Проблеми на устойчивостта на бордовете на откритите рудници

ÈÍ

ÆÅ

ÍÅ

ÐÍ

È Í

ÀÓ

ÊÈ

4/2

012

EN

GIN

EE

RIN

G S

CIE

NC

ES

4/2

012

BOOK

ÊÍÈÆÊÀ

4/2012

4/2012

РЕДАКЦИОННА КОЛЕГИЯ

Главен редактор академик ЯНКО АРСОВ

Заместник главен редактор академик ЯЧКО ИВАНОВ

Секретар доц. СТЕФАН СЕМЕРДЖИЕВ

Членове: академик КИРИЛ БОЯНОВ академик ВАСИЛ СГУРЕВ академик ИВАН ПОПЧЕВ академик СТЕФАН ВОДЕНИЧАРОВ проф. дан арх. МАРГАРИТА ХАРБОВА проф. дтн ПАВЕЛ МИНЧЕВ проф. д-р ТОДОР ХРИСТОВ

Издателска дейност инж. ЮЛИЯ ГЕНОВА

Постоянни консултанти: доц. д-р ХРИСТО ТУРЛАКОВ проф. дтн МИНЧО МИНЧЕВ доц. д-р ВАНЯ ЙОНЧЕВА доц. д-р СТИЛИЯНА ЯНЧЕВА проф. дтн СТЕФКА БОЧЕВА чл.-кор. дтн инж. АНГЕЛ БАЛТОВ проф. дтн инж. ВЕНЦИСЛАВ ТОШКОВ проф. дтн инж. ВИКТОР АНЧЕВ чл.-кор. дан арх. АТАНАС КОВАЧЕВ проф. дан арх. СВЕТЛА ГРЪНЧАРОВА

Редакция: Институт по металознание, съоръжения и технологии с Център по хидро- и аеродинамика „Акад. Ангел Балевски”, Българска академия на науките, 1574 София, ул.”Шипченски проход” № 67

тел.: +359 2 46 26 239 факс: +359 2 46 26 300 e-mail: [email protected] http://es.ims.bas.bg

© Българска академия на науките, Институт по металознание, съоръжения и технологии с Център по хидро- и аеро-динамика „Акад. Ангел Балевски”, 2012

EDITORIAL BOARD

Editor-in-Chief YANKO ARSOV

Deputy Editor-in-Chief YACHKO IVANOV

Secretary STEFAN SEMERDJIEV

Members: KIRIL BOYANOV VASIL SGUREV IVAN POPCHEV STEFAN VODENICHAROV MARGARITA HARBOVA PAVEL MINTCHEV TODOR HRISTOV

Publishing Activities YULIYA GENOVA

Regular consultants: HRISTO TURLAKOV MINCHO MINCHEV VANIA IONCHEVA STILIANA IANCHEVA STEFKA BOCHEVA ANGEL BALTOV VENTZISLAV TOSHKOV VICTOR ANCHEV ATANAS KOVACHEV SVETLA GRANCHAROVA

Editorial Office: Institute of Metal Science, Equipment and Technologies with Hydro- and Aerodynamics Centre “Acad. Angel Balevski”, Bulgarian Academy of Sciences, 67, Shipchenski Prohod Blvd, 1574 Sofia

Tel: +359 2 46 26 239 Fax: +359 2 46 26 300 e-mail: [email protected] http://es.ims.bas.bg

© Bulgarian Academy of Sciences, Institute of Metal Science, Equipment and Technologies with Hydro- and Aerodynamics Centre “Acad. Angel Balevski”, 2012

Издаването на настоящия брой от списанието през 2012 г. е с финансовата подкрепа на Фонд „Научни изследвания” при Министерството на

образованието, младежта и науката.

