Оценка устойчивости откосов горных выработок при изменении гидродинамического режима подземных вод (на примере Коашвинского месторождения, Кольский полуостров).
Введение 3
Глава 1.Общие сведения об участке работ 5
1.1. Местоположение района 5
1.2. Рельеф 5
1.3. Гидрографическая сеть 7
1.4. Климат 7
Глава 2. Геолого - гидрогеологические условия района 8
2.1. Стратиграфия 8
2.2. Гидрогеологические условия 15
2.2.1. Водоносный комплекс четвертичных отложений 16
2.2.2. Подземные воды дочетвертичных образований 18
Глава 3. Методика расчета устойчивости бортов карьеров и отвалов 20
3.1. Методы расчета устойчивости откосов горных выработок 20
3.1.1. Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения 21
3.1.2. Метод многоугольника сил 23
3.1.3. Метод алгебраического сложения сил по потенциальной поверхности
скольжения 24
3.2. Схемы расчета устойчивости бортов карьеров в различных геологических
условиях 27
3.3. Факторы, влияющие на устойчивость бортов карьеров 33
3.4. Учет сейсмических воздействий при расчете устойчивости откоса 36
Глава 4. Расчет устойчивости восточного борта Коашвинского карьера 38
4.1. Схематизация инженерно-геологических условий восточного борта
Коашвинского карьера 38
4.2. Результаты лабораторных определений физико-механических свойств пород 43
4.3. Оценка устойчивости восточного борта Коашвинского карьера 53
Выводы 62
Список литературы 63
Приложения 64
Представленная работа составлена по материалам, полученным в ОАО «МГРЭ».
Устойчивость бортов карьеров и отвалов является одним из основных вопросов при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.
С устойчивостью бортов карьеров и отвалов связаны безопасность работ в карьерах, вопросы технологии, предельные углы наклона бортов, предельная глубина карьеров и дренирование месторождений.
В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению глубины карьеров, освоению месторождений, расположенных в сложных горно-геологических условиях. В связи с этим возрастает вероятность деформаций откосов. Учитывая многообразие горно-геологических и горнотехнических условий, вопросы исследования устойчивости откосов продолжают оставаться актуальными, а практика открытых разработок ставит перед исследователями новые задачи.
Особый интерес данной работы заключается в том, что вопрос оценки устойчивости откосов горных выработок находится на границе двух геологических наук, инженерной геологии и гидрогеологии. Изменение гидродинамического режима подземных вод ведет за собой изменение напряженно-деформированного состояния горных пород вблизи горных выработок, а также изменение прочности пород в процессе разработки месторождения.
Объектом исследования настоящей работы является Коашвинское месторождение апатит-нефелиновых руд, расположенное на Кольском полуострове.
Крупный оползень произошел 08.08.1999 г. на восточном борту карьера и захватил три уступа в четвертичных породах, поэтому вопрос оценки устойчивости откоса на конец отработки месторождения является актуальным и необходимым для безопасного функционирования месторождения.
Цель данной работы - оценить устойчивость откоса карьера при различной степени его обводненности, и определить уровень подземных вод, при котором разработка месторождения безопасна и экономически выгодна.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• Изучить физико-географические условия участка;
• Изучить геологическое и гидрогеологическое строение территории проведения работ;
• Изучить методы расчета устойчивости откосов горных выработок;
• Изучить факторы, влияющие на устойчивость откосов;
• Рассчитать коэффициент устойчивости восточного борта Коашвинского карьера. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры гидрогеологии Санкт- Петербургского государственного университета, особенно заведующему кафедрой к.г.- м.н., доценту Коносавскому П.К., а также сотрудникам ОАО «МГРЭ».
В результате проведения работ были выполнены все поставленные задачи.
Разрез четвертичных отложений Коашвинского карьера характеризуется высокой неоднородностью и изменчивостью. Установить пространственное положение отдельных литологических разностей сложно. Необходимо детальное инженерно-геологическое обследование уступов. Особый интерес представляет выявление зон сочленения коренных пород и четвертичных отложений, на контакте которых отмечаются глинистые прослои, по которым может произойти смещение.
Для расчетов использовались имеющиеся на настоящий момент времени показатели физико-механических свойств. Следует признать, что достоверные значения расчетных показателей физико-механических свойств пород четвертичных отложений возможно получить только обратными расчетами или полевыми методами.
Расчеты коэффициента устойчивости выполнены для обводненного и необводненного бортов, и показывают, что для выбранной поверхности скольжения, откос в сухом состоянии сохраняет устойчивость в течение длительного времени. При обводнении уступы борта сохраняют устойчивость лишь при определенном уровне подземных вод.
Необходимый запас коэффициента устойчивости (1,4) получается при 70% обводненности восточного борта карьера. При данном уровне подземных вод отработка карьера является безопасной и экономически выгодной.
Должна быть запланированная система водопонижения (скважины ВП) на конец отработки карьера, которая даст необходимые срезки уровней подземных вод в этой части восточного борта карьера для обеспечения устойчивости борта.
Толчком к формированию оползня является совместное действие гидростатических и гидродинамических сил подземных вод.
Интенсивная разгрузка подземных вод сопровождается уменьшением прочностных свойств четвертичных пород, что также приводит к снижению устойчивости уступов карьера
Необходима организация строгого контроля за обводненностью борта на этом участке карьера.
