WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Методика оперативного определения трещиноватости пород и ее применение для оценки прочности при расчете устойчивости бортов карьеров

На правах рукописи

САННИКОВА АННА ПЕТРОВНА

методика оперативного определения трещиноватости пород и ее применение для оценки прочности при расчете устойчивости бортов карьерОВ

Специальность 25.00.16 Горнопромышленная
и нефтегазопромысловая геология, геофизика,
маркшейдерское дело и геометрия недр

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Мустафин Мурат Газизович

Официальные оппоненты:

Шпаков Петр Сергеевич

доктор технических наук, профессор, Муромский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых», профессор кафедры автоматизированного проектирования машин и технологических процессов

Кирюков Сергей Владимирович

кандидат технических наук, ЗАО «ПитерГОРпроект», директор по развитию проектов-эксперт

Ведущая организацияОАО “Гипрошахт”

Защита диссертации состоится «13» сентября 2012 г. в  16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.08 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу 199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 3416а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета "Горный".

Автореферат разослан «19» июля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук,

доцент Ю.Н. КОРНИЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современный этап развития технологии добычи полезных ископаемых открытым способом характеризуется значительными глубинами извлечения, которые могут составлять несколько сотен метров. В этих условиях возрастают требования к обеспечению устойчивости бортов карьеров. Оползневые деформации уступов приводят к большим финансовым затратам на устранение последствий аварийных ситуаций, но, главное, они могут происходить с человеческими жертвами. Вместе с тем обоснованное увеличение угла борта карьера даже в пределах градуса ведет к существенной экономии горных работ. В этой связи весьма актуальными являются исследования по уточнению, как исходных расчетных параметров, так и методик расчета устойчивости борта карьера. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли следующие ученые: Г.Л. Фисенко, В.В. Соколовский, С.С. Голушкевич, Э.Л. Галустьян, В.И. Борщ-Компаниец, А.Б. Фадеев, Ю.И. Туринцев, А.М. Мочалов, Т.К. Пустовойтова, П.С. Шпаков, Ф.К. Низаметдинов и др.

Несмотря на значительные достижения в области оценки устойчивого состояния бортов карьеров, до настоящего времени не разработана методика оперативной оценки интенсивности трещиноватости приконтурного массива и ее учета при расчете коэффициента запаса устойчивости борта. В то же время благодаря исследования
М.М. Протодьяконова, Ю.М. Либермана, И.А. Турчанинова, Э.В. Каспарьяна, М.В. Раца, С.Н. Чернышева, Ф.С. Ясинского, Н.Н. Куваева, В.В. Галахова, Ю.М. Карташева, Р.А. Такранова, П.Н. Панюкова, А.И. Барона и др. в значительной мере определена степень влияния трещиноватости на прочностные свойства пород.

Отсутствие экспресс-методик оценки степени трещиноватости откоса уступа и введения полученных данных в расчетные схемы для уточнения параметров устойчивого борта приводит к принятию не оптимальных параметров устойчивости. Уточнению таких параметров на основе учета степени трещиноватости массива горных пород и посвящена данная диссертационная работа.

При расчетах устойчивости борта карьера, как правило, используют методику расчета, базирующуюся на теории предельного равновесия. На ее основе разработано множество решений для различных горнотехнических и горно-геологических условий освоения месторождений полезных ископаемых.

Прочностные показатели ряда литотипов, которыми сложены породные комплексы, в достаточной мере известны применительно к размеру образцов. Какие коэффициенты использовать при расчетах массива горных пород - весьма актуальный вопрос.

На наш взгляд, коэффициент структурного ослабления пород можно определять с использованием фотоснимков обнажений пород (поверхностей уступов) и далее по уточненным показателям прочности пород решать вопрос об устойчивости борта карьера.



При наличии мощных программных комплексов, позволяющих многовариантное моделирование напряженно-деформированного состояния приконтурного карьерного породного массива применение экспресс-методик оценки степени трещиноватости пород обеспечивает уточнение параметров надежность устойчивых параметров борта карьера.

Таким образом, актуальность настоящей работы обоснована наличием ряда исследований по установлению существенного влияния трещиноватости на прочностные свойства массива горных пород, существованием современных мобильных цифровых средств визуализации горных обнажений, разработанностью математического аппарата моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород с многообразием компьютерных технологий его реализации, а также недостаточной проработкой рассматриваемого вопроса в нормативных документах.

Цель диссертационной работы состоит в повышении надежности оценки устойчивости бортов карьеров на основе разработки методики дистанционного определения трещиноватости пород.