ИНЖЕНЕРНИ НАУКИ

ТЕХНИЧЕСКА МИСЪЛ (1964 – 2004)

СПИСАНИЕ НА ОТДЕЛЕНИЕ „ИНЖЕНЕРНИ НАУКИ”

КЪМ БЪЛГАРСКАТА АКАДЕМИЯ НА НАУКИТЕ

ENGINEERING SCIENCES

TECHNICAL IDEAS (1964 –2004)

JOURNAL OF DEPARTMENT “ENGINEERING SCIENCES”

AT THE BULGARIAN ACADEMY OF SCIENCES

ИЗДАВА: Институт по металознание, съоръжения и технологии

с Център по хидро-и аеродинамика „Академик Ангел Балевски”

към Българската академия на науките

PUBLISHER: Institute of Metal Science, Equipment and Technologies

with Hydro- and Aerodynamics Centre “Academician Angel Balevski”

at the Bulgarian Academy of Sciences

Îò 2009 ãîäèíà ñïèñàíèå „Èíæåíåðíè íàóêè / Engineering sciences“ ñå èçäàâà â ïå÷àòíà è åëåêòðîííà âåðñèÿ. Æåëàåùèòå äà çàêóïÿòîòäåëíè áðîåâå èëè öÿëîòî ãîäèøíî òå÷åíèå íà ñïèñàíèåòî, çàïèñàíèía äèñê, ìîãàò äà íàïðàâÿò òîâà ÷ðåç ðåäàêöèÿòà.Çàïèòâàíèÿ è çàÿâêè ÷ðåç:òåë. 02 / 4626 239 èe-mail: [email protected]

Starting from 2009 the ”Engineering sciences“ is published in printed and electronic form. To purchase separate numbers or a complete annual fileof the journal in electronic form you may contact the Editorial office.Inquiries and orders shoud be sent to:tel. 02 4626 239 ore-mail: [email protected]

Год. XLIX 2012 № 4

С Ъ Д Ъ РЖ АН И Е

Year XLIX 2012 No. 4

C O NT ENT S

М. Маждраков, Н. Михайлов, Д.

Бенов – Проблеми на устойчивостта

на бордовете на откритите рудници 5

M. Mazhdrakov, N. Mihaylov, D.

Benov – Slope Stability Problems in

Open Pit Mines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

С. Бояджиев, Е. Миланов – Ме-

тод за многокомпонентно измерва-

не на хидродинамичното натоварване

при буксировка на модели на полупо-

топени и потопени тела . . . . . . . . . . .17

S. Boyadjiev, E. Milanov – Method

for Multi-Component Measurement

of Surface and Submerged Floating

Bodies Hydrodynamic Load . . . . . . . .17

Н. Дюлгеров, С. Тодоров, Я. Ха-

джитодоров – Влияние на корави-

ната на системата машина-образец

върху коефициента на скоростна

чувствителност на напрежението на

опън . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

N. Dyulgerov, S. Todorov, Y.

Hadjitodorov – Influence of Stiffness

of the System Machine-Sample on the

Coefficient of Velocity Sensitivity of

Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

c© Инженерни науки, год. XLIX, 2012, № 4 3 c© Engineering Sciences, XLIX, 2012, No. 4

Л. Александрова – Оразмеряване

на площите на колекторно поле при

слънчево отопление на операционен

блок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

L. Aleksandrova – Assessment of the

Area of the Solar Collector Field in

Case of Solar Heating of the Operating

Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

В. Гагов, Р. Радев, Д. Господи-

нов, Е. Янков, М. Станоева – Осо-

бености на пластичното течене на ул-

традребнозърнести алуминиеви спла-

ви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

V. Gagov, R. Radev, D. Gospo-

dinov, E. Yankov, M. Stanoeva

– Plastic Flow Features of Ultrafine

Grained Aluminium Alloys . . . . . . . . 48

М. Илиева, К. Костов, Е. Стоя-

нова – Микроструктура на неръжда-

ема стомана с високо съдържание на

азот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

M. Ilieva, K. Kostov, E. Stoyanova

– Microstructure of Stainless Steel with

High Nitrogen Content . . . . . . . . . . . . 57

Т. Грозданова – Изследване на три-

бологичните свойства и характерис-

тики на самосмазващи се антифрик-

ционни материали, предназначени за

аеро-космически приложения . . . . .64

T. Grozdanova – Study of Tribo-

logical Properties and Characteristics

of Self-Lubricating Antifrictional Mate-

rials for Aero-Space Applications . . .64

А. Байкушев, В. Манолов, Я.

