Исследование Уртуйского буроугольного месторождения
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
?роизводства.
Анализ современного уровня и тенденций развития технологии отвалообразования позволяет сделать вывод о зависимости решения проблемы от разработки комплекса технических мероприятий, направленных на обеспечение устойчивого состояния отвальных насыпей. При этом особое внимание должно быть уделено методам оценки и сопоставления связанных с этим затрат. Мероприятия по формированию отвалов наибольшей высоты являются целесообразными и с точки зрения сохранения существующих экосистем в связи с уменьшением площади изымаемых под отвалы земель.
В Читинском государственном техническом университете проведены исследования, направленные на увеличение высоты отвалов на разрезе Уртуйский в Забайкалье. На основании результатов исследований предложены требуемые конструктивные и технологические меры. Наращивание высоты отвала слоями потребовало проверки его устойчивости аналитическим методом при известных физико-механических характеристиках слагающих эти слои пород. Выполнена прогнозная оценка эффективности введения тросовых тяжей в массив отвала и управляемой отсыпки отвала породами с заданными свойствами на отдельных участках.
Осуществлена проверка устойчивости откосов при реализации этих мероприятий.
Рассматривается откос внешнего автомобильного (бульдозерного) отвала. Высота отвала варьируется в пределах 5-30 м. В результате вычислений методом конечных элементов была определена высота предельного откоса, при которой обеспечивается его устойчивое состояние, исключается значительное деформирование.
При оценке эффективности армирования откоса тросовыми тяжами в расчетах использованы физико-механические характеристики отсыпаемых в отвал пород, определенные ранее для разреза Уртуйский. Породы в отвал отсыпались на разных стадиях и в различных соотношениях литологических разностей, которые определить или прогнозировать достаточно сложно или даже невозможно. Для расчетов выбраны наиболее слабые с точки зрения устойчивости откоса отвальные смеси с преобладанием глинистого материала. Их характеристики для основной части отвала: модуль деформации Е = 8000 кПа; угол внутреннего трения ? = 18; коэффициент Пуассона v = 0,3; удельный вес ? = 20 кН/м3; удельное сцепление с = 60 кПа. Для ослабленной зоны у его края приняты характеристики: Е = 3000 кПа; ? = 18; v = 0,3; ? = 20 кН/м3; с = 40 кПа.
При высоте Н = 20 м отвал с приводимыми характеристиками теряет устойчивость и деформируется. Поэтому варианты вычислений ограничивались в дальнейшем высотой. В расчетную модель включен слой основания под отвалом. Горизонтальными линиями выделены этапы формирования слоев до высоты отвала 5; 10; 15 и 20 м. Штриховкой обозначена ослабленная зона отвала откоса шириной 4,7 м с отличными от остального отвального массива характеристиками пород.
Расчет устойчивости отвала выполнялся методом конечных элементов при разбивке части основания и слоев отвала на треугольные конечные элементы. Применено упругопластическое решение задачи с использованием модели Кулона-Прандтля.
На первом этапе вычислений производился расчет отвала без усиления с перечисленными выше физико-механическими характеристиками и размерами. При высоте 5; 10 и 15 м отвал находился в устойчивом состоянии, хотя несколько элементов перешли в пластическое состояние. При расчете отвала высотой 20 м отмечалось значительное деформирование откоса.
Для обеспечения устойчивости отвала высотой 20 м предложено использовать армирование его массива гибкими тросовыми тяжами. Авторами разработаны и предложены разные схемы армирования отвала с применением использованных автопокрышек использованных тросов от горно-транспортного оборудования как основных элементов плоских и объемных армирующих структур. Общим для этих схем является то, что одновременно с послойной отсыпкой в теле отвальной насыпи устанавливаются армирующие структуры, которые пересекают возможные поверхности скольжения, эффективно противостоят деформациям и уменьшают вероятность перехода массива отвальных пород из равновесного состояния в неравновесное.
В схеме армирования яруса отвала тросовые тяжи соединены с несколькими анкерующими элементами, в виде автомобильных покрышек. Линиями здесь обозначены тросовые тяжи, кружками - точки их анкерования. Из технологических и конструктивных соображений принимается вариант укладки тросов в горизонтальной плоскости, хотя чаще тяжи и анкеры предлагается устанавливать под острым углом к направлению смещения сдвигаемой части массива. Как показали вычисления, устойчивость отвала высотой 20 м обеспечивается укладкой двойных горизонтальных тросовых тяжей диаметром 38 мм суммарной площадью сечения А = 2 х 0,000505 = 0,00101 м2 при шаге укладки в плане 4 м. Длина каждого троса составляет 40 м. Через каждые 10 м по длине выполняется анкерование тросовых тяжей шинами.
Армированный таким способом отвал высотой 20 м сохраняет свою первоначальную форму. Обширные деформации и перемещение отвальных пород по склону отсутствуют. В то же время в отвальном массиве наблюдаются отдельные незначительные пластические зоны и трещины на расстоянии 11 м от бровки, а также в правой части отвала на глубине 5-20 м от поверхности в зоне, не охваченной тросовыми тяжами. Выполненные расчеты позволяют проследить за изменением полей напряжений в отвале с увеличением высоты и включением в него армирующих элементов. Вертикальные напряжения ?у в основном определяются весом вышележащей породы. П?/p>