Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопросов теории и практики определения коэффициента запаса при расчетах устойчивости карьерных откосов и постановка задач исследований 9-27
1.1. Анализ методов, методик и рекомендаций по выбору коэффициента запаса при расчетах устойчивости карьерных откосов 9
1.2. Цель задачи и методы исследований 24
Выводы к главе 1 26
ГЛАВА 2. Обоснование погрешностей определения базовых расчетных величин и методов оценки устойчивости карьерных откосов 27-85
2.1. Природа возникновения и порядок учета влияния грубых погрешностей 27
2.2. Природа возникновения и порядок учета влияния погрешностей, носящих систематический характер 29
2.3. Разработка метода определения среднеквадратической погрешности коэффициента запаса устойчи вости 32
2.4. Случайные погрешности расчетных величин 47
2.5. Оценка точности соответствия физико-механических свойств пород в образце и массиве... 68
2.6. Оценка точности расчетных методов 74
2.7. Срок службы бортов карьеров и учет временного фактора при расчетах их устойчивости 76
Выводы к главе 2 85
ГЛАВА 3. Малые силовые воздействия, их влияние и учет при обосновании величины коэффициента запаса устойчивости 86-112
3.1. Временная нагрузка транспортных средств 87
3.2. Нагрузка от временных строений и объектов в зоне призмы обрушения 93
3.3. Нагрузки от гидростатических и гидродина- Q.мических сил
3.4. Климатические факторы 98
3.5. Сейсмические нагрузки 101
3.6 Гравитационное воздействие луны 1П
3.7. Архимедова сила атмосферы земли 1ПО
1ио
3.8. Гравитационные силы 109
Выводы к главе 3 112
ГЛАВА 4. Технико-экономические показатели, их влияние и учет при оптимизации величины коэффициента запаса устойчивости 113-149
4.1. Разработка критерия оптимизации величины коэффициента запаса устойчивости по фактору случайных погрешностей
4.2. Экономическая оценка затрат на формирование борта и потерь в результате его обрушения 123
4.3. Экономическая оценка ущерба сторонних организаций и государственной инфраструктуры в результате обрушения бортов 133
4.4. Экономическая оценка последствий повышения производственного травматизма в результате гипотетического обрушения 136
4.5. Оптимизация величины коэффициента запаса ус тойчивости, обусловленной случайными погреш ностями, с точки зрения соблюдения максималь ной экономической эффективности 142
4.6. Обоснование величины точности округления для коэффициента запаса устойчивости и основных конструктивных параметров 146
Выводы к главе 4 149
ГЛАВА 5. Разработка метода определения коэффициента запаса при расчетах устойчиво сти карьерных откосов 150-177
5.1 Составление алгоритма обоснования рациональной величины коэффициента запаса устойчивости 150
5.2 Технико-экономическое сравнение вариантов 159
Выводы к главе 5 177
Заключение 178
Список литературы
- Цель задачи и методы исследований
- Природа возникновения и порядок учета влияния погрешностей, носящих систематический характер
- Нагрузки от гидростатических и гидродина- Q.мических сил
- Экономическая оценка затрат на формирование борта и потерь в результате его обрушения
Введение к работе
В настоящее время одна из главных статей дохода государственного бюджета России формируется поступлениями от горнодобывающей отрасли. На долю минерально-сырьевого сектора экономики приходиться 33 % валового внутреннего продукта страны (данные на 2002 год [42]). Значимость данного сектора экономики становится еще более ощутимой, если учесть, что он также является поставщиком сырья, необходимого для эффективного протекания производственных процессов ряда других отраслей страны. Следовательно, обеспечение бесперебойного и рационального процесса функционирования добывающей отрасли является стратегической задачей, определяющей благополучие и безопасность страны в целом.
Одним из наиболее распространенных способов как по частоте применения, так и по объему валовой добычи полезного ископаемого является открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых, на его долю приходится более 80 % всех извлекаемых из недр твердых полезных ископаемых России [73]. При этом ряд практических и научных вопросов ведения открытых горных работ относятся к приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники, а также к критическим технологиям, определенным президентом России 30 марта 2002 г. (ПР-577, 578).