Лукарски – Малогабаритна машина

за студено изтегляне и оребряване на

арматурна стомана . . . . . . . . . . . . . . . 71

A. Baykushev, V. Manolov, Y.

Lukarski – A Small-Size Machine

for Cold Drawing and Ribbing of

Reinforcing Steel Bars . . . . . . . . . . . . . 71

В. Иванов, В. Радев – Въздействие

и особености на химични и акустични

несмъртоносни оръжия. Обзор . . . 80

V. Ivanov, V. Radev – Effect and

Peculiarities of Chemical and Acoustic

Nonlethal Weapons. A Review . . . . . 80

Годишно съдържание . . . . . . . . . . . . . 90 Annual Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90


ПРОБЛЕМИ НА УСТОЙЧИВОСТТА НА БОРДОВЕТЕНА ОТКРИТИТЕ РУДНИЦИ

Методи Маждраков, Николай Михайлов, Добриян Бенов

Устойчивостта на откосите е жизненоважно условие за пла-номерното и продължително развитие на откритите рудници.Осигуряването на устойчивостта и изземването на подземно-то богатство при неоправдано висок коефициент на устойчи-вост, обаче, има значителен негативен ефект. За да не бъдеинженерна авантюра, работата с намален коефициент на ус-тойчивост трябва да се извършва при спазване на определениправила, които са коментирани в настоящата статия.Ключови думи: открит рудник, коефициент на устойчивост,управление на риска.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА НА СЪВРЕМЕННИТЕ РУДНИЦИЗА ДОБИВ НА РУДИ НА ЦВЕТНИ МЕТАЛИ

Краят на XX-и век бележи изчерпването на повечето „богати“ находищана руди на цветни метали. За да бъде добивът рентабилен, дори и приколебаещи се цени на металите на Лондонската стокова борса, трябвашеда се извърши техническо и технологично обновление на рудниците, коиторазработват относително бедни, но големи по обем, находища от подземнибогатства.

Понастоящем, откритите рудници за добив на руди на цветни металисе характеризират с няколко показатели:– отделяне от масива, транспортиране и насипване на значителни минни

маси – над 10 млн. т. подземно богатство и съответно 30–40 млн. m3

откривка;– прилагане на високопроизводителна механизация, като еднокофови ба-

гери с обем на кофата над 15–20 m3, автосамосвали с товароносимостнад 120–150 т., скоростни сондажни пробивни машини и т.н.;

– тази механизация позволява минните работи да се извършват дина-мично и върху големи площи, което поставя повишени изисквания предоперативното управление на обектите;

– технологията на добива налага за продължителен срок да съществуватголеми открити площи (над няколко km2), което нарушава естественоторавновесие на масива и поражда възможности за свличане на бордовете;

– разрушаването на бордовете води до значителни преки и косвени ико-номически загуби, поради допълнителния обем работи за разчистване,


спиране на добива, унищожаване на пътища, безвъзвратните загуби наподземно богатство и т.н.От изложеното следва, че устойчивостта на откосите е жизненоважно

условие за планомерното и продължително развитие на открития рудник.

2. КОЕФИЦИЕНТ НА УСТОЙЧИВОСТ НА БОРДОВЕТЕ

Като числен показател за оценка на стабилното състояние на бордоветесе използва коефициентът на устойчивост1. По определение, коефициен-тът на устойчивост е отношението между задържащите и свличащите си-ли, което го прави зависим до определена степен от приетата изчислителнасхема.

У нас, откритите рудници са проектирани със стойности на коефициен-та на устойчивост между 1,0 и 1,3, които надхвърлят значително коефи-циента приет при капитално строителство 1,1 (резерв 10%). По-високитестойности на коефициента на устойчивост се оправдават с няколко при-чини:1. Недостатъчна надеждност на геотехническите показатели, с които сеизчислява устойчивостта. Това се дължи на ограничения им брой, особенов началните етапи на разработване на находището, когато се използватпроби от сондажни ядки. Като правило не се проследява пространствено-то изменение на показателите и се приема, че тези показатели имат еднаи съща стойност за всяка отделна геоложка разновидност в границите нанаходището. Не рядко се срещат и непредвидени проявления, особено напукнатинната тектоника.2. Най-често прилаганите изчислителни схеми, по които се изчислява ус-тойчивостта, са базирани на идеята за кръгово-цилиндрична плъзгателнаповърхнина, изказана от Фелениус [1]. Известни са и схемите на Г. Л.Фисенко [2]. Характерно за тези схеми е, че масивът се представя с от-носително големи „елементарни“ тела и изчисленията се извършват попредварително набелязана плъзгателна повърхнина. Компютърните прог-рами подобряват до известна степен реализацията на посочения принцип,като заместват интуицията на специалиста с многовариантно разполаганена плъзгателната повърхнина, но запазват нейния кръгово-цилиндриченхарактер. Освен това, не е сигурно, че ще бъдат разиграни най-опаснитеварианти на разполагане на тази повърхнина.3. Известна част от резерва се дължи на очакваните отклонения от тех-нологията на водене на минните работи. Негативно влияние имат ускоря-

