"Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости" (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

2.2.9. Непосредственно на карьере единичные точки замеров элементов залегания поверхностей ослабления наносятся на круговые равнопромежуточные сетки (рис. 2). На круговой диаграмме определяются средние значения элементов залегания систем как медианные значения для группы нанесенных на сетку точек каждой системы.

Для выявления основных систем трещин на месторождении средние значения элементов залегания каждой отдельной системы наносятся на сводную круговую диаграмму трещиноватости.

2.2.10. Замеры элементов залегания трещин производятся горным компасом; в магнитных породах на каждом участке замера определяется магнитное склонение, для этого производится визирование горным компасом по направлению с известным азимутом простирания.

В тех случаях, когда магнитное склонение определить не удается, рекомендуется солнечный компас (ориентир), у которого вместо обычной магнитной стрелки в центре круговой шкалы горного компаса нормально к плоскости ее устанавливается металлический стержень высотой 4 - 5 см. При замерах солнечным компасом фиксируются азимут тени стержня и время наблюдения. Истинное направление Солнца в каждый момент устанавливается по местному времени. Для удобства заранее составляется таблица с указанием истинного направления на Солнце в зависимости от времени для данной местности.

Рис. 2. Круговая равнопромежуточная сетка

1 - элементы залегания наслоения;

2 - элементы залегания систем трещин по единичным замерам;

3 - средние значения

В тех случаях, когда по тем или иным причинам определить элементы залегания солнечным компасом или введением поправок за магнитное склонение не представляется возможным (например, при замерах элементов залегания, поверхностей ослабления в шахте, на теневой стороне в карьере и др.), используется трещинный угломер, состоящий из 3-х частей: 1) Т-образной линейки, 2) лимба с нанесенными делениями через 1 - 2 градуса, 3) визира, жестко скрепленного с лимбом угломера.

Наблюдения трещинным угломером производятся следующим образом: линейка угломера, вращающаяся вокруг вертикальной оси лимба, прикладывается по линии простирания трещины, после чего визир, жестко связанный с лимбом, направляется на теодолит или удобный для визирования ориентир (например, триангуляционный пункт, копер шахты и т.п.), и производится отсчет по лимбу. Азимут простирания трещины определяется непосредственно в натуре.

2.2.11. При описании характера поверхности трещин следует указывать, является ли поверхность волнистой или ровной, шероховатой или гладкой, заполнена ли трещина инфильтрационным материалом и каким именно (глинка, окислы железа и т.д.).

Расстояния между трещинами определяются непосредственным измерением линейкой, нивелирной рейкой или рулеткой. При изучении интенсивности трещиноватости можно использовать масштабное фотографирование откосов.

Масштабное фотографирование выполняется в следующей последовательности:

а) на изучаемом участке уступа устанавливаются две нивелирные рейки (одна по падению откоса уступа, другая - горизонтально вдоль простирания уступа);

б) уступ фотографируется с таким расчетом, чтобы в кадр попали рейки, а также верхняя и нижняя бровки уступа;

в) выполняется камеральная обработка фотоснимков:

- определяется масштаб изображения М (на фотоснимках размером 9 x 12 см величина М колеблется от 1:100 до 1:300),

- на фотоснимке намечаются 2 - 3 замерных участка - "окна" (не выше 2 - 3 м от верхней бровки уступа) размером 3 x 3 см,

- с помощью линейки замеряются размеры всех попавших в "окно" структурных блоков,

- зная величину М, находят истинные размеры структурных блоков и среднее значение интенсивности трещиноватости на изучаемом участке.

2.2.12. В результате изучения структурных особенностей массива горных пород месторождения составляются структурные планы (карты) (рис. 3) и профили, на которых по каждому уступу и по каждому участку наносятся все точки замеров сплошных трещин и средние значения элементов залегания наслоения, рассланцованности и систем ступенчато расположенных трещин отдельности. Азимут падения сплошной трещины показывается стрелкой, рядом цифрой - угол падения трещины и ее размеры, причем первая цифра означает размер по простиранию, а вторая - по падению. Среднее значение азимута падения наслоения, рассланцованности, генеральной системы трещиноватости, а также систем трещиноватости на каждом участке показывается стрелкой, угол падения - цифрой. На участках с интенсивностью трещиноватости более 3 условным знаком обозначается форма элементарных структурных блоков (кубическая, параллелепипедальная, косоугольная или многогранников), а рядом со знаком цифрой обозначается интенсивность трещиноватости. Структурный план по мере отработки месторождения должен все время пополняться.

2.2.13. Структурные планы и профили наглядно показывают положение основных направлений поверхностей ослабления прочности по отношению к бортам карьеров и их взаимное расположение и позволяют произвести выбор расчетных схем как для борта в целом, так и для отдельных участков и уступов; осредненные размеры элементарных структурных блоков позволяют с достаточной точностью определить коэффициент структурного ослабления массива горных пород.

Рис. 3

ГЛАВА 3

МАРКШЕЙДЕРСКИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

3.1. Общие положения

3.1.1. Целью маркшейдерских наблюдений является:

а) установление границ распространения и вида деформаций горных пород;

б) определение скорости и величин деформаций;

в) определение критической величины смещений, предшествующих началу активной стадии, для различных инженерно-геологических комплексов;

г) предрасчет развития деформаций во времени при углубке карьера.

3.1.2. Для проведения маркшейдерских наблюдений за деформациями бортов карьеров и откосов отвалов закладываются специальные наблюдательные станции, на которых периодически проводятся инструментальные наблюдения. Наблюдательная станция состоит, как правило, из нескольких профильных линий, по которым расположены опорные и рабочие реперы.

3.1.3. Инструментальные маркшейдерские наблюдения за деформациями бортов и отвалов должны быть начаты одновременно с началом развития вскрышных работ на карьере.

В технических проектах разработки месторождений открытым способом должны содержаться проекты наблюдательных станций по наблюдению за деформациями бортов в целом и за деформациями отдельных участков бортов с неблагоприятными условиями устойчивости. В тех случаях, когда технические проекты отработки месторождений не содержат проектов наблюдательных станций, последние составляются геолого-маркшейдерской службой предприятий. По мере накопления данных наблюдений за деформациями бортов карьеров и отвалов проекты наблюдательных станций и периоды наблюдений могут изменяться в соответствии с фактическими горно-геологическими условиями.

3.1.4. Использование инструментальных маркшейдерских наблюдений основывается на следующих положениях:

а) возникновению оползней и обрушений откосов предшествуют длительно развивающиеся микродеформации (скрытые деформации) прибортовых массивов;

б) отстройка бортов карьеров по предельному (проектному) контуру при существующих системах открытой разработки месторождений занимает значительный промежуток времени, вследствие чего период скрытой стадии деформирования бортов, предшествующий активной стадии, растянут во времени, что позволяет по результатам наблюдений судить о характере и степени опасности тех или иных деформаций;

в) для правильной интерпретация характера деформаций бортов длительные инструментальные наблюдения должны сопровождаться детальным изучением геологического строения отдельных участков месторождения и физико-механических свойств пород (в особенности деформационных свойств, в том числе предельных деформаций);

г) на устойчивость бортов карьеров оказывают влияние многие факторы, часть из которых учитывается с большой погрешностью, определяющей необходимость введения при расчетах устойчивости значительных коэффициентов запаса; материалы инструментальных наблюдений за деформацией бортов карьеров и отвалов дают возможность устанавливать углы наклона бортов и откосов отвалов с меньшим коэффициентом запаса;

д) позволяя дать количественную оценку деформации откоса, маркшейдерские инструментальные наблюдения, в комплексе с инженерно-геологическими и гидрогеологическими исследованиями, помогают выявить характер начавшейся деформации, что дает возможность сделать прогнозы относительно ее развития во времени и пространстве и наметить мероприятия по устранению причин, вызывающих развитие опасных деформаций.

3.2. Закладка наблюдательных станций

3.2.1. Реперы наблюдательной станции закладываются по линиям, перпендикулярным к простиранию борта карьера в предельном положении (рис. 4). Вначале составляется проект наблюдательной станции, который должен состоять из плана наблюдательной станции в масштабе 1:1000 или 1:2000, краткой пояснительной записки, а также соответствующих геологических карт и разрезов.

Рис. 4. Проект наблюдательной станции на карьере

На плане наблюдательной станции должно быть показано:

а) состояние горных работ на момент составления проекта;

б) проект дальнейшего развития горных работ;

в) сооружения, находящиеся на бортах карьера или вблизи отвала;

г) расположение запроектированных профильных линий и реперов на них;

д) рельеф местности.

К плану наблюдательной станции должны быть приложены детальные геологические разрезы, на которые наносятся:

а) границы литологических разностей пород;

б) степень и характер трещиноватости каждой литологической разности;

в) дизъюнктивные нарушения и тектонические трещины большого протяжения с указанием направления и угла их падения;

г) характеристики сопротивления сдвигу ( и K);

д) характеристики сопротивления сдвигу по поверхностям ослабления ( и K') - по тектоническим трещинам, дизъюнктивным нарушениям, контактам между слоями или сланцеватости.

Пояснительная записка должна содержать:

а) общее краткое описание месторождения и горных работ;

б) расчеты по закладке наблюдательной станции (определение количества реперов, длины профильных линий, расстояния между реперами, объема работ по бурению скважин под реперы, расхода материалов - круглого железа, цемента, песка и т.п.);

в) краткую методику наблюдений с указанием сроков производства наблюдений и инструментов, которые предполагается применять.

Все материалы по проекту наблюдательной станции должны быть сброшюрованы и подписаны лицом, составившим проект. Проект наблюдательной станции утверждается главным инженером предприятия.

3.2.2. Профильные линии наблюдательной станции закладываются в различных горно-геологических условиях. В первую очередь, профильные линии закладываются на менее устойчивых участках борта.

Наименее устойчивые участки бортов карьеров характеризуются следующими признаками:

а) крутым углом заоткоски борта или крутым общим углом откоса многоярусного отвала;

б) большой глубиной карьера или высотой отвала;

в) подрезкой слоев в основании бортов и слоистым основанием отвалов;

г) наличием тектонических нарушений;

д) наличием слабых контактов и пластичных слоев в основании бортов или отвалов и ослаблений, обусловленных спецификой древнего и современного рельефа на отдельных участках (балки, ложбины стока, карстовые проявления и т.д.);

е) обводненностью горных пород, увлажнением отвальных масс атмосферными осадками и обводненностью основания отвалов;

ж) наличием на бортах или отдельных уступах больших навалов породы;

з) сейсмическим воздействием взрывов и вибрацией от работы горнотранспортного оборудования (влияющих на устойчивость отдельных уступов).

3.2.3. Крайние пункты профильной линии должны быть заложены вне зоны деформаций, возникающих при углубке карьера до проектной глубины.

Профильные линии проводятся по всему карьеру (через оба противоположных борта и дно карьера), а при большой глубине карьера они закладываются на каждом борту карьера самостоятельно.

Профильная линия состоит из опорных и рабочих реперов. Протяженность части профильной линии без опорных реперов на поверхности, примыкающей к карьеру (рис. 5), должна быть не менее 1,5H (здесь H - глубина карьера) при предельно допустимых углах наклона бортов, полученных на основе расчета устойчивости (при коэффициенте запаса устойчивости, равном 1,2 - 1,3).

Опорные реперы профильных линий закладываются вне зоны деформаций в количестве не менее двух на каждой стороне (рис. 5).

Рис. 5.

3.2.4. Расстояние между рабочими реперами зависит от их расположения на профильной линии. На каждой площадке (берме) уступа или яруса отвала должно быть заложено не менее двух реперов - один вблизи бровки уступа, другой - у подошвы вышележащего уступа. Реперы закладываются так, чтобы была обеспечена безопасность наблюдателя при работе на этих реперах. Расстояния между реперами, расположенными на земной поверхности, в зависимости от их удаления от верхней бровки борта карьера, принимаются следующие:

а) на участке призмы возможного оползания (обрушения) - 5 - 10 - 15 м;

б) с удалением от верхней бровки карьера - от 15 до 30 м.

Расстояние между опорными реперами - не менее 20 м.

3.2.5. Одновременно с закладкой наблюдательных станций должны быть заложены исходные реперы, к которым привязываются опорные реперы всех линий. Исходных реперов должно быть не менее трех. Закладка этих реперов производится в местах, обеспечивающих неизменность их положения в течение всего времени производства наблюдений. Исходные реперы должны быть заложены вне зоны влияния горных работ, а также за пределами зоны возможного оседания земной поверхности под влиянием снижения уровня подземных вод при дренаже карьерного поля.

3.2.6. Перенос проекта наблюдательной станции в натуру производится путем построения на местности соответствующих углов и длин.

3.2.7. Конструкция реперов должна быть простой, и способ закладки их должен обеспечить:

а) прочную связь репера с горной породой, чтобы сдвижения репера точно соответствовали сдвижениям пород;

б) сохранность и неизменность положения реперов на весь срок их службы, а также удобство пользования ими;

в) отчетливость отмеченного центра на головке (полусфере) репера для обеспечения точности наблюдений за сдвижением репера в горизонтальной плоскости;

г) устойчивость репера в условиях сезонных изменений температуры и влажности пород и промерзания и оттаивания горных пород.

3.2.8. Для длительного срока службы рекомендуется закладку репера осуществлять следующим образом: в пробуренную скважину диаметром 160 - 220 мм, на глубину ниже зоны промерзания на 0,5 м, бетонируется металлический штырь диаметром 20 - 30 мм. Цементный раствор заливается только в нижнюю часть скважины на 0,4 - 0,5 м (рис. 6). Верхний конец металлического стержня репера обрабатывается на полусферу, на которую наносится центр в виде отверстия диаметром не более 2 мм и глубиной 4 - 5 мм. Пространство между стенками скважины и штырем выше бетонной подушки заполняется песком или шлаком и плотно утрамбовывается.

Для предотвращения образования ледяной подушки при промерзании в основании репера рекомендуется также укладка пористого основания из материалов, не обладающих капиллярными свойствами (шлак, крупнозернистый песок и др.).

Для уменьшения влияния на репер сил морозного выпучивания верхний конец штыря репера необходимо заглублять от поверхности земли на глубину 20 - 30 см.