К таковым направлениям с полным правом можно отнести проблему обеспечения устойчивости бортов карьеров важнейшей составляющей, которой является задача определения коэффициента запаса устойчивости (КЗУ). Успешное решение данной задачи благоприятно отразится на всех стадиях ведения открытых горных работ, повысив безопасность, общую экономическую и технологическую эффективность разработки месторождений.
Учитывая, что до настоящего времени многие вопросы этой задачи требуют доработки и совершенствования, адресация внимания методу определения величины КЗУ более чем оправданна.
Цель работы заключается в повышении эффективности и безопасности процесса недропользования путем разработки метода определения рациональной величины коэффициента запаса при расчетах устойчивости карьерных откосов.
Идея работы заключается в расчете коэффициента запаса устойчивости карьерных откосов на основе комплексного анализа факторов, влияющих на устойчивость бортов, с оптимизацией итоговой величины путем оценки производственно-технологического риска и экономической эффективности реализации принятого решения.
Научные положения, разработанные лично соискателем:
для установления рациональной величины коэффициента запаса устойчивости необходимо минимизировать и учитывать грубые, систематические и случайные погрешности физико-механических свойств пород, графических построений, расчетных методов и расчетов, при этом погрешности переменных уравнения равновесия могут варьироваться в широком диапазоне, поэтому их абсолютные значения следует определять индивидуально для рассматриваемых условий получения первичной информации и последующих расчетных процессов;
повышение точности определения конструктивных параметров карьерных откосов может быть достигнуто расширением комплекса силовых воздействий, природных и горнотехнических факторов, подлежащих количественной и качественной оценке и учету в виде составляющих напряженно-деформированного состояния прибортовых массивов;
рациональная величина коэффициента запаса устойчивости в конкретных природных и горнотехнических условиях эксплуатации бортов карьеров долж-
7 на определяться комплексной и последовательной оценкой различных силовых воздействий и факторов, с учетом производственно-технологического риска и экономической эффективности.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением апробированных методов математической статистики и теории вероятностей; соответствием используемых в исследовании подходов законам и положениям, инженерной геологии, физике, геометрии и математике; соответствием результатов исследований материалам практического решения отдельных задач устойчивости бортов карьеров.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем:
установлено, что погрешности как переменных уравнения равновесия, так и величины КЗУ карьерных откосов формируются целым комплексом причин, строго определенным для каждого конкретного случая;
впервые дана количественная и качественная оценка ряда «малых» силовых воздействий, природных и горнотехнических факторов, обусловливающих напряженно-деформированное состояние прибортовых массивов;
установлено, что отдельные «малые» силовые воздействия и факторы очень незначительны по абсолютной величине, тогда как другие вносят вполне существенный вклад в формирование удерживающих и сдвигающих сил;
установлено, что в отдельных случаях экономически целесообразная величина КЗУ характеризуется большим риском обрушения борта.
Научное значение работы заключается в развитии существующих представлений о геомеханических процессах в прибортовых массивах путем комплексного анализа и учета силовых воздействий и факторов, определяющих устойчивость карьерных откосов.
Практическое значение работы состоит в разработке метода определения коэффициента запаса при расчетах устойчивости карьерных откосов, по-
8 зволяющего рассчитывать конструктивные параметры бортов карьеров, более точно отвечающие конкретным природным и горнотехническим условиям ведения горных работ, что обеспечивает безопасную и эффективную разработку месторождений открытым способом.
Реализация выводов и результатов работы. Разработанный метод определения КЗУ используется в учебном процессе кафедры маркшейдерского дела и геодезии (МГГУ) по дисциплине «Управление устойчивостью бортов карьеров» и принят к использованию при реконструкции бортов карьера СП «Эрдэнэт».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях МГГУ - «Неделе горняка» (Москва, 2005-2006 гг.) и на заседаниях кафедры МД и Г (МГГУ) в 2005, 2006 гг.
Публикации. Содержание диссертационной работы достаточно полно отраженно в 5 опубликованных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 3 приложений, содержит 33 рисунка, 32 таблицы, список использованной литературы из 125 наименований.