Основные задачи исследований:

1. Анализ нормативной и технической литературы;

2. Разработка технического способа дистанционного определения трещиноватости обнажений;

3. Разработка методики компьютерной обработки результатов измерений;

4. Разработка алгоритма учета трещиноватости при оценке устойчивости борта карьера;

5. Моделирование НДС прибортового массива с учетом его трещиноватости;

6. Реализация дистанционного способа оценки трещиноватости в натурных условиях.

Идея работы заключается в использовании цифровой фотоаппаратуры для съемки карьерных обнажений, компьютерной технологии обработки данных о трещиноватости и их интерпретации для получения скорректированных прочностных параметров, используемых при моделировании устойчивости бортов карьеров.

Методы исследований. При выполнении исследований использовался комплекс методов: анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований, в том числе представленных в нормативно-методических документах; инструментальные наблюдения в натурных условиях, математическая обработка результатов экспериментальных данных, компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния прибортового массива.

Научная новизна:

1. Разработана компьютерная технология обработки материалов фотографической съёмки прибортового массива горных пород, позволяющая существенно ускорить определение интенсивности трещиноватости.

2.Установлены зависимости сцепления прибортового массива горных пород от степени его трещиноватости, на основе которых определяются исходные параметры для оценки устойчивости борта карьера.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом оценку трещиноватости как фактора, существенно влияющего на прочностные свойства пород, эффективно выполнять с использованием цифровой фотосъемки, при этом за счет применения разработанной методики компьютерной обработки снимков достигается оперативность получения прочностных величин, которые сопоставимы по точности с традиционными трудоемкими и затратными по времени способами.





2) Оперативный учет трещиноватости на основе использования разработанной методики позволяет проводить оценку прочности пород и текущего состояния устойчивости борта карьера.

Практическая значимость состоит в разработке методики оперативной оценки текущего состояния устойчивости борта карьера с учетом его трещиноватости.

Реализация результатов работы. Полученные результаты могут быть использованы в проектных организациях горного профиля, учебных учреждениях и на карьерах (разрезах), а так же в специализированных организациях, изучающих свойства трещиноватости горных пород.

Апробация работы. Основное содержание диссертации докладывалось на Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса 2009 г. (г. Санкт-Петербург), Международной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2009г.), на Научно-практической конференции “Инновационное развитие горно-металлургической отрасли” (г. Москва, 2009 г.), на 5-й международной научно-практической конференции на базе AGH (Краков, 2011) и на заседаниях кафедры Маркшейдерского дела. Элементы теоретических и методических разработок диссертации внедрены в учебный процесс в Национальном минерально-сырьевом университете “Горный” для студентов специальности Маркшейдерское дело.

Личный вклад автора. Автор самостоятельно выполнил постановку задач и разработку общей методики исследований, анализ научно-технической литературы по теме диссертационных исследований, разработал методику аналитических и экспериментальных исследований, реализовал полевые работы.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 5 публикациях, из них 2 в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определяемый ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы.  Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (70 литературных источников), изложенных на 151 странице машинописного текста, содержит 12 таблиц, 64 рисунка.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю проф. М.Г. Мустафину за помощь в определении общей идеи работы и направления исследований, коллективу кафедры маркшейдерского дела Национального минерально-сырьевого университета “Горный” за ценные замечания и внимание к работе, проф. Р.А. Такранову и проф.В.Н. Гусеву за постоянную поддержку и полезные советы при написании диссертации.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность диссертации, определены цель и задачи исследования, приводятся защищаемые научные положения, изложены научная новизна и практическое значение работы.

В первой главе говорится о состоянии изученности вопроса, поставленного в исследовании, изложены методы расчета устойчивости бортов карьера, даны общие сведения о методах изучения трещиноватости, структурном ослаблении горных пород, обусловленном наличием естественных и техногенных трещин в массиве.

Во второй главе описана методика исследований по получению параметров трещиноватости дистанционным методом, предложены способы обработки снимков и технологии компьютерной интерпретации полученной информации (использованы материалы, предоставленные Р.А. Такрановым, а так же снимки, полученные автором в ходе стажировок), описаны алгоритмы обработки изображений и их применение в целях повышения степени дешифрируемости фотоматериала.

В третьей главе описывается методика оценки устойчивости, рассматривается вопрос перехода от фотоинформации к корректировке прочностных показателей породного массива, которые далее используются в расчетах. Осуществлено компьютерное моделирование при помощи различных программных комплексов, проведен анализ полученных моделей, приведены соответствующие выводы.