Глубина закладки репера h относительно земной поверхности должна определяться следующим образом:

, (5)

где hmax - максимальная глубина промерзания грунта;

a - высота якоря репера (0,4 - 0,5 м);

b - запас, определяемый величиной возможной ошибки определения глубины промерзания, в сумме с мощностью пористого основания.

Во избежание вертикальных смещений репера за счет деформаций грунта, вызываемых изменением его влажности, глубина закладки реперов должна быть не менее 1,5 м.

На срок службы до 3 - 5 лет могут быть рекомендованы забивные реперы.

1 - сухой песок, шлак; 2 - железный штырь; 3 - бетон

Рис. 6. Конструкция репера длительного срока службы

Рис. 7. Тип забивного репера

На рис. 7 показан забивной репер, представляющий собой металлический штырь диаметром 25 - 35 мм, заершенный и заостренный с одного конца; верхний конец штыря обрабатывается на полусферу, на которую наносится центр. Длина таких реперов выбирается в зависимости от плотности грунта - от 0,7 - 1,0 м до 1,5 м и более. В насыпных грунтах для повышения прочности закрепления грунтов длину забивных реперов увеличивают до 2,0 - 2,5 м. В качестве забивного может быть использован деревянный репер, представляющий собой деревянный кол диаметром 80 - 120 мм и длиной 0,5 - 0,7 м. После того как кол вбит, в его торцевую часть вбивают металлический центр.

Для закладки реперов в скальных породах выбуривается углубление, в котором бетонируется металлический штырь диаметром 20 - 30 мм и длиной 30 - 50 см.

В районе вечной мерзлоты конструкция реперов и глубина их закладки выбираются на основе сведений о влиянии промерзания грунта на устойчивость реперов в данном районе.

3.2.9. После закрепления опорных реперов необходимо составить подробный абрис их расположения относительно постоянных предметов местности и исходных реперов. Для удобства отыскания опорных реперов около них устанавливаются сторожки.

3.2.10. Дополнительно к реперам по профильным линиям необходимо производить закладку наблюдательных пунктов в шурфах и других выработках, имеющихся на оползневых участках, с целью выявления поверхности скольжения и мощности оползневого массива.

3.3. Методика маркшейдерских наблюдений

3.3.1. На наблюдательной станции выполняются следующие работы:

а) определение величин сдвижений реперов наблюдательной станции в горизонтальной и вертикальной плоскостях по результатам инструментальных наблюдений;

б) замеры ширины и протяженности трещин на земной поверхности и бермах уступов;

в) соответствующие съемки, в результате которых производится пополнение планов и разрезов горных работ на каждую дату наблюдений с указанием времени производства отдельных операций горных работ (массовых взрывов, вскрышных работ и т.п.).

3.3.2. Инструментальные наблюдения на станции заключаются в работах по:

а) привязке опорных и исходных реперов наблюдательной станции к рудничной маркшейдерской опорной сети (к пунктам триангуляции, полигонометрии и нивелирным реперам);

б) производству начальных наблюдений для определения исходного положения реперов наблюдательной станции в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

в) производству систематических наблюдений за положением реперов для определения их сдвижения.

3.3.3. Привязка исходных и опорных реперов наблюдательной станции в горизонтальной плоскости осуществляется посредством триангуляции или проложением замкнутых полигонометрических ходов от близлежащих пунктов триангуляции или полигонометрии.

Относительная ошибка хода при этом должна быть не более 1:8000 и средняя ошибка измерения углов +/- 8". Допускается привязка опорных реперов к одному триангуляционному или полигонометрическому пункту путем прокладывания висячего полигонометрического хода при условии проложения обратного хода.

Высотная привязка исходных и опорных реперов наблюдательной станции производится от пунктов триангуляции нивелированием II класса, в соответствии с "Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов" (1957). Нивелирование производится из середины по башмакам в прямом и обратном направлениях. Невязка прямого и обратного ходов h, мм не должна превышать величины

, (6)

где L - длина хода (в одном направлении), км.

3.3.4. Начальные наблюдения на станции заключаются:

а) в нивелировании реперов наблюдательной станции;

б) в измерении расстояний между реперами по профильным линиям;

в) в съемке трещин на участке наблюдательной станции.

3.3.5. Для определения начального положения реперов наблюдательной станции выполняются две независимые серии измерений с интервалом 3 - 5 дней.

3.3.6. Нивелирование реперов по профильным линиям на горизонтальных участках и участках с небольшими наклонами (до 10 - 15°) выполняется геометрическим способом, а на наклонных участках - тригонометрическим способом. Нивелирование производится одновременно с измерением длин между реперами.

При геометрическом нивелировании невязка замкнутых ходов h, мм не должна превышать или , где n - количество штативов, а L - длина хода, км.

3.3.7. Для нивелирования реперов наблюдательной станции могут применяться нивелиры с уровнями на трубе и ценою деления уровня не более 20" на 2 мм при увеличении трубы не менее . Рейки применяются трехметровые, двусторонние, с уровнями.

3.3.8. Перед началом нивелирования на станции должны быть произведены все поверки инструментов в соответствии с требованиями инструкций (17, 18, 19).

3.3.9. Нивелирование реперов в каждой серии наблюдений производится дважды - в прямом и обратном направлениях. Нивелирование производится из середины между связующими реперами с отклонением не более 2 - 3 м. Расстояние от инструмента до реек должно быть не более 50 м. Рейки устанавливаются непосредственно на реперы.

3.3.10. Тригонометрическое нивелирование производится для определения высотных отметок реперов и горизонтальных проложений между ними на участках с большими наклонами.

При наблюдениях применяются теодолиты с ценою деления вертикального круга не более 30".

Измерение углов наклона линий при тригонометрическом нивелировании должно производиться при двух положениях трубы, измерение длин - стальной компарированной рулеткой при постоянном натяжении 10 кг с измерением температуры рулетки термистором на каждом интервале с точностью до 1°. При каждом измерении интервала по рулетке берется не менее трех отсчетов, со смещением начального отсчета на 5 - 10 см. Расхождения между измерениями при этом не должны превышать 2 мм.

Ошибка измерения высоты инструмента и сигнала не должна превышать 1 мм.

Высотные отметки всех реперов должны быть получены в каждой серии дважды, в прямом и обратном направлениях, либо в одном направлении при двух горизонтах инструмента.

При измерении угла наклона визировать следует по возможности непосредственно на центр репера; в этом случае ошибка в определении высоты сигнала исключается.

При каждом измерении угла наклона вычисляется "место нуля". Допустимые отклонения значений "места нуля" не должны превышать двойной точности нониуса вертикального круга.

3.3.11. Погрешность определения отдельных превышений при тригонометрическом нивелировании, в зависимости от расстояния между реперами и угла наклона, определяется по таблице приложения 21.

3.3.12. Измерение расстояний между реперами профильных линий производится стальными компарированными рулетками длиной не менее 30 м, на весу. Компарирование рулетки должно производиться через каждые 2 - 3 серии наблюдений на наблюдательной станции. Вынос скрытых центров осуществляется с помощью лот-аппаратов, жестких или шнуровых отвесов. Описание жесткого отвеса и схема измерения длин интервалов приведены в приложении 11.

3.3.13. Измерение длин производится с постоянным натяжением (10 кг), определяемым с немощью динамометров, с замером температуры рулетки термистором с точностью до 1° на каждом измеряемом интервале. Измерение длин в каждой серии должно производиться дважды - в прямом и обратном направлениях. (При измерении длин больших наклонных интервалов в ветреную погоду стрела провеса рулеток существенно возрастает и изменяется от порывов ветра; в таких случаях следует длины измерять компарированными проволоками - приложение 11).

3.3.14. В отдельных случаях, когда производство непосредственных измерений длины между реперами затруднительно, для определения смещений реперов можно применять тригонометрические методы - прямые и обратные засечки.

3.3.15. Для съемки больших оползней и определения их развития во времени и пространстве следует применять метод наземной стереофотограмметрической съемки.

3.3.16. Сроки проведения повторных наблюдений устанавливаются в зависимости от поставленных в проекте задач и развития процесса сдвижения.

В первое время после закладки наблюдательной станции на действующем карьере с целью выявления характера деформирования бортов карьера наблюдения проводятся ежемесячно. После 3 - 4 серий наблюдений и установления скорости смещения прибортового массива периодичность наблюдений изменяется.

Если скорость смещения реперов не превысит 1 мм/сут. и затухает во времени, интервалы времени между сериями наблюдений могут быть увеличены до 3 - 4 месяцев и более, однако наблюдения следует проводить не реже 1 - 2 раз в год.

Если скорость смещения реперов постоянна и составляет 0,5 - 1,0 мм/сут., наблюдения проводятся соответственно один раз в два месяца и ежемесячно.

При активизации процесса сдвижения интервалы между сериями наблюдений сокращаются до нескольких недель и даже дней.

При наблюдениях за активными оползнями со скоростями смещения 10 мм/сут. и более серии наблюдений проводятся ежедневно; если скорость смещения реперов увеличивается во времени, то для установления критических скоростей смещений, предшествующих срыву оползней, интервалы времени между сериями наблюдений сокращаются до нескольких часов, в отдельных случаях устанавливаются автоматические сигнализаторы скорости деформаций.

3.3.17. Средняя квадратическая погрешность определения положения реперов относительно опорных реперов не должна превышать;

а) в вертикальной плоскости mh, мм (при геометрическом нивелировании): ;

б) в горизонтальной плоскости ml, мм:

,

где L - удаление данного репера от близлежащего опорного репера в км.

На тех участках бортов, где применяется тригонометрическое нивелирование, среднеквадратические погрешности определяются по формулам, приведенным в приложении 21.

3.3.18. Значения координат X, Y и Z реперов, заложенных в стенках шурфов, определяют упрощенными методами решения аналогичных задач, известными из курса "Маркшейдерское дело".

3.4. Обработка результатов маркшейдерских наблюдений

3.4.1. Результаты полевых наблюдений подлежат аналитической и графической обработке.

Камеральная обработка результатов наблюдений производится непосредственно по окончании каждой серии измерений и заключается в следующем:

а) проверка полевых журналов;

б) вычисление высотных отметок всех реперов наблюдательных станций;

в) вычисление горизонтальных расстояний между реперами профильных линий с введением в измеренные длины соответствующих поправок;

г) составление по каждой профильной линии ведомостей:

вертикальных смещений реперов;

горизонтальных смещений реперов вдоль профильных линий;

горизонтальных деформаций (растяжений и сжатий);

величин сдвигов;

скоростей смещения реперов по направлению векторов смещения;

д) составление и пополнение графических материалов:

пополненного плана наблюдательной станции и карьера;

вертикальных разрезов по каждой профильной линии с уточнением литологии пород и положения горных работ на момент закладки станции и на момент наблюдения появившихся трещин и заколов;

графиков вертикальных и горизонтальных сдвижений и деформаций по каждой профильной линии;

графиков скоростей смещения реперов по направлению векторов.

3.4.2. Вычисление превышений и отметок реперов при геометрическом нивелировании производится в журнале нивелирования, а при тригонометрическом нивелировании - в специальном журнале.

Отметки реперов после обработки каждой серии наблюдений заносятся в ведомость вертикальных смещений.

Вертикальные смещения , мм определяются по формуле:

, (7)

где Hn - отметка репера из предыдущего или начального наблюдения;

Hn+1 - отметка репера из последующего наблюдения.

3.4.3. Вычисление горизонтальных расстояний между реперами профильных линий производится в специальном журнале; при этом вычисляются и учитываются следующие поправки:

а) поправка за температуру , мм: , (8)

где l - длина измеренной линии, мм;

- коэффициент линейного расширения (для стальных рулеток );

t - температура воздуха при измерениях, град.;

tк - температура компарирования рулетки;

б) поправка за компарирование , мм берется из паспорта компарирования данной рулетки;

в) поправка за провес , мм: , (9)

где L - длина всей рулетки;

l - измеренная длина интервала;

- поправка за провес на всю длину рулетки, которая вычисляется по формуле: , (10)

где f - стрела провеса всей рулетки при данном натяжении, равная

, (11)

где T - величина натяжения в кг;

- вес одного погонного метра рулетки в кг/м.

Поправка за провес вводится в том случае, если компарирование рулетки производилось не на весу, а на плоскости. С целью упрощения вычисления поправок за провес могут быть составлены график или таблица величин поправок. Для рулеток длиной 50 м можно пользоваться таблицами Д.Н. Оглоблина;

г) поправки за наклон , мм и за отклонение от створа , мм вычисляются по формулам:

, (12)

где , ,

l - измеренная длина интервала,

h - превышение между концами рулетки, или ордината (отклонение от створа).

3.4.4. При тригонометрическом нивелировании реперов горизонтальное расстояние между реперами d определяется по формуле:

, (13)

где - измеренный угол наклона;

lиспр - наклонная длина, измеренная по направлению луча визирования и исправленная за температуру, провес и компарирование.

Вычисление превышений между реперами производится до формуле:

, (14)

где i - высота инструмента (от репера до оси вращения трубы);

- высота сигнала.

Вычисленные горизонтальные расстояния между реперами из каждой серии наблюдений выписываются в ведомость горизонтальных смещений.

3.4.5. Горизонтальные деформации интервала за период между двумя наблюдениями определяются по формуле:

, (15)

где d, d1, d2 - горизонтальная длина интервала соответственно из начального, предыдущего и последующего наблюдений.

Горизонтальные деформации за весь период наблюдений - от начального до данного - определяются по формуле:

, (16)

где dn - горизонтальная длина интервала из данного наблюдения.

Горизонтальные деформации, соответствующие увеличению интервала, обозначаются знаком (+) и называются растяжениями, а соответствующие уменьшению интервалов - отрицательными (-) и называются сжатиями.

3.4.5. По вычисленным горизонтальным расстояниям между реперами путем их суммирования определяются расстояния от опорного репера до каждого из реперов профильной линии, которые вписываются в ведомости горизонтальных смещений.

