Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Инженерно-геологическое обоснование конструкции карьерных откосов при разработке перекрывающей толщи Ломоносовского месторождения

Диссертация: Инженерно-геологическое обоснование конструкции карьерных откосов при разработке перекрывающей толщи Ломоносовского месторождения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Основными геомеханическими критериями при оценке безопасности техногенных массивов являются коэффициент запаса устойчивости откосных сооружений (т0, несущая способность техногенных отложений (Рдоп) и их осадки (8) на различные периоды времени, а также величина порового давления в намывных тонкодисперсных отложениях с учетом которых должна производиться эксплуатация объекта. Выполнены расчеты… Читать ещё >

Инженерно-геологическое обоснование конструкции карьерных откосов при разработке перекрывающей толщи Ломоносовского месторождения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава I. Анализ инженерно — геологических и гидрогеологических условий месторождения
    • 1. Состояние изученности объекта
    • 2. Предварительная оценка предлагаемых технических решений по разработке карьера «Трубка Архангельская»
    • 3. Требования к формированию техногенных массивов и отвалов (насыпных и намывных)
  • Глава II. Оценка влияния обводненности массива на устойчивость карьерных откосов
    • 1. Методы расчета устойчивости откосов
    • 2. Расчетные характеристики физико-механических свойств перекрывающей толщи
    • 3. Мероприятия по обеспечению устойчивости
  • Глава III. Инженерно — геологическое обоснование конструкции откосных сооружений и порядка формирования техногенных массивов
    • 1. Бортовые массивы
    • 2. Отвальные насыпи и намывные массивы
  • Глава IV. Разработка рекомендаций по гидрогеомеханическому мониторингу
    • 1. Бортовые массивы
    • 2. Техногенные массивы
  • Выводы

Актуальность работы. Открытие на территории Архангельской области месторождения алмазов имени М. В. Ломоносова определило роль области как важнейшего потенциального источника минерального сырья алмазодобывающей отрасли промышленности России.

В то же время необходимо иметь в виду, что разведанные месторождения алмазов характеризуются сложными горно-техническими и геоэкологическими условиями. Они расположены на заболоченной территории, перекрыты мощными наносами. Вмещающие и перекрывающие породы имеют низкие прочностные характеристики, обильно обводнены, что создает серьезные проблемы для промышленной разработки открытым способом, не имеющем аналогов в практике отечественных открытых горных работ.

Поэтому разработка методов управления устойчивостью откосов уступов, борта карьера и отвалов, отсыпаемых на слабые основания является актуальной научной и технической задачей.

Необходимость проведения работ указанного направления вытекает из Федеральных законов «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (№ 116-ФЗ) и «О безопасности гидротехнических сооружений» (№ 117-ФЗ), введенных в действие в 1997 г, а также в в соответствии с «Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» (Постановление № 57 от 9 сентября 2002 г.).

Целью работы является инженерно-геологическое обоснование геометрических параметров бортов и отвалов для обеспечения безопасного и эффективного ведения открытых горных работ при освоении месторождения алмазов на севере Архангельской области.

Идея работы заключается в том, что высота и углы наклона карьерных откосов обосновываются результатами оценки инженерно-геологических условий по данным разведки месторождения (на стадии разведки) и затем уточняются с помощью гидрогеомеханического мониторинга при горностроительных и горно-эксплуатационных работах.

Научные положения и их новизна:

1) выбор технологии отработки песчано-глинистых обводненных отложений следует осуществлять с учетом характера возможных гидрогеомеханических процессов в обводненных бортовых массивах и при формировании намывных и насыпных отвалов на слабых водонасыщенных грунтах естественных заболоченных оснований;

2) породы рудного тела (различные типы брекчий) имеют прочностные и плотностные характеристики, незначительно отличающиеся от вмещающих пород. Прогнозные расчеты устойчивости карьерных откосов следует осуществлять по схемам подтопленного и фильтрующего откосов с применением методов алгебраического суммирования и многоугольника сил;

3) при формировании бортовых и отвальных массивов необходимо функционирование гидрогеомеханического мониторинга, предусматривающего закладку датчиков — пьезодинамометров в обводненных бортовых и отвальных массивах. Показания датчиков (давление воды) приводятся к вероятным поверхностям скольжения и используются для оперативного определения текущих значений коэффициента запаса устойчивости откосов через площадь эпюры давления воды.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

Результатами экспериментов по изучению состояния и свойств пород покровных отложений, а также гидрогеомеханических процессов на первоначальном этапе горно-строительных работ на карьере трубки «Архангельская» — сходимостью результатов расчетов и натурных наблюдений.