В четвертой главе описывается реализация изложенного подхода в условиях карьера, прогнозируются затраты на ликвидацию чрезвычайных ситуаций, и, соответственно – экономическая эффективность применения разработанной методики, приводятся перспективы дальнейших исследований, а именно, совместное осуществление лазерно-сканирующей и фотоцифровой съемки, которое позволит в значительной мере повысить эффективность геолого-маркшейдерского контроля горных работ в условиях карьеров.

Основные результаты исследований отражены в защищаемых положениях:

1. При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом оценку трещиноватости как фактора, существенно влияющего на прочностные свойства пород, эффективно выполнять с использованием цифровой фотосъемки, при этом за счет применения разработанной методики компьютерной обработки снимков достигается оперативность получения прочностных величин, которые сопоставимы по точности с традиционными трудоемкими и затратными по времени способами.

Фотографирование производится с нерабочего борта или отвала. Для масштабирования снимка в пределах изображаемого участка устанавливается рейка, складной метр, либо другое масштабное приспособление. С целью упрощения и повышения точности масштабирования рекомендуется устанавливать в пределах снимка два линейных масштабных приспособления, при этом точки, образованные концами масштабных приспособлении, не должны лежать на одной прямой.

Съемку рекомендуется производить при помощи фотоштатива, так как для устранения серьёзных погрешностей при измерении по снимкам, необходимо устанавливать фотокамеру так, чтобы оптическая ось объектива была примерно перпендикулярна простиранию откоса уступа и направлена в центр снимаемого участка, т.е. при выполнении съемки камера устанавливается примерно параллельно снимаемому участку уступа.

Выбор расстояния зависит от условий съемки. Фотографирование возможно производить с нерабочего борта карьера либо с подошвы снимаемого уступа, если расстояния позволяют расположить в кадре весь снимаемый объект по высоте. Из соображений уменьшения искажений и повышения точности рекомендуется увеличивать расстояние до снимаемого объекта в пределах разрешающей способности выбранного объектива. Таким образом, оптимальной можно назвать съемку с нерабочего борта карьера с соблюдением параллельности плоскости изображения и плоскости откоса снимаемого уступа. При реализации фотосъемки протяженных участков необходимо выполнение съемки с перекрытием снимков и панорамирование для устранения искажений по краю кадра. Оптимальным является перекрытие снимков, приблизительно равное 50%. Для повышения изобразительных свойств полученного фотоматериала рекомендуется применение алгоритмов компьютерной обработки снимков, подробно описанных в диссертации.

Метрическую обработку полученных изображений рекомендуется производить в среде популярных программных продуктов, зачастую используемых на предприятиях горной промышленности: AutoCad либо MapInfo Professional, используя предложенную в диссертации схему обработки.

Рассмотрим процессы компьютерной обработки посредством алгоритма Canny, а т.ж. ПК MapInfo Professional на примере откоса вскрышного уступа. Карьер ''Cтепной'' ПО ''Экибастузуголь''.

С целью уточнения характерных линий на снимке предлагается использовать алгоритм Canny, результат работы которого представлен на рис.1.

Рис. 1. Результат работы алгоритма выделения трещин.

После предобработки снимков, которая помимо представленного алгоритма может заключаться так же в усилении контрастности и подавлении "шума" в изображении, фотоснимки обрабатываются в среде таких программных продуктов, как AutoCad или MapInfo Professional. По векторизованной модели производятся линейные измерения расстояний между трещинами.

В пределах изучаемого участка полученные данные усредняются и используются в дальнейших расчетах для уточнения параметров устойчивого борта.

Для доказательства правомерности изучения фотоснимков для количественной оценки трещиноватости массива горных пород были проведено сравнение результатов традиционных ручных натурных измерений с данными, полученными в ходе изучения фотоснимков тех же участков.

Измерения расстояний между трещинами по фотоснимкам были проведены на пяти участках карьеров Экибастуза и Междуреченска (материалы фотосъемки и натурного определения блочности и кусковатости предоставлены проф. Р.А.Такрановым), карьера Печурки (Ленинградская область), карьера Новосергеевский (п. Красный Брод, Кемеровская область).

Анализируя данные натурных замеров параметров трещиноватости в откосах уступов вышеобозначенных карьеров, можно сделать вывод о возможности использования цифровой фотосъёмки с целью изучения трещиноватости. Расхождения между данными о расстоянии между трещинами, полученными в результате непосредственных замеров по откосу и информацией, выявленной в результате обработки фотодокументации, составили 7 %.