При обработке материалов наблюдений по профильной линии величины горизонтальных смещений , мм определяются по следующей формуле:

, (17)

где D1, D2 - расстояния от опорного репера до данного репера соответственно из начального (или предыдущего) наблюдения и из последующего наблюдения.

Горизонтальные и вертикальные смешения могут вычисляться также по разностям длин интервалов и превышений между смежными реперами в сравниваемых сериях наблюдений.

3.4.6. По смещениям реперов составляются ведомости величин сдвигов прибортовой зоны массива горных пород. Величина сдвига определяется как отношение разности полных смещений соседних реперов к расстоянию между этими реперами по нормали к направлению их смещения:

, (18)

где - полное смещение переднего репера;

- полное смещение заднего репера;

m - расстояние между реперами по нормали к направлению смещения векторов.

Величину сдвига относят к середине интервала.

3.4.7. Вертикальный и горизонтальный масштабы разрезов по профильным линиям должны быть одинаковыми и равными масштабу плана наблюдательной станции.

3.4.8. Масштабы графиков вертикальных и горизонтальных смещений, сдвигов, горизонтальных деформаций выбираются исходя из удобства и наглядности изображения. При этом масштаб расстояний между реперами принимается таким же, как на вертикальных разрезах.

Для удобства совместного рассмотрения графиков сдвижений и деформаций, положения горных работ, строения толщи пород, слагающих борт карьера, и других горно-геологических факторов, в целях установления степени влияния этих факторов на процесс развития деформаций рекомендуется составлять графики и вертикальные разрезы на одном листе.

3.5. Упрощенные маркшейдерские наблюдения

3.5.1. Упрощенные маркшейдерские наблюдения за деформациями откосов на карьерах проводятся на участках, где глазомерным обследованием выявлены признаки формирующихся нарушений устойчивости откосов (оползней, обрушений и др.).

3.5.2. Если деформации откоса развиваются интенсивно, проведение высокоточных измерений на постоянной наблюдательной станции нецелесообразно, закладывается временная наблюдательная станция упрощенного типа. В этом случае реперы представляют собой обычные деревянные колья или металлические стержни, забиваемые в грунт. При этом опорные реперы закладываются вне зоны заколов, а точность измерений не ниже 1:200. Привязка опорных реперов производится после завершения наблюдений.

3.5.3. Упрощенные наблюдения по реперам могут проводиться также на участках, где заложены станции длительного срока наблюдения, в промежутки времени между отдельными сериями наблюдений, выполняемых по полной программе.

3.5.4. Для наблюдения за оседанием прибортовых участков земной поверхности, участков уступов или отвалов производится периодическое нивелирование отдельных реперов или групп реперов, закладываемых на этих участках.

Нивелирование реперов производится от опорного репера, закрепляемого за пределами деформируемого участка. Погрешность определения высоты наблюдаемых реперов при нивелировании в прямом и обратном направлениях не должна превышать +/- 3 мм, что позволяет устанавливать начало скрытой стадии деформирования бортов. Частота наблюдений определяется их задачей. Подобные же наблюдения проводятся за развитием просадок над карстовыми полостями и подземными горными выработками.

3.5.5. Наблюдения за раскрытием трещин проводятся по парным реперам, закладываемым с двух сторон наблюдаемой трещины. Парные реперы представляют собой колья или стойки с закрепленными на них телескопически скользящими оцифрованными рейками (рис. 8 - 9), мерными лентами, проволоками (рис. 10). Для более точных измерений используются микрометренные головки (индикаторы типа часового механизма, закрепляемые на рейках); наблюдения также могут быть автоматизированы и оборудованы сигнализацией в случаях, когда необходима автоматическая информация о появлении критических смещений (рис. 11). На трещинах значительной протяженности устанавливается несколько пар таких реперов.

Периодичность взятия отсчетов по парным реперам определяется в зависимости от скорости раскрытия трещины и опасности возникновения обрушения. Резкое возрастание скоростей смещений свидетельствует о приближении момента обрушения.

Рис. 8. Наблюдения за развитием заколов и трещин

а, г - измерения с применением шпагата и угломера; б - наблюдения за смещением массива по поверхности ослабления с применением маркирующих штрихов; в - измерения с использованием оцифрованных реек

Рис. 9. Наблюдения за раскрытием трещин с помощью реек

1 - деревянный кол; 2 - шарнир; 3 - обоймы; 4 - две рейки

Рис. 10. Наблюдения за раскрытием трещин с использованием
проволоки и оцифрованной рейки

1 - кол с крючком для зацепления проволоки; 2 - проволока; 3 - блок; 4 - груз со стрелкой указателя; 5 - стойка со шкалой

Рис. 11. Схема сигнализирующего устройства, рассчитанного
на заданную величину деформации

3.6. Особенности маркшейдерских наблюдений
за деформациями отвалов

3.6.1. Наблюдения за деформациями отвалов отличаются рядом особенностей, связанных с условиями отвалообразования, составом отвальных пород, их уплотнением и релаксацией парового давления.

3.6.2. Устойчивость отвалов зависит главным образом от механических характеристик отвальных пород и пород основания отвалов, гидрогеологических условий основания, а также климатических условий района.

3.6.3. Для свежеотсыпанных отвалов характерны деформации оседания, связанные с уплотнением разрыхленных горных пород (величины оседаний достигают 4 - 7% от их высоты).

Процесс уплотнения отвалов протекает более интенсивно в первый период после отсыпки отвалов и затухает с течением времени; 90 - 95% величины общего оседания происходит в течение первых 6 месяцев в слабых породах и 10 - 12 месяцев в крепких породах. Деформации отвалов, связанные с их уплотнением, не представляют опасности для ведения горных работ.

3.6.4. Наиболее опасными являются развивающиеся во времени сдвиговые деформации типа оползней.

Различают следующие типы оползней отвалов: подподошвенный, характеризующийся выпиранием слоев слабых пород основания отвалов и оседанием верхней площадки отвала; надподошвенный - при прочном основании, характеризующийся образовавшем в нижней части откоса отвала надвигающегося оползневого вала отвальных пород и оседанием верхней площадки отвала; подошвенный - при размещении отвалов на слоистом основании, когда слои залегают согласно с поверхностью основания отвала, характеризующийся оседанием верхней площади отвала и отсутствием видимых признаков развития оползня в основании отвала.

3.6.5. Наблюдения за деформациями отвалов должны производиться на наблюдательных станциях, состоящих из ряда линий реперов, закладываемых на верхней площадке отвала перпендикулярно верхней бровке отвала, и ряда линий реперов, закладываемых по основанию отвала и нижней части откоса отвала перпендикулярно нижней бровке отвала.

Начало развития оползня и его тип объективно можно установить только по характеру деформирования основания отвала.

При недоступности для наблюдений основания отвалов о развитии оползневых деформаций можно судить по графикам скоростей оседания верхней (рабочей) площадки отвалов:

а) если оседание площадки после отсыпки очередной заходки связано только с уплотнением отвальных пород, то скорости оседания имеют отчетливо выраженный затухающий характер;

б) при развитии оползневых деформаций скорости оседания площадки в первое время после отсыпки могут иметь также затухающий характер, а затем затухание уменьшается и скорость оседания приближается к постоянной величине; при дальнейшем развитии оползневого процесса скорости оседания верхней площадки возрастают.

3.6.6. Требования к закладке реперов наблюдательных станций на отвале сводятся к следующему:

а) опорные реперы должны располагаться вне зоны деформаций как верхней площадки, так и основания отвалов;

б) расстояние до ближайшего опорного репера должно быть не менее высоты отвала на верхней площадке уступа и не менее 100 м по основанию отвала (на внутренних отвалах опорные реперы для линий реперов, располагаемых в основании отвала, могут быть заложены в откосе нижнего уступа рабочего борта карьера).

3.6.7. Привязка опорных реперов профильных линий наблюдательных станций производится к точкам рабочего обоснования; точность привязки должна соответствовать точности определения местоположения точек рабочего обоснования.

3.6.8. Расстояние между рабочими реперами не должно превышать половины ширины заходки (отсыпки); рабочие реперы на верхней площадке отвалов пополняются сразу же после отсыпки очередной заходки.

3.6.9. На наблюдательных станциях производится нивелирование всех реперов и измерение расстояния между ними по профильным линиям с точностью, предусмотренной п. п. 3.3.6 - 3.3.13.

3.6.10. Сроки между сериями наблюдений принимаются в зависимости от интенсивности отсыпки отвала и скорости его деформации. При отсыпке высоких нагорных отвалов и наличии оползневых деформаций упрощенные наблюдения должны быть ежедневными.

3.7. Анализ материалов маркшейдерских наблюдений

3.7.1. Анализ материалов наблюдений сводится к следующему:

а) выделение в бортах карьеров участков, характеризующихся одинаковыми условиями, влияющими на их устойчивость;

б) установление зон максимальных растяжений и сжатий и максимальных сдвигов. Примечание: зоны максимальных сдвигов и растяжений на верхней площадке откоса и максимального сдвига и сжатия в основании откоса соответствуют наиболее вероятному выходу потенциальной поверхности скольжения на дневную поверхность (приложение 12);

в) установление типа потенциального оползня или происшедших нарушений устойчивости откосов;

г) по графику изменения во времени скоростей смещения отдельных характерных реперов - определение влияния времени, времен года и производственных процессов на развитие деформаций бортов карьеров;

д) установление степени опасности деформаций;

е) разработка мероприятий по предотвращению развития опасных деформаций.

3.7.2. Установление типа оползней и построение поверхности скольжения производится на основе следующих особенностей развития деформаций откосов.

Если векторы сдвижения реперов изменяют свое направление закономерно, плавно выполаживаясь к основанию откоса, а по величине почти одинаковы от верха до низа откоса, то это является признаком того, что оползневое тело движется по плавной криволинейной поверхности как одно целое без существенных относительных смещений отдельных участков.

В этом случае, пользуясь направлениями векторов перемещения реперов, строится приближенное положение поверхности скольжения.

Построение выполняют следующим образом (рис. 12):

Рис. 12. Построение поверхности скольжения в однородном
откосе по векторам смещений реперов

1 - график сдвигов

а) на профиле, где изображены в определенном масштабе векторы смещения реперов, заложенных на земной поверхности и поверхности откоса, из начала векторов восстанавливают перпендикуляры в сторону массива;

б) от точки на земной поверхности, в которой зафиксировано максимальное значение сдвига, строится вертикальный отрезок, равный H90;

в) из конца H90 к основанию откоса проводятся отрезки, параллельные векторам смещения реперов и пересекающие перпендикуляры к векторам смещений; эти отрезки проводятся до пересечения с биссектрисами углов между соседними перпендикулярами (между перпендикулярами, пересекаемыми отрезками и соседними с ними);

г) из точек пересечения проведенных отрезков и биссектрис проводятся новые отрезки, параллельные последующим векторам смещения, до пересечения с биссектрисами углов между двумя другими следующими по порядку перпендикулярами и т.д.;

д) полученная таким путем ломаная линия между верхней и нижней точками сглаживается в плавную кривую;

е) если при построении ломаной линии от одной (верхней или нижней) точки она не смыкается с другой, построение необходимо вести одновременно от обеих точек до середины откоса; полученное несмыкание исправляется проведением плавной кривой, как показано на рис. 12.

При значительных деформациях векторы смещения реперов на профиле изображаются в масштабе профиля, поэтому при построении поверхности скольжения в массиве перпендикуляры восстанавливают из середины вектора, а построение производят от трещины отрыва - сверху и линии отреза (надвига) - снизу.

Если векторы сдвижения реперов параллельны наслоению пород и между собой, то это указывает на скольжение оползневых масс по наслоению пород; такие деформации наблюдаются при контактных оползнях или подошвенных оползнях отвалов.

При оползнях выпирания или надвига, связанных с наличием горизонтально залегающего слабого контакта для слабого прослойка, деформации носят своеобразный характер: в массиве четко формируются клин активного давления, призма упора и вал выпирания. Общий вид оползня выпирания и направление векторов смещения реперов при развитии этого типа оползня показаны на рис. 13.

Рис. 13. Построение поверхности скольжения
по векторам смещений реперов при развитии оползня
выпирания

1 - график сдвигов

Построение потенциальной поверхности скольжения оползней выпирания и глубинных оползней лежачего бока производится аналогично вышеизложенному.

3.7.3. Степень опасности деформаций определяется по скорости смещения и величине деформаций сравнением их с допустимыми деформациями, установленными для конкретных пород лабораторными исследованиями деформационных свойств образцов пород (приложение 13).

При установившейся скорости деформирования (относительного сдвига) время до обрушения откоса можно определить из выражения:

, (19)

где - предельная относительная деформация сдвига, установленная лабораторными испытаниями пород или натурными наблюдениями, по достижении которой наступает разрушение породы;

- деформация сдвига, по достижении которой наблюдается установившаяся постоянная скорость деформирования;

- угол наклона отрезка графика зависимости на участке постоянной скорости деформирования (значение численно соответствует скорости деформации сдвига).

Принимая во внимание, что скорость деформации сдвига в стадии затухающей ползучести на любом ее интервале больше скорости деформирования на последующей стадии установившейся ползучести, приближенную оценку времени до разрушения откоса по скорости деформирования на стадии затухающей ползучести следует осуществлять по выражению:

, (20)

где - деформация сдвига на момент данного расчета;

- скорость деформации сдвига на стадии затухающей ползучести по достижении общего сдвига .

3.7.4. Анализ данных наблюдений за деформациями отвалов также заключается в установлении типа оползня и прогнозе развития оползня.

Тип оползня устанавливается по характеру деформирования его основания. При этом различают:

а) подподошвенные оползни отвалов, которые характеризуются образованием "вала выпирания" основания; глубина залегания поверхности скольжения приближенно может быть определена по векторам смещения реперов, заложенных по основанию отвалов;

б) надподошвенные оползни отвалов, которые характеризуются образованием "вала накатывания" нижней части откоса отвала на его основание;

в) подошвенные оползни отвалов, которые не имеют визуально определяемых признаков оползания и характеризуются перемещением отвальных пород по поверхности, прилегающей к основанию отвала, которое устанавливается маркшейдерскими наблюдениями.

