Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 1 (спецвып.2)
Инженерно-геологическое и геомеханическое обеспечение горных работ
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Горная книга
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 21
Дополнительно
Вид издания:
Журнал
Артикул: 701066.0001.99
Доступ онлайн
В корзину
Представлены результаты полевых и лабораторных исследований
по оценке инженерно-геологических условий и геомеханического состояния разрабатываемого массива горных пород. Установленные количественные значения параметров прочностных и поглощающих акустическую энергию свойств горных пород дают возможность обосновать
эффективную технологию горных работ и повысить надежность методов
инструментального контроля состояния горного массива.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ ГОРНЫЙ ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ 1 № СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК 2
УДК С 15 622.831.023 С 15 Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 Саксин Б.Г., Мирзеханов Г.С., Рассказов М.И., Усиков В.И., Цой, Д.И., Мирошников В.И., Макаров В.В., Васянович Ю.А., Гладырь А.В., Пуляевский А.М., Александров А.В. Инженерно-геологическое и геомеханическое обеспечение горных работ. Отдельные статьи: Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал) №1 (специальный выпуск 2). — 2015. — 24 с.— М.: Издательство «Горная книга» ISSN 0236-1493 Представлены результаты полевых и лабораторных исследований по оценке инженерно-геологических условий и геомеханического состояния разрабатываемого массива горных пород. Установленные количественные значения параметров прочностных и поглощающих акустическую энергию свойств горных пород дают возможность обосновать эффективную технологию горных работ и повысить надежность методов инструментального контроля состояния горного массива. УДК 622.831.023 © Коллектив авторов, 2015 © Издательство «Горная книга», 2015 ISSN 0236-1493 © Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2015
УДК 624.131.1 © Б.Г. Саксин, Г.С. Мирзеханов, М.И. Рассказов, В.И. Усиков, Д.И. Цой, 2015 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СКАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ НИЖНЕ-БУРЕЙСКОЙ ГЭС Изложены методика и результаты полевых и лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород площадки строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейского гидроузла. Полученные результаты исследований дали возможность районировать площадку строительства Нижне-Бурейской ГЭС по прочностным показателям слагающих ее горных пород и обосновать эффективную технологию буровзрывных работ. Ключевые слова: горныt породs, физико-механические свойства, районирование по прочностным свойствам, технология буро-взрывных работ. Строительство ответственных капитальных сооружений (подобных плотине Нижне-Бурейской ГЭС) требует детального инженерно-геологического изучения площадки строительства не только для безопасного проектирования объектов, но и для обоснования эффективных технологических решений при ведении горных работ. При подготовке площадки строительства, сложенного скальными породами, когда для выемки горной массы необходимо применять буро-взрывной способ, важное значение имеют данные о физико-механических свойствах горных пород, в первую очередь прочностных. Эти данные служат обоснованием для выбора оборудования и технологии буровзрывных работ, а также при разработке мероприятий по охране горных объектов. Нижне-Бурейский гидроузел расположен в 84,5 км севернее устья р. Буреи и в 1 км выше устья р. Долдыкан. Он сооружается в районе так называемого Долдыканского сужения расположенного на южной окраине Туранского блока Буреинского срединного массива Непосредственно участок Нижне-Бурейского гидроузла расположен в пределах выходящей на поверхность гранитоидной интрузии, которая вытянута в северо-восточном
направлении. Участок в месте строительства створа сложен позднепалеозойскими интрузивными породами, состав которых изменяется от биотитовых, реже роговообманково-биотитовых гранитов до роговообманково-биотитовых гранодиоритов и диоритов. Переходы между различными типами гранитоидов всегда постепенные, резкие контакты отсутствуют. Наибольшее распространение в районе строительства получили биотитовые граниты, реже роговообманково-биотитовые, а также гранодиориты и диориты роговообманковые. В ряде мест они подвергнуты катаклазу вплоть до формирования катакластических брекчий [1]. Таким образом, скальные горные породы площадки строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС достаточно пестры по литолого-петрографическому составу. Однако те сведения об их физико-механических свойствах, которые используются при текущих работах, не отражают сложности строение участка строительства. Это не позволяет, с одной стороны обоснованно прогнозировать опасные горногеологические явления и процессы, а с другой – оптимально и объективно обеспечивать решение инженерно-геологических вопросов, связанных со строительством. В этой связи в ИГД ДВО РАН выполнены дополнительные полевые и лабораторные исследования, результаты которых излагаются ниже. В полевой период по согласованию с производителем работ с соблюдением требований [2] в пределах участка строительства было выбрано 7 типовых площадок (рис. 1), на которых отобрано по 5 образцов каменного материала (крупные куски скальной породы весом около 10 кг каждый). Взятые образцы горных пород затем изучались в лабораторных условиях визуально и под бинокуляром, что необходимо для правильного формирования однородных групп пород и дальнейшей обработки результатов испытаний. По структурнотекстурным и вещественным признакам образцы оказались неоднородны, что характерно для эндоконтактовых частей гранитоидных массивов, насыщенных в различной степени гранитизированными шлирами вмещающих (в данном случае – черносланцевых пород). Именно поэтому роговообманково-биотитовые кварцевые диориты в точке № 6 участками сохраняли слоистую структуру и насыщены обильной вкрапленностью мелких суль
