Совершенствование методологии прогноза состояния геотехнических систем и управления их устойчивостью на открытых горных работах - Автореферат

Совершенствование методологии прогноза состояния геотехнических систем и управления их устойчивостью на открытых горных работахПовышением уровней потерь и непроизводительных затрат на ликвидацию последствий деформаций уступов, бортов карьеров и отвалов в условиях увеличения глубины первых и высоты вторых, а так же мощности и габаритов эксплуатируемого на них горного оборудования обусловлено повышение требований к достоверности прогнозных оценок напряженно-деформированного состояния перечисленных геотехнических сооружений. С существенным изменением состава и физико-механических свойств пород при экскавации неоднородных толщ связана необходимость разработки новых приборов, предназначенных для испытаний разрыхленных смесей на прочность и сжимаемость, методик получения и обработки исходных данных о составе и свойствах пород, методов определения наиболее вероятного положения границ между квазиоднородными зонами. Основные задачи исследований: - оценить современное состояние разработки проблемы прогнозирования и обеспечения устойчивости бортов, уступов и отвалов при разработке сложноструктурных угольных месторождений и глубокозалегающих россыпей Восточного региона; установить закономерности, отражающие особенности формообразования и деформирования песчано-глинистых отвалов, отличающихся по составу в процессе их отсыпки, а также развития кренов и осадок в основаниях баз шагающих экскаваторов, работающих на таких отвалах; Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что получены новые знания о природе и закономерностях физико-механических процессов, влияющих на устойчивость геотехнических сооружений месторождений, на основании которых: - повышена достоверность оценок напряженно-деформированного состояния геотехнических систем за счет использования: нового оборудования для изучения механических свойств разрыхленных пород и методического обеспечения; эмпирических уравнений, описывающих изменение физико-механических характеристик пород в пределах массивов; расчетных схем, отражающих структурные особенности массивов; решений упругопластических задач, полученных методом конечных элементов;Виды и причины деформаций, факторы, влияющие на устойчивость откосов, закономерности проявления геомеханических процессов, методы прогнозирования и оценки состояния выработок и отвалов, способы управления их устойчивостью описаны и систематизированы в работах А.И. Перечисленными факторами обусловлена необходимость проведения испытаний образцов в лабораторных условиях при реальных уровнях напряжений и условиях передачи нагрузок на породы в массивах, совершенствования приборов, методик проведения и обработки результатов испытаний, преимущественного использования полевых методов при изучении механических свойств пород. В целях повышения надежности оценок напряженно-деформированного состояния экскаваторно-отвальных систем разработаны комплексные методики, в основу которых положены усовершенствованные методы разграничения их основных элементов - отвалов на квазиоднородные зоны, эмпирические уравнения, описывающие изменение свойств пород, анализ решений упругопластических задач, полученных МКЭ при различных параметрах откосов и технических характеристиках экскаваторов. В результате обобщения опыта исследований песчано-глинистых отвалов разработаны системы опробования отвалов, позволяющие автоматизировать процесс пространственной привязки проб, а также значительно уменьшить количество проб из шурфов и скважин за счет увеличения с глубиной шага ?z отбора образцов из шурфов и скважин в порядке, заданном уравнениями (1) и (2). где h - высота отвала; i - номер зоны от его поверхности; п - число зон. При разработке глубоких валунистых россыпей из крупнообломочных, песчаных и глинистых пород надводной и подводной частей забоя формируются отвалы, в пределах которых распределение разномасштабных компонент не имеет закономерного характера изза того, что при разгрузке ковша смеси таких пород поступают в отвалы в виде компактных порций.В результате выполненных исследований, научных обоснований, методических и технологических разработок внесен заметный вклад в решение крупной и актуальной научно-технической проблемы надежного прогнозирования напряженно-деформированного состояния и эффективного управления устойчивостью геотехнических систем, формирующихся при открытой разработке месторождений. На основании анализа и обобщения опыта ведения открытых горных работ в сложных горно-геологических условиях и ранее выполненных исследований дана оценка состоянию разработки проблемы прогнозирования и обеспечения устойчивости геотехнических систем, формирующихся при открытой разработке месторождений, установлена необходимость и предложены пути повышения достоверности оценок напряженно-деформированного состояния геотехнических сооружений месторождений.

Основное содержание работы