3.7.5. В тех случаях, когда основание отвалов недоступно для маркшейдерских наблюдений, развитие оползневых деформаций отвалов устанавливается по изменению скоростей смещения верхней площадки отвалов; свежеотсыпанная верхняя часть отвалов во всех случаях подвергается связанному с уплотнением отвальной массы оседанию, скорость которого затухает со временем; при возникновении же оползневых смещений, имеющих прогрессирующий характер, скорость общего смещения рабочей площадки отвалов в течение короткого времени становится постоянной, а затем начинает возрастать.

3.7.6. При прогнозировании развития оползней отвалов во времени необходимо принимать во внимание, кроме нарастания скоростей смещений, также развитие оконтуривающей оползень трещины отрыва на флангах оползня (активная стадия оползня наступает при его полном оконтуривании трещиной отрыва на флангах); по данным совместных наблюдений за нарастанием скоростей смещения оползня в его центральной части и развития трещин отрыва по флангам оползня устанавливаются критические скорости смещения оползня для данных инженерно-геологических и горнотехнических условий.

3.7.7. Анализ данных маркшейдерских наблюдений о развитии осыпания откосов уступов сводится к установлению зависимости скорости осыпания от величины углов откосов уступов на отдельных участках бортов карьеров (с учетом литологического состава пород, их трещиноватости и критической прочности, положения откосов относительно стран света и др.), на основании которой путем технико-экономических расчетов определяются углы откосов уступов нерабочих бортов.

ГЛАВА 4

УПРОЩЕННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ,
ОТКОСОВ УСТУПОВ И ОТВАЛОВ

4.1. Наблюдения за фильтрационными деформациями

4.1.1. Наблюдения за фильтрационными деформациями откосов уступов проводятся с целью выявления начала деформаций, прогноза развития и разработки мер по их локализации.

Наблюдения должны проводиться по профильным линиям наблюдательных станций. В каждой серии наблюдений производится детальная съемка профиля откоса на участке высачивания; сравнение результатов наблюдений по профилям фильтрующих участков в смежных сериях позволяет определить динамику развития деформаций за период между этими сериями наблюдений.

4.1.2. Для прогноза развития деформаций во времени на профиле отображаются: положение водоупора, состав и свойства фильтрующего и налегающего слоев пород, депрессионная поверхность, удельный расход фильтрующего потока. При наличии концентрированных источников, приводящих к развитию каверн и промоин, следует определять объем каверн и их распространение в глубь откоса, а также замерять расходы потока и объем выносимого потоком материала за единицу времени.

4.1.3. Наблюдения необходимо начинать непосредственно после выемки очередной экскаваторной заходки. С целью выявления динамики развития фильтрационных деформаций наблюдения в первый период проводятся ежедневно.

4.1.4. В легкорастворимых породах фиксируются все источники и систематически производится обследование поверхности карьера, а также площадок уступов для выявления и своевременной ликвидации провальных воронок при их наличии.

При наличии сосредоточенных наземных водотоков в размываемых породах проводятся наблюдения за развивающимися эрозионными деформациями. Схема расположения реперов и порядок измерений при наблюдении за развитием промоины показаны на рис. 14.

Рис. 14. Наблюдения за развитием промоины

4.2. Наблюдения за процессом осыпания пород
в откосах уступов

4.2.1. Осыпание пород в откосах уступов под влиянием выветривания является неизбежным и наиболее широко распространенным на карьерах видом деформаций откосов, поэтому наблюдения за развитием осыпей являются обязательной составной частью наблюдений за деформациями бортов карьеров.

4.2.2. При развитии осыпи происходит выполаживание откоса, нарушение, а иногда и полная сработка предохранительных берм, оставляемых между уступами, вследствие чего борт приобретает вид сплошного откоса большой высоты, работать под которым становится опасно.

Опасность осыпей глинистых пород заключается в том, что осыпавшиеся массы представляют собой аккумулятор для накопления влаги и в дальнейшем переходят в оползни и оплывины. Процесс разрушения и осыпания крутой части откоса завершается после того, как осыпь достигает верхней бровки уступа, протекая с определенной скоростью, зависящей от свойств пород, климатических условий, угла откоса уступа и его местоположения относительно стран света.

4.2.3. Интенсивность осыпания зависит в основном от выветриваемости пород, углов откосов уступов и способа заоткоски уступов. Выветриваемость, т.е. склонность горных пород изменять прочность под влиянием агентов выветривания, определяется их геолого-петрографическими признаками: минеральным составом, структурой, текстурой, условиями залегания слоев, степенью литификации, характером и степенью трещиноватости и зависит от климатических условий и положения откосов относительно стран света. Сотрясения горных пород под влиянием взрывных работ и работы горнотранспортного оборудования активизируют развитие осыпей.

4.2.4. Целью наблюдений за выветриванием и осыпанием пород является определение оптимальных углов откосов уступов и ширины берм уступов длительного срока службы в зависимости от определяемых:

- времени начала осыпания и интенсивности осыпания в откосах уступов пород различного литологического состава при различной экспозиции откосов, а также от величины углов откосов;

- закономерностей осыпания пород по высоте откоса и сработки верхней площадки (отступления верхней бровки) уступа и движения нижней границы осыпи во времени.

Интенсивность осыпания характеризуется:

- мощностью слоя осыпавшихся с поверхности откоса пород в результате выветривания за единицу времени;

- сработкой верхней площадки за единицу времени;

- объемом осыпи на 1 пог. м длины борта, образовавшимся за единицу времени;

- перемещением нижней границы осыпи за единицу времени. В зависимости от интенсивности указанных показателей за единицу времени принимается год, месяц и т.п.

4.2.5. Нарушение устойчивого равновесия частиц породы на поверхности крутого откоса при выветривании и их осыпание происходит при определенной для данной породы величине прочности, называемой критической. Снижение начальной прочности пород на поверхности откоса до критической в различных породах характеризуется разными интервалами времени.

4.2.6. Процесс выветривания пород на поверхности откосов протекает различно в крепких и слабых породах.

Период снижения начальной прочности до критической в крепких породах зависит, при прочих равных условиях, от степени их трещиноватости. Процесс выветривания в откосах, сложенных породами средней крепости, отличается большей интенсивностью, чем в крепких породах, вследствие их обезвоживания (усыхания), при котором образуется частая и беспорядочная трещиноватость. Процесс выветривания откосов, сложенных песчано-глинистыми породами, характеризующимися высокой естественной влажностью, протекает еще более интенсивно, чем в полускальных породах, т.к. эти породы у поверхности откосов подсыхают и подвергаются усадке, интенсивному растрескиванию и шелушению. Осыпание в этих породах начинается вскоре после отработки очередной заходки.

4.2.7. Время начала осыпания крепких и средней крепости горных пород устанавливается путем определения их критической прочности и закономерности изменения прочности во времени (рис. 15).

4.2.8. Критическая прочность пород для каждой литологической разности определяется на поверхности нескольких осыпающихся откосов с различными углами заоткоски, превышающими угол естественного откоса (при > 45°).

Рис. 15. Изменение прочности пород на поверхности откосов
во времени

4.2.9. Изменение прочности породы на поверхности откоса устанавливается путем определения прочности одной и той же литологической разности на поверхности нескольких откосов различного срока пребывания его в нерабочем состоянии.

4.2.10. Прочность скальных пород определяется испытанием на одноосное сжатие образцов неправильной и полуправильной формы, отобранных с поверхности откоса. Методика таких испытаний дана в приложении 14.

4.2.11. Прочность пород средней крепости определяется испытанием образцов неправильной и полуправильной формы на сжатие и динамическим пробником (пенетрометром) непосредственно на поверхности откоса.

4.2.12. Интенсивность осыпания пород с поверхности откоса и ее изменение во времени определяется по результатам длительных полевых наблюдений за осыпанием пород. Для этого производится:

а) закладка наблюдательных станций на откосах уступов;

б) периодическая инструментальная съемка местоположения в плане верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах;

в) периодическая инструментальная профильная съемка уступов.

4.2.13. Наблюдательные станции на откосах уступов закладываются на откосах нерабочих уступов или уступов, находящихся не менее 1 года в нерабочем состоянии. Наблюдательная станция должна состоять из одного-двух рядов реперов, закладываемых горизонтально по откосу выше уровня осыпи на расстоянии 1 м один от другого в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Наблюдения за осыпанием породы заключаются в измерениях расстояний (через каждые 10 см длины между двумя соседними реперами) от поверхности откоса до рейки (или натянутой ленты рулетки), соединяющей головки реперов (рис. 16), и измерении угла откоса на участках между соседними реперами и расстояний от каждого репера до осыпи.

Рис. 16. Замер превышений реперов над поверхностью
откоса (вид сверху)

Для наблюдения за осыпанием верхней бровки уступа реперы вбиваются на верхней площадке на расстоянии 2 - 3 м от бровки, а для замера образующейся осыпи реперы забиваются в подошву уступа.

Репер представляет собой металлический штырь диаметром 15 - 20 мм и длиной 300 - 700 мм; длина репера определяется крепостью пород и его местоположением.

Замеры производятся не менее двух раз в год (весной и осенью).

4.2.14. При закладке наблюдательной станции фиксируется следующее:

а) литологическое наименование пород, их состав, залегание, трещиноватость (размер и форма структурных блоков, элементы залегания основных систем трещин), прочность, нарушенность пород взрывами (способ заоткоски уступов);

б) положение уступа по высоте (его высотная отметка), экспозиция борта;

в) средние высота и угол откоса уступа, профиль уступа, продолжительность времени пребывания уступа в нерабочем состоянии до момента наблюдения за ним.

При повторных замерах дается характеристика осыпавшегося материала (форма и размер кусков в осыпи).

4.2.15. Периодическая (ежегодная) съемка верхних бровок уступов и границ осыпи на бермах позволяет выявить изменение интенсивности осыпания бровки уступа.

4.2.16. Для обеспечения устойчивости уступов в течение длительного времени (на время работ в карьере), а также безопасности работ на нижних горизонтах карьера для уступов, достигших предельного положения по проектному контуру, углы откосов и ширину берм следует рассчитывать с учетом интенсивности осыпания откосов и срока их службы (в отдельных случаях для предохранения откосов от влияния выветривания целесообразно предусматривать укрепительные мероприятия).

4.2.17. Зависимость критической прочности и интенсивности осыпания от угла откоса определяется формулами:

, (21)

, (22)

где - угол откоса уступа;

- угол естественного откоса осыпи;

R90, m90 - критическая прочность и интенсивность осыпания вертикального откоса;

, - критическая прочность и интенсивность осыпания откоса при угле .

4.3. Упрощенные наблюдения за деформациями при сейсмическом
воздействии взрывов

4.3.1. При ведении горных работ буровзрывным способом необходимо проводить наблюдения за деформациями откосов бортов карьеров под влиянием взрывных работ. Результаты наблюдений используются для определения зон остаточных деформаций, в пределах которых должна применяться специальная технология ведения буровзрывных работ, способствующая уменьшению влияния взрывов на деформации массива (микрозамедленное взрывание, применение наклонных заоткашивающих скважин и т.п.) при подходе борта к предельному проектному контуру.

4.3.2. Наблюдения могут проводиться с применением высокоточной измерительной аппаратуры (сейсмостанции, тензодатчики и пр.) и более простыми методами (наблюдательные станции с металлическими реперами или конусами-индикаторами, устройство бетонных или гипсовых дорожек, покрытие поверхности откоса известковым раствором или специальным красителем и пр.).

4.3.3. Наблюдательные станции с металлическими реперами закладываются на горизонтах, подготавливаемых к массовым взрывам. Станции состоят из 1 - 3 профильных линий, направленных вкрест простирания уступа. Линии, как правило, включают 10 - 12 рабочих и 1 - 2 опорных репера. Расстояние между соседними рабочими реперами составляет около 2 м. Опорные реперы закладываются по возможности вне зоны остаточных деформаций. Опорные и рабочие реперы представляют собой стальные штыри длиной порядка 3 м и диаметром 15 - 20 мм с накерненными оголовками. На станции проводятся две серии наблюдений: первая - накануне взрыва и вторая - после взрыва. Наблюдения состоят в нивелировании реперов и измерении расстояний между ними. Кроме того, проводится съемка верхней и нижней бровок уступа (до взрыва и после), расположения взрываемых скважин и всех видимых трещин на берме уступа в районе взрыва. Регистрация смещений реперов по профильным линиям позволяет установить размеры деформированного участка и величину остаточных деформаций.

4.3.4. Метод конусов-индикаторов заключается в определении величины отрыва гипсовых конусов, заложенных на поверхности выработанного пространства для регистрации дополнительных напряжений в откосе, возникающих под влиянием взрывов.

Перед установкой (закреплением) конусов-индикаторов на уступе производят испытания опытных образцов-восьмерок (из материала конусов) на разрыв в лабораторных условиях с целью получения тарировочного графика зависимости . В натурных условиях измеряются расстояния между пунктами взрыва и заложенными конусами-индикаторами; после взрыва замеряется площадь отрыва части конуса (si) и определяются возникающие напряжения (), величины которых учитываются при оценке устойчивости откоса путем сложения их со сдвигающими напряжениями (). Если в результате расчета окажется, что коэффициент запаса устойчивости уступа (нескольких уступов) n < 1, тогда необходимо при оформлении проектных контуров карьера изменить технологию взрывных работ с целью снижения сейсмической силы.

4.3.5. Бетонные и гипсовые дорожки закладываются на площадках борта и служат для обнаружения микродеформаций поверхности.

Покрытие откосов гипсовым раствором или специальными красителями позволяет судить о характере и области деформирования трещиноватых горных пород.

ГЛАВА 5

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ НА КАРЬЕРАХ

5.1. Общие положения

5.1.1. Разработка мероприятий по обеспечению устойчивости откосов на карьерах осуществляется на основе результатов наблюдений за деформациями откосов, расчетов их устойчивости и соответствующих технико-экономических расчетов и соображений.

5.1.2. Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах, сложенных скальными и полускальными породами, заключаются в основном в применении соответствующей технологии ведения буро-взрывных работ в приконтурных зонах (микрозамедленное взрывание скважин в блоке и др.), специальной заоткоске уступов (предварительное щелеобразование, гладкое взрывание) и в искусственном укреплении ослабленных участков.