Методы исследований.

В работе применены методы теории предельного равновесия сыпучих сред, теории нелинейной фильтрационной консолидации, инженерно-геологической схематизации бортовых и отвальных массивов и инженерно-геологических аналогий.

Научное значение работы: предложена методика определения геометрических параметров обводненных откосов в покровных отложениях и полускальных породах бортового массива применительно к различным типам технологического оборудования;

— рассмотрен механизм взаимодействия намывных техногенных отложений со слабыми основаниями, представленными озерно-болотными отложениями;

— дана оценка несущей способности и возможных деформаций (осадок) намывных оснований при размещении на них отвальных насыпей.

Практическая ценность работы.

Обоснование горно-технологических решений по определению параметров углубочной системы разработки при освоении алмазоносных месторождений Архангельской группы, а также выбору режима формирования массивов внешних отвалов на слабых основаниях.

Объектами исследований являются бортовые и отвальные массивы карьеров группы алмазоносных месторождений на севере Архангельской области.

Реализация выводов и рекомендации работы.

Материалы выполненных исследований использованы при корректировке проектных решений по карьеру трубки «Архангельская», а также при планировании опытно-промышленных гидромеханизированных работ.

Апробация работы. Отдельные положения работы докладывались и обсуждались: на конференциях «Неделя горняка» (2002, 2004 гг.), на научных семинарах кафедры ОГР АГТУ и кафедры геологии МГГУ, на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, инженерно — технических работников и аспирантов АГТУ (7.02.2002 г.).

Автор выражает глубокую признательность за помощь, оказанную в процессе исследований и постоянное внимание к работе своему научному руководителю — доктору технических наук профессору Гальперину A.M.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

В диссертационной работе решена актуальная научная задача, заключающаяся в инженерно-геологическом обосновании конструкции карьерных откосов при разработке перекрывающей толщи Ломоносовского месторождения, что способствует повышению эффективности и безопасности разработки месторождения.

Основные научные результаты, практические выводы и рекомендации диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основании анализа инженерно-геологических и гидрогеологических условий месторождения дана оценка влияния обводненности массива на устойчивость карьерных откосов, расчеты выполнены при различных углах откосов уступов (30, 40 и 45°). Установлено, что при понижении уровня подземных вод в пределах призмы возможного оползания, коэффициент запаса устойчивости увеличивается на 20−25%.

2. Знание закономерностей развития во времени деформаций рабочих уступов обеспечивает надежное производство вскрышных работ с использованием управляемого обрушения пород. Приведены расчеты параметров обрушения уступа для четвертичных суглинков Определены параметры обрушения уступа за счет подработки нижней части уступа гидромониторной струей.

3. Основными геомеханическими критериями при оценке безопасности техногенных массивов являются коэффициент запаса устойчивости откосных сооружений (т0, несущая способность техногенных отложений (Рдоп) и их осадки (8) на различные периоды времени, а также величина порового давления в намывных тонкодисперсных отложениях с учетом которых должна производиться эксплуатация объекта. Выполнены расчеты устойчивости отвалов и гидроотвалов на различные моменты их формирования.

4. Оперативный контроль устойчивости горно-технических сооружений следует осуществлять с использованием предложенных методов и схем получения натурной информации, обеспечивающих безопасную эксплуатацию карьеров и отвалов в сложных инженерно-геологических условиях группы алмазоносных месторождений на севере Архангельской области.