1англ. – safety factor


ването, респекнивно забавянето, на напредъка в отделни участъци спрямопроекта, технологичните пропуски при масовите взривявания и т.н.4. Важна причина за по-високия резерв е липсата на активно управлениена процесите, свързани с устойчивото състояние на бордовете. Смята се,не съвсем оправдано, че високият коефициент на устойчивост не изиск-ва специални мерки от страна на ръководния персонал. Затова, често сепренебрегва необходимостта от наблюдения на състоянието на борда, по-лучаването на нови стойности за геотехническите показатели, ново ораз-меряване на бордовете и т.н.

Изземването на подземното богатство при неоправдано висок коефици-ент на устойчивост има значителен негативен ефект. Това илюстрираме,като използваме популярния модел за представяне на развитието на отк-рит рудник с пресечен конус, фиг. 1 [3].

Фиг. 1. Представяне на развитието на открит рудник с пресечен конус

Fig. 1. Presentation of the development of open pit mine with a truncated cone

Използваме два показателя – абсолютното k1 и относителното k2 из-менение на обема на откривката при промяна на ъгъла на борда от α наα + 1◦

k1 = Vα − Vα+1, млн. m3,

k2 =Vα

Vα+1

.

Примерът е изчислен при следните параметри на хипотетичен откритрудник, фиг. 2 и 3:– вертикална дебелина на подземното богатство, HПБ = 150 m;– вертикална дебелина на откривката, H0 = 300 m;– радиус на долната основа, R0 = 100 m;– изменение на генералния ъгъл на борда, α – между 30 и 40 градуса.

На фигура 2 е показано абсолютното изменение на обема на откривка-та, което отговаря на увеличение на ъгъла на откоса с 1 градус (червената


линия) или спрямо средната стойност на ъгъла 35 градуса (зелената ли-ния). Вижда се, че изменението е значително, особено в областта 30–35градуса; например промяната на ъгъла от 31 до 32 градуса (т. А, фиг. 2)би спестила около 12 млн. m3 (по оптимистична преценка – около 200 млн.лв.).

На фигура 3 е показано относителното изменение на обема на открив-ката, което отговаря на увеличение на този ъгъл с 1 градус (червенаталиния) или спрямо средната стойност на ъгъла 35 градуса (зелената ли-ния). Ясно е, че изменението k1 е значително, особено в областта 30–35градуса; например промяната на ъгъла от 32 до 31 градуса (т. A, фиг. 3)би увеличило цялата откривка с около 7% (k2=1,07).

3. КАКЪВ Е ИЗХОДЪТ?

Тези евентуални загуби обясняват факта, че в световната практика всепо-често се работи с коефициент на устойчивост между 0,9 и 1,1. За да небъде инженерна авантюра, работата с намален („агресивен“) коефициентна устойчивост трябва да се извършва при спазване на определени прави-ла. За тази цел, предлагаме една възможна технологична схема, фиг. 4.

В схемата последователно са включени следните процеси:1. Определяне на актуалните физико-механични свойства и пукнати-

ните в масива. Като актуализация разбираме както събиране на доста-тъчен брой нови проби, така и използването на съвременни средства иметоди за определяне на техните свойства. Особено е важно да се опреде-лят пукнатините в големи райони от рудника.

2. Събраната информация трябва да бъде представена в 3D геоложки

модел, като се отчита пространствената изменчивост в рамките на еднаи съща геоложка разновидност [4, 5]. Особено важно е да се проследианизотропността на показателите и да се намерят главните направленияна тяхната изменчивост.