Обеспечение устойчивости откосов на карьерах, сложенных глинистыми и песчано-глинистыми породами, заключается в основном в эффективном дренаже, обеспечении стока поверхностных вод, пригрузке фильтрующих участков откосов.

Для обеспечения устойчивости откосов отвалов эти мероприятия заключаются в основном в дренаже песчано-глинистого основания и в установлении допустимого по условиям устойчивости общего угла разгона ярусов.

5.1.3. На выполнение всех мероприятий по обеспечению устойчивости откосов на карьерах должен быть составлен специальный проект, утверждаемый главным инженером предприятия.

В проекте отражаются:

- ожидаемые деформации откоса;

- ожидаемый ущерб от этих деформаций;

- наиболее целесообразные меры предотвращения деформаций;

- затраты на выполнение противодеформационных мероприятий и технико-экономическое обоснование предусматриваемых мероприятий.

После выполнения каждого из предусмотренных в проекте мероприятий составляется акт, утверждаемый главным инженером предприятия.

5.2. Заоткоска уступов в их предельном положении

5.2.1. Заоткоска уступов в их предельном положении под углами, соответствующими свойствам пород и характеру их трещиноватости, является одним из основных мероприятий, обеспечивающих длительную устойчивость нерабочих бортов или их участков, поставленных в предельное положение. Приближенные значения углов откосов нерабочих уступов даны в приложении 16.

5.2.2. Заоткоска уступов в их предельном положении осуществляется:

а) в скальных и полускальных породах - специальными заоткашивающими скважинами диаметром 80 - 100 мм, расстояние между которыми не должно превышать 3-х м и в каждом конкретном случае устанавливается опытным путем;

заоткашивающие скважины бурятся по линии предельного контура карьера под углами, равными углам откосов уступов (см. приложение 16); допускается взрывание заоткашивающих скважин предварительное (предварительное щелеобразование) и после взрывания основных зарядов (гладкое взрывание); методика производства буро-взрывных работ при специальной заоткоске уступов в предельном положении изложена в приложении 17;

б) в слабых глинистых и песчано-глинистых породах - драглайнами, а также мехлопатами со специальными насадками на зубьях.

5.3. Укрепление слабых участков откосов на карьерах

5.3.1. Отдельные участки откосов уступов в их положении на предельном (проектном) контуре, сложенные скальными и полускальными породами интенсивной трещиноватости или ослабленные неблагоприятно расположенными трещинами, дизъюнктивными нарушениями, слабыми контактами между слоями пород, должны укрепляться. Для укрепления откосов скальных и полускальных пород следует применять:

а) способы механического удержания призмы обрушения, к которым относятся укрепление штанговой крепью, шпунтами, железобетонными сваями, гибкими тросовыми тяжами, а также подпорными, защитными и контрфорсными стенками. Эти способы применяются самостоятельно и комплексно;

б) способы по улучшению прочностных свойств массива путем инъекции в массив укрепляющих растворов; из этих способов наиболее широко распространена цементация;

в) способы, при которых слагающие откосы породы, склонные к быстрому и интенсивному выветриванию, выщелачиванию или дефляции, изолируются с помощью устойчивых покрытий торкрет-бетоном, шприц-бетоном, битумом, карбамидными, формальдегидными и эпоксидными смолами; способы могут применяться также в сочетании с металлической сеткой и штангами.

В таблице 1 даны условия применения способов укрепления откосов в скальных и полускальных породах. Основные методы искусственного укрепления откосов на карьерах изложены в "Методическом руководстве по искусственному укреплению откосов скальных и полускальных пород на карьерах", изд. ВНИМИ, Л., 1967.

5.3.2. Фильтрующие участки откосов песчано-глинистых пород укрепляются гравийно-щебеночной пригрузкой фильтрующего участка откоса; схемы пригрузки изображены на рис. 17, 18.

Таблица 1

Рис. 17. Схема для определения параметров пригрузочной
призмы

q - расход, притекающий к откосу; k и kпр - коэффициенты фильтрации грунта и материала пригрузки; - объемный вес материала пригрузки; - угол трения грунта.

Примечание: 1. Для величины рекомендуется коэффициент запаса, равный 1,2 - 1,4.

2. Для откоса на проницаемом основании величина дополнительно увеличивается на 15%.

Рис. 18. Схема пригрузки фильтрующего песчано-глинистого
откоса

1 - суглинок; 2 - песок глинистый, водоносный; 3 - глина
пластичная; 4 - щебенка

5.3.3. Для предотвращения эрозии откосов песчаных и песчано-глинистых пород необходимо покрывать их растительным слоем или торфом с посевом трав. Предотвращение размывания и эрозии песчано-глинистых откосов стекающими потоками дождевых вод достигается также путем устройства упорядоченных стоков дождевых и талых вод с площадок уступов. Для этой цели площадкам уступов придается уклон в сторону водоотводной канавы, располагаемой в основании вышележащего откоса и имеющей уклон 3 - 5% к поперечным канавам, в которых уложены железобетонные трубы для спуска воды на нижележащую площадку.

Размываемые участки водосточных канав укрепляются железобетонными лотками.

5.4. Обеспечение общей устойчивости бортов карьеров,
уступов и отвалов

5.4.1. Нарушения общей устойчивости значительных участков бортов, уступов и отвалов возникают в тех случаях, когда сдвигающие силы, действующие по наиболее слабой поверхности, по величине становятся равными удерживающим силам, т.е. при возникновении состояния предельного равновесия:

, (23)

где - сумма сдвигающих сил;

kiи fi - величины сцепления и коэффициента внутреннего трения массива пород;

li - протяженность площадок поверхности скольжения с характеристиками ki и fi;

Ni - нормальная составляющая веса вышележащих пород, опирающихся на площадку li;

Di - сила гидростатического давления на площадку li.

5.4.2. При решении вопроса о мерах по предотвращению развития выявленного инструментальными маркшейдерскими наблюдениями начавшегося оползня должны быть установлены основные факторы и причины, вызвавшие появление деформаций, а также тип оползня.

5.4.3. Если причиной начавшейся деформации большого участка борта является несоответствие углов наклона борта или его высоты (например, при увеличении общей высоты рабочего борта при погружении пласта или повышении отметок земной поверхности) геологическим условиям, то в этом случае необходимо придавать борту более пологий угол наклона.

Если при аналогичных условиях на деформацию борта оказывают влияние и напорные воды, имеющиеся в его основании, то первой мерой предотвращения развития деформаций является снятие напоров.

5.4.4. Если факторами, способствующими развитию опасных (неизбежно приводящих к обрушениям и оползням) деформаций большого участка борта являются местные неблагоприятно залегающие нарушения прочности массива - тектонические нарушения, поверхности скольжения древних оползней, контакты между литологическими разностями и т.д., то в этих случаях должны применяться мероприятия локального характера:

а) разгрузка призмы активного давления в пределах участка, ограниченного поверхностью ослабления;

б) прогрузка призмы выпирания;

в) создание контрфорсов и упоров.

5.4.5. В ряде случаев опасные деформации больших участков бортов карьеров, уступов и отвалов вызываются обводненностью земной поверхности, площадок уступов, подошвы карьера и основания отвалов; основной мерой предотвращения деформаций откосов в этих условиях является своевременное осушение земной поверхности вблизи карьера и обеспечение стока воды с площадок уступов, подошвы карьера и основания отвалов.

5.4.6. Для предотвращения развития начавшегося оползания больших участков отвалов необходимо или уменьшать их общую высоту, или уменьшать общий угол разгона ярусов отвалов с таким расчетом, чтобы соотношение удерживающих и сдвигающих сил, действующих по поверхности скольжения, возросло на 10 - 15% по сравнению с тем положением, при котором наблюдениями зафиксированы начавшиеся деформации.

Оценка устойчивости отвалов (установление соотношения удерживающих и сдвигающих сил, действующих на поверхности скольжения) выполняется на основе расчетов, методика выполнения которых изложена в "Методическом руководстве по определению оптимальных углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров", ВНИМИ, Л., 1971.

5.4.7. В тех случаях, когда по ряду обстоятельств трудно или невозможно предотвратить развитие оползней отвалов, инструментальными наблюдениями должна быть ограничена призма возможного оползания, на которой не должно размещаться оборудование, используемое при отвалообразовании; для этих условий разрабатывается специальная технология отвалообразования, обеспечивающая безопасность работ на оползающем отвале.

ГЛАВА 6

ДОКУМЕНТАЦИЯ НАРУШЕНИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ НА КАРЬЕРАХ

6.1. Паспортизация нарушений устойчивости

6.1.1. Паспортизация нарушений устойчивости откосов на карьерах (оползней, обрушений, оплывин, осыпей и фильтрационных деформаций) производится с целью накопления и систематизации сведений о характере и причинах различных видов нарушений устойчивости. Эти сведения после обобщения и анализа используются для прогнозирования деформаций и разработки противооползневых мероприятий.

На каждое нарушение устойчивости откосов на карьерах составляется паспорт по единой установленной форме, который снабжается комплектом графической документации (приложения 19, 20).

6.1.2. Документации подлежат нарушения устойчивости уступов, бортов и отвалов, рабочих площадок, предохранительных и транспортных берм, нарушающие режим работы горного предприятия и создающие угрозу безопасности ведения работ; документируются все нарушения устойчивости откосов карьеров объемом свыше 1 тыс. м3 и захватывающие площадь более 500 м2; документируются также нарушения устойчивости природных склонов, прилегающих к карьерному полю.

6.1.3. Паспорт нарушения устойчивости откосов составляется в 2-х экземплярах и хранится в архивах маркшейдерской службы предприятия на правах специальной маркшейдерской документации.

6.1.4. Паспорт составляется геолого-маркшейдерской службой на основании инструментальных маркшейдерских, инженерно-геологических и гидрогеологических съемок и проектно-изыскательской документации не позднее чем в месячный срок с момента возникновения оползня, обрушения, оплывины. В том случае, если деформации развиваются в течение значительного периода времени или носят цикличный характер, не позднее чем в месячный срок с начала их развития составляется предварительный паспорт. По мере развития деформации этот паспорт периодически пополняется, и после окончания или ликвидации оползня, обрушения или оплывины составляется окончательный паспорт.

Нарушения устойчивости откосов, происшедшие в период строительства, документируются геолого-маркшейдерской службой соответствующих строительных организаций и передаются эксплуатационной маркшейдерской службе наряду с прочей маркшейдерской документацией.

6.1.5. Если обрушения или оползни повлекли за собой человеческие жертвы, травмы, повреждения механизмов, оборудования, сооружений и т.п., то составляются соответствующие акты согласно существующим положениям, а их копии прилагаются к паспорту нарушения устойчивости откоса.

6.1.6. В паспорте отмечается методика получения данных о параметрах деформирующегося участка и о развитии деформаций во времени (скорости, абсолютной величине смещения и т.п.).

6.1.7. Паспорт утверждается главным инженером предприятия (карьера, рудоуправления, комбината). Деформации, повлекшие за собой особо тяжкие последствия, должны анализироваться в вышестоящих организациях (комбинатах, объединениях или Главных управлениях).

Формы паспортов обрушений и оползней даны в приложениях 19, 20.

6.1.8. В паспорте указываются наибольшие размеры нарушения устойчивости откоса - глубина развития деформации, величина смещения и объем обрушившихся (оползших) пород на момент составления паспорта (см. приложение 1 и рис. 19).

Под глубиной развития деформации (оползня, обрушения, оплывины) понимается расстояние от первоначального положения верхней бровки откоса до последней визуально прослеживаемой трещины в направлении, противоположном движению деформированных масс (горизонтальное проложение). Указывается средний и максимальный размер глубины развития деформации.

Величина смещения оползня (обрушения) равна горизонтальному проложению пути, пройденного смещенными породами от нижней бровки откоса по направлению смещения. Определяются средняя и максимальная величины смещения.

Рис. 19. Развитие оползня внутренних отвалов

Объем оползня, обрушения или оплывины может быть подсчитан точно только после установления границы между смещенной частью откоса и его неподвижной частью (поверхности скольжения). Если эта граница не определена непосредственно расчистками, скважинами или шурфами, то ее строят по данным маркшейдерских наблюдений по векторам смещения реперов или на основе анализа геологического строения откоса.

6.1.9. Параметры обрушившихся (оползших) откосов определяются графически с разрезов, построенных по данным инструментальной маркшейдерской съемки (рис. 20).

6.1.10. Время стояния откоса измеряется временем, в течение которого откос пребывал в нерабочем состоянии. Если время стояния менее 3-х суток, оно указывается в часах.

6.1.11. В паспорте дается краткое описание проведенных на участке нарушения устойчивости откоса всех видов наблюдений. Результаты наблюдений и исследований освещаются в соответствующих разделах паспорта. Места закладки реперов, тип реперов, участки геологических съемок, места отбора проб пород, замеров уровней подземных вод отмечаются на плане в разрезах.

Рис. 20. Размеры оползня рабочего борта карьера

6.1.12. В паспорте указываются даты, объемы и виды нарушений устойчивости откосов, ранее наблюдавшихся в пределах деформированного участка. Если эти деформации паспортизированы, то указываются номера их паспортов.

6.1.13. Ущерб, причиненный нарушением устойчивости откоса, определяется в денежном выражении. Если ущерб в денежном выражении не может быть определен, то в паспорте дается только описание видов и объемов работ по устранению последствий деформаций.

6.1.14. В паспорте описывается состояние горных работ на участке нарушения устойчивости откоса (параметры уступов, размеры рабочих площадок, тип экскаватора, вид транспорта и т.д.) и отмечается, соответствует ли фактическое состояние горных работ проекту.

6.1.15. В разделе паспорта "Краткая инженерно-геологическая характеристика" дается краткое описание геологического разреза, показателей прочности пород, слагающих откос, структуры и условий залегания пород, гидрогеологических особенностей участка, приводятся фильтрационные характеристики и дебит водоносных горизонтов, источники питания подземных вод, а также дается характеристика поверхностных вод, атмосферных осадков, выпавших перед возникновением деформаций, и т.п.

