Transcript определение параметров устойчивого профиля восточного отвала

Выполнил: Литвиненко Н.В.
Руководитель: Корянова Е.А.
По данным отечественных ученных на железорудных
карьерах затраты на отвалообразование вскрышных пород
составляют до 15% себестоимости 1т добытой руды.
При
оптимизации
технологических
решений
по
отвалообразованию,
существенная
роль
принадлежит
определению параметров устойчивых отвалов, выбор этих
параметров влияет на технико-экономические показатели
работы по добыче полезных ископаемых.
Поэтому проблема определения параметров устойчивых
отвалов является важной задачей, от успешного решения
которой зависит не только технико-экономические показатели
работы предприятия, но и рациональное использование недр,
охрана недр и окружающей среды.
Обоснование устойчивых параметров
Восточного отвала месторождения
«Малый Куйбас»
Восточный отвал месторождения
«Малый Куйбас»
Месторождение «Малый Куйбас»
В настоящее время на месторождении «Малый Куйбас», являющегося сырьевой базой
ОАО «ММК» существует проблема нехватки свободных емкостей отвалов для размещения в
них вскрышных пород. Увеличение емкостей отвалов возможно, либо за счет увеличения
площадей занимаемых отвалами, что приведет к отчуждению дополнительных площадей
сельскохозяйственных угодий, либо за счет увеличения высоты отвалов, что может привести к
потере устойчивости отвалов и их деформации. Оба варианта увеличения емкостей отвалов
приведут к дополнительным экономическим затратам.
Формирование Восточного отвала
Формирование Восточного отвала выполнялось одним ярусом высотой
50 м, угол откоса отвала составлял 37˚ (угол естественного откоса).
Деформации Восточного отвала
Развитие деформационных явлений в виде
выпоров пород основания отвала началось в
2005 г. Работы по формированию отвала были
приостановлены в 2011 г., в связи с
возможностью выхода деформационных явлений
за
границы
земельного
отвода.
Для
предотвращения этого грузопоток вскрышных
пород был перенаправлен в Западный отвал.
Принципиальная схема деформирования Восточного
отвала
При оползании призма активного давления внедряется в массив отвала,
происходит сжатие пород основания, поверхность скольжения выходит в
подошву откоса, после чего образуются валы выпирания.
Деформации Восточного отвала
Основной причиной деформаций Восточного отвала явилось то,
что при проектировании не было учтено наличие слабого
наклонного основания большой мощности представленного
глинистыми породами, мощность которых достигает 40 м.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТОЙЧИВОГО ПРОФИЛЯ
ВОСТОЧНОГО ОТВАЛА
Для размещения дополнительных объемов вскрышных пород на Восточном отвале в границах
действующего земельного отвода, было выполнено определение параметров профиля отвала,
обеспечивающего его устойчивость. Критерием оценки является коэффициент запаса устойчивости
(КЗУ). Нормативный КЗУ для отвалов составляет 1,2.
Определение устойчивых параметров Восточного отвала месторождения «Малый Куйбас»
выполнялось методом алгебраического сложения сил по наиболее вероятной поверхности скольжения,
представляющей собой кривую переменной кривизны (т.е. с учетом залегающих в основании отвала
пород со слабыми прочностными характеристиками). Первоначально был определен КЗУ отвала по
фактическому профилю на момент появления деформаций. Расчет показал, что отвал находился в
неустойчивом положении – КЗУ составил 0,92. Расчетная величина выпора пород основания
составила 31,8 м.
КОРРЕКТИРОВКА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ
ОТВАЛА
Далее была выполнена корректировка конструктивных параметров профиля отвала (изменение
результирующего угла откоса отвала за счет создания горизонтальных площадок).
Выполаживание
результирующего угла откоса отвала за счет многоярусной отсыпки с оставлением
горизонтальных площадок между ярусами приводит к уменьшению влияния призмы активного давления и ее
переносу вглубь отвала, а так же созданию дополнительных удерживающих сил, препятствующих образованию
оползня выпирания.
КОРРЕКТИРОВКА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ
ОТВАЛА
В результате корректировки, было предложено два варианта конструктивных параметров устойчивого
отвала, КЗУ в обоих случаях соответствует нормативному значению.
Вариант №1 – формирование Восточного отвала двумя ярусами высотой 10 м и двумя ярусами
высотой 20 м, с оставлением горизонтальных площадок между ними. Результирующий угол откоса
составит 19˚. Высота отвала 60 м.