Хорошая сходимость результатов указывает на то, что применение фотосъемки и компьютерной обработки её результатов позволяет получить полноценную информацию о блочно-трещиноватой структуре горного массива.

Дистанционное изучение строения горного массива обладает рядом преимуществ перед традиционными методами прямых визуальных наблюдений и зарисовок: фотографическое изображение можно легко увеличить, привести к определённому масштабу, трансформировать, размножить, что позволяет демонстрировать снятое явление большому числу территориально разобщённых зрителей, фотография позволяет за очень короткое время точно и объективно зафиксировать большое число объектов.

Традиционные способы изучения трещиноватости массива горных пород отличаются повышенным уровнем опасности, т.к. производятся непосредственно по откосу уступа, а также требуют больших затрат труда и времени. Разработанная схема получения данных о трещиноватости массива горных пород позволяет снизить уровень опасности труда сотрудников маркшейдерско-геологической службы предприятия, а также повысить оперативность ведения данных работ без ущерба точности получаемых данных.

Эффективность и информативность работ также повышается за счет расширения области изучения – в отличие от традиционных измерений рулеткой, когда работы выполняются в пределах роста исполнителя, исследование по фотоснимкам позволяет изучать откос уступа полностью, вне зависимости от его высоты. Предложенные методы компьютерной обработки результатов съемки позволяют оптимизировать процесс обработки фотодокументации.

Фотоснимки позволяют оценить фактическую степень нарушенности обнажений. Эта информация служит для уточнения расчетной схемы при оценке устойчивости борта карьера. Таким образом, цель фотосъемки в данном конкретном случае – уточнить геологическую структуру и трещиноватость борта карьера.

Таким образом, можно считать доказанной эффективность изучения трещиноватости пород как фактора, существенно влияющего на прочностные свойства массива, с использованием цифровой фотосъемки породных обнажений в условиях открытой разработки месторождений полезных ископаемых. При этом достигается оперативность получения интенсивности трещинной нарушенности массива, причем данные о расстоянии между трещинами, полученные дистанционно, посредством фотоизучения и предложенной схемы обработки фотоматериала, сопоставимы по точности с традиционными трудоемкими и затратными по времени способами.

Разработанная схема получения количественной информации о трещиноватости породного массива позволяет повысить оперативность и эффективность изучения, используя современные методы фотосъемки и компьютерных технологий.

2. Оперативный учет трещиноватости на основе использования разработанной методики позволяет проводить оценку прочности пород и текущего состояния устойчивости борта карьера.

Развитие горнодобывающей промышленности сопровождается ростом удельного веса открытого способа разработки полезных ископаемых, который имеет ряд преимуществ перед подземным способом, а именно: более высокая производительность труда, меньшая себестоимость и меньшие потери полезного ископаемого, лучшие и более безопасные условия работы. Развитие открытых горных работ сопровождается ростом числа карьеров, интенсивности работ на них и увеличением их предельной глубины.

Вместе с ростом глубины карьеров также увеличивается срок службы их бортов, а значит, вопросы определения оптимальных углов откосов и обеспечения их устойчивости принимают первостепенное значение.

Физико-механические свойства массива определяются в процессе изучения породных образцов. Породный массив представляет собой сложную иерархию, где объемы более крупного масштаба оказываются менее прочными и более подверженными деформациям, поскольку включают более крупные поверхности ослабления. Наблюдается тенденция увеличения деформируемости и уменьшения прочности с увеличением площади исследуемого породного массива.

Одним из главных факторов, оказывающих влияние на устойчивость откосов уступов и бортов карьера, являются физико-механические свойства массива горных пород. От достоверности определения их свойств в значительной степени зависит надежность расчетов устойчивости откосов на карьерах. Известно, что основными характеристиками физико-механических свойств массива, используемых в расчетах устойчивости откосов, являются угол внутреннего трения и сцепление. Однако, если угол внутреннего трения, полученный в ходе лабораторного испытания пород, может быть с достаточной надежностью принят для характеристики внутреннего трения в массиве, то сцепление в массиве существенно отличается от значений, полученных в ходе испытания образцов.