Показать весь текст

Список литературы

  1. М.Ю. Строительство промышленных и гражданских сооружений на слабых водонасыщенных грунтах. М., Стройиздат, 1983.
  2. Амарян J1.C. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. — М.: Недра, 1990.
  3. В.Й., Копенкин В. Д. Технология и комплексная механизация торфяного производства. М, Недра, 1983.
  4. А.И., Букин И. Ю., Мироненко В. А. Устойчивость бортов и осушение карьеров. -М.: Недра, 1982.
  5. Ю.П., Попов Р. В., Николашин Ю. М. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Киев-Донецк, Вища школа, 1986.
  6. И.В., Картозия Б. А. Механика горных работ. -.М.: Недра, 1975.
  7. Е.П. Этапы освоения месторождения имени М.В. Ломоносова //Перспективы освоения минерально-сырьевой базы Архангельской области: Сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. Архангельск, 2002. С.31−35.
  8. А.Б., Мгалобелов Ю. Б. Норматирование безопасности гидротехнических сооружений при проектировании // Гидротехническое строительство, 1993, № 12, с. 14−41.
  9. А.Н., Черняев В. Ф., Литвинова В. М. Управление техногенным литогенезом при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Инженерная геология., 1986, № 1,с. 23−31.
  10. С.С. Реологические основы механики грунтов. М., Высшая школа, 1978.
  11. Э.Л. Управление геомеханическими процессами в карьерах. -М.: Недра, 1980.
  12. Э.Л. Геомеханика открытых горных работ. Справочное пособие. М., Недра, 1992.
  13. A.M. Геомеханика открытых горных работ. М.: Изд-во МГГУ, 2003.
  14. A.M. Инженерно-геологическое изучение техногенных слабых грунтов намывных горнотехнических сооружений. Изв. ВУЗов «Геология и разведка" — 1987, № I, с.59
  15. A.M. Материалы Всесоюзного совещания по совершенствованию способов и средств защиты карьеров от подземных вод в сложных горногеологических условиях. ЦНИИ Горосушение, Белгород, 1965, с. 235−243.
  16. A.M. Специальные вопросы инженерной геологии при гидромеханизации открытых разработок. — М.: МГИ, 1974
  17. А.М. Управление состоянием намывных массивов на горных предприятиях. М., Недра, 1988.
  18. A.M. Устройство для комплексного зондирования водонасыщенных грунтов. A.C. 1 174 525 СССР, Б.И. 1985, № 31.
  19. A.M., Дьячков Ю. Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. — М.: Недра, 1993
  20. A.M., Зайцев B.C., Норватов Ю. А. Гидрогеология и инженерная геология. М., Недра, 1989.
  21. A.M., Стрельцов В. И. Литомониторинг на железорудных карьерах КМА. Инженерная геология. 1987, № 3, с.3−17.
  22. A.M., Фёрстер В., Шеф Х.-Ю. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. М., изд. МГГУ, 1997.
  23. A.M., Шафаренко Е. М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М., Недра, 1977.
  24. Геомеханика отвальных работ на карьерах. М., Недра, 1972. Авт.: Ржевский В. В., Панюков П. Н., Истомин В. В., Гальперин A.M.
  25. М.Н. Механические свойства грунтов. М., Строй-издат, 1973.
  26. И.М. Физико-химические исследования дисперсных осадочных пород в строительных целях. М., Стройиздат, 1975.
  27. Грунтоведение. Под ред. Сергеева Е. М. М., МГУ, 1983.
  28. Т.А. Оценка показателей свойств пород полевыми методами. М.: Недра, 1984.
  29. Р.Э. Механика грунтов. М., Недра, 1987.
  30. A.M. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. М., Недра, 1973.
  31. А.И. Технология возведения дренажных элементов во внутренних зонах гидроотвала. Уголь, 1997, № 11.
  32. Ю.Д., Левченко И. М. Гидроотвалы из глинистых грунтов. М., Стройиздат, 1975.
  33. И.В. Инженерно-геологический контроль при возведениии эксплуатации намывных сооружений. М, Стройиздат, 1987.
  34. С.Е. Организация литомониторинга намывного массива. Изв. ВУЗов «Геология и разведка» № 5, 1987.
