Г. А. Ворошилов, канд. техн. наук
Р. В. Криницын, канд. техн. наук
Н. А. Свещинская, ведущий инженер (ИГД УрО РАН)
УДК 622.271.4:622.882
При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом по разным причинам случаются оползневые явления с обрушением участков бортов карьеров с нарушением уступов, берм безопасности и рабочих площадок, что приводит к консервации запасов полезных ископаемых под завалом и значительным осложнениям их разработки.
В статье приводится порядок отработки оползня с последовательной разборкой завала и приведением в устойчивое предельное положение обрушенного борта. При этом производится расконсервация запасов полезного ископаемого с возможностью его последующей разработки.
Ключевые слова: карьер, обрушение, консервация запасов, порядок отработки, оползень, нарушение уступа.
Разработка Ново-Пашийского месторождения цементного сырья ПАО «Горнозаводск цемент» в Пермском крае осложнена тем, что в юго-восточной части восточного борта карьера на участке протяженностью приблизительно 300 м произошел оползень с выполаживанием от трех до четырех уступов по высоте 40 м, образовав выпуклый в сторону выработанного пространства контур борта с ломаной линией откоса и отсутствием рабочих площадок и берм безопасности (рис. 1).
При этом в юго-восточной части восточного борта до границы подсчета остались законсервированными примерно 120 тыс. м3 балансовых запасов известняков.
Проектное положение восточного борта предусматривалось со сдвоенными уступами при их погашении на предельном контуре в восточной части: 270 м — 250 м; 250 м — 230 м; 230 м — 220 м; 220 м — 210 м; а также строенными 260 м — 230 м в юго-восточной части.
Фактическое положение борта после его обрушения представлено снизу одним уступом 230 м — 220 м, а выше — сплошным уступом 267 м — 230 м почти 40-метровой высоты с ломаной линией контура угла уступа, как показано на рис. 2 на разрезе по линии В-В.
Постановка юго-восточной части борта в проектное положение осложнена отсутствием рабочих площадок и берм безопасности для установки горного оборудования: буровых станков и экскаваторов.
В локальном проекте «Расконсервация и постановка в предельное положение восточного борта известнякового карьера Ново-Пашийского месторождения цементного сырья ПАО «Горнозаводскцемент», выполненном ИГД УрО РАН, авторами статьи предложено выпуклую часть восточного борта спрямить, сдвинув до технической границы карьера в пределах существующего горного отвода.
Необходимое расстояние по разносу борта на участке спрямления до границы горного отвода составляет от 5 м до 20 м по поверхности. Разбор разрушенного борта и его разнос возможны только при последовательном подвигании уступов слоями сверху вниз начиная от поверхности в зоне обрушения четырех уступов при полном отсутствии рабочих площадок и берм безопасности (рис. 3, 4, 5).
Буровые работы, учитывая необходимую мобильность, могут производиться импортными буровыми станками Power 7000 SCDB и PanteraDR 1500i с рекомендуемыми диаметрами скважин 115 мм и 130 мм или отечественным буровым станком УРБ-2А-2 с диаметром скважин 140 мм (рис. 6).
Фактическая средняя производительность по известнякам для указанных буровых станков составляет 130–160 м за 8-часовую смену.
Объем взрываемой горной массы должен составлять 15–40 тыс. м3. Сетка скважин — шахматная. Количество рядов скважин на блоке от двух и более. Скважины вертикальные. Тип применяе-мого ВВ для заряжания скважин любой обводненности — эмульсионные ВВ «Нитронит Э-70» и «Нитронит Э-100», для сухих скважин — «Гранулит РП» и другие аналогичные ВВ, допущенные к постоянному применению Ростехнадзором РФ для данных условий.