В специальной технической литературе приводится ряд разработок, где на основе многочисленных экспериментов (в основном, ВНИМИ) определены коэффициенты структурного ослабления пород. Изложенная методика требует тщательного изучения конкретного породного массива, и на основе анализа его трещиноватости выявляется искомый коэффициент. На наш взгляд, коэффициенты структурного ослабления пород можно определять с использованием фотоснимков обнажений пород (поверхностей уступов) и далее по уточненным показателям прочности пород решать вопрос об устойчивости борта карьера.

На прочностные характеристики трещиноватого массива свое влияние оказывает фактор интенсивности трещиноватости, который выражается количеством трещин в единице длины.

K1=K*(H/h)-0.6 (1)

где H/h - интенсивность трещиноватости, т.е. величина, обратная среднему размеру (в метрах) элементарного блока породы, ограниченного смежными трещинами (количество трещин в 1 метре). K1- сцепление в массиве, K – сцепление в образце. Отношение K1 к K представляет собой коэффициент структурного ослабления.

Согласно данной формуле, полученной Борщ-Компанийцем, возможно вывести коэффициенты структурного ослабления для пород различной степени трещиноватости (рис.2).

За основу при моделировании берется горно-графическая документация карьера - план и геологические разрезы, фотосъемка дает основание для уточнения геологического строения по обнажениям и трещиноватости уступа, эти параметры возможно использовать при расчете устойчивости борта карьера с учетом коэффициента структурного ослабления.

Трещинная нарушенность массива горных пород оказывает значительное влияние на устойчивость борта карьера. Результаты лабораторных испытаний пород могут быть использованы при решении практических задач лишь после выявления коэффициента структурного ослабления. Его определение и учет в расчетах устойчивости борта карьера рекомендуется проводить с использованием данных фотографической съемки обнажений и последующего моделирования напряженно-деформированного состояния пород.

Реализация изложенного подхода осуществлялась на примере Новосергеевского угольного карьера (ОАО "УК "Кузбассразрезуголь"). Борт карьера Новосергеевский сложен песчаниками, алевролитами и аргиллитами. На данном участке (рис.3) была проведена фотосъёмка и определены параметры трещиноватости по каждому уступу представленного борта карьера.

 Зависимость коэффициента структурного ослабления от-1

Рис. 2. Зависимость коэффициента структурного ослабления от интенсивности трещиноватости.

 Геологический разрез для зоны проведенных исследований. -5

Рис. 3. Геологический разрез для зоны проведенных исследований.

Таблица 1.

Основные физико-механические характеристики пород

Порода Алевролит Аргиллит Песчаник
Угол внутреннего трения, 38 32 40
Модуль Юнга, 103 кПа 23 20 5,1
Коэффициент Пуассона 0,33 0,28 0,18
Сцепление образца, мПа 7,58 5,69 11,4
Сцепление в массиве, мПа 3,33 2,9 4,97

В работе проведено компьютерное моделирование с целью обоснования использования отмеченной зависимости. Проведено моделирование систем трещин в образцах и на моделях борта карьера.

В результате автоматических вычислений и интерпретации данных получен коэффициент запаса устойчивости данного борта при заданных физико-механических параметрах. При расчете запаса устойчивости борта карьера без учета коэффициента структурного ослабления получено значение К=1,4.

Далее был произведен аналогичный расчет, но с учетом коэффициента структурного ослабления. При данных параметрах (см. Таб.1) получено значение коэффициента запаса устойчивости К=1,3

Таким образом, на данном участке определен завышенный коэффициент запаса устойчивости, даже при условии его расчета с учетом коэффициента структурного ослабления было получено довольно высокое значение коэффициента запаса. Следовательно, существует возможность увеличения угла наклона борта карьера с целью повышения экономической эффективности работы разреза без снижения уровня безопасности работ. Было установлено, что существует возможность увеличения угла борта карьера на 50 с соблюдением оптимального коэффициента запаса устойчивости.

Для расчетов параметров устойчивого борта на карьере используются средневзвешенные данные о физико-механических параметрах пород. Было проведено моделирование различных ситуаций: расчет устойчивости борта с учетом физико-механических свойств слоев, слагающих массив (приведен выше), расчет устойчивости по средневзвешенным параметрам (взяты средние показатели сцепления, угла внутреннего трения, коэффициент Пуассона, модуль упругости), расчет параметров устойчивого борта, сложенного одним типом породы.

Таким образом, было проанализировано 60 моделей одинаковой конфигурации, но с различными показателями трещиноватости и сложенные различными породами. Для каждой модели были произведены расчеты коэффициента запаса устойчивости.