фидов, а аналогичные им по составу породы точки № 1 при бурении разрушаются, не образуя керна, что не характерно для интрузивных пород. Также в отдельную группу пришлось выделить в различной степени гранитизированные породы, очевидно, принадлежащие шлирам малых объемов, которые по составу отвечают гранодиоритам. На основе выполненного минералогопетрографического анализа отобранные образцы горных пород были разделены на 6 групп (табл. 1). Рис. 1. Схема расположения основных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС и площадок опробования на участке строительства
Определение плотности горных пород выполнялось согласно ГОСТ 8269.0—97 [3] как отношение покоящейся массы минерального вещества без пор и пустот к ее объему. Поскольку исследуемые образцы имели неправильную форму, определение объема проводилось поплавковым методом. Взвешенный образец погружался в воду, уровень поднявшейся воды считывался со шкалы измерительного цилиндра. Определение предела прочности пород на одноосное сжатие и растяжение производилось в соответствии с ГОСТ 21153.2-84 на образцах (кернах) правильной формы плоскими плитами [4]. Образец размещали между стальными плитами, совмещая ось образца с центром нижней опорной плиты испытательной машины, и нагружали до разрушения с равномерной скоростью 1-5 МПа/с. Испытания предела прочности на одноосное сжатие и растяжение проводилось на установке ToniNORM (рис. 2). Для подготовки образцов применялась буровая установка Voll V-Drill 130 и камнерезная машина GeoCut. Были изготовлены 20 образцов цилиндрической формы диаметром 45-65 мм и длиной 5,7 и 11,0 мм. Определение крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова производилось в соответствии с ГОСТ 21153.1-75 [6]. Результаты лабораторных исследований физико-механических свойств основания площадки строительства Нижне-Бурейского гидроузла приведены в табл. 1. Там же в номере образца отражена информация о его положении на рис. 1 и принадлежность образца к той или другой группе пород. Как видно плотность горных пород по величине достаточно устойчива в пределах выделенных групп, но характеризуется значительным разбросом в породах исследованного участка строительства: от 2514,8 кг/м3 (у гранитов с пегматоидной структурой) до 2852,9 (у биотита – роговообманкового гранодиорита). Согласно [8] обычное значение плотности у гранитов варьирует от 2590,0 до 2600,0 кг/м3. Рис. 2. Размещение образца между плитами испытательной машины ToniPACT II
Это подтверждает правильность вывода о том, что породы участка характерны для эндоконтактовой зоны интрузии гранитов. Основную часть исследованных литологических разностей горных пород следует отнести к прочным горным породам, что может быть связано с увеличенным содержанием кварца и наличием мелкой вкрапленности сульфидов. Наиболее прочными являются граниты, а также породы II и III групп (черные среднезернстые биотиты – роговообманковые кварцевые диориты и темно-серые до черного, средне – мелкозернистые биотиты – роговообманковые гранодиориты). Средняя прочность на сжатие у этих типов пород превышает 126 МПа, а коэффициент прочности по шкале М.М. Протодъяконова более 8. Некоторые из исследованных породных образцов отличались чрезвычайно высокой прочностью на сжатие вплоть до 249 МПа. При выбуривании керна в таких породах было затрачено в 3 раза больше времени, чем при подготовке образцов других типов пород. Относительно менее прочными (среднепрочными) могут считаться породы IV и V групп. Их прочность на одноосное сжатие в среднем составляет соответственно 79,5 и 102,3 МПа (хотя в отдельных случаях превышает значение 140 МПа), а коэффициент прочности по шкале М.М. Протодъяконова находится в диапазоне от 4,6 до 6,7. Прочность на растяжение пород изученной площади изменяется от 8,25 МПа (у пород II группы) до 4,1 МПа (у наименее прочных пород V группы). Согласно справочной и нормативной литературы [9-11 и др.], перечисленные данные проведенных лабораторных исследований позволяют отнести изученные типы пород к следующим категориям (по СНиП-82): горные породы II, III и VI групп к IX–X категориям; горные породы I и IV групп к VIII–IX категориям; горные породы V группы – к VII–VIII категориям. Полученные результаты исследований дали возможность районировать площадку строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейского гидроузла по прочностным показателям слагающих ее горных пород. Согласно ему породы на водосборной части плотины относятся к VIII–X категориям, с преобладанием IX–X категорий; породы на здании ГЭС относятся к IX–X категориям; породы на монтажной площадке относятся к VII–X категориям; породы на правобережной части относятся к VII–IX категориям.