  35. Ю.К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. М., Стройиздат, 1988.
  36. Ю.К. Теория консолидации грунтов. М., Наука, 1967.
  37. Ю.К., Вялов С. С. Вопросы структурной механики глинистых грунтов. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971, № 3, с. 1−5.
  38. А.И., Гальперин A.M., Стрельцов B.C. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах. М., Недра, 1985.
  39. Инженерно-геологические изыскания при гидротехническом строительстве. Дзеваньский Я., Комаров И. О., Молоков JI.A., Ройтер Ф. М., Недра, 1981.
  40. О.Ю. Управление отвалами открытых горных работ. М.: Недра, 1980.
  41. В.П., Руппенейт К. В. Экспериментальное определение порового давления в намывных грунтах. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1978, л 5, с. 23−25.
  42. Ю.И., Кутепова H.A. Техногенез намывных отложений. М.: Геоэкология, 2003, № 5, с. 405−413.
  43. Ю.И., Кутепова H.A., Ермошкин В. В. Обеспечение безопасных условий эксплуатации гидроотвалов и хвостохранилищ. В кн.: Проблемы геодинамической безопасности. С.-П., ВНИМИ, 1997, с. 164−169.
  44. В.Д. Инженерная геология месторождений полезных ископаемых. Л., Недра, 1986.
  45. В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л., Недра, 1978.
  46. Ю.Н. Устойчивость насыпей-отвалов. Киев, Будивельник. 1975.
  47. H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов. — М., Высшая школа, 1985.
  48. В.А., Колпашников Н. П., Волнин Б. А. Намывные горнотехнические сооружения. М., Энергия, 1973.
  49. .Н., Нестеров А. И., Осипов В. И. Геотехногенные массивы как новый вид оснований инженерных сооружений. Инженерная геология. 1985, № 2, с. 11−21.
  50. С.Р. Начальная и длительная прочность глинистых грунтов. М., Недра, 1978.
  51. Методика и технические средства геоиндикационного дешифрирования аэро- и космоснимков. Под ред. Б. А. Попова, Свердловск, 1986.
  52. Методические указания по применению аэрофотограмметрии для маркшейдерских наблюдений за деформациями земной поверхности, бортов карьеров и отвалов. Белгород, ВИОГЕМ, 1983.
  53. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972.
  54. Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом. Л, Недра, 1986.
  55. В.А. Динамика подземных вод. М., Изд-во МГГУ, 2001.
  56. В.А., Норватов Ю. А., Сердюков Л. И. и др. Гидрогеологические исследования в горном деле. М.: Недра, 1976.
  57. В.А., Писанец Е. П. Водопонижение на карьерах КМА. М.: Недра, 1968.
  58. В.А., Стрельский Ф. П. Практическое применение принципов гидрогеомеханики в целях повышения промышленной и экологической безопасности горных работ. Инж. геология, 1989, № 5, с. 3−14.
  59. В.А., Шестаков В. М. Основы гидрогеомеханики. М., Недра, 1974.
  60. A.M. Охрана окружающей среды при разработке месторождений открытым способом. М., Недра, 1981.
  61. Ю.А. Изучение и прогноз техногенного режима подземных вод. Л., Недра, 1988.
  62. Г. А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных пород. М.: Недра, 1979.
  63. Г. А., Лутовинов А. Г., Шерстюков А. Д. Гидроотвалы на карьерах. М., Недра, 1977.
  64. Обеспечение устойчивости бортов карьеров цветной металлургии. В. Н. Попов, В. И. Зобнин, В. Д. Морозов и др. Цниицветмет экономики и информации, вып. 5, 1987.
  65. В.А. Горная геомеханика. Изд. СпбГИ, 1997.
  66. П.Н. Инженерная геология. М., Недра, 1978.
  67. П.Н., Ржевский В. В., Истомин В. В., Гальперин A.M. Геомеханика отвальных работ на карьерах. М., Недра, 1972.
  68. М.Е. Горная экология — новое направление в горной науке. Тр.
  69. ГИГХС. Вып. 41, т.1. М, 1977, о.6−11,
  70. М.Е. Деформации горных пород на карьерах. М., Недра, 1992.
