Способ формирования отвалов на косогорах

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в частности при отвалообразовании на косогорах в условиях повышенных деформаций вплоть до обрушения отвалов со склонов. Техническим результатом является обеспечение стабилизации отвалообразования с исключением обрушения отвалов и повышение их емкости. Для этого способ включает последовательную отсыпку пород ярусами на отвальном поле. При этом отвалообразование осуществляют осушением тела отвала, сместившегося на пологий участок склона с таянием снега и разжижающейся породой, путем создания пригрузки его верхней площадки и откосов (II-^й ярус) с боковых насыпей, подводимых вдоль косогора и проведением водоотводящих выработок - траншей, канав - с уклоном на участке отвала перед обрушением для сбора воды, а последующую отсыпку ведут вначале нижнего (III яруса), затем 1-^го яруса и на последнем этапе на отметке верхнего яруса завершают отсыпку IV яруса на полную высоту отвала. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в частности при отвалообразовании на косогорах в условиях повышенных деформаций вплоть до обрушения отвалов со склонов.

Известен способ отвалообразования нагорных отвалов, в котором образование ярусов производится с верхних горизонтов на нижние с помощью серпантинообразного спуска, а их развитие снизу вверх [1].

Недостатком данного способа является сложность его применения при крутых склонах и необходимость отстройки нижних ярусов под верхними в условиях деформации отвалов.

Другой способ отвалообразования на косогорах включает последовательную отсыпку пород от предотвала к косогору с помощью отвального оборудования [2].

Недостатком данного способа является необходимость проходки в верхней части крутого склона квершлага, монтажа из него консольного отвалообразователя и его сложность эксплуатации при больших ветровых нагрузках и снегопадах. При этом не исключается деформация и обрушение отвалов со склонов.

Известен также способ отвалообразования на косогорах в условиях горного рельефа, включающий отсыпку отвалов высокими ярусами [3] (прототип).

Недостатком способа является сложность и стадийность отвалообразования на склоне в связи с тем, что возобновление отсыпки происходит после затухания интенсивной деформации отвала или его обрушения со склона типа селя.

Цель изобретения - обеспечение стабилизации отвалообразования с исключением обрушения отвалов и повышение их емкости.

Поставленная цель достигается тем, что отвалообразование на косогоре в условиях нагорного рельефа включает последовательную отсыпку ярусов сверху вниз, а осушение тела сместившегося на пологий участок склона отвала, с разжижающейся породной массой за счет таяния снега и попадания осадков, паводковых и грунтовых вод осуществляют путем создания пригрузки его верхней площадки и откосов с боковых насыпей, проводимых вдоль косогора, и проведением водоотводящих выработок (траншей, канав) поперек косогора на участке отвала перед обрушением, что обеспечивает устойчивость II-^го яруса и снижает его боковое давление на нижние ярусы, которые отсыпаются вслед за II-^м ярусом - сначала III-^й, а потом I-^й и, наконец, IV-^й, до полной высоты отвала.

Сущность способа заключается в следующем.

При высоких и крутых склонах в связи со сложностью создать своевременно насыпи требуемой высоты пригрузку деформирующегося отвала на пологой части склона осуществляют отсыпкой породы с помощью разгрузочного механизма, например драглайна, устанавливаемого на скальное основание или смерзшуюся "примазку" за призмой обрушения. Отсыпку ведут до тех пор, пока не будет достигнуто снижение скорости деформации отвала при выдавливании воды и уплотнения породы и увеличения сил сопротивления при подсыпке передового откоса на пологой части склона.

Пригрузку отвала, сместившегося на пологую часть склона, и для исключения образования техногенного селя при таянии снега и попадания талых и грунтовых вод осуществляют с боковых насыпей, сооружаемых с боков от верхней площадки отвала первоначально в виде съезда для автотранспорта (погрузчиков), а затем формируют разгрузочные площадки. С них ведут отсыпку породы на деформирующиеся слои отвала до тех пор, пока не прекратится их деформирование, и не образуется достаточный подпорный приоткосный слой, отсыпанный на пологую часть склона.

На фиг.1 показана схема отвала после смещения на склоне перед обрушением, на фиг.2 - схема подготовки площадки косогора на месте зарождения будущего селя проведением дренажных траншей (канав): и проведения боковых насыпей для пригрузки разжиженного тела отвала (плотность породной массы ρ=ρ_min за счет попадания осадков, таяния снега, паводковых и грунтовых вод); на фиг.3 (разрез А-А) - схема формирования пригрузочного яруса (II-^й ярус) отвала с оттоком воды по дренажным канавам и уплотнением породы (плотность породы ρ=ρ_mах); на фиг.4 схемы формирования отвала на полную высоту и емкость с ярусами I, II, III, IV.

