Таблица 1 Методы оценки устойчивости бортов карьеров, разрезов на различных этапах их проектирования и отработки

2. При оценке устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов исходные данные выбираются в соответствии с выбранной моделью деформирования и критерием разрушения прибортовых массивов, созданной на основе инженерно-геологического изучения и районирования месторождения.

3. В качестве исходных данных используются физико-механические свойства массива горных пород и поверхностей ослабления.

4. Корректировку исходных данных для выполнения расчетов устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов допускается осуществлять на основании натурных данных и результатов наблюдений, отражающих фактическое состояние прибортового массива.

5. Учет формы карьера, разреза в плане проводится по решению проектной или специализированной организации путем решения трехмерной задачи.

6. Параметры бортов и уступов карьеров, разрезов определяются в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема конструкции бортов и уступов: h, H_уч, H_г. - соответственно высота уступа, групп уступов, борта; a, a_уч, a_к.уч, a_г. - соответственно, угол откоса уступа, угол откоса группы уступов, конструктивный угол откоса группы уступов и угол откоса борта карьера, разреза; B, B_тр - соответственно, ширина предохранительной и транспортной бермы

7. Определение наиболее напряженной поверхности скольжения производится на основе аналитических расчетов или путем выбора из множества поверхностей ослабления поверхности с минимальным коэффициентом запаса устойчивости.

8. При построении поверхности скольжения определяют положение трещины отрыва, уходящей в массив на глубину H₉₀:

, (1)

где: - прочность пород на одноосное сжатие, МПа; C_n - сцепление в массиве, МПа; - угол внутреннего трения, град.; - объемный вес, мН/м3.

9. На этапе предпроектных работ допускается по решению специализированной организации определять параметры бортов и уступов карьера, разреза методом аналогий.

10. При расчете устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов, в том числе с учетом воздействия сейсмических сил и нагрузок от горного оборудования, с использованием теории предельного равновесия, применяют методы алгебраического или векторного сложения сил (многоугольника сил), а также методы, удовлетворяющие трем уравнениям равновесия (сил и моментов).

11. Схема расчета методом алгебраического сложения сил приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Расчет устойчивости обводненного изотропного откоса с учетом воздействия сейсмических сил методом алгебраического сложения сил

(2)

(3)

(4)

Q_c = K₀ · K₁ · P · k_c (5)

где: P - вес блока, мН; - угол откоса, град.; - угол наклона основания блока, град.; - вес "свободной" (находящейся выше линии откоса) воды в пределах блока, мН; D_i - сила гидростатического давления, мН; H_i,i+1, H_i,i-1 - напор на гранях блоков, мН; l_i - длина основания блока, м; - плотность воды, мН/м³; - удельная нагрузка от оборудования, МПа; P_об - общий вес оборудования/сооружения, мН; a - среднее расстояние между опорами, м; b - расстояние от края оборудования/сооружения до верхней бровки, м; Q_i - сейсмическая сила, мН; - угол между поверхностью скольжения и направлением сейсмической силы, измеренный в вертикальной плоскости, град.; K₀ - коэффициент, учитывающий назначение сооружения и его ответственность (т.е. для карьеров принимают 1,5, для отвалов - 1,0); K₁ - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений (K₁ = 0,25 для бортов и K₁ = 0,12 для уступов и откосов отвалов); k_c - коэффициент сейсмичности, который представляет собой значения ускорения колебаний в долях g; A - дополнительные удерживающие силы, мН; B - дополнительные сдвигающие силы, мН.

12. Схема расчета методом векторного сложения сил приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема расчета устойчивости обводненного изотропного откоса с учетом воздействия сейсмических сил методом векторного сложения сил: P_i - вес рассматриваемого блока, мН; Cl_i,i+1, Cl_i,i-1, Cl_i - силы сцепления, направленные параллельно соответствующим границам блоков, мН; D_i,i+1, D_i,i-1, D_i - силы гидростатического давления по границам блоков, мН; R_i,i+1, R_i,i-1, R_i - реакции по границам блоков, мН; S - сейсмическая сила, мН; - угол наклона сейсмической силы, град.

13. Выбор расчетных схем определяется на основе анализа геолого-структурного строения прибортового массива с учетом принятого масштаба: уступ, группа уступов, борт. Схемы и методические положения расчета устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов приведены в таблице 2.

14. Построение выпуклого профиля борта карьера, разреза осуществляется путем придания каждому его элементу максимального угла наклона, обеспечивающего его устойчивость и устойчивость всех групп элементов борта, начиная с нижнего элемента на уровне дна карьера, разреза. Допускается построение уступов полигональной формы.