Диссертационная работа написана под научным руководством проф., д.т.н. Б.В. Несмеянова, на основании исследований выполненных автором в Московском государственном горном университете в период 2003-2006 г.
Автор выражает благодарность научному руководителю проф., д.т.н. Б.В. Несмеянову за консультации, советы, практическую помощь в период работы над диссертацией, проф., д.т.н. В.Н. Попову за ценные советы и рекомендации в период завершения работы, сотрудникам кафедры МД и Г и других кафедр МГГУ за советы в написании отдельных глав диссертации и поддержку в решении практических вопросов.
Цель задачи и методы исследований
Целью данного исследования является разработка метода определения рациональной величины КЗУ отвечающей современным требованиям экономической и технологической эффективности ведения горных работ открытым способом. Решение означенной задачи предполагается осуществить путем комплексного анализа и учета различных факторов устойчивости борта карьера с оптимизацией итоговой величины КЗУ на основе анализа экономической эффективности конкурентно-способных. Полученная, таким образом, величина КЗУ должна характеризовать компромиссное решение между риском обрушения борта карьера и показателями затрат на его оформление, а также потерь при его обрушении.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи (рисунок 1): разработать методы и рекомендации по определению, минимизации и учету различного рода погрешностей (грубых, систематических и случайных) переменных уравнения равновесия и величины КЗУ; обосновать рациональные решения по учету структурной неоднородности прибортового массива и временного фактора (срока службы борта), при расчетах величины КЗУ; разработать методы учета в КЗУ, ряда ранее игнорировавшихся, «малых» силовых воздействий и факторов устойчивости бортов карьера; разработать метод определения рациональной величины КЗУ, путем комплексного учета всех факторов устойчивого состояния борта, с анализом экономической эффективности конкурентно-способных решений оптимизации.
Для решения поставленных задач в работе использованы научные методы анализа и обобщения данных литературных источников, практических исследований, теории предельного равновесия горных пород, аналитический, графоаналитический и графический методы, методы математической статистики и теории вероятностей, технико-экономического анализа предлагаемых решений. На всех этапах исследовательской работы использовалась ЭВМ и различные программные решения математико-статистического анализа и графических построений.
Выводы к главе 1
1. Проведенный литературный анализ показал, что различными исследователями проделана значительная работа по совершенствованию методов и методик определения КЗУ, но ряд аспектов данной задачи требуют своего решения или доработки.
2. Повсеместное внедрение ЭВМ делает возможным дальнейшее расширение числа сил и факторов, подлежащих учету при расчетах величины КЗУ, без значительного усложнения вычислительной части работы.
3. Рациональную величину КЗУ следует определять путем комплексного анализа и учета всех составляющих ее формирующих (силовых воздействий на прибортовой массив, срока службы борта, погрешностей величины КЗУ, технико-экономических показателей разработки борта и карьера и т.д.).
Грубые погрешности КЗУ могут быть следствием ряда причин, которые можно и нужно избегать, среди них необходимо выделить следующие составляющие: грубые погрешности определения расчетных параметров входящих в уравнение равновесия, включая погрешности определения физико-механических свойств пород; грубые погрешности, возникающие на этапе расчетно-графической работы при оценке КЗУ, обусловленные недостаточной внимательностью исполнителя (промахи).
Грубые погрешности, связанные с определением физико-механических свойств пород должны выявляется еще на этапе проведения испытаний на прочность. Так, Е.Г. Чаповский [118] предлагает исключать из оценки результаты, имеющие существенные отклонения от средних значений определяемой величины и приводит критерий доверительных значений, которые может принимать определяемая величина Верхний предел =Х + 3-о; Нижний предел =Х-3-а, (2.1) где X — среднее арифметическое определяемой величины; а - среднеквадратическая погрешность определяемой величины.
Но стоит согласиться с его же замечанием, что простое отбрасывание максимальных и минимальных значений относительно среднего, характери зующего определенные физико-механические свойства, не всегда целесообразно. Так подобные отклонения могут иметь и объективную причину, в частности характеризовать возможную неучтенную анизотропию массива. Поэтому совершенно справедливо не просто игнорировать результаты, значительно отличающиеся от среднего, а предварительно проводить анализ возможных причин данных отклонений.