3. Характерно за откритите рудници е непрекъснатото (текущото) про-

ектиране на развитието на минните работи. С проекта се намира кон-фигурацията на бордовете, която би се получила при изпълнение на про-ектното задание за обемите на подземното богатство и откривката, фиг. 4

– 3а. Тази конфигурация трябва да бъде проверена и за устойчивостта набордовете, поради което изчисляването на устойчивостта трябва да се раз-глежда като част от проектирането и да се изпълнява текущо при всякоизменение на обстановката.


Фиг. 2. Абсолютното изменение на обема на откривкатаFig. 2. Absolute changing of the opencast volume

Фиг. 3. Относителното изменение на обема на откривкатаFig. 3. Conditional changing of the opencast volume

c© Инженерни науки, год. XLIX, 2012, № 4 c© Engineering Sciences, XLIX, 2012, No. 4

Фиг. 5. Геотехнически разрез с положението на минните работи, границите нагеоложките разновидности и разломните зони

Fig. 5. Geotechnical section with the situation of mining works, the boundaries ofgeological types and fault zones

Фиг. 6. Дискретизиране на средата с мрежа от триъгълнициFig. 6. Discrediting environment with triangular mesh

Фиг. 7. Резултат от изчислителния процес (метод на крайните елементи)Fig. 7. Result of the calculation process (finite element method)

c© Инженерни науки, год. XLIX, 2012, № 4 c© Engineering Sciences, XLIX, 2012, No. 4

1. Îïðåäåëÿíå íàôèçèêîìåõàíè÷íèòå ñâîéñòâà,

ïóêíàòèíè

2 D. 3 ãåîëîæêè ìîäåë

3á. Èç÷èñëÿâàíå íàêîåôèöèåíòà íà óñòîé÷èâîñò

4. Íàáëþäåíèå íà ôèçè÷åñêîòîñúñòîÿíèå íà áîðäîâåòå

5. Èçñëåäâàíå íà ïðåìåñòâàíèÿòà

3à. Ðàçâèòèå íà ìèííèòå ðàáîòè

7. Óïðàâëåíèå

Ïðèåìà ëè ñåïðîåêòà?

íå

äà

6. Àíàëèç íàðåçóëòàòèòå

3. ÏÐÎÅÊÒ

Фиг. 4. Обобщена схема за управление на устойчивостта

Fig. 4. Stability management generalized scheme

Видът на изчислителната схема е от съществено значение за надеж-дна оценка на устойчивостта, фиг. 4 – 3б.

Непрекъснатото проектиране на развитието на минните работи дававъзможност да се прилагат нови изчислителни схеми за устойчивостта набордовете, които да заместят традиционните схеми, основани на идеитена Фелениус, фиг. 4 – 3б. Това означава, че устойчивостта на бордоветесъщо ще бъде преизчислявана и, при възникнала необходимост, могат дасе вземат мерки още на етап проектиране.

Според нас, на съвременния етап, достатъчно адекватни резултати сеполучават чрез прилагане на варианти на метода на крайните елемен-

ти2 [6]. Методът на крайните елементи е реализиран с различни софту-ерни продукти, известни със своите фирмени наименования. Повечето оттях определят устойчивостта при зададено (проектно или съществуващо)

2англ. – finite element method


положение на минните изработки. За целите на проектирането, обаче, е не-обходимо да се реши „обратната“ задача – каква да бъде конфигурациятана борда, която е устойчива и отговаря на проектното задание.

Методът на крайните елементи е предназначен за числено решаване начастни диференциални уравнения. Както е известно, този клас уравне-ния се използва за математическо моделиране на физични процеси, вклю-чително и на процесите, които протичат вследствие на провеждането наминните работи в скалния масив. Задачата се решава в равнината (x, y), вслучая – върху вертикални разрези през стъпалата на открития рудник,като физико-механичните свойства на скалите, пукнатините и минните ра-боти са определени в посочената координатна система. Има и варианти,които решават задачата в три-мерно пространство3 [7, 8].

Идеята на метода е сечението на масива да бъде разделено на триъгъл-ници и/или правоъгълници, така че във всяка възлова точка зависимос-тите между напреженията и деформациите и деформациите и премества-нията да могат да се приемат за линейни и да се представят с полиноми,в които участват координатите на възела.

Важно условие е надеждността и адекватността на входната информа-ция за геотехническите свойства на масива. Обобщаването на показателитевърху големи площи или в границите на геоложките формации обезсмисляпредимството на големия брой възли.