Наглядно полученные данные иллюстрирует сводный график зависимости коэффициента запаса устойчивости от интенсивности трещиноватости (рис.4)

Анализируя данные об устойчивости борта карьера, не нарушенного трещинами и бортом с минимальной степенью интенсивности трещиноватости (И=2 м-1), можно сделать вывод, что устойчивость реального борта карьера, нарушенного трещинами, относительно монолитного определяется интенсивностью трещиноватости и при равных геометрических параметрах может составлять 10 и более процентов (в расчетах были получены значения в диапазоне 10-12%).

 Зависимость коэффициента запаса устойчивости от интенсивности-6

Рис.4. Зависимость коэффициента запаса

устойчивости от интенсивности трещиноватости.

Фотоснимки позволяют оперативно и безопасно определить степень трещиноватости обнажений для последующего учета полученных данных для уточнения параметров устойчивого борта с учетом блочного строения массива. Такое уточнение возможно при условии введения в расчетные схемы коэффициента структурного ослабления, описывающего изменение сцепления в массиве относительно сцепления в образце с учетом степени трещиноватости породного массива. На основе данных о блочно-трещиноватом строении горного массива устанавливаются коэффициенты структурного ослабления, при помощи которых становится возможным переход к прочностным показателям в массиве. При помощи такого моделирования можно проанализировать коэффициент запаса устойчивости, принять решение о возможности увеличения угла борта разреза для его рационального режима работы. Таким образом, уточнение устойчивости и структурной нарушенности с применением фотометода позволяет при помощи моделирования позволяет определять параметры устойчивого борта для рациональной работы в условиях карьеров.

Уточнение параметров устойчивого борта с учетом структурного ослабления массива, выраженного через параметры трещиноватости горного массива, является необходимым условием обеспечения безопасного ведения горных работ на карьере, повышающим надежность прогноза устойчивости пород и позволяющим избежать затрат на ликвидацию последствий возможных аварий.

Таким образом, предложенная технологическая цепочка, включающая в себя сбор и обработку информации о нарушенности массива и ее последующий учет при моделировании напряженно-деформированного состояния прибортового массива и определения коэффициента запаса устойчивости борта в условиях открытой разработки месторождений полезных ископаемых, повышает безопасность и эффективность ведения горных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной научной задачи разработки методики дистанционного определения трещиноватости пород и ее применения при расчете устойчивости бортов карьеров.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

- предложен оперативный метод учета трещиноватости массива горных пород при расчете устойчивости бортов карьера, позволяющий за счет применения разработанной методики компьютерной обработки снимков оперативно определять прочностные величины, которые сопоставимы по точности с данными, получаемыми посредством традиционных трудоемких и затратных по времени способов;

- конкретизирован способ цифровой фотосъемки для условий определения трещиноватости прибортового массива горных пород;

- разработана методика компьютерной обработки фотоснимков, позволяющая повысить их дешифрируемость;

- предложены рекомендации по нахождению параметров трещиноватого борта карьера по фотоснимкам при помощи популярных программных продуктов AutoCad и MapInfo;

- представлены результаты математического моделирования напряженно-деформированного состояния бортов карьеров с различной степенью трещиноватости, на основе которых определено ее влияние на устойчивость откосов; применение разработанной методики повышает безопасность и эффективность ведения горных работ за счет повышения надежности прогноза устойчивости пород и исключения трудозатрат на ликвидацию последствий возможных аварий;

- разработанная методика успешно апробирована для условий карьеров Новосергеевский (п. Красный Брод, Кемеровская область, филиал ОАО ”Кузбассразрезуголь” “Краснобродский угольный разрез”).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Санникова А.П. Изучение связи блочности массива и кусковатости горной массы по фотоснимкам при помощи методов компьютерной обработки// Записки Горного института, -№190, -2011. -С.301-303.

2. Санникова А.П. Горногеометрический анализ структурных показателей горного массива// Сб.трудов II Междунар. научно-практической конф. молодых уч. «Актуальные проблемы науки и техники», -2010. –Т.1, -С.149-149.

3. Санникова А.П. Дистанционное изучение строения горного массива// Актуальные проблемы 
современной науки, -№3, -2011. –С. 184-185.

4. Sannikova A. Remote analysis of a structure of mines// Sientific Reports on Resource Issues, Volume 1, Friberg: TU Bergakademie, Germany, - 2011. –P. 141-142.

5. Санникова А.П. Оценка устойчивости борта карьера на основе компьютерной технологии моделирования с учетом данных цифровой фотосъемки// Естественные и технические науки, -№2, -2012. –С.205-208.



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.