Спосіб визначення стійкості м’яких розкривних порід

Спосіб визначення стійкості м'я ких розкривних порід, що включає вибір робочої області, визна 3 32759 кар’єру опорні репери розташовують на верхній і нижній площадках борта парами на відстані один від одного не менше ніж 20м. Відстань від опорного репера до верхньої брівки укосу борта приймають рівним 2Н, де Н - висота борта. Від нижньої брівки укосу до опорного репера на нижній площадці ця відстань - 0,3Н. На нижній, а також на верхній площадках, у межах ширини призми можливого обвалення а, рівної 0,8Н, відстань між робочими реперами приймають рівним 5-15м. За межами призми обвалення цю відстань збільшують до 30м. На кожнім уступі укосу борта закладають не менше двох робочих реперів. 4. Перед винесенням у натуру проекту спостережної станції від пунктів маркшейдерської опорної мережі в даному районі виносять вихідні репери, що повинні знаходитися від опорних у межах прямої видимості і за межами очікуваних зрушень земної поверхні. Координати вихідних реперів визначаються проложенням теодолітних ходів, засічками, висоти - технічним нівелюванням. Висотну оцінку опорного репера визначають нівелюванням III класу. На кожній профільній лінії для визначення зсуву реперів роблять нівелювання і вимір відстаней між ними. 5. Після закладки реперів до початку процесу зрушення виконують дві серії спостережень, що дозволяє одержати їхнє ви хідне положення. 6. Визначають періодичність наступних спостережень. У початковий період необхідно зробити оцінку швидкості деформування прибортового масиву. Для цього раз на місяць роблять 3-4 спостереження. Для визначення критичних швидкостей зсувів, що передують обваленню чи сповзанню зсуву, період спостережень зменшується до тижнів і навіть днів. При швидкості зсуву більше, ніж 10мм за добу, спостереження виконуються щодня. Висотні оцінки реперів визначають геометричним чи тригонометричним нівелюванням, причому геометричне нівелювання застосовують при витриманих схила х з нахилом до 25-30°. Вимір відстаней між реперами виконують сталевими компарованими рулетками за методикою полігонометрії 1 розряду, а також світлодалекомірами типу МСДЇМ, СТ5 «Блиск» і ін. 7. Камеральна обробка включає перевірку і відповідну обробку польових журналів, обчислення горизонтальних відстаней між реперами. Повний обсяг обробки результатів спостережень по профільній лінії включає обчислення горизонтальних і вертикальних зсувів, побудову векторів повних зсувів, обчислення горизонтальних деформацій і відносного зрушення. 8. По робочій області (профільній лінії) будують вертикальний розріз борта кар’єру, на якому показують початкове положення локальних зон (робітничих реперів). Потім відкладають вектори вертикальних і горизонтальних зсувів реперів. Положення лінії ковзання в прибортовому масиві дозволяє визначити тип зсуву, а оцінка швидкостей наростання деформації - прогнозувати деформування зсуву з часом. 4 Прогнозну оцінку стійкості укосу і ступінь небезпеки деформацій, що розвиваються, найчастіше роблять шляхом порівняння розмірів максимальних швидкостей зсуву прибортового масиву, що спостерігаються, і критичних швидкостей зсуву, встановлених спостереженнями для конкретних інженерно-геологічних умов і типів деформацій укосів. [Маркшейдерское дело: Учеб.для вузов. - В двух частях // Под ред. И.Н.Ушакова. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1989. - Часть 2 // А.Н.Белоликов, В.Н.Земисев, Г.А.Кротов и др. 437с.: ил.] Недоліки: значний обсяг, велика трудомісткість виконуваних робіт, великі часові і матеріальні витрати, значення фізико-механічних властивостей гірських порід беруть за даними найближчих геологічних свердловин, що можуть бути розташовані на відстані десятків метрів від локальної зони. Це значно впливає на точність прогнозу стійкості бортів кар’єрів. В основу експрес способу визначення стійкості м’яких розкривних порід поставлена задача удосконалення відомого способу визначення стійкості м’яких розкривних порід, у якому шляхом включення нових технологічних операцій і їх послідовності досягається можливість достовірного визначення фізико-механічних характеристик досліджуваних порід, експрес-діагностики їх стійкості та вибору раціональних технологічних параметрів ведення гірничих робіт, і за рахунок цього зниження матеріальних і часови х ви трат, підвищення ефективності і безпеки ведення гірничих робіт. Задача вирішується тим, що у способі визначення стійкості м’яких розкривних порід, згідно корисній моделі, що включає вибір робочої області, визначення локальних зон, визначення ступеня стійкості порід попередньо задають колірну палітру відповідну фізико-механічним характеристикам гірських порід, визначення кожної локальної зони здійснюють одночасно по всьому перетині обраної області в колірній палітрі, а прогноз ступеня стійкості здійснюють шляхом зіставлення обумовленої палітри кожної локальної зони з заданою колірною палітрою і подальшим розрахунком стійкості гірських порід відомими методами. На Фіг.1 представлено репер, закладений на ділянці, що деформується. Де 1 - рейка; 2 - репер; 3 - шарнір; 4 - тріщина; l - відстань між упорами рейок. На Фіг.2 представлено профільну лінію із закладеними опорними 5 і робочими 6 реперами. На Фіг.3 представлені: 