6.1.16. В паспорте излагаются принятые меры для ликвидации последствий нарушения устойчивости откоса или для предотвращения его дальнейшего развития.

Оценивается эффективность примененных противооползневых мероприятий и отмечается их стоимость.

6.1.17. В паспорте приводятся также следующие сведения: параметры буро-взрывных работ (глубина, количество, направление и диаметр скважин, конструкция заряда, величина микрозамедления, способ взрывания, тип ВВ, количество одновременно взрываемого ВВ), состояние работ по осушению и т.п. Указывается организация, проводившая оценку устойчивости откосов, метод расчета устойчивости откосов, использованный при этом, и расчетный коэффициент запаса устойчивости.

6.1.18. В паспорте указываются должностные лица, принявшие участие в выяснении причин нарушения устойчивости откоса и разработке мер по ликвидации его последствий.

6.2. Графические приложения к паспорту

6.2.1. Оползень, обрушение, оплывина в плане фиксируются на погоризонтных (поуступных) планах карьера с указанием даты их начала и окончания и порядкового номера. К паспорту прикладывается выкопировка с плана, на которую наносятся геологоразведочные скважины с полной экспликацией, положение добычных и транспортных механизмов, дороги, ж.-д. пути, линии электропередач, водоемы, трещины отрыва и векторы смещения рабочих реперов при деформировании массива.

6.2.2. К плану прикладываются разрезы по характерным профилям деформированного участка (2 - 3 разреза), но не реже, чем через 50 м по фронту нарушения устойчивости откоса, выполненные в одинаковых с планом вертикальном и горизонтальном масштабах. В случае сложной конфигурации деформации даются также разрезы, перпендикулярные направлению движения (оплывины-потоки по впадинам древнего рельефа и т.п.). На разрезы выносятся отдельной колонкой геологическое строение откоса с указанием физико-механических характеристик (, , k), использованных при проектировании углов откосов, уступов и бортов карьера или полученных в результате дополнительных наблюдений; положение уровней подземных вод до деформации и их изменение в процессе деформирования; контуры откоса до разрушения и после разрушения (в том случае, если точное положение контура откоса до разрушения трудно установить, линия контура проводится пунктиром); положение поверхности скольжения. По направлению профильных линий наблюдательных станций разрезы даются с указанием мест заложения реперов, векторов их смешений; прилагается ведомость оседаний и смещений реперов.

На план и разрезы наносится положение противооползневых сооружений.

Паспорта иллюстрируются фотоснимками.

6.3. Отчетность по наблюдениям за деформациями откосов
на карьерах

6.3.1. Накапливающийся материал по наблюдениям за состоянием уступов и бортов карьеров и откосов обвалов должен систематически (1 раз в год) оформляться в сводный отчет.

6.3.2. Отчет с результатами наблюдений за деформациями откосов на карьерах должен содержать следующие разделы:

Раздел 1. Инженерно-геологическая характеристика деформирующихся участков.

В разделе дается краткое описание литологического состава горных пород, условий их залегания, трещиноватости и отдельности, отмечается наличие тектонических нарушений и трещин большого протяжения, водообильность и источники питания пород водами, приводятся величины основных физико-механических характеристик пород участка.

Инженерно-геологическая характеристика участков, на которых зафиксированы нарушения устойчивости откосов, отражается в соответствующих разделах паспортов, которые являются составной частью отчета, или освещается более подробно в отчете (если нарушения устойчивости по своим размерам или характеру не подлежат паспортизации).

Раздел 2. Горные работы.

В разделе излагается состояние горных работ (проектные и фактические параметры откосов отвалов, бортов и уступов карьеров, отклонения от запроектированной технологии, причины отклонений от проекта и т.п.); отмечается направление дальнейшего развития горных работ; излагается технология горнотранспортных и отвальных работ (оборудование, параметры, паспорта и т.п.), освещается влияние деформаций откосов на нарушение режима горных и отвальных работ (простои, снижение производительности, изменение направления работ и т.д.).

Раздел 3. Наблюдения за состоянием откосов на карьере.

В разделе освещаются методика работ по наблюдениям за деформациями и результаты наблюдений (дается описание возникших за прошедший период нарушений устойчивости, их динамики и последствий, а также нарушений устойчивости, не подлежащих паспортизации: осыпей, небольших размеров обрушений, локальных фильтрационных деформаций, осадок отвалов, обрушений козырьков, появления трещин, деформаций земной поверхности и рабочих площадок и т.п.), приводятся паспорта нарушений устойчивости.

На основе анализа деформаций делается прогноз возможности возникновения нарушений устойчивости, определяются содержание и объем дальнейших наблюдений, устанавливаются оползнеопасные зоны.

Раздел 4. Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах.

В разделе освещаются предусмотренные проектом и выполненные мероприятия по обеспечению устойчивости откосов на карьерах (сеть нагорных и водоотводных канав, дренажные траншеи, заоткоска уступов, планировка поверхности, осушение, фильтрующая пригрузка, искусственное укрепление и одернование откосов и пр.). Описываются принятые за отчетный период мероприятия технологического характера по предотвращению опасных деформаций или уменьшению их отрицательного влияния на режим работы карьера и производительность вскрышных добычных и отвальных работ. Даются оценка эффективности проведенных мероприятий и рекомендации по дальнейшему развитию этих мероприятий, их совершенствованию и удешевлению.

6.3.3. Отчеты о наблюдениях за состоянием откосов на карьерах составляются на каждый карьер рудоуправления в отдельности, рассматриваются техсоветом и утверждаются главным инженером вышестоящей организации. Отчеты хранятся непосредственно на предприятии до его ликвидации (консервации), после чего сдаются в вышестоящую организацию, вместе с комплектом первичной, вычислительной и графической документации по наблюдениям за устойчивостью откосов.

6.3.4. Документация по наблюдениям за деформациями откосов на карьерах:

а) первичная документация:

журнал осмотра состояния откосов;

журнал зарисовок обнажений;

журнал замеров трещиноватости;

журнал геометрического нивелирования;

журнал тригонометрического нивелирования;

журнал измерения длин;

журнал специальных наблюдений.

Журналы составляются по формам, рекомендованным приложениями и соответствии с требованиями действующей "Технической инструкции по производству маркшейдерских работ". Привязка наблюдательных станций производится в журналах и ведомостях обязательной документации;

б) вычислительная документация;

ведомость вычислений превышений тригонометрического нивелирования;

ведомость вертикальных смещений;

ведомость горизонтальных смещений;

ведомость скоростей смещения реперов;

специальные ведомости.

Ведомости составляются по формам, рекомендуемым приложениями в соответствии с требованиями действующей "Технической инструкции по производству маркшейдерских работ";

в) графическая документация:

сводный план горных разработок 1:2000, 1:5000 с указанием нарушений устойчивости;

схема наблюдательных станций;

схема мероприятий по обеспечению устойчивости откосов;

планы горных работ по уступам-горизонтам с нанесением нарушений устойчивости и участков возможных проявлений деформаций;

инженерно-геологические и гидрогеологические планы;

планы отвалов с нанесением мест возникновения нарушений устойчивости;

разрезы по участкам, подверженным нарушениям устойчивости;

разрезы по профильным линиям наблюдательных станций с графиками деформаций.

Графическая документация составляется в соответствии с действующими "Технической инструкцией по производству маркшейдерских работ" и "Условными знаками для горной графической документации" с учетом дополнений (приложение 18).

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ НА КАРЬЕРАХ

1. Абсолютное смещение горных пород - перемещение одной части горного массива относительно другой, неподвижной его части; определяется путем инструментальных маркшейдерских измерений и характеризуется вектором смещения.

2. Активная стадия развития деформаций откосов - период с момента появления видимых признаков разрушения массива горных пород до начала стадии затухания деформаций.

3. Анизотропная горная порода - горная порода, свойства которой в различных направлениях неодинаковы. Ярко выраженной механической анизотропией обладают многие осадочные породы (сланцы, глины), прочность которых вкрест наслоению в несколько раз выше, чем по наслоению.

4. Берма - (см. площадка уступа).

5. Борт карьера - боковая поверхность, ограничивающая карьер.

Б.К. в вертикальной плоскости может быть плоским, выпуклым, вогнутым и ломаным; в плане - прямолинейным и криволинейным (с выпуклостью в сторону выработанного пространства или в сторону подвигания горных работ). Различают рабочие и постоянные Б.К.; характеризуется Б.К. высотой и углом наклона.

6. Бровка - линия пересечения поверхности откоса уступа (яруса отвала) с поверхностью площадок (верхней или нижней), соответственно называемая верхней и нижней бровками. Нижняя бровка нижнего уступа называется контуром дна карьера, верхняя бровка верхнего уступа (линия пересечения откоса верхнего уступа с дневной поверхностью) - контуром карьера.

7. Величина сдвига горных пород (угол сдвига) - отношение разности абсолютных смещений отдельных точек массива к расстоянию между ними по нормали к направлению смещения. Если векторы смещения отдельных точек массива не параллельны между собой, то при определении величины сдвига направления и величины векторов смещения подвергаются закономерному сглаживанию.

8. Величина смещения оползня (обрушения) - горизонтальное проложение пути, пройденного смещенными породами от нижней бровки откоса по направлению смещения.

9. Вектор смещения - направленный отрезок, изображающий в некотором масштабе абсолютное смещение отдельной точки дневной поверхности или массива горных пород в пространстве на определенный момент времени. При обработке маркшейдерских измерений В.С. строятся на каждую серию наблюдений, т.е. характеризуют смещение реперов за период между наблюдениями.

10. Вертикальные деформации - характеризуют изменение положения точек дневной поверхности или массива горных пород в вертикальной плоскости. Различают абсолютные и относительные В.Д., последние вызваны неравномерностью смещения точек (реперов) в вертикальной плоскости.

11. Виды нарушений устойчивости откосов - разрушающие деформации откосов уступов и бортов карьеров и отвалов: оползни, обрушения, оплывины и просадки, а также фильтрационные деформации - выпор, оплывание, суффозия, фильтрационный вынос вдоль трещин.

12. Время стояния откоса - измеряется промежутком времени, в течение которого откос находился в нерабочем состоянии. В.С. включает в себя продолжительность скрытой стадии деформаций откоса.

13. Вторичные подвижки - активизация ранее наблюдавшихся деформаций (главным образом оползней), возникающая в результате внешних воздействий (влияние подземных вод, выпадение атмосферных осадков, таяние снегов, уборка части оползших масс, внешней пригрузки и т.п.), нередко сопровождающаяся вовлечением в движение масс горных пород, ранее не затронутых разрушающими деформациями.

14. Высот деформированного откоса - разность между максимальной и минимальной высотными отметками откоса до нарушения его устойчивости.

15. Глубина развития деформации - расстояние (по горизонтали) от первоначального положения верхней бровки (контура карьера) откоса до последней визуально прослеживаемой трещины в направлении, противоположном направлению движения смещенных масс.

16. Глубинный репер - (см. репер).

17. Горизонтальные деформации - характеризуют изменение положения точек дневной поверхности или массива горных пород в плане. Различают абсолютные и относительные Г.Д. Последние вызваны неравномерностью смещения отдельных точек (реперов) в плане, что приводит к сжатию или растяжению массива.

18. Графики сдвижений и деформаций - линии, изображающие в определенном масштабе распределение величин сдвижений и деформаций земной поверхности или горных пород на профильной линии. Различают графики (кривые): а) вертикального сдвижения (оседания); б) горизонтального сдвижения; в) сдвига горных пород; г) горизонтальных деформаций (сжатий и растяжений); д) скорости смещения.

19. Деформация горных пород - изменение формы и объема горных пород под действием различного рода сил (гравитационных, сейсмических, внешних пригрузок от горнотранспортного оборудования и т.д.). Различают упругие, пластические и разрывные деформации. При упругих деформациях после снятия нагрузки форма тела восстанавливается. Пластические и разрывные деформации необратимы. Большинство горных пород при повышении нагрузок претерпевает все три стадии деформирования. У глинистых пород упругая деформация практически отсутствует.

20. Динамическая нагрузка - кратковременное силовое воздействие на массив горных пород, вызванное работой горнотранспортного оборудования, сейсмическим воздействием взрывных работ или землетрясениями. При недостаточном запасе устойчивости откоса Д.Н. может привести к его разрушению.

21. Длина по фронту оползания, обрушения, оплывины - протяженность уступов или борта карьера, подверженного разрушающей деформации. Измеряется наибольший размер нарушенного участка, повторяющий конфигурацию бровок откоса. В том случае, если нарушению устойчивости подвержено несколько уступов, указывается суммарная величина по всем горизонтам. Если нарушение устойчивости циклично развивается вдоль фронта работ - указывается общая длина вне зависимости от времени развития вторичных подвижек.

22. Закол - визуально прослеживаемая трещина на верхней площадке уступа или дневной поверхности, образовавшаяся в результате развития деформаций откоса.

23. Изотропная горная порода - горная порода, механические свойства которой в различных направлениях одинаковы.

24. Искусственное укрепление горных пород - мероприятия, направленные на повышение устойчивости горных пород в условиях их естественного залегания. Различают следующие методы придания горным породам повышенной прочности: а) механические (штанговое крепление, шпунты, сваи, тяжи, подпорные и контрфорсные стенки); б) цементационные (обжиг, цементация, смолизация, битумизация, силикатизация); в) изоляционные (торкрет-бетон, набрызг-бетон, одернование и лесопосадка, гидрофобизирующее покрытие из мылонафта и др.); г) комбинированные (например, электроосмос и термообработка, штанговое крепление и цементация, штанговое крепление и гидроизоляционное покрытие и т.д.).

25. Исходный репер - (см. репер).

26. Коэффициент запаса устойчивости - отношение суммы всех сил, удерживающих откос в равновесии, к сумме всех сдвигающих сил, стремящихся вывести его из равновесия; действие этих сил во всех инженерных методах переносится на потенциальную (наиболее напряженную) поверхность скольжения. Для откосов эта величина принимается в пределах от 1,0 до 1,5; зависит от достоверности исходных данных при расчете, ответственности откоса и срока службы.

27. Коэффициент структурного ослабления - соотношение прочности горных пород в массиве и образце. Определяется опытным путем.

