позиция 5), то на момент окончания отсыпки на призму активного давления запас устойчивости откоса наклонного основания составит

1,2+0,2-0,3=1,1,

где +1,2 - запас устойчивости откоса без отвала;

+0,2 - приращение запаса устойчивости от отвала, отсыпаемого на призму упора;

0,3 - приращение запаса устойчивости от отвала второй очереди, отсыпаемого под откос на призму активного давления (отрицательное приращение). Коэффициенты запаса устойчивости основания определяют по известным зависимостям [4].

Как видно из таблицы, при отсыпке отвала на призму упора (разрез I - I и II - II) приращение запаса устойчивости положительно, а на призму активного давления (разрез III - III, и отсыпка отвала под откос) отрицательно.

Предложенный способ предусматривает отсыпку отвала на призму упора с опережением относительно отсыпки отвала на призму активного давления. Это создает дополнительное положительное приращение коэффициента запаса устойчивости. Отсыпка отвала на призму активного давления вызовет отрицательное приращение коэффициента запаса устойчивости. Но при отсыпке отвала на призму упора с опережением увеличивается запас устойчивости основания, поэтому снижение запаса устойчивости до критической величины не произойдет. Коэффициенты запаса устойчивости откоса наклонного основания при отсыпке отвала по известному способу значительно снижается, что может привести к его деформированию и остановке отсыпки породы в отвал.

Применение предложенного способа отвалообразования исключает возникновение деформаций основания отвала, позволяет максимально использовать емкость отвала и повысить безопасность работ при отсыпке отвала.

Источники информации

1. Турчанинов И.А. и др. Основы механики горных пород. Л., Недра, 1977, с.37б.

2. Авторское свидетельство СССР 987102, МПК В 21 С 41/02.1983.

3. Авторское свидетельство СССР 1247537, Способ формирования нагорных отвалов, МПК Е 21 С 41/00, публ. 1986 г.

4. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах, ВНИМИ. С.-Петербург, 1998.