  71. М.Е., Костовецкий В. П. Экология горного производства. М., Недра, 1990.
  72. В.Н., Байков Б. Н. Технология отстройки бортов карьеров. М.: Недра, 1991.
  73. В.Н., Несмеянов Б. В., Попова О. В. Конструкции нерабочих бортов карьеров. М.: НИА-Природа, 1999.
  74. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. -СПб., ВНИМИ, 1998.
  75. Разработка грунтов обрушением /Г.В. Родионов, В. М. Владимиров, Э. Г. Чайковский и др. Новосибирск, Наука, 1970.
  76. Рекомендации по инженерно-геологическому обоснованию параметров отвалов сухих пород, отсыпаемых на гидроотвалах. Д., ВНИМИ, 1985.
  77. Рекомендации по испытанию грунтов лопастными прессиометрами и прессиометрами-сдвигомерами. Амарян Л. С., Пичкунов А. П., Васильев A.B. и др. М, ПНИИИС, 1985.
  78. В.В. К проблеме расчета давления горных пород. Горный журнал, 1982, № 5, с. 49−52.
  79. В.В. Физико-технические параметры горных пород. М.: Наука, 1975.
  80. В.В., Болотова Л. Е. Экология горного производства. М, МГИ, 1988.
  81. В.В., Ревазов М. А. Принципы управления состоянием бортов глубоких карьеров. Горный журнал, 1975, № 1, с. 38−40.
  82. Г. Исследования грунтов методом зондирования.1. М., Стройиздат, 1971.
  83. В.Т. Устойчивость бортов карьеров выпуклых в плане. Тр. ВНИМИ, сб. 104, с 84−87.
  84. Е.М. Инженерная геология. М., МГУ, 1978.
  85. Справочник по механике и динамике грунтов. Под ред. В. Б. Швеца.Киев, «Будивельник», 1987.
  86. В.И. Литомониторинг при пользовании недрами. Тр. ВИОГЕМ, 1985.
  87. Ю.М., Кузнецов Г. Н. Проектирование и строительство золоотвалов. М., Энергоатомиздат, 1990.
  88. К. Теория механики грунтов. М., Госстройиздат, 1966.
  89. П.И., Коваленко B.C. Рациональное землепользование приоткрытых горных работах. М., Недра, 1984.
  90. Указания по методам гидрогеомеханического обоснования оптимальных параметров гидроотвалов и отвалов на слабых основаниях. Л., ВНИМИ, 1989. Авт.: Кутепов Ю. И., Норватов Ю. А., Кутепова Н.А.
  91. И.С., Захаров М. Н. Складирование отходов рудообогащения. М., Недра, 1985.
  92. В.И., Грязнов Т. А. Пенетрационный каротаж. М., Недра, 1979.
  93. Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М., Недра, 1965.
  94. Г. Л., Мироненко В. А. Дренаж карьерных полей. М.: Недра, 1972.
  95. Г. Л., Ревазов М. А., Галустьян Э. Л. Укрепление откосов в карьерах. М., Недра, 1974.
  96. В.А. Основы механики грунтов. M.-JI. Госстройиздат, т.1 иП, 1959.
  97. H.A. Механика грунтов. М., Высшая школа, 1983.
  98. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов и интерпретация их результатов и прогноз устойчивости. Л.: ВНИМИ, 1987.
  99. Внедрены следующие результаты диссертационной работы Е.И. Кольцовой
  100. Инженерно-геологическое обоснование применения гидромеханизированной технологии для разработки покровной толщи месторождения имени М. В. Ломоносова.
  101. На основании сопоставления экскаваторно-автомобильной разработки покровных отложений с вариантом гидромеханизированной (с применением гидромониторно-землесосных комплексов) разработки определен следующий расчетный годовой экономический эффект
  102. Э=(Сс+ЕКс)-(Сн+Е-Кн). • А, где Сс себестоимость экскаваторной разработки вскрыши, руб/м, Сс=50 руб/м (по данным ОАО «Севералмаз») —
  103. Сн себестоимость гидромеханизированной разработки вскрыши, руб/м3, С&bdquo-=25 руб/м3 (по данным АО «ОЖОН») —
  104. Е отраслевой нормативный коэффициент эффективности капвложений, Е=0,15-
  105. Кс и Кн старые и новые удельные капвложения, руб/м3- (Кс= 3,45 руб/м3), К&bdquo-=0
  106. А годовой объем работ, м (500 тыс. м).
  107. Э=(50,52−25)-500 000=12760 тыс. руб.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!