способ укрепления откосов уступов

Формула изобретения

1. Способ укрепления откосов уступов, включающий бурение скважин на верхней и нижней площадках уступа, укладку каната на откос, анкерование концов канатов в скважинах, натяжение канатов, отличающийся тем, что дополнительно производят укрепление подуступов, для чего концы канатов при укреплении подуступов анкеруют в скважинах, пробуренных на верхней площадке уступа и в откос уступа с нижних площадок подуступов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при укреплении последующих подуступов канаты располагают между канатами, укрепляющими предыдущие подуступы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, количество подуступов определяют по формуле

N=H_у/H_п ,

где H_п и H_у высоты подуступа и укрепляемого уступа соответственно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту подуступа определяют в зависимости от физико-механических характеристик пород при запасе устойчивости, гарантирующем устойчивое его состояние.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение скважин с подуступов, армировку их канатами с последующей цементацией производят таким образом, чтобы анкер, например, железобетонный, пересекал потенциальную поверхность скольжения в уступе.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что натяжение канатов производят попарно при укреплении каждого подуступа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождении полезных ископаемых.

Известен способ укрепления откосов уступов, включающий бурение скважин на верхней и нижней площадках уступа, укладку канатов, фиксацию их концов в скважинах и натяжение канатов, причем скважины на верхней и нижней площадках бурят в шахматном порядке, и каждую скважину соединяют канатами с двумя смежными с ней скважинами нижней бровки [1].

Недостатком способа являются дорогостоящие работы по обеспечению безопасных условий работ при укреплении откоса, монтаж канатов производят после полного обнажения откоса, что приводит к его деформированию до окончания укрепительных работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ укрепления откосов, включающий бурение скважин на верхней и нижней площадках уступа, укладку канатов с анкеровкой их концов и натяжение канатов [2 - прототип].

Недостатком способа является недостаточная безопасность работ при обнажении откоса при отгрузке горной массы и производстве укрепительных работ.

Заявляемое изобретение позволит достичь технического результата, выраженного в повышении безопасности работ и увеличении устойчивости откосов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе укрепления откосов уступов, включающем бурение скважин на верхней и нижней площадках уступа, укладку каната на откос, анкерование концов канатов в скважинах и натяжение канатов, дополнительно производят укрепление подуступов, для чего концы канатов при укреплении подуступов анкеруют в скважинах, пробуренных на верхней площадке уступа и в откос уступа с нижних площадок подуступов, причем при укреплении последующих подуступов канаты располагают между канатами, укрепляющими предыдущие подуступы; количество подуступов определяют по формуле:

N=H_y/H_п,

где Н_п и Н_у высоты подуступа и укрепляемого уступа соответственно, высоту подуступа определяют известными методами в зависимости от физико-механических свойств горных пород и коэффициента запаса устойчивости, гарантирующего устойчивое состояние подуступа, длину скважин, пробуренных с нижних площадок подуступов, а соответственно и длину концов канатов принимают такой, чтобы анкер, например железобетонный, пересекал потенциальную поверхность скольжения уступа; натяжение канатов производят попарно при укреплении каждого подуступа известными способами, например, механическим захватным устройством.

Новые признаки в предлагаемом способе:

- взорванную горную массу отгружают подуступами, с нижних площадок которых бурят скважины, устанавливают и бетонируют в них нижние концы канатов;

- количество подуступов определяют по предложенной зависимости;

- крепление производят последовательно для каждого подуступа;

- бурение скважин с подуступа и армировку их канатами производят таким образом чтобы анкер, например железобетонный, пересекал потенциальную поверхность скольжения в уступе;

- высоту подуступа определяют в зависимости от физико-механических свойств породы (руды) при запасе устойчивости, гарантирующем его устойчивое состояние.

Преимущества предложенного способа:

- повышение безопасности работ при отгрузке горной массы и креплении откоса, так как отгрузка горной массы и производство работ по укреплению на первом подуступе производится при запасе устойчивости, исключающем деформацию подуступа, а на последующих подступах при укрепленных предыдущих;

- наибольшие дополнительные удерживающие усилия при применении предлагаемого способа получает верхняя часть уступа (призма активного давления), которая наиболее подвержена деформированию, следовательно повышается запас устойчивости уступа.