От значение за надеждността и оформянето на крайните резултати са иизползваните програмни реализации, и връзката между тях, и численитемодели на минните изработки и на геотехническите показатели. Трябва даотбележим, че компютърната реализация на метода на крайните елемен-ти, особено при голям брой варианти на входната информация, изисквазначителни изчислителни ресурси.

У нас, методът на крайните елементи е използван за решаване на ста-билитетни задачи в строителни и други обекти. Т. Христов, Е. Маринови др. използват този метод при проектирането на ПАВЕЦ „Чаира“. Ме-тодът е използван и за оразмеряване на елементите на камерно-стълбовасистема за подземен добив на природни богатства [9, 10, 11]. Не се съоб-щава, обаче, за систематично използване на метода на крайните елементиза оценка на устойчивостта на бордовете на открити рудници у нас.

За конкретното изследване илюстрираме приложението на метода накрайните елементи с резултатите в наш открит рудник. Рудникът имаразмери в план 1.8 × 2.2 km и средна дълбочина 400 m. Избрани са шестизчислителни профила, по които с промени във входните показатели са по-

3англ. – 3D Nearest-Nodes Finite Element Method (NN-FEM)


лучени над 200 варианта. Примери от изпълнението за един от профилитеса дадени на фиг. 5, 6 и 7.

На фигура 5 е показана входната информация – геотехнически разрез сположението на минните работи, границите на геоложките разновидностии разломните зони. На фигура 6 е показано дискретизирането на средатас мрежа от непокриващи се триъгълници, която е характерна за методана крайните елементи. Фигура 7 е получена след приключване на изчис-лителния процес. Със син цвят и в подходящ мащаб е очертана зоната надеформации и е показано очакваното общо натрупано преместване на вър-ховете на триъгълниците (на фиг. 7 не се вижда поради дребния мащаб).

Разбира се, получените резултати трябва да се тълкуват от специалистии в зависимост от конкретната обстановка.

4. Въз основа на проекта, с по-малки или по-големи отклонения, сепровеждат минните работи. В резултат се получава някакво фактическо

състояние на обекта „открит рудник“.За оценка на фактическото състояние на бордовете на рудника се изпол-

зват параметри като установените нови стойности на физико-механичнитесвойства на скалите и пукнатинна тектоника, ъгълът на откоса, височи-ната на стъпалата, както и появата на деформации. Една част от тезипараметри са известни още по време на проектирането (например физико-механичните свойства). Стойностите на друга част от тези параметри сеобуславят от проведените минни работи. Такива са ъгълът на борда, шири-ната на площадките и др., които при определени условия могат да доведатдо поява на деформации.

5. Първото активно мероприятие за управление на устойчивостта еизследването на преместванията4 на определени точки (контролни репери)от стъпалата на рудника [12, 13]. Броят и разположението на тези точкитрябва да съответстват на очакваните опасни места, които са получениот прилаганата изчислителна схема или са определени след преценката напроцесите от специалисти. Съвременните технологии и технически сред-ства, известни като Гео-робот, позволяват да се измерват проекциите навектора на преместване на реперите с минимален разход на труд и прездостатъчно малък интервал от време [14].

6. Получените резултати трябва да бъдат анализирани по подходящи

методи. Условно, анализът разделяме на три групи:– първата група цели очертаването на зоната на преместванията и оп-

ределянето на съществените фактори, които евентуално имат влияниевърху процеса; това е графичната и аналитичната обработка на данните

4Често пъти не съвсем точно наричани „деформации“


Фиг. 8. Относителните статистически честоти на азимутите на пукнатините, покоито евентуално има премествания

Fig. 8. The relative statistical frequencies of the azimuths of the cracks, on whichthere are eventually displacements

Фиг. 9. Относителните статистически честоти на наклоните на пукнатините, покоито евентуално има премествания

Fig. 9. The relative statistical frequencies of the tilts of the cracks, on which there areeventually displacements


за единична или група профилни линии, респективно репери, във време-то, където най-важни параметри са натрупаната големина на вектора напреместване, скоростта на движение на реперите и зоните с деформациина натиск и опън;

– втората група изследвания касае изчислителната схема; тук се включваточертаването на евентуалната плъзгателна повърхнина, определянетона пукнатините, по които е ставало движението (фиг. 8 и 9), контролноизчисляване на устойчивостта при актуалното положение на борда;

– с третата група изследвания се получават подходящи математични мо-дели, например ред на Фурие, за установяване на зависимости и прог-нозиране на процесите.На фигура 8 са посочени относителните статистически честоти на ази-

мутите на пукнатините, по които евентуално има премествания. Вижда сеясно изразения максимум, отговарящ на азимут между 100 и 120 градуса.