Грубые погрешности определения переменных уравнения равновесия, могут появиться и на этапе графического построения профиля анализируемого борта, а также определения таких величин: как длина участка поверхности скольжения; угол наклона поверхности скольжения в пределах элементарного блока; площадь элементарного блока. Но и здесь вполне возможно минимизировать проявление грубых погрешностей внимательным и тщательным отношением к проделываемой работе. Дополнительный контроль может быть осуществлен в соответствии с выражением 2.1, то есть проверкой отклонений частных значений определяемой величины от ее среднего значения, которые не должны превышать ± 3-о\
Отдельно следует остановиться на грубых погрешностях напрямую связанных с вычислительной частью работы по определению КЗУ, обусловленных «промахами» исполнителя. Учитывая многоэтапность расчетов, а также относительную сложность выражения для вычисления величины КЗУ, на определенном этапе по невнимательности исполнителя, может быть выполнено расчетное действие относительно значений исходных данных совершенно отличных от действительных, что приведет к серьезному отклонению и конечного результата расчета от его «истинной» величины. Здесь еще раз обращаем внимание на необходимость ответственно подходить к решению задачи определения КЗУ. Поэтому совершенно оправданной будет рекомендация проводить контрольные расчеты с целью сопоставления, как конечных, так и промежуточных результатов.
Природа возникновения и порядок учета влияния погрешностей, носящих систематический характер
Любое незначительное изменение данного соотношения в сторону сдвигающих сил инициирует деформационные процессы. Однако в действительности, входящие в выражение переменные: S, у, р, ф, С, L - найдены с некоторой точностью характеризуемой, в том числе, случайной погрешностью. Вследствие этого они не соответствуют «истинным» значениям, что связанно как с несовершенством приборов служащих для их определения, так и неточностью и допущениями методик измерений и расчетов данных переменных.
В отличие от систематических и грубых погрешностей, случайные погрешности полностью исключить из расчетов нельзя, можно лишь совершенствуя методику измерений и последующих вычислений минимизировать их абсолютную величину. Поэтому вышеуказанное соотношение может быть искажено и даже при п=1-условие равновесия может быть нарушено. Равно как можно утверждать, что существует возможность обеспечить условие равновесия при п 1. Это исходит из соображения, что большинство рассматриваемых случайных погрешностей имеют среднеквадратический характер.
Рассмотрим погрешности КЗУ по отдельно взятым переменным, входящим в выражение 2.5. При этом ограничимся анализом точности лишь по основным переменным, без учета точности определения дополнительных сдви 34 гающих и удерживающих силовых воздействий. Это допущение объясняется тем, что в отличие от основных переменных уравнения равновесия, переменные характеризующие дополнительные сдвигающие и удерживающие силы могут иметь самую разнообразную природу и составляющие. Поэтому точность их определения априорно проанализировать невозможно.
Более того, сами величины дополнительных удерживающих и сдвигающих сил имеют значительно меньший вес в формировании общей величины КЗУ, чем силовые воздействия, характеризуемые основными расчетными переменными. Отсюда и случайные погрешности дополнительных удерживающих и сдвигающих сил сыграют гораздо меньшую роль, чем погрешности основных переменных уравнения равновесия. Поэтому, анализ точности исключительно основных переменных уравнения равновесия, повысит универсальность выражения для отыскания среднеквадратической погрешности КЗУ, при существенном снижении общей трудоемкости расчетов и незначительном снижении точности общей величины погрешности.
Среднеквадратическая погрешность функции непосредственно измеренных величин может быть найдена [7; 9; 20; 21; 26; 33], как квадратный корень из суммы квадратов произведений частных производных по каждому аргументу на среднеквадратическую погрешность соответствующего аргумента
Следует отметить, что не все переменные входящие в выражение 2.5 определяются путем прямых измерений. Некоторые из них определяются на основании известной зависимости которая связывает их с величинами найденными путем прямых измерений. То есть ряд переменных определяется путем косвенных измерений, что накладывает определенные требования по отысканию их дисперсии, следовательно, и среднеквадратической погрешности.
