Поддержание открытых горных выработок

Выемка значительных объемов горных пород вызывает деформации бортов карьера. Горные породы в днище и бортах карьеров разгружаются от веса извлеченной горной массы и получают возможность деформироваться в сторону выработанного пространства.
К наиболее распространенным нарушениям бортов карьеров относятся оползни, обрушения, оплывины и просадки (рис. 4.39).

Устойчивость уступов и бортов карьеров зависит от свойств и состояния горных пород, существенное влияние на которые оказывают подземные и поверхностные воды. При повышении влажности горной породы происходит ее набухание — увеличение объема и уменьшение прочности — вследствие уменьшения сил сцепления между частицами породы. Например, на карьерах КМА в уступах, сложенных переслаивающимися песчано-глинистыми породами, оползни, оплывины и другие обрушения являются результатом высокой обводненности горных пород.
Подземные воды в результате фильтрации воды в сторону выработки (карьера) создают дополнительные напряжения в горной породе, которые суммируются с гравитационными:
σобщ = σгр + σгс + σгд,
где σгр — гравитационные напряжения, вызванные весом горных пород с естественной влажностью; σгс — гидростатические напряжения, возникающие под давлением воды, которая заполняет все поры и трещины в горной породе; σгд — напряжения, вызванные силами гидродинамического воздействия движущихся подземных вод.
За счет гидростатического взвешивания, гидродинамического давления и набухания глинистых пород на контактах с водоносными породами запас устойчивости борта карьера может снижаться во много раз.
Поддержание открытых горных выработок в устойчивом состоянии осуществляют комплексом различных способов и мероприятий, реализуемых полностью или частично в зависимости от свойств горных пород и производственной мощности карьера. К основным из них относятся следующие.
1. Определение углов откосов с надежным запасом прочности (рис. 4.40). Углы откосов уступов могут изменяться от 25 до 90°, углы откосов рабочих бортов карьера — от 10 до 25°, углы откосов постоянных бортов и траншей — от 15 до 50°. Коэффициент запаса устойчивости принимают при этом для уступов рабочих бортов равным 1,1, а для наиболее важных участков бортов карьеров и капитальных траншей — 1,3-1,5.

2. Осушение массива горных пород и гидрозащита бортов. Процесс заключается в основном в снижении уровня подземных вод, для чего используют дренажные траншеи, горизонтальные и вертикальные дренажные скважины, пробуренные с земной поверхности и оборудованные насосными установками, дренажные подземные вертикальные и горизонтальные выработки с пробуренными из них скважинами, другие различные водоотливные установки.
3. Периодическая корректировка параметров откосов уступов и бортов карьера с учетом изменяющихся горно-геологических и гидрогеологических условий.
4. Осуществление инструментального контроля состояния бортов карьеров силами маркшейдерской службы предприятия; периодическое обновление уступов и бортов карьеров на основе данных маркшейдерских наблюдений.
5. Осуществление специальных мероприятий по искусственному укреплению бортов карьера. К специальным мероприятиям относят укрепление пород с помощью железобетонных свай, анкеров, путем возведения защитных железобетонных стенок; тампонаж и смолоинъекционное укрепление горных пород; применение электроосмоса; укрепление пород изолирующими покрытиями: набрызгбетоном по металлической сетке, пенопластом; агромелиоративные мероприятия.
При выборе способов управления устойчивостью бортов карьеров выполняют оценку технической надежности способов, их технологичности и экономической целесообразности применения.

---