КОРРЕКТИРОВКА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ
ОТВАЛА
Вариант №2 – формирование Восточного отвала шестью ярусами высотой 10 м, с оставлением
горизонтальных площадок между ними. Результирующий угол откоса составит 19˚. Высота отвала
60 м.
Принципиальная схема формирования отвала по
предложенному варианту
Формирование отвала выполняется автомобильно-бульдозерным способом поярусно. Сначала
отсыпаются два нижних яруса высотой 10 м каждый, затем производится отсыпка верхних ярусов высотой
20 м каждый. Формирование ярусов выполняется следующим образом - порода разгружается под откос
отвала, затем бульдозер сталкивает оставшуюся на бровке породу под откос и производит планировку.
ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВОСТОЧНОГО ОТВАЛА ПОСЛЕ
РАЗМЕЩЕНИЯ В НЕМ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ
ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ВАРИАНТ №1
Объемы размещаемых пород:
Горизонт 460 м V=1712 тыс. м3
Горизонт 470 м V=1561 тыс. м3
Горизонт 490 м V=1954 тыс. м3
Горизонт 510 м V=1433 тыс. м3
Vобщ = 6 661 тыс. м3.
ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВОСТОЧНОГО ОТВАЛА ПОСЛЕ
РАЗМЕЩЕНИЯ В НЕМ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ
ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ВАРИАНТ №2
Объемы размещаемых пород:
Горизонт 460 м V=1712 тыс. м3
Горизонт 470 м V=1561 тыс. м3
Горизонт 480 м V=1039 тыс. м3
Горизонт 490 м V=754 тыс. м3
Горизонт 500 м V=640 тыс. м3
Горизонт 510 м V=500 тыс. м3
Vобщ = 6 206 тыс. м3.
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ОТСЫПКИ ВОСТОЧНОГО ОТВАЛА
По предложенным вариантам формирования устойчивого отвала была проведена сравнительная
оценка дополнительно размещаемых объемов пустых пород, и выбран вариант с наибольшей величиной
объема вскрышных пород, дополнительно размещаемых в отвале. Таким образом для применения
выбираем 1-й вариант формирования Восточного отвала – двумя ярусами высотой 10 м и двумя
ярусами высотой 20 м. Дополнительно размещаемый объем вскрышных пород в Восточном отвале
составит 6,6 млн. м3.
Таблица 1 – Конструктивные параметры поперечного профиля Восточного отвала и размещаемые
объемы вскрышных скальных пород
Конструктивные параметры борта
Вариант №1
Вариант №2
4
6
10-20
10
Угол откоса уступа, град.
37
37
Результирующий угол откоса отвала, град
19
19
Коэффициент запаса устойчивости
1,2
1,2
6 661
6 206
Количество ярусов, шт
Высота уступов, м
Объем вскрышных пород, размещаемых в
теле отвала, тыс. м3
Экономический эффект от сокращение затрат на перевозку
вскрышных пород при размещении их в Восточном отвале
вместо Западного
Наименование
Себестоимость перевозки 1 т горной
массы
Средняя величина откатки горной
массы за 2011
Себестоимость откатки 1т*км
Ед. изм.
Значение
Восточный отвал
Западный отвал
руб./т
10,7
км
2,68
руб./т*км
3,99
т/м3
2,6
Объемный вес скальных пород
Средняя величина длины откатки для
отвалов
Объем пустой породы, проектируемой
для размещения
Затраты на перевозку пустой породы
млн. руб.
Экономическая эффективность
млн. руб.
км
1,65
тыс. м3
2,5
6 661
125,06
189,48
64,42
Прямой экономический эффект от сокращения длины транспортирования пустых
скальных пород из карьера в Восточный отвал (вместо Западного отвала) составит
64,42 млн. руб. Косвенный экономический эффект заключается в том, что не
происходит отчуждение сельскохозяйственных угодий площадью 18 га для
размещения отвалов объемом 6,661 млн. м3.
Заключение
Для предотвращения дальнейших деформаций отвала и
создания возможности дополнительного размещения в нем
вскрышных пород было предложено два варианта
размещения вскрышных пород в Восточном отвале. Для
применения выбран вариант с наибольшим объемом
размещения вскрышных пород – формирование отвала двумя
ярусами высотой 10 м и двумя ярусами высотой 20 м, тем
самым будет обеспечена устойчивость и увеличена емкость
Восточного отвала на месторождении «Малый Куйбас».
Спасибо за внимание.