Предлагаемый способ формирования многоярусного отвала на косогоре включает пять этапов: 1 - подготовки участка косогора, где отвал достигает предельного состояния перед обрушением, 2 - подведение насыпи для пригрузки отвала с разжиженной породой и 3, 4 и 5 этапы - отсыпка ярусов II, III, и IV до полной высоты и емкости отвала.

Работы первого этапа начинают с проведения траншей (канав) на склоне на месте смещения отвала 1 при деформации 2, разжижения пород 3 (плотность породной массы ρ=ρ_min) за счет таяния снега в нем, попадания жидких осадков, грунтовых и паводковых вод, и собирающихся перед призмой упора 4 перед обрушением 5 отвала.

На втором этапе к этому участку сместившегося отвала подводят насыпь 6 для создания пригрузки на породное тело отвалов и его откосы для отжима и оттока воды по дренажным канавам 7.

На 3-^м этапе отсыпают II-^й ярус отвала, на 4-^м этапе - III-^й ярус отвала, а на завершающем этапе на отметке верхнего яруса за счет отвода воды из тела отвала II-^го яруса и снижения его бокового давления на III ярус отсыпают ярус I и затем ярус IV.

Данный способ формирования многоярусного отвала обеспечивает стабилизацию отвалообразования на косогоре, исключает обрушение отвалов и способствует повышению их емкости.

На фиг.5 показан отвал “а”, который до достижения критического состояния при смещении на пологую часть склона с образованием горбообразного откоса “б”, начинает пригружаться отсыпкой пород с помощью механизма (например, драглайна), устанавливаемого на скальном основании, и образует новый откос отвала “в”, который развивается при продолжении отсыпки пород до положения “г”, когда силы сопротивления слоев пород, отсыпанных на пологих участках F_сп, не превысят силы сдвига F_сд. При этом достигается стабилизованное состояние отвала с прекращением его деформации. Об этом свидетельствуют меньшие величины силы сдвига F_сд и сопротивления сдвигу F_сп, которые примерно равны при деформации отвала по сравнению с их соотношением при пригрузке отвала.

При этом суммарные силы сдвига ΣF_сд значительно меньше суммарных сил сопротивления ΣF_сп

ΣF_сд<ΣF_сп

Емкость отвала увеличивается в 2-3 раза и более при крутых и высоких склонах гор по сравнению с традиционным способом формирования отвалов на склонах.

На фиг.6 показан отвал “А” при смещении его на пологую часть склона до достижения предельного состояния. Его пригрузку осуществляют с боков первоначальной площадки проведением наклонных съездов “Б”, которые завершают развитием разгрузочных площадок “В”. С них ведут отсыпку пород до тех пор, пока нижние слои отвала на пологом участке не будут иметь силы сопротивления, больше сил сдвига. При этом общий контур откоса по низу займет положение “Г”, а контур пригруженного отвала не переместится в положение “Д”.

Данное изобретение обеспечивает стабилизацию отвалообразования на склоне, исключение его обрушения и повышение емкости отвала.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №829940, кл. Е 21 C 41/26, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР №987102, кл. Е 21 C 41/30, 1983.

3. Отвалы на горных склонах / Э.Б. Красносельский, Г.В. Калабин, Б.К. Оводенко и др. Л.: Наука. - 1975. - 152 с.(прототип)

Формула изобретения

1. Способ формирования отвалов на косогорах в условиях горного рельефа, включающий последовательную отсыпку пород ярусами на отвальном поле, отличающийся тем, что отвалообразование осуществляют осушением тела отвала, сместившегося на пологий участок склона с таянием снега и разжижающейся породой, путем создания пригрузки его верхней площадки и откосов (II ярус) с боковых насыпей, подводимых вдоль косогора, и проведением водоотводящих выработок - траншей, канав с уклоном на участке отвала перед обрушением для сбора воды, а последующую отсыпку ведут вначале нижнего (III яруса), затем I яруса и на последнем этапе на отметке верхнего яруса завершают отсыпку IV яруса на полную высоту отвала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отсыпку пород и пригрузку слоев отвала, сместившихся к основанию отвала, осуществляют с помощью разгрузочного механизма, например драглайна, устанавливаемого у бровки косогора на скальное основание, и ведут отсыпку до тех пор, пока деформация отвала не снизится до минимальных значений при создании передового подпорного слоя на пологой части склона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыпи с боков от деформирующегося отвала проводят с верхней площадки косогора с наклоном в качестве съездов для создания начальных разгрузочных площадок, с которых ведут пригрузку сместившихся слоев пород в средней и нижней зонах деформирующегося отвала до затухания его деформаций при уплотнении породной массы и образовании подпорного откоса на пологой части склона.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6