7 - уступ, 8 - підуступ, 9 - локальні зони, 10 - шари гірських порід в обраних робочих областях (перетинах). На Фіг.4 приведено еталонний квадрат із колірною моделлю CMYK, де: першому квадрату 11 відповідає колір: С:100%, М:0%, Y:0%, K:0%; другому квадрату 12 - колір С:0%, М:100%, Y:0%, К:0%; Третьому квадрату 13 - С:0%, М:0%, Y:100%, К:0%; четвертому квадрату 14 - С:0%, М:0%, Y:0%, K: 100%. У таблиці 1 приведена відповідність кольору гірських порід у палітрі CMYK їх фізико-механічним 5 32759 характеристикам, де: 1 - суглинок жовто-бурий; 2 глина червоно-бура; 3 - глина мергеляста; 4 - глина темно-сіра; 5 - глина зеленувато-сіра. Спосіб реалізують наступним чином: 1. Розкривні породи на кар’єрах відрізняються не тільки складом, фізико-механічними властивостями, але і кольором. Так, наприклад, глини мають безліч кольорів і відтінків (зелені, бурі, білі, червоні і т.д.) з визначеною відповідністю фізикомеханічних властивостей (коефіцієнт зчеплення, кут вн утрішнього тертя і т.д.). 2. Заздалегідь задають колірну палітру, що відповідає фізико-механічним характеристикам гірських порід. 3. Визначають робочі області на місці ведення гірничих робіт, які вибирають на укосах уступів поблизу геолого-розвідницьких свердловин. 6 4. На будь-якому цифровому знімку вибирають робочу область, в будь-яких точках з нескінченної безлічі визначають локальні зони одночасно по всьому перетину за допомогою комп’ютерної програми Adobe Photoshop в одній з колірних моделей (RGB чи CMYK). Визначають об’єктивно процентне співвідношення складових кольорів. (У результаті дослідження перевага віддана колірної моделі CMYK). Далі з пропонованого способу постає: 1.3а допомогою цифрового знімка уступу (див. Фіг.3), комп’ютерної програми Adobe Photoshop, заданої таблиці відповідності кольорів порід їхнім фізико-механічним характеристикам визначають склад порід в уступі (табл.1). Таблиця 1 Фізико-механічні властивості порід і їхня відповідність палітрі CMYK Найменування порід 1 2 3 4 5 С М Y К суглинок жовто-бурий глина червоно-бура глина мергелиста глина темно-сіра глина зеленувато-сіра 26-38 28-41 43-53 30-42 54-60 21-34 26-40 45-58 23-34 35-42 25-43 34-50 44-50 29-36 33-44 0-1 0-6 7-21 0-1 0-1 2. За допомогою цих даних визначають зони найбільш ослаблених порід, схильних до зниження стійкості й зсувоутворенню. З порівняння відповідних характеристик таблиці 1 витікає, що найбільш слабкою породою є суглинок жовто-бурий (кут внутрішнього тертя - 19°48’, коефіцієнт зчеплення 0,6кг/см 2). 3. По одній з відомих методик будують дзеркало ковзання на небезпечній ділянці і з урахуванням механічних властивостей порід розраховують коефіцієнт стійкості укосів бортів кар’єру. Роблять прогноз стійкості бортів кар’єру по ходу подвигання фронту гірничих робіт. У ході виконання роботи використовувалися: цифровий фотоапарат Nikon coolpix 7600, штатив під фотоапарат, програма Adobe Photoshop і комп’ютер. Характеристики цифрового фотоапарата Nikon coolpix 7600:7,1 мегапікселей, триразове оптичне збільшення. Заздалегідь задають колірну палітру, що відповідає фізико-механічним характеристикам гірських порід. Визначають робочі області на місці ведення гірничих робіт, які вибирають на укосах уступів поблизу геолого-розвідницьких свердловин. Робимо фотозйомку обраного перетину. Оскільки черговість гірських порід в уступі відома за даними геолого-розвідувальних свердловин, можна визначити за допомогою програми Adobe Photoshop по знімку, якій породі відповідає колір у колірній моделі CMYK (С - C yan , М Magenta Кут вн утрішньо- Коефіцієнт зчепго тертя лення, кг/см 2 19°48’ 0,6 19°14’ 1,0 14°10’ 2,0 14°25’ , Y -Yellow , К – Black ). Таким чином, одержуємо інтервали кожного кольору. Якщо скласти таку таблицю по всім існуючим на родовищі породам, то можна по фотознімку визначити склад, черговість порід в уступі і їх фізико-механічні властивості. Колір на знімку в будь-якій точці складається з цих чотирьох кольорів у процентному вираженні. Таким чином визначають колір породи в колірній моделі CMYK. Отриманий колір зіставляють із заданою колірною палітрою відповідності фізикомеханічних характеристик гірських порід. Визначають назву і усі відповідні їм показники фізикомеханічних властивостей гірських порід. Після цього за допомогою відомих методів (наприклад: спосіб багатокутника сил) роблять розрахунок стійкості бортів кар’єру і будують площину ослабленої поверхні. Таким чином, визначають, чи схильна дана зона до зсувних яви щ. Упровадження даного способу на виробництві знизить матеріальні витрати, витрати часу, дозволить оперативно й об’єктивно вирішувати різні питання корегування виробничого процесу. Цей вид роботи зможе виконати як геолог, так і маркшейдер з мінімальними витратами часу (від 10 хвилин). Переваги пропонованого експрес-способу: 1. виконання зйомки уступу - одномоментне, під час фотографування уступу; 2. невеликі часові і матеріальні витрати; 7 32759 3. значення фізико-механічних властивостей гірських порід беруть не за даними найближчих геологічних свердловин, а безпосередньо в кожній локальній зоні; Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 8 4. прогноз стійкості бортів кар’єрів можливо одержати відразу ж. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601