Теория статистической обработки результатов косвенных измерений требует учесть возможность наличия корреляционной зависимости между погрешностями результатов прямых измерений, послужившими основой для их определения. Учет выполняется путем отыскания корреляционного момента или коэффициента корреляции. Например, дисперсия косвенно измеренной величины Z [33], наеденной как сумма величин X и Y, определенных прямыми измерениями, составит a2z=CT2x+ay+2-/uXY (2.9) где о-х - дисперсия величины X; aY - дисперсия величины Y; IX,Y - корреляционный момент случайных величин X, Y.
Сама по себе, задача определения корреляционного момента или коэффициента корреляции значительно увеличивает трудоемкость нахождения дисперсии КЗУ, особенно если учесть многофакторный характер формирования как величины случайной погрешности КЗУ, так и величин случайных погрешностей переменных, входящих в выражение 2.5.
Наличие корреляции следует ожидать в случаях, когда обе величины, служащие основой для определения косвенно измеряемой переменной, одно 36 временно измерены с использованием однотипных измерительных приборов и есть основания полагать наличие внешних воздействий одновременно влияющих на формирование случайных погрешностей их измерения.
Учитывая, что исходные величины, для определения переменных, входящих в выражение 2.5, измеряются с помощью различных средств измерения, при этом, как правило, в разное время и часто даже разными операторами, вполне оправданно предположить, что результаты если и будут коррелированны, то в очень незначительной степени и поэтому коэффициентом корреляции при определении дисперсии измерений можно пренебречь. В дальнейшем, при анализе погрешностей переменных входящих в уравнение для отыскания величины КЗУ, именно этим соображением мы и будем руководствоваться.
Нагрузки от гидростатических и гидродина- Q.мических сил
Временные строения расположенные, как в зоне призмы обрушения, так и в непосредственной близости от нее, также оказывают дополнительное силовое воздействие на поверхность скольжения (рисунок 3.5).
Распределение нагрузки от строений, в прибортовом массиве, аналогично распределению нагрузки от транспортных средств, то есть под углом 9 = 45-- -, 2 Рисунок 3.5. - Сема действия нагрузки
Нагрузки создаваемые от строений строениями отличаются от транспортных нагрузок четкой локализацией относительно борта карьера в виду своей стационарности, а также отсутствием динамического воздействия на прибортовой массив.
Расчет нагрузки создаваемой стационарным объектом, можно проводить также как и для транспортной нагрузки, но относительно силового воздействия создаваемого вертикальным давлением приходящимся на единицу площади подошвы фундамента (аф) [53].
Часто горно-геологические условия эксплуатации карьеров осложнены неблагоприятным действием грунтовых и поверхностных вод, а также атмосферных осадков [25; 61]. По данным ВИОГЕМа [34] 49,8% деформаций бортов карьеров, является следствием неблагоприятного воздействия грунтовых и поверхностных вод. В ряде случаев, отдельные негативные моменты, вызванные гидрогеологическими условиями, можно учесть при расчете величины КЗУ.
По замечанию проф. Г.Л. Фисенко, учет сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления не вносит существенного осложнения в расчеты. Так если ниже уровня грунтовых вод (при отсутствии эффективного осушения) залегают водопроницаемые породы, вес водонасыщенной пористой породы отличен от веса горной породы в сухом состоянии. В работе [61] рассматривается конкретный пример из практики недропользования, когда изменение величины КЗУ за счет гидростатического взвешивания достигает 10 %. Архимедово взвешивание можно учесть, если при расчетах величины КЗУ использовать плотность горной породы скорректированную на взвешивающее действие воды. Выражение для коррекции плотности породы на действие сил гидростатического взвешивания согласно [53; 113] выглядит (Vo-Y«) Увзв=—: (3.12) 1 + Є v у где уо - плотность частиц породы, т/м3; Ув - плотность воды, т/м3 (1 т/м3); є - коэффициент пористости породы.
Имеются пути учета самых разнообразных вариантов действия гидростатических и гидродинамических сил, в свое время, исчерпывающим образом рассмотренные, в том числе проф. Г.Л. Фисенко [113]. Поэтому остановимся на изменении физико-механических свойств пород в результате увлажнения, часто выражающиеся в снижении показателей прочностных и деформационных свойств пород.