На фигура 9 са показани относителните статистически честоти на нак-лоните на пукнатините, по които евентуално има премествания. Вижда семаксимум между 30 и 50 градуса.

За обяснение на получените максимуми трябва да се прави допълните-лен анализ.

7. Най-важният елемент от схемата на фиг. 4 е активното управление

на процеса. Това управление трябва да се ръководи и осъществява от екипот високо квалифицирани специалисти. Подходящо е да бъдат разрабо-тени мероприятия, които трябва да бъдат изпълнявани при възникване-то на определена ситуация, т. е. предварително да се проследи връзкатасимптом-събитие-последици-превантивни мероприятия.

4. ИЗВОДИ

От настоящото изследване могат да бъдат направени следните изводии препоръки:1. Устойчивостта на откосите е жизненоважно условие за планомерното и

продължителното развитие на откритите рудници. Като числен пока-зател за оценка на състоянието на бордовете се използва коефициентътна устойчивост.

2. У нас, откритите рудници са проектирани при стойности на коефици-ента на устойчивост между 1,2 и 1,3, като са отчетени редица рисковифактори.

3. Изземването на подземното богатство при неоправдано висок коефици-ент на устойчивост има значителен негативен ефект.


4. В световната практика, все по-често се работи с коефициент на устой-чивост между 0,9 и 1,1, което обаче се извършва при спазване на опре-делени правила.

5. Изчислителната схема за устойчивостта на бордовете трябва да бъденеразделна част от инструментариума за текущо проектиране на разви-тието на минните работи. На съвременния етап, достатъчно адекватнирезултати се получават при използване на метода на крайните елемен-ти.

6. Изследването на фактическите премествания е изключително важномероприятие при работата на рудника с намален коефициент на устой-чивост. Разбира се, получените резултати трябва да бъдат своевременноанализирани.

7. Най-важният елемент от предлагания подход е активното управлениена процеса устойчивост, което трябва да се осъществява от екип от ви-сококвалифицирани специалисти.

9. Перспективно е съчетаването на приетия изчислителен модел със сто-хастичното моделиране на физико-механичните показатели [15, 16].Разбира се, спазването на технологичната схема (фиг. 4) не е 100%

гаранция за устойчивостта на борда, но ако са изпълнени препоръчанитемерки, в най-лошия случай – на свличане на значителни минни маси, щемогат да се направят обратни изчисления и съответните изводи, т. е. да сеизвлече ценен производствен опит.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. V e n k a t r a m a i a h, C. Geotechnical Engineering. New Delhi, New AgeInternational Publishers, 1993, 905.

2. Ф и с е н к о, Г. Л., С. В. К а г е р м а з о в а, Т. К. П у с т о в о й т о в а. Ру-ководство по определению оптимальных углов наклона бортов карьеров иоткосов отвалов. Ленинград, ВНИМИ, 1962, 138.

3. D a g, A., U. O z e r. Optimum open pit mine limit of Hekimhan-Deveciiron mine: Determination by the moving cone optimizing technique. – MinePlanning and Equipment Selection 1995 Balkema, Rotterdam, 1995, 45–48.

4. Х р и с т о в, И. Минна геометрия. София, Издателство „Техника“, 1974,383.

5. Б о е в, К. Минна геометрия. София, Издателство „Нова звезда“, 2006,288.

6. Д и м о в а, С., Т. Ч е р н о г о р о в а, А. Й о т о в а. Числени методиза диференциални уравнения. Университетско издателство „Св. КлиментОхридски“, 2010.


7. S e v i l l a, R., S. F e r n a n d e z - M e n d e z, A. H u e r t a. 3Dnurbs-enhanced finite element method. – 7th Workshop on Numerical Methodsin Applied Science and Engineering (NMASE 08), Vall de Nria, 2008.

8. L u o, Y. 3D Nearest-Nodes Finite Element Method for Solid ContinuumAnalysis. – Adv. Theor. Appl. Mech., Vol. 1, 2008, No. 3, 131–139.

