Приложение 15. "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)

Осыпание пород с поверхности происходит под влиянием процесса выветривания пород, ведущего к снижению их прочности и дроблению пород, вследствие образования новых многочисленных трещин, на мелкие блоки и куски различной формы - щебень и древесину.

В таблице 1 приведены данные изменения размеров блоков пород в откосах уступов Бачатского карьера.

Таблица 1

Ввиду того, что порода на поверхности откоса представлена мелкими блоками и испытание ее обычными способами невозможно, прочность мелкотрещиноватых пород угольных месторождений - аргиллитов, алевролитов, глинистых песчаников и углей - определялась либо в лабораторных условиях - путем испытания образцов неправильной формы на одноосное сжатие, либо в полевых условиях с помощью динамического пробника (см. приложение 14). В последнем случае по графику зависимости между относительной механической прочностью () и прочностью пород в образце () определялось сцепление. В таблице 2 приведены данные по прочности пород на поверхности осыпающихся откосов в сравнении с прочностью невыветрелых разностей в глубине откоса (на примере Бачатского карьера). Из таблицы 2 видно, что критическая прочность (сцепление в образце) алевролитов, ожелезненных алевролитов и мелкозернистых песчаников в 4 - 6 раз, а аргиллитов - в 20 раз меньше их первоначальной прочности.

Таблица 2

--------------------------------

<*> По испытаниям образцов из скважин.

Время достижения критической прочности на поверхности откосов составляет 1 - 2 месяца для аргиллитов ( = 1,0 - 1,8 кг/см2), 1 год - для тектонически интенсивно нарушенных известняков (при = 75°), 2 - 3 года - для плотных монолитных известняков ( = 70°). На рис. 1 приведены графики зависимости критической прочности пород слоистой толщи от угла откоса; значения критической прочности переслаивающихся пород близки между собой.

Рис. 1. Графики зависимости критической прочности
пород слоистой толщи - аргиллитов, алевролитов и углей -
от угла откоса уступа (Богословский карьер)

Вследствие осыпания пород с поверхности откосов уступы карьеров, сложенные скальными и полускальными породами и имеющие первоначально крутые углы, со временем выполаживаются до 38 - 45°. В одних породах выполаживание уступов до угла естественного откоса пород осыпи происходит за несколько лет (таблица 3), в других за время существования карьера отмечается лишь небольшое осыпание.

Интенсивность осыпания в значительной степени зависит от способа заоткоски уступа при постановке его в предельное положение. В таблице 3 приведены данные съемки профилей уступов, специальной заоткоски которых не производилось.

Как следует из приведенных данных (таблица 3), при взрывании вертикальных скважин уступы, сложенные породами угленосной толщи, высотой 12 - 15 м, выполаживаются до угла естественного откоса за довольно короткий срок - 8 - 10 лет; при этом максимальная сработка бермы составляет 7 м, а нижняя граница осыпи передвигается на 4 - 5 м. Следовательно, полное уменьшение бермы за счет осыпания вышележащего уступа и за счет перемещения верхней бровки нижележащего уступа вследствие осыпания составляет при выполаживании откоса до 38 - 40° - 12 м.

Короткозамедленное взрывание при подходе к предельному контуру, наклонные заоткашивающие скважины, экранирующие отрезные щели и др., ведут к значительному снижению нарушенности массива за предельным контуром (таблица 4, рис. 2) и к уменьшению интенсивности осыпания.

Довольно отчетливо прослеживается зависимость интенсивности осыпания пород в откосе от угла и направления падения слоев (таблица 3). В рассматриваемом случае простирание борта совпадает с простиранием слоистости, угол падения слоев изменяется от 90° до 50°; при этом падение слоев по отношению к борту направлено как в сторону выемки, так и в сторону массива. Наименьшее отступание верхней бровки, при прочих равных условиях, отмечается в тех уступах, где слои имеют крутое падение под углом 60 - 90° в сторону выемки, и составляет 2 - 3 м при высоте уступа H = 8 - 10 м (профили 6, 7) и 4 - 5 м при высоте H = 13 - 15 м (профили 3, 4, 13). Заоткоска уступов в этом случае происходит по сплошным поверхностям наслоения (рис. 3).

Результаты наблюдений за интенсивностью осыпания некоторых разновидностей пород Бачатского карьера приведены в таблице 5. Наибольшая интенсивность осыпания, при прочих равных условиях, отмечается в аргиллитах - алевролитах - до 7 - 8 см в год, наименьшая, практически равная нулю, - в кремнисто-глинистых сланцах, плотных крупноблоковых углях и крепких мелкозернистых песчаниках.

Рис. 2. Изменение профилей уступов во времени
вследствие осыпания пород (Блявинский карьер, выветрелые
диабазы)

Рис. 3. Изменение профилей откосов уступов
во времени вследствие осыпания пород (Бачатский карьер)

Таблица 3

Изменение со временем профилей уступов, сложенных породами
угленосной толщи (Бачатский карьер)

Примечание: 1. Время стояния уступов 8 лет (1956 - 1964 гг.)

2. (-) - падение в карьер, (+) - падение в массив.

Таблица 4

Изменение со временем профилей уступов, сложенных
выветрелыми диабазами (Блявинский карьер)

Таблица 5

Примечание: Время стояния уступов до начала наблюдения - 9 лет (1956 - 1965 гг.).