Следует отметить, что для ряда пород это снижение очень значимо, например, при увлажнении сарматских глин Керченского полуострова отмечено снижение угла внутреннего трения в 2 раза, а сцепления в 2-3 раза [44].
Представление о динамике изменения прочностных свойств пород отвалов сложенных обломками гранитов, грано-сиенитов, диоритов, сиенит-диоритов, диорит-порфиритов, при разной степени их увлажненности дает таблица 3.1, полученная на основе данных исследовательской работы выполненной ВНИПИГОРЦВЕТМЕТом [71].
Также установлено [44], что при наличии большой нагрузки от собственной массы породы или внешних источников, снижение прочностных свойств в результате влагонасыщения происходит менее интенсивно. Таким образом, этому явлению в первую очередь подвержены породы, залегающие на небольшой глубине относительно поверхности, следовательно, именно те которые в большей степени подвержены воздействию атмосферных осадков.
К сожалению строгой зависимости, по снижению показателей физико-механических свойств пород, в результате их увлажненности, для всех типов пород не установлено. Поэтому, учет указанных выше негативных факторов в большинстве случаев может потребовать дополнительных специальных исследований.
Как показывает анализ, выполненный проф. М.Е. Певзнером, атмосферные осадки «...существенно интенсифицируют деформационные процессы», наибольшее количество деформаций откосов на карьерах происходит в наиболее дождливый период времени [75]. Учет изменения устойчивости карьерных откосов под действием атмосферных осадков в жидком состоянии, можно осуществить аналогично вышеописанному, путем применения в расчетах показателей физико-механических свойств пород в увлажненном состоянии, прини мая во внимание скорость инфильтрации, пористость пород и наибольшее количество атмосферных осадков выпадающих в данной местности в ограниченный период времени.
Здесь следует отметить, что атмосферные осадки, выпадающие в твердой фазе (в виде снега), скапливаясь на поверхности борта (уступа), не изменяя физико-механических свойств пород, тем не менее, создают дополнительный при-груз к массе призмы возможного обрушения (рисунок 3.6). Такой пригруз, осадки создают только в случае, когда они не успе- Р ваю растаять и инфильт роваться в породный массив, то есть в период года со среднесуточной температурой ниже О С. Учитывая приблизительную равномерность распределения осадков приходящихся на единицу площади поверхности уступа, дополнительная нагрузка, приходящаяся на один метр бермы по фронту карьера, составит Fdon=t-S-h-ye, (3.13) где t - количество дней со среднесуточной температурой 0 С; g - ускорение свободного падения, м/с2; Ув - плотность воды, т/м3 (1 т/м3); h - количество осадков выпадающих в вышеуказанный период, м. В определенных условиях при пологих углах откоса снег будет также распределен вдоль поверхности откоса, но практически оценить возможность реализации подобного явления достаточно сложно.
Экономическая оценка затрат на формирование борта и потерь в результате его обрушения
Существующие правила безопасности ведения открытых горных работ [27; 89] позволяют проводить расчет конструктивных параметров борта карьера на основе не регламентированного значения КЗУ, а обоснованного исходя из конкретных природных и горнотехнических условий.
Величина КЗУ является функцией многих переменных [101]. При этом численные значения КЗУ могут быть определенны с некоторой степенью точности и требуют коррекции. Таким образом, конечная величина КЗУ отлична от единицы и может быть представлена как произведение частных корректирующих коэффициентов общ ПВ Прасч. сист Пслуч , (5.1) где пв - КЗУ обусловленный фактором времени (сроком службы борта); Прасч - КЗУ обусловленный погрешностью расчетных методов; Псист- КЗУ компенсирующий систематические погрешности обусловленные несоответствием расчетной нагрузки на борт с фактической; пСЛуч - КЗУ обусловленный случайными погрешностями определения переменных уравнения равновесия и частных корректирующих коэффициентов.
Рациональные значения корректирующих коэффициентов, определяются непосредственно исходя из горнотехнических и природных условий эксплуатации карьера. Исключением является КЗУ обусловленный случайными погрешностями определения переменных уравнения равновесия и ча 151 стных корректирующих коэффициентов. Определение его рациональной величины является наиболее сложным этапом оптимизации КЗУ борта карьера и должно быть реализовано путем экономического анализа конкурентно-способных вариантов.