Таблица 1 Физико-механические свойства горных пород площадки строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейского гидроузла Точка отбора — № образца Плотность, кг/м3 Предел прочности на сжатие σсж, МПа Предел прочности на растяжение σр, МПа Коэффициент ипрочности Протодьяконова, f Черный мелкозернистый биотит – роговообманковый кварцевый диорит (I группа) 1-1 2574,1 — — 5,0 1-2 2811,2 — — 8,0 1-4 2545,4 — — 8,9 1-5 2728,2 — — 5,6 Черный среднезернистый биотит – роговообманковый кварцевый диорит (II группа) 1-3 2765,3 — — 5,6 2-1 2663,3 109,61 6,99 6,8 2-2 2834,7 99,27 8,26 7,1 2-3 2737,0 147,69 10,77 8,8 2-4 2703,8 111,26 9,29 15,1 2-5 2505,7 132,48 8,18 8,0 6-5 2609,1 178,75 8,41 10,1 6-6 2661,4 107,31 5,61 9,8 Темно-серый до черного средне — мелкозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит 4-1 2601,8 — — 7,4 4-2 2652,2 132,23 3,96 8,0 4-3 2538,9 143,36 8,86 6,3 4-4 2669,6 146,44 8,16 8,4 6-1 2769,9 117,7 8,0 12,6 8
6-2 2779,2 160,98 5,78—6,81 10,1 6-3 2835,3 110,67 5,45 8,4 6-4 2605,3 89,78 6,28 10,1 Темно-серый крупнозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит иногда с пегматоидными обособлениями (IV группа) 7-1 2635,5 — — 6,6 7-2 2852,9 63,03 2,61 7,2 7-3 2708,2 — — 5,7 7-4 2689,8 — 4,73 7,2 7-5 2553,8 141,55 6,15 6,7 Темно-серый средне-мелкозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит – шлировые обособления в гранитах (V группа) 3-1 2617,6 81,32 2,53 3,9 3-4 2776,7 87,73 5,61 4,6 3-5 2701,7 — — 4,4 3-6 2725,0 69,36 7,93 5,6 Граниты, иногда с пегматоидной структурой (VI группа) 3-2 2518,4 — 2,78 7,4 3-3 2617,0 — — 7,3 5-1 2538,0 — — - 5-2 2568,5 — — - 5-3 2502,3 — –2,54 8,8 5-4 2514,8 — — 11,6 5-5 2515,6 248,93 11,09 9,8 9
Результаты районирования,в свою очередь, позволили выбрать оптимальное оборудование и инструмент для бурения взрывных скважин и разработать паспорта, обеспечивающих высокую производительность и качество буро-взрывных работ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Технический отчет по выполнению инженерных изысканий в обеспечение проектных и строительных работ на площадке расположения основных бетонных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС / Комплексная изыскательская экспедиция № 5 — Филиал ОАО «Институт ГИДРОПРОЕКТ». Инв. № 1352 – 3 – 42. п. Талакан, 2013 г. 2. ГОСТ 21153.0-75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам испытаний. 3. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний. – М.: ФГУП «Стандартинформ», 1998. – 109 с. 4. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. — М.: Изд-во стандартов, 1984. – 10 с. 5. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. — М.: Изд-во стандартов, 1985. – 11 с. 6. ГОСТ 21153.8-88. Породы горные. Метод определения предела прочности при объемном сжатии. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 17 с. 7. ГОСТ 21153.1-75. Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову. — М.: Изд-во стандартов, 1981. – 3 с. 8. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. Под редакцией Н.Б.Дортман М. «Недра» 1976. 527 с. 9. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы, сборник 2. Земляные работы, выпуск 3. Буровзрывные работы. М, Стройиздат, 1974. 10. СНиП 82-01-95. Разработка и применение норм и нормативов расхода материальных ресурсов в строительстве / Минстрой России. М., 1995. 11. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников и др. М.: Горное бюро, 1994. 590 с. КОРОТКО ОБ АВТОРАХ Саксин Б.Г. – доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник,
Доступ онлайн
В корзину