На фиг.1 изображен план укрепляемого участка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважины для зарядов отрезной щели 1 и зарядов рыхления 2, заряжают скважины ВВ и взрывают скважинные заряды.

Определяют высоту подуступов по известным формулам в зависимости от физико-механических характеристик и величины запаса устойчивости, гарантирующего их устойчивое состояние.

Количество подуступов определяют по формуле:

N=H_y/H_п,

где Н_п и Н_у - высоты подуступа и укрепляемого уступа соответственно. На верхней площадке укрепляемого уступа 3 бурят скважины 4, в которые устанавливают и бетонируют верхние концы 5 канатов 6. Отгружают взорванную горную массу первого подуступа 7 и с нижней его площадки 8 бурят скважины 9 в откосе, устанавливают в них нижние концы 10 канатов 6, бетонируют их, причем скважины располагают таким образом, чтобы анкер, например железобетонный, пересек потенциальную поверхность скольжения 11 при деформировании уступа, производят натяжение канатов известным способом, например механическим захватным устройством 12. Затем отгружают горную массу второго подуступа 13 и с нижней его площадки 14 бурят скважины 15, в которые устанавливают нижние концы канатов 16, а верхние устанавливают в скважины 4 на верхней площадке укрепляемого уступа, бетонируют скважины 4 и 15 и производят натяжение канатов.

При наличии более двух подуступов для каждого из них производят аналогичные операции.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения приведен пример, где приняты следующие сходные данные: породы скальные интенсивно трещиноватые, сцепление - 15 т/м², угол внутреннего трения - 26, плотность - 2,5 т/м³, высота уступа - 36 м, угол наклона уступа 65.

По известным формулам [3] производят оценку устойчивости уступов различной высоты, результаты приведены в таблице.

Принимаем высоту подуступа 18 м. Тогда количество подуступов 36:18=2. На верхней площадке бурят скважины отрезной щели, скважины для зарядов рыхления, скважины для бетонирования концов канатов. Скважины отрезной щели и скважины для зарядов рыхления заряжают ВВ и взрывают скважинные заряды. Бетонируют верхние концы канатов в скважинах. Отгружают горную массу первого подуступа и транспортируют ее, например, по временному съезду (на чертежах не показан) или перелопачивают на нижнюю площадку уступа, затем отгружают совместно с горной массой второго подуступа. С нижней площадки первого подуступа бурят скважины в откос уступа, устанавливают и бетонируют в них нижние концы канатов первого подуступа, производят натяжение канатов, например механическим захватным устройством.

Отгружают горную массу второго подуступа и с нижней его площадки бурят скважины в откос уступа, в которые устанавливают нижние концы канатов второго подуступа, а верхние концы устанавливают в скважины на верхней площадке уступа, бетонируют скважины и производят натяжение канатов.

Выполнение работ по отгрузке горной массы и производства укрепительных работ первого подуступа производят при запасе устойчивости 2,0, который гарантирует устойчивое состояние подуступа.

Выполнение работ по отгрузке горной массы и производства укрепительных работ второго подуступа производят при укрепленном первом подуступе, что повышает запас устойчивости уступа с 1,3 до 1,6. Это гарантирует устойчивое состояние уступа при его кратковременном стоянии. Укрепление второго подуступа повышает запас устойчивости уступа с 1,6 до 2,0, что гарантирует устойчивое состояние уступа при долговременном стоянии [3].

Таким образом, изложеннные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности при укреплении откосов уступов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

При применении предлагаемого способа исключаются недостатки существующих решений и обеспечиваются новые положительные свойства: повышение безопасности при производстве укрепительных работ на откосах уступов, повышение устойчивости откосов уступов.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, предлагаемый способ характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №626203, МПК Е 21 С 41/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР №535390, Е 02 D 3/08, 1976.

3. Методические указания по определению углов наклона бортов откосов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972, с.14.