Таким образом, принимая во внимание, что отклонения величины КЗУ от «истинного» значения имеют разную природу и описываются различными свойствами, расчет его рациональной величины следует проводить в определенной последовательности, позволяющей учесть особенности частных корректирующих коэффициентов.
Первый этап оптимизации величины КЗУ призван устранить неслучайные отклонения от его «истинного» значения. При этом последовательность действий (ранее изложенных в виде глав и разделов данной работы) целесообразно представить следующим образом:
1. Анализируются природные и горнотехнические условия эксплуатации месторождения. При этом во внимание принимается, как можно большее количество доступных учету силовых воздействий на прибортовой массив.
2. Проводиться районирование карьера по принципу выделения участков характеризующихся сходными природными и горнотехническими условиями эксплуатации.
3. Для участков характеризующихся сходными природными и горнотехническими условиями определяется уникальная совокупность всех сил и факторов, оказывающих влияние на прибортовой массив.
4. Определяются физико-механических свойства горных пород приборто-вого массива, принимая во внимание геологические, гидрогеологические, климатические и иные особенности рассматриваемого объекта.
5. В случае необходимости осуществляется коррекция расчетных механических свойств пород, для приведения к условиям напряженного состояния прибортового массива. Что может быть осуществлено согласно указаниям раздела 2.5.
6. Определяются среднеквадратические погрешности физико-механических свойств горных пород, а также показателей трещиноватости (туї., Шф.і mp.i.( mc.i., и т.д.) обусловленные анизотропией прибортового массива, неточностью лабораторных испытаний и последующих расчетов (раздел 2.4).
7. Выбирается метод расчета конструктивных параметров борта наиболее адекватный рассматриваемым природным и горнотехническим условиям.
8. Определяются частные корректирующие коэффициенты по факторам срока службы борта (принимая во внимание геологические особенности пород прибортового массива, раздел 2.7) - пв., систематических погрешностей КЗУ - Псист, а также при учете погрешности расчетного метода (раздел 2.6).
9. Определяется общий дополнительный КЗУ по факторам: срока службы борта, систематических погрешностей и погрешности расчетного метода из выражения N = nB-npacH. ncucm. (5.2)
Породы слагающие различные элементарные блоки призмы возможного обрушения, могут характеризоваться неодинаковым изменением прочностных характеристик по времени. В этом случае КЗУ по фактору времени следует учитывать дифференцированно для различных участков поверхности скольжения. 10. Определяются расчетные значения прочностных свойств пород (Ср, рр) из выражений ёРР= — (5.4) 153 где С, р - значения сцепления и угла внутреннего трения пород в массиве, соответственно МПа и градус; Ср, рр - расчетное значение сцепления и угла внутреннего трения, соответственно МПа и градус.
В некоторых случаях учет КЗУ компенсирующего систематические погрешности определения расчетных нагрузок (псист.), может быть осуществлен умножением массы пород прибортового массива на его величину (например, при учете сейсмических воздействий, гравитационных особенностей местности). Либо непосредственной коррекцией сдвигающих и удерживающих сил прибортового массива на величины обусловленные «малыми» силовыми воздействиями.
11. Производится расчет конструктивных параметров борта удовлетворяющих условию предельного равновесия.
12. Приняв во внимание выражения 2.5 и 5.2-5.4, в крупном масштабе (например, 1:100) строится поверхность скольжения и устанавливаются параметры призмы возможного обрушения для проверки условия предельного равновесия борта Е srJi cos Ф/ ърр, + Z CPJ ,
13. Если значение КЗУ отличается от единицы (п ), то производится кор рекция конструктивных параметров борта карьера, до удовлетворения ус ловию равновесия удерживающих и сдвигающих сил. В этом случае, дей ствительный КЗУ может быть получен умножением ранее вычисленных расчетных значений прочностных показателей на величину п [70]. Также могут быть предусмотрены (или пересмотрены) специальные мероприятия по увеличению устойчивости прибортового массива.