9. Т р а п о в, Г., Г. М и х а й л о в. Числено моделиране и оценкана устойчивото състояние на открити добивни пространства, създадени врезултат на подземни минни работи (за условията на рудник „Кошава“). –Годишник на МГУ „Св. Иван Рилски“– София, св. II, Добив и преработкана минерални суровини, том. 47, 2004, 119–124.

10. М и х а й л о в, Г., Г. Т р а п о в. Приложение на метода на край-ните елементи за решаване на нелинейни задачи при оразмеряване на до-бивни камери. – Международна конференция по геомеханика „Съвременнигеомеханични методи в минната промишленост и подземното гражданскои тунелно строителство“, сб. доклади, 173–177, 9–13 юни 2003, Несебър,България.

11. Т р а п о в, Г., Г. М и х а й л о в. Приложение на метода на крайни-те елементи при решаване на задачи в геомеханиката. Годишник на МГУ„Св. Иван Рилски“ – София, св. II, „Добив и преработка на минералнисуровини“, том. 50, 2007.

12. М а ж д р а к о в, М., Д. Б е н о в. Автоматизирана обработка нагеодезическите наблюдение на деформации. – Сб. Доклади на Научна сесияна НВУ „В. Левски“, Шумен, 2005, 387–392.

13. I v a n o v, I., G. R o y a l s k i. Project for Observation of the Deformations ofthe Massif in Mine Ellatzite. – Balkanmine 2009, 3rd Balkan Mining Congress,Izmir, 2009, 291–298.

14. М а ж д р а к о в, М. Маркшайдерство. Методика на маркшайдерскитеработи в откритите рудници (Под печат – вж. www.acmo-2006.eu/library).

15. З л а т а н о в, П., М. М а ж д р а к о в, Г. Т р а п о в. Влияние навъзможните отклонения в стойностите на физико-механичните показателина литоложките разновидности върху устойчивостта на работните бордовев Източномаришките рудници. – Минно дело, 1985, 12, 4–6.

16. Т р а п о в, Г. Приложение на статистическото моделиране за решаванена задачи при добива на полезни изкопаеми. Дисертация за получаванена образователната и научна степен „Доктор“. МГУ „Св. Иван Рилски“ –София, 2012, 274.


SLOPE STABILITY PROBLEMS IN OPEN PIT MINES

Metodi Mazhdrakov, Nikolai Mihaylov, Dobriyan Benov

S u m m a r yFrom the technical characteristics of the system “open pit mine”it follows that the stability of slopes is crucial prerequisite forplanned and sustainable development of the system. The seizureof natural resources in without justification high safety factorhas a significant negative impact. In order not to be engineeringadventure, work with a reduced safety factor of resistance shouldbe made subject to certain rules that are commenting in thisarticle.Key words : open pit mine, safety factor, risk management.

Постъпила на 30.07.2012

Методи Маждраков,

проф. д-р д.т.н. инж.

e-mail: [email protected]

МГУ „Св. Иван Рилски“, София

Управител на „АСМО-2006“ ООД

бул. „Св. Наум“ 10, вх. А, ет. 3, ап. 18

София

Николай Михайлов, инж.


Управител на Геоконструкт ЕООД

ул. Д. Дебелянов 18, ет. 1, ап. 2

София 1000

Добриян Бенов, студент


ВТУ „Тодор Каблешков“, София

Управител на „АСМО-2006“ ООД

ж.к. Левски-Г, бл. 34, вх. Г, ап. 110

София 1836

Metodi Mazhdrakov,

Prof. Ph.D. D.Sc. M. Eng.


MGU “St. Ivan Rilski”, Sofia

Manager of “АСМО-2006” Ltd

10, “St. Naum” Blvd, e. А, flat 18

Sofia

Nikolai Mihaylov, M. Eng.


Manager of Geoconstruct Ltd

18, D. Debelyanov St., fl. 1, flat 2

Sofia 1000

Dobriyan Benov, student


VTU “Todor Kableshkov”, Sofia

Manager of “АСМО-2006” Ltd

h.е. Levski-G, Bl. 34, e. G, fl. 7, flat 110

Sofia 1836


Documents

Проблеми на устойчивостта на бордовете на откритите рудници