Аварии при отвалообразовании

Введение

Актуальность работы. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых связана с необходимостью выемки и перемещения значительных объемов вскрышных пород, покрывающих, а иногда и подстилающих (при разработке крутых месторождений) залежь. Перемещаемые объемы вскрышных пород размещаются (складируются) на отводимых специально для этой цели площадях. Насыпь, образующаяся в результате складирования вскрышных пород, называется отвалом, а совокупность производственных процессов по размещению вскрышных пород в отвал отвальными работами. Технология, механизация и организация отвальных работ составляют сущность и содержание процесса отвалообразования. Отвалообразование является завершающим этапом в технологической цепи производства вскрышных работ. От четкого и безаварийного выполнения отвальных работ в значительной степени зависят технико-экономические показатели работы горного и транспортного оборудования и всего карьера в целом.
Объект исследования: процесс отвалообразования.
Предмет исследования: аварийные ситуации при отвалообразовании.
Цель работы: аварии при отвалообразовании
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- рассмотреть сущность отвалообразования;
- выполнить анализ аварий при отвалообразовании.
1. Сущность отвалообразования
Мягкие, разрушенных полускальных и скальные горные породы перемещаются и складируются в насыпи, которые называют отвалами. Различают внутренние и наружные отвалы. Внутренние отвалы размещаются в выработанном пространстве карьеров, разрабатывающих горизонтальные и пологие месторождения при постоянном количестве вскрышных и добывающих уступов. Внешние отвалы располагаются за пределами карьерного поля при разработке наклонных и крутых месторождений при непостоянной количества вскрышных и добычных уступов.
В период строительства и наращивания производственной мощности карьеров на горизонтальных и пологих залежах возможно только наружное отвалообразование. Внутреннее отвалообразование во всех случаях предпочтительнее, поскольку при этом обеспечивается минимальная дальность и благоприятные условия транспортировки грузов, создаются предпосылки для полного восстановления земель, нарушенных открытыми горными работами, исключается необходимость в площадях под отвалы ценных земель. Внешние отвалы стремятся размещать в балках, оврагах, на месте болот и на землях, не занятых сельскохозяйственным и лесным производством. Складируемые в отвал породы характеризуются коэффициентом внутреннего трения, равным тангенсу угла естественного откоса. Углы естественного откоса отвалов изменяются от 34 до 38°. Уложенных в отвал крупнокусковатых пород при высоте до 10 м имеют угол естественного откоса 42 45°. Высокие отвалы крупнокусковатых пород в нижней части выполаживают до 25-30°. Отвалы пород, как правило, неоднородны. Это происходит, как за счет отсыпки литологических различных пород, так и за счет естественного фракционирования их по величине

. Мелкие фракции располагаются в верхней, а более крупные в нижней части насыпи. Способ отвалообразования определяется в первую очередь видом применяемого для перемещения горных пород транспорта и зависит от объемов и физико-технических свойств складируемых пород, размера отвальных площадей, общей высоты отвала, количества ярусов, отсыпаются, и других факторов.
2. Анализ аварий при отвалообразовании
Формирование любых горных сооружений, в том числе отвалов, сопровождается геодинамическими процессами и явлениями, существенно усложняющими безопасность отвальных горных работ, снижающими их технико-экономическую эффективность и представляющими угрозу для окружающей среды. Основной причиной их разработки является несоответствие геометрических параметров откосов (результирующего угла и высоты) и их инженерно-геологических и гидрогеологических условий, а также механизмов и технологий, применяемых на отвале. В ряде случаев на устойчивость откосов оказывают влияние и другие техногенные и природные факторы, такие как частичная отработка отвалов подземными выработками, частичная открытая отработка, затопление откосов, землетрясения, массовые взрывы и др. Кроме того, геодинамические процессы происходят из-за человеческого фактора при обосновании параметров отвального горного сооружения. В частности, наиболее распространенной ошибкой при обосновании параметров отвалов является неправильное присвоение расчетных свойств техногенных и природных пород, как правило, обусловленное несоответствием напряженного состояния образцов при лабораторном моделировании и фактического в природно-технической системе "отвал+естественное основание". Г. Л. Фисенко [1] относил к деформациям, распространенным на отвальных сооружениях: осыпи, обвалы, оползни и оползни, просадки. Каждый вид характеризуется определенной скоростью развития и объемом вовлеченных в него масс. Наиболее распространенный вид деформаций на отвалах – оползни – обычно захватывают большие массивы горных пород, от тысяч м3 до нескольких десятков миллионов м3, а период развития оползней составляет от нескольких часов до нескольких лет
Давайте рассмотрим несколько несчастных случаев в случае образования отвалообразования.
Одним из наиболее ярких примеров крупных оползней является деформация на внешнем отвале № 1 Заречного участка СУЭК-Кузбасс, произошедшая в апреле 2015 г. в оползневой процесс было вовлечено 27,5 млн м3 отвальных пород. До возникновения деформаций техногенный массив характеризовался площадью 94 га, высотой 75-140 м и результирующими углами наклона 10-16 градусов. Отвал использовался для совместного хранения горных пород и неоген-четвертичных глинистых пород в соотношении 60/40 [2]. Инженерно-геологические изыскания впоследствии установили наличие негерметичного водоносного горизонта, который обводняет техногенный массив на 40-60%, что было признано одним из факторов, способствующих возникновению оползневых смещений