Во всех случаях при погашении уступов на предельном контуре при ведении БВР:
— применяются схемы многорядного короткозамедленного взрывания, позволяющие одновременно взрывать по одному заряду, что предопределяет мягкое сейсмическое воздействие на массив горных пород, слагающий борт карьера;
— увеличенный интервал времени замедления по последнему ряду скважин снижает остаточные деформации в законтурный массив;
— ширина контурного блока не ограничивается и зависит от ширины зоны разноса борта до предельного положения (от 5 м до 20 м);
— удельный расход ВВ для последнего ряда скважин снижается на 20 %.
При расконсервации юго-восточной части восточного борта на выемочно-погрузочных работах предполагается использовать гидравлический гусеничный экскаватор типа «Обратная лопата» VolvoEC 480 с ковшом емкостью 3,4 м3 (рис. 7).
Экскаватор имеет отличную проходимость и устойчивость. Подстраиваться под определенные условия работы, такие как работы на развале горной массы после взрывания, машина может за счет регулируемой ширины между гусеницами. За счет увеличения дорожного просвета достигается защита днища от внешних воздействий и ударов твердого грунта. При этом в сложенном положении техника становится довольно компактной, что облегчает ее перевозку. Полная масса экскаватора составляет 53 100 кг. При этом машина способна передвигаться со скоростью до 5,1 км/ч, максимальный преодолеваемый подъем для данного экскаватора составляет 35º. Техника Volvo EC 480 позволяет достичь высокой производительности за счет мощного двигателя и современной гидравлики, а также уменьшить рабочий цикл на 10 %. Экскаватор Volvo EC 480 оборудуется кабиной с повышенным круговым обзором.
Для транспортирования ископаемого на склад и вскрышных пород на отвал будут использоваться автосамосвалы SCANIA G440 грузоподъемностью 30 т, как для перевозки горной массы с верхнего уступа разносимого борта известнякового карьера, так и известняков, переваленных с верхних уступов при расконсервации восточного борта на концентрационный горизонт 230 м, где погрузка будет производиться также экскаватором Volvo EC 480 в автосамосвалы SCANIA G440 (рис. 8).
На основании проведенных инженерно-геологических исследований восточного борта известнякового карьера Ново-Пашийского месторождения произведены расчеты устойчивости углов погашения уступов и борта в отметках 230–270 м, а также порядок постановки их в предельное положение. Устойчивость уступа с углом погашения 60º обеспечивается при его высоте 35 м. Соответственно, локальным проектом рекомендован угол погашения 20-метровых сдвоенных уступов 60º.
В результате разноса восточного борта до технической границы в пределах существующего горного отвода борт будет спрямлен и приведен в устойчивое безопасное положение. При этом будут расконсервированы 120 тыс. м3 (300 тыс. т) балансовых запасов известняков, что составляет 12 % от запланированной годовой добычи известнякового карьера ПАО «Горнозаводскцемент».
Список литературы
1. Технический проект разработки Ново-Пашийского месторождения цементного сырья. Участок глинистых сланцев. Участок известняков. Раздел 3. «Технические решения». Книга 1. «Участок известняков» 252.00 — ОР1. Том 3.1. Главный инженер проекта А. А. Стариков. — 2016.
2. Локальный проект «Расконсервация и постановка в предельное положение восточного борта известнякового карьера Ново-Пашийского месторождения цементного сырья ПАО «Горнозаводскцемент» х. д. № 04/19/20/19-сл. — 2019. ИГД УрО РАН. Главный инженер проекта Ворошилов Г. А. — 84 с.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» (введены в действие с 03.10.2014).
4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах».
5. Типовой проект производства буровзрывных работ по рыхлению известняков в карьере ОАО «Горнозаводск-цемент» ЗАО «Пермьвзрывпром». — 2014.
6. Дополнения к типовому проекту производства буровзрывных работ по рыхлению известняков в карьере ПАО «Горнозаводскцемент» в части контурного взрывания по заоткоске уступов при их погашении в предельном (проектном) положении.
7. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров. — Л., ВНИМИ. — 1972. — 165 с.