28. Маркшейдерская наблюдательная станция - совокупность реперов, заложенных по определенной системе на земной поверхности, уступах борта карьера или отвала с целью изучения, посредством систематических инструментальных маркшейдерских измерений, закономерностей деформирования горных пород в откосах.

29. Наблюдательная станция на борту карьера - совокупность реперов, заложенных по определенней системе на земной поверхности и уступах борта карьера с целью наблюдения за деформациями земной поверхности и откосов уступов.

30. Неполная серия наблюдений - комплекс измерений, в результате которых определяется положение реперов в одной из плоскостей (горизонтальной или вертикальной).

31. Обрушение - быстрое смещение породных масс или блоков и пачек пород, слагающих откос, сопровождающееся дроблением смещающейся части массива. Поверхность отрыва обрушающихся пород от основного массива, как правило, совпадает с различного рода нарушениями сплошности массива (крупные трещины, слоистость, тектонические нарушения и т.п.) и залегает под углом, большим угла внутреннего трения; поэтому после преодоления сил сцепления оторвавшийся массив не может удерживаться по этой поверхности силами трения и перемещается вниз к подошве откоса. Активная стадия обрушения протекает практически мгновенно.

32. Опасные деформации горных пород - деформации отвалов, уступов и бортов карьеров, площадок, а также прилегающей к карьеру территории, способные вызвать аварии горнотранспортного оборудования, ухудшающие условия работы, на карьерах, угрожающие безопасности работ в карьерах.

33. Оплывание - процесс разрушения горных пород, вызванный переносом и переотложением частиц пород подземными водами, вытекающими на откос.

34. Оплывина - перемещение в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры (пылеватых песков и глин, а также лессовидных суглинков и лессов), которые растекаются по площадкам уступов под углом 4 - 6° и менее. Оплывина развивается довольно интенсивно, часто приобретая катастрофический характер.

35. Оползень - медленное смещение масс горных пород, слагающих откос (а нередко и его основание), происходящее в виде скользящего движения между смещающимися породами и неподвижным массивом. Наиболее крупный по размерам вид нарушения устойчивости откосов. Связан, главным образом, с наличием в толще горных пород слабых увлажненных слоев, контактов, даек, тектонических нарушений.

36. Опорный репер - (см. репер).

37. Оседание - вертикальное смещение массива горных пород в результате сжатия, уплотнения или иных видоизменений горных пород, слагающих откос или его основание. Весьма широко О. распространено на отвалах глинистых пород, где составляет до 30% от первоначальной высоты. Равномерное оседание, особенно связанное с консолидацией пород, в общем случае не представляет опасности.

38. Откос - наклонная часть поверхности открытой горной выработки или искусственной насыпи (отвала). В зависимости от вида горнодобывающего оборудования, откос может иметь плоский (экскаваторы - драглайны, многочерпаковые экскаваторы), вогнутый (прямая и обратная мехлопаты, цепные и роторные экскаваторы), ломаный (многочерпаковые экскаваторы) и сложный (роторные экскаваторы) профили.

39. Площадка (берма) уступа - горизонтальная часть поверхности уступа карьера, служащая для размещении горнодобывающих механизмов, транспортных путей, водосборных средств и приема и размещения осыпей и скатывающихся с поверхности откоса отдельных глыб горной породы. В соответствии с этим различают рабочие, транспортные, предохранительные площадки. Ширина площадок определяется размерами горнотранспортных машин, правилами технический эксплуатации и устойчивостью горных пород.

40. Поверхность скольжения - поверхность в массиве борта карьера (откоса уступа или отвала), являющаяся геометрическим местом течек максимальных относительных сдвигов горных пород и отделяющая смещающуюся часть от основной неподвижной части массива горных пород. В большинстве случаев поверхность скольжения связана с наличием в массиве поверхностей прочностной анизотропии горных пород (слабые контакты разнородных пород, трещины, тектонические зоны и нарушения, относительно малопрочные слои и прослойки). При оценке устойчивости откоса путем расчета выделяют расчетную поверхность, по которой производится сравнение сдвигающих и удерживающих сил.

41. Полная серия наблюдений - комплекс измерений на наблюдательной станции, в результате которых может быть определено положение реперов в пространстве; полная серия наблюдений состоит из нивелирования реперов и измерения расстояний между ними.

42. Полный вектор смещения - (см. вектор смещения).

43. Предельная высота вертикального откоса (Hв) - максимальная высота, при которой вертикальное обнажение устойчиво.

44. Предельная деформация борта - предельная величина сдвига пород, слагающих борта карьера, предшествующая активной стадии развития деформаций.

45. Призма обрушения борта карьера (откоса уступа, отвала) - часть массива горных пород (отвальных масс), заключенная между бортом карьера (откосом уступа или отвала) и поверхностью скольжения. Достигнув состояния предельного равновесия, призма обрушения борта (откоса уступа, отвала) отрывается от массива по поверхности скольжения и смещения к основанию борта (уступа, отвала).

46. Противооползневые мероприятия - комплекс мер профилактического характера, направленных на предупреждение, локализацию и предотвращение опасных деформаций (не только оползневых) откосов отвалов, уступов и бортов карьеров.

47. Просадки - неравномерное вертикальное опускание площадок уступов и поверхности отвалов, сложенных высокопористыми рыхлыми породами естественной и нарушенной структуры под влиянием собственного веса, динамических нагрузок и т.п. При просадках обычно не образуется сплошной поверхности скольжения. Особым видом просадочных явлений считаются провалы под влиянием карстовых процессов и подземных разработок.

48. Профильная линия - часть маркшейдерской наблюдательной станции в виде прямой или ломаной линии, по которой расположены реперы по наблюдению за деформациями горных пород. Состоит из рабочих и опорных реперов, которые располагаются, как правило, по направлению предполагаемых подвижек потенциальных нарушений устойчивости.

49. Рабочий репер - (см. репер).

50. Расчетные характеристики - используемые при оценке устойчивости показатели физико-механических свойств горных пород.

51. Репер - закрепленная в натуре (на дневной поверхности, в массиве горных пород или в горной выработке) маркшейдерская точка с известными координатами. Различают исходные, опорные и рабочие реперы. В качестве исходных для наблюдений за деформациями горных пород в откосах служат пункты съемочного обоснования, полигонометрии 1-го и 11-го разрядов, триангуляции всех классов и микротриангуляции. Исходные реперы служат для развития сети наблюдательной станции, состоящей из отдельных профильных линий. Реперы профильных линий, заложенные вне зоны деформирования земной поверхности, служат в качестве опорных для производства маркшейдерских наблюдений за положением в пространстве и времени рабочих реперов.

52. Скорость смещения точек массива - величина смещения рабочих реперов маркшейдерской наблюдательной станции за определенный отрезок времени по направлению вектора смещения. В зависимости от динамики процесса, скорости деформаций могут измеряться: м/час, м/сутки, мм/час, мм/сутки, мм/мес. Для характеристики степени опасности деформаций наиболее показательна скорость смещения в начальный период активной стадии деформаций.

53. Скрытая стадия развития оползня - период от начала развития микроподвижек в массиве до появления видимых признаков формирования оползня (появление трещин на земной поверхности, выпирание пород в основании борта карьера и т.д.). Скорость смещения точек массива к концу скрытой стадии 1 - 10 мм/сутки.

54. Стадия затухания оползня - период смещения оползневых масс с уменьшающейся скоростью до полного прекращения смещения.

55. Суффозия - вынос мелких частиц из массива горных пород под влиянием гидродинамических сил.

56. Трещина отрыва (H90) - верхняя часть поверхности скольжения - ее вертикальная часть.

57. Угол наклона борта карьера - угол в плоскости, нормальной к простиранию борта карьера, между линией, соединяющей верхний и нижний контуры карьера, и ее проекцией на горизонтальную плоскость.

58. Угол откоса уступа - угол в плоскости, нормальной к простиранию уступа, между линией, соединяющей верхнюю и нижнюю бровки уступа, и ее проекцией на горизонтальную плоскость.

59. Уступ карьера - часть борта карьера в форме ступени.

60. Ущерб от нарушения устойчивости откоса - стоимость дополнительных работ по ликвидации последствий нарушения устойчивости; удорожание работ, вызванное снижением производительности добычных и транспортных средств; ухудшение качества полезного ископаемого в результате его разубоживания деформированными массами.

61. Ширина призмы обрушения - участок дневной поверхности или площадки уступа между бровкой и контуром потенциальной поверхности скольжения.

62. Ширина зоны деформирования земной поверхности - расстояние от верхнего контура карьера до границы, за которой микродеформации не проявляются.

63. Ширина зоны заколов - расстояние от верхнего контура (бровки) карьера (уступа) до наиболее удаленного закола или трещины.

64. Эквивалентный угол наклона борта выпуклого и вогнутого профилей - фиктивный угол наклона борта карьера плоского профиля, эквивалентный по объему вскрыши углам наклона бортов выпуклого и вогнутого профилей.

Приложение 2

КЛАССИФИКАЦИЯ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПО УСЛОВИЯМ
УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ

┌───┬───────────────────┬─────────────────────────────────┬───┬────────────────────┬─────────────────────────────────┐
│ N │  Название знаков  │           Обозначения           │ N │   Название знаков  │           Обозначения           │
│   │                   ├─────────────────────────────────┤   │                    ├─────────────────────────────────┤
│   │                   │   на планах        на разрезах  │   │                    │   на планах        на разрезах  │
├───┼───────────────────┼─────────────────────────────────┼───┼────────────────────┼─────────────────────────────────┤
│ 1 │Опорный репер      │    рисунок           рисунок    │17 │Обрушение           │    рисунок           рисунок    │
│   │скрытой конструкции│                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│ 2 │Опорный репер      │    рисунок           рисунок    │18 │Оплывина            │    рисунок           рисунок    │
│   │открытый           │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│ 3 │Рабочий репер      │    рисунок           рисунок    │19 │Просадка            │    рисунок           рисунок    │
│   │скрытый            │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│ 4 │Рабочий репер      │    рисунок           рисунок    │20 │Провалы под влиянием│    рисунок           рисунок    │
│   │открытый           │                                 │   │подземных разработок│                                 │
│   │                   │                                 │   │и карстовых         │                                 │
│ 5 │Первый репер, маяк │    рисунок           рисунок    │   │процессов           │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │21 │Оплывание песчаных  │    рисунок           рисунок    │
│ 6 │Электрорепер       │    рисунок           рисунок    │   │откосов             │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │22 │Промоина            │    рисунок           рисунок    │
│ 7 │Глубинный репер    │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │23 │Осыпь               │    рисунок           рисунок    │
│ 8 │Место отбора       │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │образца (монолита) │                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │24 │Фильтрационный выпор│    рисунок           рисунок    │
│ 9 │Место проведения   │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │натурного испытания│                                 │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │25 │Фильтрующая         │    рисунок           рисунок    │
│10 │Место проведения   │    рисунок           рисунок    │   │пригрузка           │                                 │
│   │динамического      │                                 │   │                    │                                 │
│   │зондирования       │                                 │26 │Дренажные траншеи   │    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │под отвалами        │                                 │
│11 │Трещина            │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │                   │                                 │27 │Одернование откосов │    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │                    │                                 │
│12 │Трещина с          │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │заполнителем       │                                 │28 │Посадка деревьев и  │    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │кустарника          │                                 │
│13 │Трещины с неровными│    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │поверхностями      │                                 │   │Искусственное       │    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │укрепление          │                                 │
│14 │Серия параллельных │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │трещин             │                                 │29 │а) механическим     │    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │способом            │                                 │
│15 │Оползень           │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │стабилизировавшийся│                                 │30 │б) физико-химическим│    рисунок           рисунок    │
│   │                   │                                 │   │способом            │                                 │
│16 │Оползень           │    рисунок           рисунок    │   │                    │                                 │
│   │развивающийся      │                                 │   │                    │                                 │
└───┴───────────────────┴─────────────────────────────────┴───┴────────────────────┴─────────────────────────────────┘

                   МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

                Объединение "Казчермет", Донское хромитовое
                    рудоуправление, карьер "Миллионный"

                                                             УТВЕРЖДАЮ:
                                                          ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР

                                                             ТЕРЕЩЕНКО А.Н.

                                                         31 августа 1967 г.

                           ПАСПОРТ ОБРУШЕНИЯ N 2

    1. Объект деформации: уступ горизонта 369 м северо-восточного борта.
    2.  Дата:  начало  21  час. 10 мин. 17/VIII-67 г.; окончание - 21 час. 13
мин. 17/VIII-67 г.
    3. Размеры обрушения:
       а) длина по фронту 80 м;
       б) глубина развития ср. 3,0 м, макс. 5,0 м;
       в) величина смещения ср. 3,0 м, макс. 10,0 м;
       г) объем - 2000 м3.
    4. Параметры деформированного откоса:

        проектные                        фактические
       высота 20 м                       до деформации
     угол откоса 60°                         20 м
                              51 - 56°, отдельные участки до 62°.

    5. Время стояния откоса до обрушения: 2 часа.
    6. Скорость движения деформированных масс: свободное обрушение.
    7.  Наблюдения,  проводимые  на участке: линейные промеры и нивелировка
профильных линий.
    8.  Ранее  имевшиеся нарушения устойчивости на этом участке, горизонте:
обрушение  верхней части уступа горизонта 369 м объемом 150 м3, происшедшее
15/V-67 г.
    9.  Ущерб,  причиненный  обрушением:  уборка  горной  массы - 220 руб.,
ремонт экскаватора - 170 руб. Общая сумма ущерба - 390 руб.
    10.  Горнотехнические условия отработки участка: рабочие уступы высотой
10 м отрабатываются экскаватором ЭКГ-4,6; при погашении уступы сдваиваются;
транспорт автомобильный.
    11.  Краткая  инженерно-геологическая  характеристика  участка: участок
обрушившегося   уступа   сложен   выветрелыми  и  унитовыми  серпентинитами
зеленовато-серого   цвета,   слабой  крепости,  без  прожилков  и  желваков
магнезита; породы характеризуются повышенной влажностью.
    12.   Причины   обрушения:   несоответствие   проектного   угла  откоса
физико-механическим свойствам пород.
    13.   Меры,   принятые   для  предупреждения  и  ликвидации  обрушения:
произведена   оборка  и  заоткоска  уступа;  ограничен  объем  одновременно
взрываемой   горной   массы;   применяется   короткозамедленное  взрывание;
произведена   уборка   обрушенной   массы.   Предлагается:  изменить  схему
расположения  автомобильного  заезда,  расположив его в наиболее устойчивой
юго-восточной части карьера; произвести отвод вод, откачиваемых из карьера;
произвести    исследования    устойчивости    откосов    уступов   карьеров
рудоуправления.
    14.  Дополнительные  сведения: исследования устойчивости бортов карьера
"Объединенный" проводились в 1961 году Магнитогорским горнометаллургическим
институтом   им.  Г.И. Носова;   по  карьеру  "Миллионный" исследования  не
проводились;  расположение  скважин  -  многорядное,  глубина скважин 12 м,
взрывание короткозамедленное.
    15.  Должностные лица, привлеченные к выяснению причин и разработке мер
по  ликвидации  обрушения:  главный  инженер рудоуправления Терещенко А.Н.,
начальник  ПТО Лысяков М.И., главный маркшейдер Еремин Ю.А., главный геолог
Савельев  В.В.,  начальник  отдела ТБ Симонов Н.П., главный инженер рудника
"Объединенный" Выходцев В.М., старший маркшейдер рудника Балмуханов А.У.
    16. Графические приложения к паспорту деформации:
    1. План участка, рис. 1 (масштаб 1:500) - 1 экз.

                          Рис. 1

    2. Разрезы, рис. 2 (масштаб 1:500) - 1 экз.

                          Рис. 2

    3. Фотографии, рис. 3 - 1 шт.

         Рис. 3. Обрушение уступа 17 августа 1967 года на карьере
                       "Миллионный"

                        ГЛАВНЫЙ МАРКШЕЙДЕР
                                                              /ЕРЕМИН Ю.А./

                        ГЛАВНЫЙ ГЕОЛОГ
                                                            /САВЕЛЬЕВ В.В./

    Особые мнения: особых мнений нет.

                   МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР
                           трест "ОГНЕУПОРНЕРУД"

         Часов-Ярский комбинат огнеупорных изделий, рудник "Южный"

                                                             УТВЕРЖДАЮ:
                                                          ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР

                                                                 ДИКУН Л.А.

                                                          11 января 1968 г.

                          ПАСПОРТ ДЕФОРМАЦИИ N 2

    1.  Объект  деформации:  рабочий борт вскрышных пород западного участка
между скв. N 603, 709.
    2. Вид деформации: оползень.
    3. Дата: начало 13.XII.67 г.; окончание - деформация борта продолжается.
    4. Размеры оползня: а) длина по фронту - 330 м;
                        б) глубина ср. 35 м, макс. 44 м;
                        в) величина смещений ср. 7 м, макс. 10 м;
                        г) объем 400 тыс. м3.
    5. Параметры деформированного откоса:

            проектные                               фактические
           высота 37 м                          до деформации 33,5 м
         угол наклона 30°                             25 - 30°.

    6. Время стояния откоса до оползня: май - декабрь 1967 года.
    7. Скорость движения деформированных масс: с 22 по 27.XII - 0,9 м/сут.,
с 27 по 29.XII.67 г. - 1,75 м/сутки, с 29.XII по 8.I. г. - 0,2 м/сут.
    8. Наблюдения,  проводимые  на  участке:  на  оползне  заложены  реперы
N 92 а, 103 а,    производилось  тригонометрическое нивелирование,  сделана
тахеометрическая съемка и составлен план, М 1:1000.

                Результаты наблюдений за сдвижением реперов
                               N 92 а, 103 а

    9.  Ранее  имевшиеся нарушения устойчивости на этом участке, горизонте:
на 70 м на юго-запад от описываемого нарушения устойчивости 9 сентября 1967
г.   произошел   оползень  трех  вскрышных  уступов  объемом  280  тыс.  м3
(деформация  N  1); оползень продолжается; причины возникновения и характер
развития деформации те же, что и деформации N 2 (см. п. 13).
    10.  Ущерб,  причиненный  оползнем:  а)  перестройка  высоковольтной  и
осветительной линий электропередач, длиной 400 м;
    б)  дополнительные  внеплановые  работы  1968  года  по  уборке оползня
объемом 300 тыс. м3 производятся экскаватором ЭКГ-4 на автотранспорт вместо
экскаватора ЭРГ-350/1000 на конвейерный транспорт;
    в)  при  деформации  2-го  уступа  рабочего борта карьера средняя часть
вскрышного  ленточного конвейера была сдвинута относительно своего рабочего
положения на величину до 8 м;
    г)  в  результате  продолжающегося  смещения оползающих масс происходит
завалка  вскрытых  запасов  огнеупорных  глин,  что ставит под угрозу срыва
выполнение  плана  добычи  (из вскрытых в районе оползня 100 тыс. т запасов
огнеупорных глин на 8 января 1968 г. завалено 35 тыс. т).
    11.   Горнотехнические  условия  отработки  участка:  вскрышные  работы
осуществляются  по  транспортной  системе разработки с размещением пород на
внешнем  отвале. 1-й уступ высотой 17 м, 2-й уступ 8 - 11 м разрабатываются
экскаватором  ЭРГ-350/1000  с транспортировкой пород ленточными конвейерами
во  внешний  отвал;  углы откосов уступов составляли до деформации 45 - 50°
(по  проекту 65°); результирующий угол наклона борта карьера составлял 25 -
30°  (по  проекту 30°); ширина бермы для конвейера составляла 18 - 20 м (по
проекту  14  м); довскрыша  верхнего  пласта и выемка прослоев производится
экскаватором   ЭШ-4/40  с  подвалкой  к  конвейеру  или  переэкскавацией  в
выработанное пространство.

        12. Краткая инженерно-геологическая характеристика участка

    Оползневой  участок  имеет  следующее  геолого-литологическое  строение
(сверху вниз):
    а) растительный слой - 0,60 м;
    б)  суглинки слабые со столбчатой отдельностью (лессовидные), с большим
количеством известковых включений по трещинам ("дутики") - 9 - 11 м;
    в) суглинки плотные, тяжелые (красно-бурые глины), вязкие, влажные - 12
 - 13 м;
    г)   глина   огнеупорная  переотложенная  (некондиционная),  залегающая
отдельными линзами в центральной и юго-восточной частях карьерного поля - 1
 - 2 м;
    д)  пески  кварцевые мелкозернистые, надглиняные, с интенсивно размытой
кровлей   и   непостоянной  мощностью  (в  зависимости  от  рельефа  кровли
нижележащего  пласта  огнеупорной  глины,  2  -  5  м в юго-восточной части
карьерного  поля  -  деформация  N  1 и  8  -  14  м  в  северо-западной  -
деформация N 2);
    е)  глина  огнеупорная  -  верхний  пласт,  распространен  в основном в
центральной  и  северо-западной  частях карьерного поля, сильно эродирован,
местами размыт полностью - 0,4 - 3,0 м;
    ж) пески кварцевые мелкозернистые глинистые, залегающие между верхним и
нижним  пластами  огнеупорной  глины;  в  этих  песках  встречаются прослои
огнеупорной  глины  мощностью  0,20  - 0,90 м; мощность межглиняных песков,
включая прослои глины, - 1,3 - 6,6 м;
    з)  глина  огнеупорная - нижний пласт переменной мощности; максимальная
мощность  (2,0  - 3,8) приурочена к площади понижения пласта и нижней части
склона  гребня  пермских  отложений;  минимальная (0,3 - 2,0 м) - к верхней
части склона гребня;
    и) пески кварцевые мелкозернистые глинистые, подглиняные - 8 - 12 м;
    к)   пески   глауконитовые  харьковского  яруса  мелкозернистые  сильно
глинистые, переходящие в глину ("зеленка"), - 1,5 - 3,0 м;
    л)  толща  пермских  гипсо-соленосных  отложений  - плотные сланцеватые
глины с прослоями песков.
    Средние  мощности:  вскрышных  пород - от дневной поверхности до кровли
верхнего  пласта  огнеупорной  глины  - 35,0 м, верхнего пласта огнеупорной
глины  -  1,7 м, межглиняных песков, включая маломощные прослои огнеупорной
глины,  -  4,0  м;  нижнего  пласта  огнеупорной  глины,  включая нерабочую
мощность  (до  1,0  м),  распространенную  в  верхней  части  склона гребня
пермских отложений, - 2,20 м.
    В  толще  отложений  на участке развития оползня имеется три водоносных
горизонта.
    Первый  -  на  кровле  плотных  суглинков  (красно-бурых   глин); здесь
установлены  незначительные  местные скопления воды в основании лессовидных
суглинков,   в   основном   же   этот   водоносный   горизонт   представлен
незначительными  водопроявлениями,  отрицательно  влияющими на устойчивость
вскрышных пород.
    Второй  -  на кровле верхнего пласта огнеупорной глины, а там, где этот
пласт  отсутствует,  - на кровле нижнего пласта; в пониженных частях пласта
наблюдаются   значительные   скопления   подземной   воды   в   надглиняных
мелкозернистых   и   межглиняных   глинистых   песках;   благодаря   слабым
фильтрационным свойствам, эти пески приобретают характер плывунов; мощность
водоносных  песков достигает 4 - 6 м, уровень воды находится на отметке 200
м  (деформация  N  1) и 202 - 204 м (деформация N 2); дебит этого горизонта
достигает 50 м3/час на 100 погонных метров протяженности борта.
    Третий   -  на  глауконитовых/глинистых  песках  и  зеленых  глинах  (в
подглиняных  песках);  в  наиболее пониженных частях подошвы нижнего пласта
огнеупорной  глины  воды  этого  горизонта  обладают напором; при отработке
пласта огнеупорных глин до подглиняных песков наблюдаются прорывы подземных
вод, уровень воды при этом устанавливается на отметке 195 м.
    Для защиты от затопления карьера в его подошве оставляется нижняя часть
пласта огнеупорной глины мощностью до 0,5 м.
    Физико-механические  свойства  горных  пород вскрыши рудника "Южный" не
изучались.   Показатели   прочности  приняты  по  результатам  исследований
УкрНИИпроекта,  проведенных  в  1961  -  63  гг. по теме N 54-61/5: "Выбор
оптимальных  параметров  бортов  карьеров  и  откосов  уступов  в  условиях
неустойчивых  пород Часов-Ярского и Ново-Райского месторождений огнеупорных
глин",  применительно  к  условиям  Днепропетровского рудника Часов-Ярского
комбината, находящегося в аналогичных условиях.
    Усредненные  характеристики прочности оползневого массива, определенные
методом  обратного  расчета  Ю.М. Николашиным и  В.А. Жилка, соответственно
равны:   = 0,11    ( =  6°20'),   K  =  4,2  т/м2  при  объемном  весе
деформированных пород  = 1,54 т/м3.
    13.   Причины   оползня:   Несоответствие   параметров   борта  карьера
инженерно-геологическим  условиям.  При  установлении  параметров  борта не
учитывались:
    а)  сложный  рельеф пермских отложений, характеризующийся чередующимися
поднятиями   (гребнями,   куполами)   и  резкими  понижениями  (на  участке
возникшего оползня), обусловленными карстовыми явлениями;
    б)   низкая   прочность  песчано-глинистых  пород  на  контакте  кровли
огнеупорной  глины  и  надглиняных  песков, падающем  под  углом 16 - 20° в
сторону  выработанного пространства и являющемся поверхностью скольжения, а
также высокая пластичность глин при естественной влажности 20 - 24%.
    14.  Меры,  принятые  для  предупреждения  и  ликвидации  оползня.  Для
ликвидации и предупреждения оползня борта необходимо:
    а)  разгрузить  рабочий борт от оползших масс горных пород и вывезти их
на внешний отвал автотранспортом на расстояние 30 км;
    б)  уменьшить  результирующий  угол  наклона борта карьера до 20° путем
увеличения ширины рабочей площадки между 1-м и 2-м уступами.
    15.  Дополнительные сведения: подземные и атмосферные воды, поступающие
в карьер, откачиваются карьерным водоотливом.
    16.  Должностные  лица, привлеченные к выяснению причин и разработке по
ликвидации деформации.

                             Состав комиссии:

к.т.н. Бережной И.Н.     - главный инженер треста "Огнеупорнеруд",

       Дикун Л.А.        - главный инженер горного управления Часов-Ярского
                           комбината,

       Моисеенко В.Я.    - главный инженер проекта института "Южгипроруда",

       Пейхвассер Р.В.   - руководитель геологической группы института
                           "Южгипроруда",

       Пушко А.Т.        - главный маркшейдер треста "Огнеупорнеруд",

       Кульбацкий А.Я.   - главный геолог горного управления Часов-Ярского
                           комбината,

к.т.н. Шевченко И.П.     - старший научный сотрудник ДонНИГРИ,

к.т.н. Николашин Ю.М.    - старший научный сотрудник ВИОГЕМ,

       Жилка В.А.        - старший инженер ВИОГЕМ

             17. Графические приложения к паспорту деформации:

1. План участка (масштаб 1:1000), рис. 1 - 1 экз.
2. Разрезы (масштаб 1:500), рис. 2 - 1 экз.
3. Фотографии, рис. 3 - 1 экз.

  ГЛ. МАРКШЕЙДЕР                   Прокофьев Е.М.

  ГЛ. ГЕОЛОГ                       Кульбацкий А.Я.

    Станция N 2
    Профиль N 7                            Дата 24 июля 1964 г.
    Инструмент Теодолит ТГ-1 N 14001       Наблюдатель А.В. Сергеев

Станция N 2                                    Дата 24 июля 1964 г.
Профиль N 7
Рулетка РГД-30 N 324                           Наблюдатель А.В. Сергеев

    Станция N 2                         Дата 25 июля 1964 г.
    Профиль N 7                         Вычислитель: А.В. Сергеев

Наблюдательная станция N
Профильная линия N
Дата 1-го наблюдения                                   Вычислитель: