Инженерно-геологическое обоснование повышения вместимости намывных сооружений в регионе КМА

Жилин, Сергей Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерно-геологическое обоснование повышения вместимости намывных сооружений в регионе КМА
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обоснование повышения вместимости намывных сооружений в регионе КМА"

На правах рукописи

УДК 622.1:550.8(043.3)

ЖИЛИН СЕРГЕИ НИКОЛАЕВИЧ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ВМЕСТИМОСТИ НАМЫВНЫХ СООРУЖЕНИЙ В РЕГИОНЕ КМА

Специальность 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазо-промысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в ОАО «Лебединский ГОК» и Московском государственном

горном университете.

Научный руководитель Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор ГАЛЬПЕРИН Анатолий Моисеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ШПАКОВ Петр Сергеевич кандидат технических наук ПАРФЕНОВ Андрей Анатольевич

Ведущая организация - ФГУП ВИОГЕМ - Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (г. Белгород).

Защита диссертации состоится " 25 * октября 2006 г. в 11.00 час. на заседании диссертационного совета Д.212.128.04 в Московском государственном горном университете (МГГУ) по адресу: 119991, Москва, Ленинский пр., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ.

Автореферат разослан '25 " сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совете докг.техн. наук, проф.

Ю.В. БУБИС

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Намывные горнотехнические сооружения (НГС) - гидроотвалы и хаостохранилища являются объектами повышенной экологической опасности, так как с их формированием связаны изъятие значительных земельных площадей {более 4 га/млн. м3 укладываемого материала), загрязнение воздушного и водного бассейнов. Потеря устойчивости ограждающих дамб может привести к затоплению прилегающих территорий и, следовательно, загрязнению глинистыми или токсичными пульпами плодородных земель, и также к дополнительному (по отношению к обусловленному фильтрационными потерями) загрязнению поверхностных и подземных вод,

При эксплуатации железорудных месторождений КМА возникает необходимость в изъятии значительных земельных площадей в плодородной черноземной зоне России. Значительную часть этих площадей занимают гидроотвалы и хвостохранилища ГОКов КМА. Сокращение отчуждаемых земель невозможно без выполнения комплекса инженерно-геологических и гцдрогеомеханических исследований намывных техногенных массивов для последующего решения вопросов реконсервации, наращивания намывом гидротехнических сооружений или размещения на них всухих" отвалов. Инженерно-геологическое обоснование технических решений ло увеличению вместимости сооружений позволяет обеспечить промышленную и экологическую безопасность гидроотвально-хвостовых хозяйств и улучшить их экономические показатели. Выполнение этих работ соответствует Федеральным Законам № 116 и 117 от 1997 г. и нормативным документам о ликвидации и консервации гидротехнических сооружений.

Цель работы - повышение вместимости намывных сооружений в регионе КМА на основе установления инженерно-геологической зональности техногенных массивов.

Идея работы состоит в оперативной оценке состояния намывных горнотехнических сооружений на всех стадиях их существования для корректировки способа и порядка намыва, а также слабых искусственных оснований из водонасыщенных тонкодисперсных отложений при формировании на них отвальных насыпей.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна: 1. Разработка мероприятий по повышению вместимости намывных сооружений должна базироваться на материалах инженерно-геологического районирования, полученных с использованием натурных методов определения механических свойств техногенных отложений, полевых геодезических измерений и данных аэрокосмической съемки. Применение этих методов позволяет надежно оценить пространственно-временную изменчивость механических свойств, уплотненности и несущей способности намывных массивов. Для безопасного формирования и последующего использования намывных сооружений необходимы систематические наблюдения за

их состоянием, гидрогеомеханические прогнозы, анализ аварий и аварийных ситуаций, возникновение которых, как правило, связано с нарушением технологии отвалообразования и недостаточным уровнем контроля.

2. При наращивании НГС режим формирования дренажных элементов, положение которых устанавливается на основании инженерно-геологическога районирования, следует определять с учетом мощности тонкодисперсных намывных отложений, условий дренирования, темпа намыва, параметров нелинейной консолидации и сопротивления фунтов сдвигу, а также степени уплотнения нагружаемых фильтрующим материалом слоев.

3. Параметры ведения отвальных работ {интенсивность намыва, конструкции откосов дамб, типы и расположение дренажных устройств) на территории намывных гидротехнических сооружений необходимо корректировать на основе комплексного мониторинга безопасности, включающего маркшейдерские, инженерно-геологические, гидрогеомеханические наблюдения за состоянием этих объектов. Важнейшими элементами мониторинга являются натурные измерения порового давления, расчет текущего коэффициента запаса устойчивости дамб, оперативная оценка уплотняемости и несущей способности намывных отложений. Гидрогеомеханический мониторинг должен функционировать на всех стадиях существования НГС и обеспечивать оперативный контроль устойчивости ограждающих дамб, оценку и прогноз состояния внутренних зон с позиций рекультивации, консервации или использования намывных территорий для размещения отвальных насыпей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- результатами проектных проработок рекомендуемых решений, основанных на результатах натурных и лабораторных исследований физико-механических свойств намывных отложений гидроотвалов и хвостохрзнилищ ЛГОКа и вмещающих их пород;

- сходимостью результатов расчетов и натурных экспериментов и наблюдений;

- положительной апробацией полученных результатов при обосновании параметров гидроотвала «Балка Суры» ЛГОКа и параметров отвальных насыпей на гидроотвале № 1;

- внедрением рекомендаций на намывных сооружениях КМА.

Научное значение работы состоит в установлении:

пространственно-временной изменчивости физико-механических свойств намывных отложений для получения надежной информации об их уплотняемости, несущей способности и устойчивости откосных сооружений;

геомеханических показателей (коэффициента запаса устойчивости ri, несущей способности Pflon, величин осадок S на различные периоды времени), с учетом которых производятся безопасные формирование и наращивание намывных горнотехнических сооружений ЛГОКа;

пространственного положения и скорости формирования намывных дренажных элементов в зависимости от технологических факторов и инженерно-геологической зональности гидроотвалов.

Практическая ценность работы заключается:

в обосновании способов и средств, обеспечивающих безопасную технологию формирования намывных горнотехнических сооружений,, и разработке элементов технологических схем, позволяющих ее совершенствовать;

установлении расчетных показателей водно-физических и механических свойств намывных отложений ЛГОКа;

разработке .рекомендаций по параметрам гидроотвалов и отвалов «сухих» пород, отсыпаемых на гидрои. залах.

Объектами исследований являются гидроотвалы глинистых, глинисто-меловых пород как действующие («Балка Суры»), так и длительное время находящиеся в состоянии «отдыха» («Березовый Лог», «Балка Чуфичева», гидроотвал № 1).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» (ВИОГЕМ, г. Белгород, 2005 г.), конференции «Неделя горняка» (МГГУ, г. Москва, 2006 г.), на научных семинарах кафедры геологии МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 24 таблицы, 51 рисунок, список литературы из 136 наименований.

Автор выражает признательность научному руководителю профессору, доктору технических наук Гальперину A.M. за внимание к работе и профессору, доктору технических наук Мосейкину В.В. за ценные советы и консультации, а также благодарит коллектив кафедры геологии МГГУ за помощь при проведении исследований и поддержку настоящей работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросам технологии формирования и .последующего использования намывных горнотехнических сооружений, инженерно-геологическим исследованиям техногенных массивов посвящены работы ГАНурока, А.М.Гапьперина, Ю.Н.Дьячкова, Н.Н.Медникова, В.Г.Зотеева, И.М.Ялтанца, П.С.Шпакова, О.Ю.Крячко, В.И.Стрепьцова, В.С.Зайцева, Ю.И.Кутепова, Н.А.Кутеповой, М.А.Дергилева, В,М.Павленко, С.М.Марченко, Ю.В.Кириченко, Б.К.Лапочкина, С.Е.Жданова. С.Г.Аксенова, Е.А.Кононенко, В.В.Мосейкина, Т.К.Костеровой, М.Г.Морозова, М.В.Щёкиной, Е.П.Щербаковой, А.В.Демченко, А.А.Парфенова, В.В.Ермошкина, А.В.Могилина, В.П.Жарикова, А.И.Федосеева, М.В.Медяника, А.А.Саркисяна.

Состояние намывных массивов гидроотвалов и хвостохранилищ как техногенных образований определяется физико-географическими, инженерно-геологическими и технологическими факторами. Вопросы повышения вместимости намывных сооружений разрешимы лишь при условии их безаварийного функционирования. Поэтому при обобщении опыта возведения и последующего использования намывных горнотехнических сооружений дан анализ аварийных ситуаций на горных предприятиях КМА, Кузбасса, Урала и ряде зарубежных объектов,

С формированием намывных массивов связано возникновение аварий и аварийных ситуаций. Авария - полное разрушение или местный прорыв напорного фронта ограждающих сооружений с вытеканием технических вод и жидких отходов за пределы хранилища, вызванные техногенными и/или природными факторами. Аварийная ситуация - состояние объекта, при котором дальнейшее продолжение работ технически невозможно и их приходится вынужденно прекратить. Продолжение работ возможно после устранения причин аварии и ликвидации ее последствий.

Возникновение аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях горных предприятий определяется совокупным влиянием перечисленных выше факторов. Наиболее подробно рассмотрены нарушения устойчивости ограждающих дамб на примерах гидроотвала № 1 комбината «КМАРуда» в 1963 г. (объем оползня 1.8 млн.м3), гидроотвала «Балка Чуфичева» в 1981 г. (объем меловой пульпы около 1 млн.м3), авария хвостохранилища Качканарского ГОКа в 1999 г. (объем около 5 млн.м3), прорыв около 5 млн.м3 рассолов из хвостохранилища Стебниковского горнохимического комбината (Украина) в 1983 г., прорыв дамбы хвостохранилища платинового рудника Бэфокинг (ЮАР) в 1985 г. (около 3 млн.м3).

Анализ опыта формирования гидроотвалов КМА и происшедших аварий показывает, что существующая практика намыва гидроотвалов не в полной мере отвечает требованиям времени, в связи с чем назрела необходимость широкого внедрения разработанных в МГИ-МГГУ эффективных и безопасных технологий формирования намывных гидротехнических сооружений в данном горнопромышленном регионе.

Анализ причин аварий на хвостохранилищах и гидроотвалах и опыта отсыпки «сухих» отвалов на намывных основаниях показывает, что необходимо разрабатывать и внедрять мониторинговые системы исследований на этих объектах с целью отслеживания их возникновения и разработки мероприятий по своевременному устранению аварийных ситуаций.

Причины возникновения аварий и аварийных ситуаций: неудовлетворительное качество дамб первичного обвалования; неправильно установленные параметры раскладки частиц и режимов намыва глинистых пород и шламов; нарушения технологии намыва; неудовлетворительная работа дренажных устройств; увеличение значений градиентов напора и выход депрессионной кривой на откос, значительно выше, чем указано в проекте; нарушения дамб обвалования из-за суффозии и выноса мелких частиц пород; неустойчивое состояние массива намытых пород упорной призмы; неисправности водосбросных сооружений и плавучих насосных станций оборотной воды; неравномерные осадки пород основания гидроотвалов; наличие в основании .гидротехнических сооружений пород, склонных к разрушению и выдавливанию; неправильно установленные проектом значения угла внешнего откоса намытых отвалов. Важнейшая роль при возникновении аварий и аварийных ситуаций принадлежит нарушениям технолога и возведения отвальных сооружений.

Наиболее представительные работы по инженерно-геологическому обоснованию размещения отвальны« насыпей на гидроотвалах выполнены коллективом специалистов лаборатории гидрогеологии и экологии ВНИМИ под руководством проф. Ю.И.Кутепова. ВНИМИ в 1985-1990 гг. подготовлены инструктивно-методические документы, а также совместно с кафедрой геологии МГГУ в 2003-2005 гг. методическое руководство по гидрогеомеханическому контролю намывных сооружений.

К началу 2006 г. предприятиями Х/К «Кузбассразрезуголь» размещено на заполненных гидроотвалах около 500 млн.м3 полускальной вскрыши (песчаников, алевролитов, аргиллитов).

Идея использования гидроотвалов в качестве оснований отвалов «сухой» вскрыши появилась в Кузбассе после завершения эксплуатации первых намывных сооружений, что было связано с дефицитом площадей для размещения вскрышных пород и относительной близостью гадроотвалов от разрезов. Однако практические попытки ее реализации показали, что отсылать «сухой» отвал на поверхности гидроотвала без осложнений не представляется возможным. Только после выполнения специальных исследований были обоснованы технологические схемы отвалообразования на гидроотвапах, которые в дальнейшем видоизменялись на основании опыта ведения отвальных работ и гидрогеомеханического изучения формирования техногенных массивов.

Формирование отвальных насыпей на гидроотвалах глинистых пород в Кузбассе предусматривает отвалообразование в условиях оползневых деформаций при неподготовленных намывных глинистых основаниях мощностью до 90 м. На гидроотвапах карьеров КМА (особенно «Березовый Лог», расположенный над г. Губкин) целесообразно осуществлять закрытие тонкодисперсных намывных

оснований фильтрующим материалом (пестам, эолошлаками ТЭЦ, отходами рудсюбогащения) при выборе режима формирования отвальных насыпей, исключающем выдавливание слабых оснований.

Состав и объем инженерно-геологических изысканий на территориях намывных сооружений зависит от сложности геологического строения и гидрогеологических условий, степени изученности района, стадии проектирования, характера взаимодействия сооружения с фунтами основания.

С учетом накопленного на объектах КМА и Кузбасса опыта представляются целесообразными следующие инженерно-геологические исследования намывных массивов тонкодисперсных фунтов:

выделение в пределах намывных территорий пляжной, промежуточной и прудковой зон с использованием аэрофотосъемочных материалов (фотопланов);

определение положения вкрест фронту намыва, по фронту намыва и по глубине пунктов получения инженерно-геологической информации {ключевых, вспомогательных и дополнительных зондировочных скважин);

оценка пространственно-временной изменчивости механических свойств и вещественного состава намывных фунтов;

составление карт инженерно-геологического районирования, на которых показываются однородные по гранулярному и минеральному составу участки намывных массивов и дается информация об их несущей способности.

Использование аэрофотосъемочных материалов обеспечивает возможность одновременного охвата значительных территорий и минимальную продолжительность пребывания людей и оборудования во внутренних зонах. В качестве основных дешифрировочных признаков рассматриваются тон окраски, структура изображения, его форма.

Проведен анализ результатов выполненных ранее инженерно-геологических изысканий и научно-исследовательских работ по гмдроотвалам № 1 и № 2 с целью рассмотрения возможностей дальнейшего использования их территорий для размещения «сухих» отвалов. На Лебединском ГОКе основной объём гидровскрыши размещен на заполненных гидроотвалах № 1, № 2, «Березовый Лог» и «Балка Чуфичева». На Лебединском ГОКе имеется положительный опыт частичного использования площади гидроотвала №1, где на основе разработок НИИКМА произведена отсыпка 5 млн,м3 вскрышных пород на наиболее неблагоприятном южном участке ядерной зоны, сложенной тонкодисперсными разностями пород в связи с производством намыва гидроотвала с северного направления.

Гидроотвал №г 1 был запроектирован на основе данных инженерно-геологических изысканий, выполненных институтом Южгипроруда без участия научных организаций. На пойменном основании с устройством первичной дамбы обвалования из местных материалов в

период строительства карьера первоначально намывались суглинки, а затем песок с примесью мело-мергельных пород. С1958 но 1963 г. на площади 102 га размещено 35 млн.м3 шдровскрыши, при этом результирующий угол упорной призмы гидроотвала при высоте, равной 36 м, составлял 12°. В августе 1963 г. на гидроотвале произошел оползень с объемом оползневой маосы 1,8 млн.м3, описание которого дано в гл. 1.

Гидроотвал № 2 намывался в 1963-1967 гг. Он расположен на участке поймы и старого русла р. Оскопец на расстоянии 0.6 км к востоку от Лебединского карьера. Спрямленное русло р. Оскопец проходит на расстоянии 150-200 м вдоль нижней бровки северного откоса гидроотвала. В основании гидроотвала залегают современные аллювиальные отложения пойменной болотной, старичной, озерно-аллювиальной и русловой фаций. Гидроотвал № 2 намыт в объеме 10 мпн.м3 высотой до 20 м. Площадь его по нижней бровке равна 37.7 га, по верхней - 21.3 га. Внешние откосы состоят из двух уступов и бермы. Результирующий угол откоса изменяется от 17 до 21 град. В отвал намыто более 60 % леска, остальной состав представлен суглинком и мелом, а объем юрских глин не превышает 0.4 мпн.куб.м. Инженерно-геологические изыскания выполнялись только на ненагруженном основании, исследовательские работы в процессе намыва и до era завершения не производились.

Несмотря на значительный объем выполненных различными организациями (НИИКМА, ВНИМИ, Центрогипроруда, БелгородТИСИЗ) определений физико-механических свойств пород гидроотвала № 1 следует отметить необходимость испытаний отложений ядерной зоны в приборах трехосного сжатия (стабилометрах) с замером порового давления и моделированием реальных условий загружения намывного основания сухим отвалом, а также комплексного зовдирования зондом МГГУ-ДИГЭС или установкой пенетрационного каротажа СПК-Т.

Выполнен анализ экспериментальных данных, накопленных МГГУ за более чем 30-летний период при изучении крупнейшего гидроотвала «Березовый Лог», сформированного с применением оригинальной технологии, которая предложена МГИ-МГГУ совместно с трестом «Энергагидромеханизация» (A.c. № 663777,1977 г., Патент РФ № 1624093,1993 г.) и внедрена на данном объекте в 1975-1987 гг. С использованием разработанной А.М.Гальпериным методики расчета уплотнения и несущей способности намывных массивов по состоянию на конец 2005 г. уточнены осадки тонкодисперсных отложений всех внутренних зон гидроотвала общей площадью 750 га и проведено районирование намывной территории по несущей способности техногенного массива.

Схема к расчету уплотнения намывного массива тонкодисперсных отложений дана на рис. 1.

Рис. 1. Схема к расчету уплотнения тонкодислерсных намывных отложений под действием

дренажных элементов:

1 - песчаная подушка; 2 - дренажная призма; 3 - отложения ядерной зоны; 4 - естественное

основание

Общая степень уплотнения их определялась по формуле Н.Карилло 1-иЕ = (1-11г){1-11г)

где 1Л , иг - степени уплотнения слоев при движении воды из пор грунта соответственно в горизонтальном и вертикальном направлении, причем длина пути фильтрации в горизонтальном направлении принималась равной половине расстояния между дренажными (разделяющими намывной массив на секции) и отсечными (разделяющими секции на рекультивационные карты) призмами. Величина и* определялась по принципу суперпозиции из решений следующих одномерных задач уплотнения (фильтрационной консолидации), полученных М.В.Малышевым и А.М.Гальпериным: 1) уплотнение слоя переменной мощности на водоупоре; 2) «отдых» намывного слоя под действием собственного веса слагающих его фунтов; 3) уплотнение слоя мощностью Ь'я=(Ья - Ьпр) или Ь'я=(Ия-Ьпвд) под действием постепенно возрастающей нагрузки от призмы или подушки; 4) «отдых» слоя мощностью ^'я под действием внешней нагрузки от песчаной подушки после завершения ее формирования (для случая, когда несущая способность намывного основания Рдоп < 2 кг/см2).

В расчетах учитывался нелинейный характер зависимости коэффициента консолидации С» от уплотняющей нагрузки q вида С» = C°v , где (Л Д - параметры нелинейной фильтрационной консолидации.

Для расчета порового давления в слое переменной мощности (при коэффициенте водонасыщения Gi=1) при расположении его на водоупоре или дренаже использованы формулы М.В.Малышева.

Для расчета степени уплотнения слоя переменной мощности, а также порового давления и степени уплотнения слоя для случаев приложения к слою внешней нагрузки и "отдыха" под действием собственной массы и вышележащих отложений использованы зависимости А.М.Гальперина.

Осадки Son™* и Soct™*' определены соответственно без учета и с учетом поправочного коэффициента Д на величину бокового распора:

SOCT"1®' = Soct™* X Д

где р = 0,9; 0,8; 0,7 соответственно для I, II и III секции, определяется через коэффициент бокового распора 1^/нтов Л в виде:

(1-Я)(1 + 2Л) (1+ А)

В табл. 1 приведены значения Ui и Socr для глинисто-меловых отложений 3-х секций гидроотвапа, перекрытых пористым штампом из песка {1-я, 2-я секции) и хвостов рудообогащения {3-я секция).

Таблица 1

S s 3" <D 0 01 z 4 JZ IW Urop Ui Soc,™«, M SOCT™', M

2000r. 2003г. i 2006г. 2000г. 2003г. 2006г. I 2000г. I 2003г. , 2006г. | 2000г. 2003г. 2006г. | 2000г. 2003г. 2006г.

I 60/4 0.568 0.611 0.649 0.76 0.82 0.87 0.896 0.929 0.954 0.36 0.26 0.17 0.324 0.234 0.153

II 50/4 0.564 0.614 0.65 0.68 0.77 0.80 0.86 0.911 0.93 0.64 0.43 0.348 0.512 0.344 0.278

III 30/7 0.749 0.809 0.85 0.52 0,583 0.625 0.879 0,92 0.943 0.7 0.48 0.35 0.49 0.336 0.245

Установлено, что за период 1988-2006 гг. осадки массива под действием веса слагающих его пород практически стабилизировались. Величина остаточных осадок, определенных с учетом влияния созданных по спецтехнологии дренажных элементов (разделительных и отсечных призм,

дренажных подушек из песков в 1-й и во 2-й секциях гидроотвала и из хвостов обогащения - в 3-й секции), составляет при общей мощности намывного массива до 73 м около 0.2 м. При этом общая величина осадок намывного массива за период: 1988-2005 гт. превышала 2.5 м. Выявлена принципиальная возможность использования намывной территории гидроотвала для размещения на ней сухого отвала.

Инженерно-геологические исследования намывного массива гидроотвала меловых пород «Балка Чуфичева» выполнялись в период 1981-1988 гг. (начиная с периода после аварт до прекращения намыва) и в 1999-2005 гг. Следует отметить, что формирование дренажных элементов после аварии, описанной в гл. 1, в намывном массиве мело-мергельных пород не было выполнено в полном объеме. Была создана лишь дренажная призма в виде «аппендикса», начинавшегося от участка прорана.

Оценка состояния намывного массива гидроотвала «Балка Чуфичева» показала:

- фильтрационные деформации намывных отложений - меловых паст на гидроотвале «Балка Чуфичева», представленные механической суффозией и фильтрационным выносом по трещинам, привели к формированию в его средней части техногенного карстового поля;

- формы карстовых полостей на поверхности гидроотвала представлены: провальными воронками, воронками поверхностного выщелачивания с понорами (округлой и трещинной форм), увалами, карстовыми рвами и карстовыми колодцами;

- причины развития карстовых процессов в поле гидроотвала: техногенная авария - оползень, обусловленная нарушением технологии его формирования; способ ликвидации аварии и последующие формирование и рекультивация техногенного массива;

- данные зонирования свидетельствуют о полном завершении процесса консолидации намывного массива мело-мергельных пород под действием их собственного веса. Выполненные расчеты показали, что несущая способность намывного массива к 2006 г. почти на всей его территории превышает 0.3 МПа (3 кг/смг).

С учетом вышеизложенного представляется возможным дальнейшее наращивание гидроотвала как намывного сооружения до отметки 230 м. В ходе проектирования следует провести дополнительные изыскания на территории гидроотвала. При этом следует уточнить возможности использования скальной вскрыши для формирования ограждающих дамб.

Инженерно-геологическое районирование гидроотвалов «Балка Чуфичева» и «Балка Суры» дает основание рассмотреть вопрос наращивания гидроотвалов и дальнейшего их использования как намывных массивов. На рис. 2 даны план изомощностей и карта районирования по несущей способности намывного массива гидроотвала «Балка Чуфичева».

Рис. 2. План изомощностей и зональности по несущей способности намывной территории гидроотвала «Балка Чуфичева» на 2006г.

Материалы инженерно-геологического районирования гидроотвалов «Балка Чуфичева» и «Балка Суры» использованы при разработке специальной технологии намывных работ, обеспечивающей ускоренную рекультивацию гидроотвалов. В частности, положение осей дренажных разделительных призм выбирали с учетом границ инженерно-геологических участков. Режим возведения дренажных элементов устанавливали дифференцированно для различных зон гидроотвалов также с использованием материалов инженерно-геологического районирования.

Несущая способность намывных фунтов определяется суммарным эффектом факторов как естественного (гранулярный состав, плотность, влажность, параметры сопротивления сдвигу, тип гидроотвала и т.п.), так и искусственного характера (мощность намывных фунтов, время «отдыха», применяемая схема намыва, наличие физических полей при укладке фунта и т.п.). В связи с тем что основные из указанных выше факторов являются общими для большинства гидроотвалов КМА, имеется возможность произвести оценку несущей способности, осадок намывных массивов и времени их отдыха по обобщенным данным.

Гидрогеомеханическая оценка состояния намывных массивов включает решение следующих

задач:

уплотнение слоя переменной мощности на водоупоре;

«отдых» слоя под действием постоянной внешней нагрузки (от дренажных элементов после завершения их формирования);

определение максимальной несущей способности и осадок намывного основания при заданной нагрузке.

Внешняя нагрузка рассматривается как полосовая (при формировании дренажных призм в тонгадисперсных грунтах и отсыпке заходок «сухих» отвалов) и как прямоугольная при учете действия массы оборудования, используемого при рекультивации.

Для оценки максимальной несущей способное™ намывного основания использована формула Прандтля-Рейснера:

Pnp/C=[(a+ctgcp)(1+sin<p)exp(Trtgq))-ctgç(1—«¡пф)]/(1—этф),

Предварительно приложенное к основанию уплотняющее давление gi (от' предотвапа или намывной подушки) представляется в виде qi= аС (где а>0).

Применительно к задачам определения продолжительности «отдыха» tu намывных массивов с позиций их рекультивации или укладки «сухих» отвалов рассматривается уплотнение выделяемых из намывной толщи расчетных слоев, мощность которых h„ определяется глубиной залегания нижней границы области предельного состояния намывных грунтов с учетом условия (по Н.Н.Маслову)

Ттах=Тк,

где Ттах — максимальное касательное напряжение, равное 0,ЗР при полосовой нагрузке интенсивностью Р; г« — предел прочности грунтов на сдвиг (вращательный срез).

Данные зондирования поворотными крыльчатками гидроотвалов КМА показывают, что в период формирования толщ тонкодисперсных гпинисто-меловых грунтов (т.е. при to = 0) общей мощностью 15-60 м величина Лр=10+25м.

Расчетами уплотнения и несущей способности намывного массива определена продолжительность периодов «пассивного» t% (без применения специальной технологии намыва) и «активного» ta0 «отдыха» гидроотвала. При обосновании режима возведения дренажных призм максимальная скорость подвигания торца намывного пульповода V™. определялась по условию обеспечения несущей способности слоя мощностью he в подошве призмы, погруженной в тонкодисперсные грунты. Величина h„ определяется глубиной залегания нижней границы области предельного состояния тонкодисперсных фунтов. На рис. 3 представлены зависимости VT.n. от мощности ядерной зоны из меловых фунтов при скоростях намыва гидроотвала 2,4,8 м/год.

V,„, м/мес

Рис. 3. Зависимости скорости подвигания дренажной призмы Ут п от мощности ядерной зоны Л из

меловых фунтов: 1, 2,3 - соответственно при V» = 2; 4; 8 м/год

Эти зависимости рекомендуются для использования при формировании гидроотвапа «Балка Суры» и наращивании гидроотвала «Балка Чуфичева» способом гидромеханизации.

В заключительной части диссертации (гл. 4) рассматриваются вопросы гидрогео-механического контроля как основы для разработки рекомендаций по повышению вместимости гидроотряпов.

Важное достижение инженерно-геологической школы МГИ-МГГУ - внедрение в практику мониторинга намывных горнотехнических сооружений систематических замеров порового давления с помощью стационарных датчиков и штанговых пьезодинамометров конструкции Гидропроекга, а после 1974 г. - специальных комбинированных зовдов. Объектами исследований являлись: гидроотвалы «Березовый Лог», «Симонова Пасека», «Балка Чуфичева» (комбинат «КМАруда», Лебединский и Стойленский ГОКи, Старооскольский железорудный район КМА), «Михайловский» и «Шамаровский Лог» (Михайловский ГОК, Михайловский железорудный район КМА), «Новобачатский», «Бековский», «Свободный», «Прямой Ускат» (Кузбасс); хвостохранилища Вяземского песчано-гравийного ГОКа (Смоленская обл.), Лебединского и Михайловского ГОКов (КМА), Северного ГОКа (Кривбасс, Украина), Ангренского угольного разреза (Узбекистан) и струенаправляющие дамбы Шатурской ГРЭС (Московская область).

Эффективный контроль за состоянием откосных сооружений осуществляется путем комплексного зондирования приоткосных зон и использованием стационарных датчиков-пьеэодинамометров, заложенных по расчетным профилям в теле и основании дамбы на различных этапах формирования намывного массива.

На кафедре геологии МГГУ разработана программа оперативного определения коэффициента запаса устойчивости т/ в зависимости от измеренного пьезодинамометрами давления воды по вероятным поверхностям скольжения. Программа позволяет после ввода даты измерений и выбора

файла с данными о геометрии и материале дамб и градуировочными характеристиками датчиков производить расчет положения депрессионной кривой и автоматически выбирать линию скольжения с наименьшим коэффициентом запаса устойчивости. Расчет устойчивости дамб выполняется методами алгебраического суммирования и многоугольника сил. Оценка текущего коэффициента запаса устойчивости производится в зависимости от площади эпюры давления воды, определяемой путем снятая замеров величин Р» или hw (высота столба воды) по вероятной поверхности скольжения.

По заданию ОАО »Лебединский ГОК» оборудованы три контрольных профиля на гидроотвале «Балка Суры» {«Безымянная») и на низовом откосе гидроотвала № 1, а также на головной дамбе хвостохранилища.

Ретроспективный анализ результатов измерения порового давления в 2003-2006 гг. показал:

- наличие мощной песчаной упорной призмы и достаточное удаление прудка от гребня дамбы гидроотвала «Балка Суры» обеспечивают коэффициент запаса устойчивости дамбы, превышающий нормативный;

- на деформированном после аварии 1963 г. низовом откосе пздроотвала № 1 коэффициент запаса практически не изменялся за период наблюдений и оставался высоким (rj>2) в связи с отсутствием дополнительной нагрузки на законсервированный намывной массив с заложенными в нем датчиками;

- устойчивость головной дамбы хвостохранилища в настоящее время также не вызывает опасений.

В связи с развитием сотовой связи и удешевлением оборудования в настоящее время получили большое распространение устройства контроля и управления удаленных объектов через сотовую связь стандарта GSM в нескольких режимах (GPRS, SMS и т.д.). Предлагается устройство для удаленного контроля состояния намывных плотин, в которых установлены струнные датчики давления воды конструкции Гидропроекта. Устройство разрабатывается с участием автора на кафедре геологии МГГУ.

Устройство предназначено для измерения порового давления воды в месте расположения струнных датчиков и передачи по сети сотовой связи стандарта GSM результатов измерений потребителю.

Работа выполняется по заданию ОАО "Лебединский ГОК* для обеспечения оперативного контроля как гидростатического давления в теле ограждающих дамб намывных сооружений, так и избыточного(сверх гидростатического) давления в поровой воде тонкодисперсных отложений намывных массивов. При достижении критических значений давления в воде предусматривается передача аварийного сигнала на приемное устройство.

В соответствии с разработанным ОАО «Лебединский ГОК» техническим заданием ФГУП ВИОГЕМ заложена магнитометрическая наблюдательная станция на северном откосе отвала № 2, которая состоит из двух наблюдательных скважин.

Скважины глубиной 25 м обсажены стальными трубами; пройден отвальный массив мощностью от В м (скв. 1 -ИГ) до Юм (схв. 2-ИГ) и основание на глубину 15-17 м. Скважина 1-ИГЭ обсажена на глубину 22 м (14 м обсадной трубы находится в основании отвала), а скважина 2-ИГ -на глубину 15 м (5 м обсадной трубы находится в основании отвала).

На обсадные трубы, находящиеся в скважинах, нанесены магнитные репера с шагам, по длине трубы. В каждой магнитометрической скважине произведены трехкратные измерения уровня намагниченности (магнитной индукции) всех магнитных реперов и определены средние значения.

Результаты магнитометрических наблюдений 2004-2005 гг. сопоставлены с данными геодезических измерений смещений реперов в сходственных точках (табл. 2).

Таблица 2

Результаты геодезических наблюдений на западной части северного откоса отвала № 2 рыхлой вскрыши (по данным ОАО «Лебединский ГОК»)

Створ на скважину Номер репера Смещение (мм) за период 2002-2003 гг. по оси Смещение (мм) за период 2003-2004 гг. по оси

X У 1 вектор смещения угол накл. вектора X У г вектор смещ угол накл. вектора

№1 5939 -22 -20 9 23,8 22,2° 6 47 3 6,7 26,6°

7927 8 -32 17 18,8 64,8° 4 36 6 7,2 56,3°

2005 21 10 4 21,4 10,8° 30 48 -20 36,0 33,7°

7901 13 11 12 17.7 42,7° 25 41 -15 29,2 31,0°

№2 5857 -16 7 11 19,4 34,5° 10 16 -3 10,4 16,7°

6899 -14 2 17 22,0 50,5° 2 19 1 26,0 02°

Суть магнитометрического способа наблюдений за деформациями, который применен на западной части северного фланга отвала № 2, заключается в следующем. Скважина обсаживается стальной трубой меньшего диаметра. Затрубное пространство заполнено песком. На трубу нанесены магнитные репера (кольцевые метки) с заданным шагом (в нашем случае через 1 метр). При деформациях массива на магнитометрическую трубу создается давление, что вызывает изменение уровня намагниченности магнитных реперов.

На северном фланге отвала № 2 8 районе гидроотвала № 1 изменения магнитной индукции магнитных датчиков незначительны, что характеризует развитие деформационных процессов в глубинных зонах системы «отвал-основание» за период наблюдений как слабо

активные, относящиеся к начальной (скрытой) стадии развития деформаций и являющиеся непрогрессирующими и неопасными.

Геодезическими наблюдениями по реперам в период скрытой стадии развития деформаций выявить их практически невозможно, т.к. деформации, фиксируемые на поверхности, примыкающей к верней бровке откоса, составляют только 60-70 % от деформаций в ядре откоса.

При сложившемся напряженно-деформированном состоянии системы «отвал - основание» в районе гидроотвала N9 1 возможно развитие северо-западного фланга отвала № 2 на территорию гидроотвала № 1 до границ, которые необходимо определить.

-Анализ опыта зондирования внутренних зон гидроотвалов и хвостохранилищ выявил необходимость разработки нового типа зонда - трехпараметрическога, обеспечивающего одновременное получение информации об избыточном поровом давлении Ри (определяемом как разность между измеряемым общим давлением воды и гидростатическим давлением на глубине расположения водоприемной части зонда), сопротивлении задавпиванию зонда (пенетрации) </с и сопротивлении вращательному срезу а. Конструкция зонда предусматривает возможность использования как струнных, так и тензометрических датчиков.

С целью получения исходных данных для составления проекта ликвидации уникального намывного горнотехнического объекта - гидроотвала «Березовый Лог» и обоснования размещения отвальных насыпей на его территории по заданию ОАО «Лебединский ГОК» выполнялось зондирование намывного массива в 1999-2005 гг. с использованием зонда МГГУ-ДИГЭС. Данные зондирования использованы для расчета степени уплотнения, остаточных осадок и допустимых нагрузок на намывной массив различной мощности (табл. 1) в пределах всех внутренних зон гидроотвала (3-х секций общей площадью 750 га). Комплексное зондирование сочеталось с инструментальными наблюдениями по продольному и поперечным профилям для определения осадок массива мощностью до 75 м.

Данные зондирования позволили установить несущую способность намывного массива и уточнить характеристики сжимаемости техногенных отложений. Проведенный комплекс маркшейдерских и инженерно-геологических работ обеспечил получение необходимой информации для составления проекта рекультивации гидроотвала и его консервации. В третьей секции гидроотвала, где намывной массив сложен тонкодисперсным материалом (с/<0.005мм), осадки техногенной толщи мощностью до 30 м за указанный период составили более 2.5 м.

На рис. 4 представлен совмещенный план изомощностей намывного массива гидроотвала «Березовый Лог» и районирование его по несущей способности в 2006 г.

По заданию ЛГОКа также выполнялось несколько этапов зондирования намывного массива меловых пород гидроотвала «Балка Чуфичева». Установлено завершение консолидации намывного

- 45 - изомощности намывного массива

выходы коренных м ело в в ложе гидроотвала (дренаж)

от 5 до 4 кг/см2 от 4 до 3 кг/см2

Несущая способность Рдоп

от 3 до 2.5 кг/см2

Рис.4

массива и соответственно отсутствие избыточного порового давления во всех зондировочных скважинах.

Следует отметить, что зонды МГГУ-ДИГЭС задавливаются с помощью буровых машин или установки УГК-1 конструкции ВНИМИ (автор Ю.И.Кутепов). Зондировочные работы показали, что система задавливания зондов далека от совершенства, так как буровая машина развивает слишком большие осевые усилия и возникает опасность повреждения зонда; установка УГК-1 подает зонд через цепную передачу и обеспечивает осевое усилие до 1 тн. Имеет смысл использовать широко применяемые в мировой практике полностью автоматизированные зовдировочные установки для статического зондирования в мобильном варианте (СРТ-Тгаск) или на прицепе (СРТ-ТгаИег), выпускаемые фирмами Гоуда (Нидерланды), Пагани (Италия), Ван ден Берг (Нидерланды - США) и др. Эти установки позволяют определять сопротивление грунтов пенетрации и сопротивление их сдвигу, а также измеряют поровое давление. Аналогичная установка имеется в России - станция СПК-Т (станция пенетрационно-каротажная телеметрическая), позволяющая определять в одной точке не менее 5 характеристик фунтов. Эту установку целесообразно использовать на завершающей стадии изысканий при проектировании ликвидации гидроотвала «Березовый Лог».

На основе результатов гидрогеомеханического мониторинга разработаны рекомендации по размещению рыхлой и скальной вскрыши на намывных основаниях.

При этом открывается возможность существенного сокращения дальности транспортировки вскрыши и соответственно получения значительного экономического эффекта.

Институтом «Центрогипроруда» (ЦГР) по заданию Лебединского ГОКа составлен проект ведения отвальных работ, обеспечивающих устойчивость отвала рыхлой вскрыши на гидроотвале №1.

В 1988-1989 гг. на основе результатов исследования НИИКМА был обоснован и внедрен способ отсыпки вскрышных пород на слабых породах ядерной зоны гидроотвала экскаватором ЭШ-10/70, в результате чего на 30% площади ядерной зоны гидроотвала отсыпано 5 мпн.м3 вскрышных пород. ' В настоящее время центральная часть гидроотвала представлена неконсолидированными породными смесями ядерной зоны.

Следует отметить, что рекомендуемые ЦГР параметры отвала нуждаются в уточнении по следующим направлениям:

контур скальной прифузки целесообразно (с позиций устойчивости системы откосов) формировать с заглублением ее в заторфованные суглинки (на 3-4 м), т.е. создавать контрфорс вместо контрбанкета;

необходима дополнительная проверка несущей способности ядерной зоны с определением предельной критической нафузки на намывное основание по формуле Прандтля-Рейснера и

графику МГГУ Р%=/(а,С,ф), где а^юсч/С, где С=2.8 тн/мг, <р=13.5° для намывного суглинка, по данным НИИКМА и ЦГР;

в дополнение к предусмотренным проектом мероприятиям по контролю безопасной отсыпки ярусов необходимо развитие имеющегося створа с датчиками-пьезодинамометрами и создание створа по измерению порового давления в ядерной зоне и в основании отвала, а также выполнение комплексного зондирования ядерной зоны установкой СПК-Т или зондами МГГУ.

Предлагаемая проектом песчаная призма, отсыпаемая в диапазоне отметок +166м + +180 м на ядерной зоне гадроотвала № 1, имеет завышенную высоту для обеспечения несущей способности РДол=5.8 кг/см2 (максимальная нагрузка от двух верхних ярусов общей высотой 32 м). Из графика Р"% следует, что достаточен коэффициент пригрузки а=<?1/Сё5. Мощность песчаной призмы (подушки) можно уменьшить до 7 м. Целесообразно использование в качестве материала пригрузочной призмы на ядерной зоне скальной вскрыши вместо дефицитного в'настоящее время песка. Благодаря этому высвобождается дополнительный объем для размещения около 1.5 млн.м3 рыхлой вскрыши.

В третьей (южной) секции гидроотвапа «Березовый Лог» площадью около 200 га концентрируются наиболее тонкодисперсные глинистые отложения (содержание фракции с!<0.005 мм больэ 30%), перекрытые мощным (7-10 м) пористым штампом из хвостов обогатительной фабрики комбината «КМАруда». Установлено, что водонасыщенные тонкодисперсные отложения мощностью до 40 м практически полностью уплотнились под действием их собственного веса (за период 1988-2005 гг. степень уплотнения увеличилась до значений и=0.98-1). Оценка несущей способности намывного основания показала, что с учетом влияния пористого штампа с удельной нагрузкой 1.26-1.8 кг/см2 при коэффициенте пригрузки а=(/1/С=4.2-6, сцеплении глинистых отложений С=0.3 кг/см2 и угле трения <р=16° (приняты минимальные характеристики сопротивления сдвигу) допустимые нагрузки на основание превышают 5 кг/см!. Таким образом, возможно формирование двухъярусного отвала скальных пород (высота нижнего и верхнего яруса соответственно 10ми15м)с устройством двух отвальных тупиков в пределах секции. Общая приемная способность тупиков составляет около 3 млн.м3 в год.

Система гидрогеомеханического контроля включает предварительное (в ооставе изыскательских работ для составления проекта консервации гидроотвала) зондирование тонкодисперсных отложений установкой СПК-Т по продольному и поперечному профилям и закладку в намывное основание стационарных датчиков порового давления. Фронт отвальных работ перемещается от западной и восточной границ секции к центру. Оценка несущей способности слабого основания дополняется расчетами устойчивости отвала при различной ширине бермы предотвала. Установлено, что при ширине бермы В=15 м достигается условие предельного

равновесия при коэффициенте порового давления Р„ =—-— = 0.6, где Ри- избыточное

УоИо

поровое давление, у0 - плотность скальных пород 6 отвале (2.2 тн/м3); Но - высота отвальной насыпи над точкой размещения пьезодинамометра.

В ходе отвальных работ осуществляется контроль порового давления как непосредственно под насыпями, так и в ненагруженной зоне (по Ю.И.Кутепову - зоне влияния отвала - ЗВО). Замеры порового давления могут дополняться определением сопротивления сдвигу (вращательному срезу) и пенетрации при статическом зондировании в сочетании с геодезическими наблюдениями за смещениями контуров отвала и их скоростями, критические значения которых (из опыта инструментальных наблюдений на объектах Кузбасса) икр = 0.01 Н м/час.

Реализация рассмотренных рекомендаций обеспечивает размещение около 17 млн.м3 рыхлой вскрыши и 50 млн.м3 скальной вскрыши на намывных основаниях. Отвалообразование в условиях оползневых деформаций недопустимо в связи со спецификой расположения гидроотвалов № 1 и «Березовый Лог».

Снижение техногенной нагрузки намывных массивов на окружающую среду достигается при функционировании объединенного гидроотвально-хвостового хозяйства, создание которого обосновано исследованиями и проектными проработками институтов ВИОГЕМ, НИИКМА, Центрогипроруда, Укргидропроект, П/К «Гидромехпроект». На Лебединском ГОКе хвостохранилище овражно-балочного типа разделено на отсеки, которые соединяются между собой перепускными каналами и сооружениями на них.

Два верховых отсека в балке Чуфичева заняты под складирование гидровскрыши карьера, остальные отведены для складирования хвостов Лебединского ГОКа, комбината «КМАРуда» и золоотходов Губкинской ТЭЦ. Объединенное гидроотвально-хвостовое хозяйство было создано с целью рационального складирования хвостов и снижения безвозвратных потерь воды из хвостохранилища, для чего был разработан метод посекционного заполнения хвостохранилища с объединением прудов-осветлителей гидроотвала и хвостохранилища.

На хвостохранилище создана единая система оборотного водоснабжения как технологии обогащения и окомкования, так и гидровскрышных работ в карьере. Для восполнения безвозвратных потерь в этой системе используются для подпитки шахтные воды дренажного комплекса карьера и сточные воды губкинских городских очистных сооружений.

Наращивание гидросооружений от отм. 192.5 до отм. 230 м повышает роль тдрогеомеханического мониторинга и, требует сгущения наблюдательной сети при обеспечении надежности и оперативности контроля. Достигаемый прирост емкости 751 млн.м3 (в том числе

178 млн.м3 для гидроотвала и 573 мпн.м3 для складирования отходов обогащения и золоотходов) обеспечивает стабильную работу предприятия примерно до 2018 г.

Формирование в объединенных контурах гидроотвалов и хвостохранилища Лебединского ГОКа позволяет сохранить около 2000 га плодородных земель от затопления водохранилищем и увеличить общую вместимость гидросооружений до 750 млн.м3 (вместо 300 млн.м3), а также выполнить поэтапную рекультивацию отдельных секций при внедрении мероприятий по гидрозащите прилегающего заповедника и пыпеподавлению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи инженерно-геологического обоснования технических решений по увеличению вместимости намывных сооружений горнорудных предприятий региона КМА для экономии водно-земельных ресурсов при обеспечении безопасности отвальных работ.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ опыта формирования гидроотвалов КМА и случившихся при этом аварий показысгт, что существующая практика намыва гидроотвалов не в полной мере отвечает требованиям времени, в связи с этим назрела необходимость широкого внедрения разработанных в МГИ-МГГУ эффективных и безопасных технологий формирования намывных гидротехнических сооружений в этом горнопромышленном регионе.

Анализ причин аварий на хвостохранилищах и гидроотвалах и опыта отсыпки сухих отвалов на намывных основаниях показывает, что необходимо разрабатывать и внедрять мониторинговые системы исследований на этих объектах с целью отслеживания их возникновения и разработки мероприятий по своевременному устранению аварийных ситуаций.

определение положения вкрест фронту намыва, по фронту намыва и по глубине пунктов получения инженерно-геологической информации (ключевых, вспомогательных и дополнительных зондировочных скважин);

оценка пространственно-временной изменчивости механических свойств и вещественного состава намывных грунтов;

составление карт инженерно-геологического районирования, на которых показываются однородные по гранулярному и минеральному составу участки намывных массивов и проводится информация об их несущей способности. .

3. Обобщены результаты многолетних исследований прочности и деформируемости намывных отложений гидроотвалов № 1, «Балка Чуфичева», «Березовый Лог» Лебединского ГОКа с учетом их инженерно-геологической зональности. ■ Для условий крупнейшего гидроотвала «Березовый Лог» определены максимальные остаточные осадки намывного массива для внутренних зон площадью 750 га. Установлена практическая стабилизация осадок (степень уплотнения близка к единице) для всех исследованных объектов.

Впервые изучено техногенное карстовое поле, сформированное в меловых намывных отложениях гидроотвала «Балка Чуфичева». В качестве причины его возникновения рассматривается возведение дренажной призмы не в полном объеме.

4. Технология возведения намывных сооружений с дренажными элементами во внутренних зонах была усовершенствована применительно к созданию новых хвостохранилищ и гидроотвалов с целью дальнейшего ускорения оборотного водоснабжения и консолидации тонкодисперсных фунтов без снижения производительности и объемов намыва. Установлено, что рациональные параметры дренажных призм следующие: высота надводной части - 2-3 м; ширина надводной площадки по верху 80-120 м, глубина проникания песчаной призмы в толщу тонкодисперсных намывных отложений - (Q.3-0.4)h¡,, где hB - мощность ядерной (прудковой) зоны; мощность зоны предельного напряженного состояния под подошвой дренажной призмы ha=24 м при Ия=20-60 м.

5. Проведен ретроспективный анализ результатов контроля устойчивости с помощью системы стационарных датчиков порового давления откосных сооружений и комплексного зондирования внутренних зон намывных объектов ЛГОК. На основе результатов гидрогеомеханического мониторинга уточнены проектные решения по использованию ядерной зоны гидроотвапа № 1 для размещения рыхлой вскрыши в части конструкции и материала фильтрующей прифузки тонкодисперсных глинистых отложений и размещения отвала скальной вскрыши в 3-й секции гидроотвала «Березовый Лог» площадью около 200 га. Реализация разработанных рекомендаций обеспечивает размещение около 17 млн.м3 рыхлой вскрыши и 50 млн.м3 скальной вскрыши на намывных основаниях.

6. Создание объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств рассматривается как важное направление снижения техногенной нафузки на окружающую среду, так как становится возможным комплексное решение вопросов гидрозащиты территорий, рекультивации, формирования ограадающих дамб для наращивания гидросооружений с использованием скальной вскрыши, размещения сухих отвалов на намывных основаниях. Формирование в объединенных контурах гидроотвалов и хвостохранилища Лебединского ГОКа обеспечило сохранение около 2000 га

плодородных земель от затопления водохранилищем и увеличение общей вместимости гидросооружений до 750 млн. м3 (вместо 300 млн. м3), а также поэтапную рекультивацию отдельных секций при внедрении мероприятий по гидрозащите прилегающего заповедника и пылеподавлению.

Рассмотрены также возможности повышения вместимости отвальных сооружений с применением гидромеханизированных технологий при функционировании объединенных гнцроотвально-хвостовых хозяйств для условий Стойленского и Михайловского ГОКов КМА.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Дергилев М.А., Жилин С.НМ Лактионов C.B. Инженерно-геологическое обоснование эффективности использования нарушенных земель Лебединского ГОКа для последующего размещения вскрышных пород. Материалы Межд. Симпозиума. Часть II. Вопросы геомеханики и промышленной гидротехники.- Белгород: ВИОГЕМ, 2005.- С. 276-287.

2. Гальперин A.M., Тищенко Т.В., Жилин С.Н. Технологии экологически безопасного освоения намывных техногенных массивов на горных предприятиях. - Геоэкология, 2005.- № 2,- С. 99-110.

3. Мосейкин В.В., Зайцев B.C., Жилин С.Н. Карст в отложениях гидроотвала Лебединского ГОКа. - Геоэкология, 2005. - № 2. - С. 164-170.

4. "'илин С.Н, Снижение техногенной нагрузки намывных массивов на окружающую среду при функционировании объединенного гидроотвапьно-хвостового хозяйства. - В кн.: Техногенные массивы и охрана природных ресурсов, том I. - Изд-во МГГУ, 2006, - С. 239-255.

5. Зуй В.Н., Жилин С.Н., Лакотош Д.В. Усовершенствование дистанционных измерений порового давления в намывных массивах. Материалы конференции «Неделя горняка-2006».

- МГГУ. - ГИАБ. - 2006. - № 7. - С. 128-130.

6. Жилин С.Н. Инженерно-геологическая и геомеханическая оценка возможностей последующего многоцелевого использования намывных территорий в регионе КМА. Материалы конференции «Неделя горняка -2006». - МГГУ. - ГИАБ. - 2006. - № 10. - С. 118-122.

Подписано в печать 2\.09 .06. Формат 60x90/16

Объем 1.0 печ.л._Тираж 100 экз. _Заказ N8 185_

Типография МГГУ. Ленинский пр., 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Жилин, Сергей Николаевич

Введение.

Глава 1. Обобщение опыта возведения и последующего 9 использования намывных сооружений на горнорудных предприятиях

1.1. Анализ аварийных ситуаций.

1.1.1. Факторы, определяющие возникновение аварийных ситуаций.

1.1.2. Анализ аварийных ситуаций на гидроотвалах КМ А.

1.1.3. Анализ аварийных ситуаций на гидроотвалах Кузбасса.

1.1.4. Анализ аварий на хвостохранилищах горных предприятий

1.1.5. Анализ деформаций и причин их возникновения.

1.2. Обобщение опыта отсыпки «сухих» отвалов на гидроотвалах

Выводы.

Глава 2. Экспериментальные (натурные и лабораторные) исследования намывных отложений.

2.1. Инженерно-геологическое опробование намывных отложений.

2.2. Результаты изучения намывных массивов гидроотвалов № 1 и 2 и материала отвальных насыпей.

2.2.1. Анализ ранее выполненных инженерно-геологических изысканий и научно-исследовательских работ по гидроотвалам № и № 2.

2.2.2. Обобщение результатов изучения свойств песчано-глинистых отложений.

2.2.3. Результаты исследований прочностных свойств пород скальной вскрыши и окисленных кварцитов.

2.3. Изучение сформированного с применением спецтехнологии намывного массива крупнейшего гидроотвала «Березовый Лог»

2.3.1. Технология формирования гидроотвала и ее влияние на состояние намывного массива

2.3.2. Инженерно-геологическое районирование намывной территории.

2.4. Оценка состояния намывного массива гидроотвала «Балка

Чуфичева».

Выводы.

Глава 3. Обоснование режима формирования дренажных элементов во внутренних зонах гидроотвалов.

3.1. Инженерно-геологическое районирование гидроотвалов меловых пород.

3.2. Гидрогеомеханическая оценка состояния намывных грунтов гидроотвалов во времени.

3.2.1. Общие сведения.

3.2.2. Оценка несущей способности грунтов гидроотвалов.

3.3.Обоснование режима намыва плавающей дренажной призмы

Выводы.

Глава 4. Гидрогеомеханический контроль как основа для разработки рекомендаций по повышению вместимости гидроотвалов.

4.1. Контроль состояния откосных сооружений посредством измерения порового давления и использования магнитометрии.

4.1.1. Анализ результатов замеров порового давления на намывных сооружениях Лебединского ГОКа.

4.1.2. Усовершенствование дистанционных измерений порового давления в намывных массивах.

4.1.3. Магнитометрические наблюдения за глубинными деформациями отвала № 2.

4.2. Комплексное зондирование намывных отложений и оперативная оценка их несущей способности.

4.3. Рекомендации по размещению рыхлой и скальной вскрыши на намывных основаниях.

4.4. Создание объединенного гидроотвально-хвостового хозяйства.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерно-геологическое обоснование повышения вместимости намывных сооружений в регионе КМА"

Намывные горнотехнические сооружения (НГС) - гидроотвалы и хвостохранилища являются объектами повышенной экологической опасности, так как с их формированием связаны изъятие значительных земельных площадей (более 4 га/млн. м укладываемого материала), загрязнение воздушного и водного бассейнов. Потеря устойчивости ограждающих дамб может привести к затоплению прилегающих территорий и, следовательно, загрязнению глинистыми или токсичными пульпами плодородных земель, и также к дополнительному (по отношению к обусловленному фильтрационными потерями) загрязнению поверхностных и подземных вод.

При эксплуатации железорудных месторождений КМА возникает необходимость в изъятии значительных земельных площадей в плодородной черноземной зоне России. Значительную часть этих площадей занимают гидроотвалы и хвостохранилища ГОКов КМА. Сокращение отчуждаемых земель невозможно без выполнения комплекса инженерно-геологических и гидрогеомеханических исследований намывных техногенных массивов для последующего решения вопросов реконсервации, наращивания намывом гидротехнических сооружений или размещения на них «сухих» отвалов. Инженерно-геологическое обоснование технических решений по увеличению вместимости сооружений позволяет обеспечить промышленную и экологическую безопасность гидроотвально-хвостовых хозяйств и улучшить их экономические показатели. Выполнение этих работ соответствует Федеральным Законам № 116 и 117 от 1997 г. и нормативным документам о ликвидации и консервации гидротехнических сооружений.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

1. Разработка мероприятий по повышению вместимости намывных сооружений должна базироваться на материалах инженерно-геологического районирования, полученных с использованием натурных методов определения механических свойств техногенных отложений, полевых геодезических измерений и данных аэрокосмической съемки. Применение этих методов позволяет надежно оценить пространственно-временную изменчивость механических свойств, уплотненности и несущей способности намывных массивов. Для безопасного формирования и последующего использования намывных сооружений необходимы систематические наблюдения за их состоянием, гидрогеомеханические прогнозы, анализ аварий и аварийных ситуаций, возникновение которых, как правило, связано с нарушением технологии отвалообразования и недостаточным уровнем контроля.

2. При наращивании НГС режим формирования дренажных элементов, положение которых устанавливается на основании инженерно-геологического районирования, следует определять с учетом мощности тонкодисперсных намывных отложений, условий дренирования, темпа намыва, параметров нелинейной консолидации и сопротивления грунтов сдвигу, а также степени уплотнения нагружаемых фильтрующим материалом слоев.

3. Параметры ведения отвальных работ (интенсивность намыва, конструкции откосов дамб, типы и расположение дренажных устройств) на территории намывных гидротехнических сооружений необходимо корректировать на основе комплексного мониторинга безопасности, включающего маркшейдерские, инженерно-геологические, гидрогеомеханические наблюдения за состоянием этих объектов. Важнейшими элементами мониторинга являются натурные измерения порового давления, расчет текущего коэффициента запаса устойчивости дамб, оперативная оценка уплотняемости и несущей способности намывных отложений. Гидрогеомеханический мониторинг должен функционировать на всех стадиях существования НГС и обеспечивать оперативный контроль устойчивости ограждающих дамб, оценку и прогноз состояния внутренних зон с позиций рекультивации, консервации или использования намывных территорий для размещения отвальных насыпей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- результатами проектных проработок рекомендуемых решений, основанных на результатах натурных и лабораторных исследований физико-механических свойств намывных отложений гидроотвалов и хвостохранилищ ЛГОКа и вмещающих их пород;

- сходимостью результатов расчетов и натурных экспериментов и наблюдений;

- внедрением рекомендаций на намывных сооружениях КМА.

Методы исследований. В работе использован традиционный комплекс методов, включающий: анализ опыта возведения намывных горнотехнических сооружений и причин возникновения аварий на объектах КМА, Кузбасса и ряда зарубежных стран; системно-структурный анализ строения гидроотвалов и хвостохранилищ; натурные и лабораторные исследования состояния и свойств техногенных отложений намывных сооружений и их оснований; методы теорий фильтрационной консолидации и предельного напряженного состояния; опытно-промышленные испытания разработанных рекомендаций на намывных объектах ЛГОКа. Научное значение работы состоит в установлении: пространственно-временной изменчивости физико-механических свойств намывных отложений для получения надежной информации об их уплотняемости, несущей способности и устойчивости откосных сооружений; геомеханических показателей (коэффициента запаса устойчивости г|, несущей способности Рдоп, величин осадок 8 на различные периоды времени), с учетом которых производятся безопасные формирование и наращивание намывных горнотехнических сооружений ЛГОКа; пространственного положения и скорости формирования намывных дренажных элементов в зависимости от технологических факторов и инженерно-геологической зональности гидроотвалов. Практическая ценность работы заключается: в обосновании способов и средств, обеспечивающих безопасную технологию формирования намывных горнотехнических сооружений, и разработке элементов технологических схем, позволяющих ее совершенствовать; установлении расчетных показателей водно-физических и механических свойств намывных отложений ЛГОКа; разработке рекомендаций по параметрам гидроотвалов и отвалов «сухих» пород, отсыпаемых на гидроотвалах.

Неделя горняка» (МГГУ, г. Москва, 2006 г.), на научных семинарах кафедры геологии МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Жилин, Сергей Николаевич

ВЫВОДЫ

1. Внедрены схемы гидрогеомеханического контроля устойчивости откосных сооружений гидроотвала № 1, ограждающей дамбы действующего гидроотвала «Балка Суры», головной дамбы хвостохранилища. Эти схемы предусматривают закладку датчиков-пьезодинамометров в окрестности вероятных поверхностей скольжения и оперативное определение коэффициента запаса устойчивости в зависимости от измеренного давления воды. По всем контрольным профилям получен коэффициент запаса устойчивости, превышающий нормативный. Для повышения эффективности дистанционного контроля разработано устройство, обеспечивающее фиксацию по-рового давления воды и передачу результатов измерений по сети сотовой связи потребителю. На гидроотвале № 1 профиль замера порового давления дополнен наблюдательными скважинами магнитометрического контроля. Анализ результатов измерений порового давления, магнитометрических и геодезических наблюдений на гидроотвале № 1 показывает, что значения коэффициента запаса для исследованного профиля, величины смещений откоса отвала № 2 и динамика изменений магнитной индукции в 2-х скважинах на конец 2005 г. не вызывают опасений. Поэтому следует рассмотреть возможности развития северо-западного фланга отвала № 2 во внутренней (пляжно-ядерной) зоне гидроотвала № 1.

2. Для определения прочностных и деформационных характеристик тонкодисперсных отложений глинисто-мелового состава проведено комплексное зондирование внутренних зон гидроотвалов «Березовый Лог» и «Балка Чуфичева», а также выполнены топосъемочные работы на намывных территориях. Применяемые комбинированные зонды МГГУ позволяют одновременно получать натурную информацию о сопротивлении грунтов сдвигу (вращательному срезу) тк, пенетрации и поровом давлении воды Ри с использованием методов автоматизации процесса измерений и обработки их результатов на персональных ЭВМ. Ретроспективный анализ данных зондирования и измерения осадок намывных массивов показал, что степень уплотнения под действием собственного веса и пористого штампа близка к единице, а остаточные осадки близки к нулю. С использованием данных зондирования построены совмещенные планы изомощностей намывных массивов исследованных объектов, остаточных осадок и несущей способности. Для обеспечения проектных работ по консервации намывных объектов и их дальнейшему освоению предложено использовать мобильные зондировочные установки с усилием задавливания до 20 тн (20кН).

3. Разработаны рекомендации по размещению рыхлой и скальной вскрыши на намывных основаниях применительно к условиям гидроотвала № 1 и 3-ей (южной) секции гидроотвала «Березовый Лог». Уточнены параметры железнодорожного отвала на гидроотвале № 1 и обоснована 2-х ярусная отсыпка скальных пород на перекрытых пористым штампом из хвостов тонкодисперсных отложениях 3-ей секции с учетом оценок несущей способности слабых оснований и расчетов устойчивости откосов размещаемых на них отвальных насыпей.

4. Создание объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств рассматривается как важное направление снижения техногенной нагрузки на окружающую среду, так как становится возможным комплексное решение вопросов гидрозащиты территорий, рекультивации, формирования ограждающих дамб для наращивания гидросооружений с использованием скальной вскрыши, размещения сухих отвалов на намывных основаниях. Формирование в объединенных контурах гидроотвалов и хвостохранилища Лебединского ГОКа обеспечило сохранение около 2000 га плодородных земель от затопления водохранилищем и увеличение общей вместимости гидросооружений до 750 млн.м3 (вместо 300 млн.м3), а также поэтапную рекультивацию отдельных секций при внедрении мероприятий по гидрозащите прилегающего заповедника и пылеподавлению.

Рассмотрены также возможности повышения вместимости отвальных сооружений с применением гидромеханизированных технологий при функционировании объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств для условий Стойленского и Михайловского ГОКов КМА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ опыта формирования гидроотвалов КМА и случившихся при этом аварий показывает, что существующая практика намыва гидроотвалов не в полной мере отвечает требованиям времени, в связи с этим назрела необходимость широкого внедрения разработанных в МГИ-МГГУ эффективных и безопасных технологий формирования намывных гидротехнических сооружений в этом горнопромышленном регионе.

2. С учетом накопленного на объектах КМА и Кузбасса опыта представляются целесообразными следующие инженерно-геологические исследования намывных массивов тонкодисперсных грунтов: выделение в пределах намывных территорий пляжной, промежуточной и прудковой зон с использованием аэрофотосъемочных материалов (фотопланов); определение положения вкрест фронту намыва, по фронту намыва и по глубине пунктов получения инженерно-геологической информации (ключевых, вспомогательных и дополнительных зондировочных скважин); оценка пространственно-временной изменчивости механических свойств и вещественного состава намывных грунтов; составление карт инженерно-геологического районирования, на которых показываются однородные по гранулярному и минеральному составу участки намывных массивов и проводится информация об их несущей способности.

3. Обобщены результаты многолетних исследований прочности и деформируемости намывных отложений гидроотвалов № 1, «Балка Чуфичева», «Березовый Лог» Лебединского ГОКа с учетом их инженерно-геологической зональности. Для условий крупнейшего гидроотвала «Березовый Лог» определены максимальные остаточные осадки намывного массива для внутренних зон площадью 750 га. Установлена практическая стабилизация осадок (степень уплотнения близка к единице) для всех исследованных объектов.

4. Технология возведения намывных сооружений с дренажными элементами во внутренних зонах была усовершенствована применительно к созданию новых хвостохранилищ и гидроотвалов с целью дальнейшего ускорения оборотного водоснабжения и консолидации тонкодисперсных грунтов без снижения производительности и объемов намыва. Установлено, что рациональные параметры дренажных призм следующие: высота надводной части - 2-3 м; ширина надводной площадки по верху 80-120 м, глубина проникания песчаной призмы в толщу тонкодисперсных намывных отложений - (0.3-0.4)ЬЯ, где Ья - мощность ядерной (прудковой) зоны; мощность зоны предельного напряженного состояния под подошвой дренажной призмы Ьа=2-4 м при Ья=20-60 м.

5. Проведен ретроспективный анализ результатов контроля устойчивости с помощью системы стационарных датчиков порового давления откосных сооружений и комплексного зондирования внутренних зон намывных объектов ЛГОК. На основе результатов гидрогеомеханического мониторинга уточнены проектные решения по использованию ядерной зоны гидроотвала № 1 для размещения рыхлой вскрыши в части конструкции и материала фильтрующей пригрузки тонкодисперсных глинистых отложений и размещения отвала скальной вскрыши в 3-й секции гидроотвала «Березовый Лог» площадью около 200 га. Реализация разработанных рекомендаций обеспечивает размещение около 17 млн.м3 рыхлой вскрыши и 50 млн.м3 скальной вскрыши на намывных основаниях.

6. Создание объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств рассматривается как важное направление снижения техногенной нагрузки на окружающую среду, так как становится возможным комплексное решение вопросов гидрозащиты территорий, рекультивации, формирования ограждающих дамб для наращивания гидросооружений с использованием скальной вскрыши, размещения сухих отвалов на намывных основаниях. Формирование в объединенных контурах гидроотвалов и хвостохранилища Лебединского ГОКа обеспечило сохранение около 2000 га плодородных земель от затопления водохранилищем и увеличение общей вместимости гидросооружений до 750 млн. м (вместо 300 млн. м ), а также поэтапную рекультивацию отдельных секций при внедрении мероприятий по гидрозащите прилегающего заповедника и пылеподавлению.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Жилин, Сергей Николаевич, Москва

1. Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений. М., Стройиздат, 1973.

2. Абелев М.Ю. Строительство промышленных и гражданских сооружений на слабых водонасыщенных грунтах. М., Стройиздат, 1983.

3. Антоненко JI.K., Зотеев В.Г., Морозов М.Г. Наземные хвостохранилища каскадного типа как реальные источники техногенных катастроф. Причины и следствия Качканарской аварии. Горный журнал, № 10,2000, с. 48-52.

4. Арсентьев А.И., Букин И.Ю., Мироненко В.А. Устойчивость бортов и осушение карьеров. М., Недра, 1982.

5. Бондарик Г.К. Методика инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1986.

6. Васильев А.Б., Мгалобелов Ю.Б. Норматирование безопасности гидротехнических сооружений при проектировании // Гидротехническое строительство, 1993, № 12, с. 14-41.

7. Волнин Б.А. Технология гидромеханизации в гидротехническом строительстве. М., Энергия, 1965.

8. Временные методические указания по расчету параметров отвалов и отвальных ярусов карьеров КМА. НИИКМА им. Л.Д.Шевякова, Губкин, 1984.

9. Гальперин A.M., Крячко О.Ю., Дергилев М.А. Геотехническое обслуживание гидроотвальных работ на карьерах. М., изд-во ЦНИИЭИУголь, 1971.

10. Гальперин A.M., Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М., Недра, 1977.

11. Гальперин A.M., Стрельцов В.И. Литомониторинг на железорудных карьерах КМА. Инженерная геология, 1987, № 3, с. 3-14.

12. Гальперин A.M. Управление состоянием намывных массивов на горных предприятиях. М., Недра, 1988.

13. Гальперин A.M., Зайцев B.C., Норватов Ю.А. Гидрогеология и инженерная геология. М., Недра, 1989.

14. Гальперин A.M. Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. М., Недра, 1993.

15. Гальперин A.M. Геомеханика открытых горных работ. М., изд. МГГУ, 2003.

16. Гальперин A.M., Тищенко Т.В., Жилин С.Н. Технологии экологически безопасного освоения намывных техногенных массивов на горных предприятиях. Геоэкология, 2005, № 2, с. 99-110.

17. Гальперин A.M., Фёрстер В., Шеф Х.-Ю. Техногенные массивы и охрана природных ресурсов. М., изд. МГГУ, 2006.

18. Гвоздецкий H.A. Карст. М., Мысль, 1981.

19. Геомеханика отвальных работ на карьерах. М., Недра, 1972. Авт.: Ржевский В.В., Панюков П.Н., Истомин В.В., Гальперин A.M.

20. Геомониторинг намывных массивов гидроотвально-хвостового хозяйства ОАО «Лебединский ГОК» для обеспечения промышленной и экологической безопасности. Отчет МГГУ. М., 2003 г.

21. Гидравлическое складирование хвостов обогащения. Справочник. М., Недра, 1991. Авт.: В.И.Кибирев, Г.А.Райлян, Г.Т.Сазонов и др.

22. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. Под общ. ред. В.А.Недриги. М., Стройиздат, 1983.

23. Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. М., Недра, 1981.

24. Горные науки. Освоение и сохранение недр земли. Под ред. К.Н.Трубецкого. М., изд. АГН, 1997, 477 с.

25. Грязнов Т.А. Оценка показателей свойств пород полевыми методами. М.: Недра, 1984.

26. Демченко A.B. Формирование дренажных элементов гидроотвалов разрезов Кузбасса для повышения их вместимости и устойчивости. Дисс. на соиск уч. ст. к.т.н., МГГУ, 1999.

27. Дистанционное зондирование, количественный подход. Под ред Ф.Свейна, Ш.Дейвиса. М., Недра, 1983.

28. Дудлер И.В. Инженерно-геологический контроль при возведении и эксплуатации намывных сооружений. М., Стройиздат, 1987.

29. Ермошкин В.В. Разработка методики геолого-маркшейдерского обеспечения безопасности гидроотвалов вскрышных пород (на примере гидроотвалов Кузбасса). Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., М., МГГУ, 2001.

30. Жариков В.П. Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обоснование эксплуатации и рекультивации гидроотвалов вскрышных пород Центрального Кузбасса. Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., М., МГГУ, 2005.

31. Жданов Е.С.Инженерно-геологическое дешифрирование аэрофото-съемочных материалов при оценке состояния намывных массивов. М., МГИ, 1989.

32. Жилин С.Н. и др. (соавторы). Инженерно-геологическое обоснование эффективности использования нарушенных земель Лебединского ГОКа для последующего размещения вскрышных пород. Материалы Межд.

33. Симпозиума. Часть II. Вопросы геомеханики и промышленной гидротехники. Белгород, ВИОГЕМ, 2005, с. 276-287.

34. Жилин С.Н. и др. (соавторы). Карст в отложениях гидроотвала Лебединского ГОКа. Геоэкология, 2005, № 2, с. 164-170.

35. Жилин С.Н. Снижение техногенной нагрузки намывных массивов на окружающую среду при функционировании объединенного гидроотвально-хвостового хозяйства. В кн. Техногенные массивы и охрана природных ресурсов. Том I, с. 239-255.

36. Жилин С.Н. Инженерно-геологическая и геомеханическая оценка возможностей последующего многоцелевого использования намывных территорий в регионе КМА. Материалы конференции «Неделя горняка -2006». МГГУ, ГИАБ, № 7, с.

37. Жилин С.Н. и др. (соавторы). Усовершенствование дистанционных измерений порового давления в намывных массивах. Материалы конференции «Неделя горняка 2006». МГГУ, ГИАБ, № 7, с.

38. Журин С.Н., Колесников В.И., Стрельцов В.И. Геомеханический мониторинг обводненных массивов. М.: НИА-Природа, 1997.

39. Загоруйко Л.Н., Шуберт Е.З. Обеспечение проходимости тяжелых горнотранспортных машин (обзор). ЦНИИЭИУГОЛЬ, М., 1974.

40. Заключение об устойчивости откоса на северном участке гидроотвала № 2 при отработке намывного песка в объеме 1200 тыс. м3. Рукопись, фонды НИИКМА, «Харгипротранс», Губкин, 1976.

41. Заключение об устойчивости откосов на западном участке Лебединского гидроотвала № 2 при использовании намывного песка в объеме 200 тыс. м3. Рукопись, доклады НИИКМА, «Харгипротранс», 1973.

42. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов. М., Наука, 1967.

43. Зарецкий Ю.К. Консолидация торфяного основания. Основания, фундаменты, механика грунтов, 1970, № 6, с. 12-15.

44. Зотеев В.Г., Костерова Т.К., Рудницкая Н.В. Методическое обоснование складирования техногенных отходов в карьерные выемки. Мат. IV межд симп. Белгород, ВИОГЕМ, 1999, с. 111-115.

45. Инженерно-геологические изыскания для строительства. СП 11-105-97.

46. Инженерно-геологическое обоснование безопасных параметров отвалов Лебединского ГОКа, обеспечивающих их устойчивость и увеличение емкости. Отчет по НИР 826-ЮР, НИИКМА, Губкин, 2000, рук. Дергилев М.А.

47. Инструкция о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России (РД 03-259-98), утв. Постановлением Госгортехнадзора России № 2 от 12.01.98.

48. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. ВНИМИ-ВИОГЕМ. Л., изд. ВНИМИ, 1971.

49. Информация о применении новых способов отвалообразования на Михайловском и Стойленском ГОКах КМА. НИИКМА им. Л.Д.Шевякова, Губкин, 1985.

50. Исследование устойчивости откосов гидроотвалов на открытых разработках КМА : Отчет НИИКМА; Рук. Артемьев A.B.; Исполнители: Дергилев М.А., Жариков B.C., Жданова О.П., Сафонов Л.В., Шибанов В.И.; Губкин,1965.

51. Кириченко Ю.В. Инженерно-геологическое обеспечение экологической безопасности формирования техногенных массивов. Дисс. на соиск. уч.ст. д.т.н., М.,МГГУ, 2001.

52. Кириченко Ю.В. Геомеханическое обоснование переноса гидроотвала № 3 разреза «Кедровский». Мат. 1-го съезда гидромеханизатиоров. Изд. МГГУ, 1998, с. 103-112.

53. Комплексные геологические исследования хранилищ отходов рудообогащения для обеспечения экологической безопасности и освоения техногенных месторождений региона КМА. Отчет МГГУ, М., 2001.

54. Крячко О.Ю. Управление отвалами открытых горных работ. М.: Недра, 1980.

55. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A., Ермошкин В.В. Обеспечение безопасных условий эксплуатации гидроотвалов и хвостохранилищ. В кн.: Проблемы геодинамической безопасности. С.-П., ВНИМИ, 1997, с. 164-169.

56. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A. Техногенез намывных отложений. Геоэкология, 2003, № 5, с. 405-413.

57. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A. Измерение порового давления в намывных массивах. Геоэкология, 2006, № 2, с. 156-166.

58. Лапочкин Б.К. Инженерно-геологическая оценка намывных глинистых грунтов для увеличения емкости гидроотвала. Дисс. на соиск. уч.ст. к.г.-м.н., МГУ, 1978.

59. Локальный геомониторинг гидроотвалов «Березовый Лог», «Балка Чуфичева», «Балка Суры» и хвостохранилища ОАО «Лебединский ГОК». Отчет МГГУ. М., 2004 г.

60. Локальный гидрогеомониторинг гидроотвалов «Березовый Лог», «Балка Чуфичева», «Балка Суры» и хвостохранилища ОАО «Лебединский ГОК». Отчет МГГУ. М., 2005 г.

61. Малахов В.И. Опыт инженерно-геологических изысканий для проектирования наращивания намывных сооружений на предприятиях по добыче и переработке серы. Геология и разведка - 1986, №5, с.94 - 98.

62. Маслов H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М., Высшая школа, 1985.

63. Медяник М.В. Инженерно-геологическое обоснование консервации и рекультивации гидроотвалов. Дисс. на соиск. уч. чт. К.т.н., М., МГГУ, 2003.

64. Методика расчета зон затопления при гидродинамических авариях на хранилищах производственных отходов химических предприятий

65. РД 09-391-00), утв. Постановлением Госгортехнадзора России № 66 от 04.11.2000.

66. Методические рекомендации по прогнозированию возникновения и последствий чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации. М.: ВНИИ ГОиЧС, 1998.

67. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, интерпретации их результатов и прогнозу устойчивости. Л., ВНИМИ, 1987.

68. Методические указания по применению аэрофотограмметриии для маркшейдерских наблюдений за деформациями земной поверхности, бортов карьеров и отвалов. Белгород, ВИОГЕМ, 1983.

69. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. М: НТЦ «Промышленная безопасность», 1996.

70. Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом. Л., Недра, 1986.

71. Механика грунтов, основания и фундаменты. Под ред. С.Б.Ухова. М., изд. АСВ, 1994. Авт.: Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н.

72. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидрогеомеханики. М., Недра, 1974.

73. Мироненко В.А., Стрельский Ф.П. Практическое применение принципов гидрогеомеханики в целях повышения промышленной и экологической безопасности горных работ. Инж.геология, 1989, № 5, с. 3-14.

74. Могилин A.B. Инженерно-геологическое обоснование технологии формирования отвальных насыпей на гидроотвалах. Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., М., МГГУ, 2002.

75. Мосейкин В.В., Зайцев B.C., Жилин С.Н. Карст в отложениях гидроотвала Лебединского ГОКа. Геоэкология, № 2, 2005.

76. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М., Недра, 1979, 550 с.

77. Нурок Г.А., Лутовинов А.Г., Шерстюков А.Д. Гидроотвалы на карьерах. М., Недра, 1977.

78. Отчет о дополнительных инженерно-геологических изысканиях для составления рабочих чертежей пойменного основания ж.д. отвала Лебединского рудника II очереди комбината «КМАруда» / ЦЕНТРОГИПРОРУДА; ЦГР № Р-2-449-1-п24; Инв. № 18233. Белгород, 1973.

79. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для составления рабочих чертежей пионерных дамб гидроотвала № 1 Лебединского рудника, комбината «КМАруда» / ЮЖГИПРОРУДА; инв. № 29431. Харьков, 1956.

80. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для составления рабочих чертежей отвала «Бродок». Расширение Лебединского ГОКа II очереди строительства /ЦЕНТРОГИПРОРУДА; ЦГР № Р 340-449-П-п54; Инв. № 46173. Белгород, 1978.

81. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для составления РЧ зданий и сооружений завода по промывке и классификации песков вскрыши карьера Лебединского рудника комбината «КМАруда» / ЦЕНТРОГИПРОРУДА; ЦГР № 32-449-1-115; Инв. № 11650. Белгород, 1981.

82. Отчет. Расширение Лебединского ГОКа (П-я очередь строительства) ж.д. пути ст. Северная. ст. Отвальная через пойму реки Осколец. Инженерно-геологические изыскания /ЦЕНТРОГИПРОРУДА; ЦГР № Р 340-449-1-п77; Инв. № 5580. - Белгород, 1980.

83. Отчеты об инженерно-геологических работах на западном и северном участках гидроотвала № 2 Лебединского рудника КМА (рабочие чертежи). Рукопись, фонды института «Харгипротранс», НИИКМА, Харьков, 1973, 1976 гг.

84. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий формирования и максимальной удельной емкости отвалов ОАО «Лебединский ГОК» в границах существующих земельных отводов». Белгород, ВИОГЕМ, 2004.

85. Оценить эффективность и рациональную область применения инженерных мероприятий при гидроотвалообразовании: Отчет ВНИМИ; Рук. Крячко О.Ю.; Исполнители: Котов И.Г., Норватов Ю.А., Мироненко В.А., Бокий Л.Л.: Ленинград, 1971.

86. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. М., Недра, 1990.

87. Полевые методы инженерно-геологических изысканий./В.И.Лебедев, В.В.Ильичев, К.П.Шевцов, А.Т.Индюков. М., Недра, 1988.

88. Правила безопасности при эксплуатации хвостовых, шламовых и гидроотвальных хозяйств, НИИ ВИОГЕМ - Госгортехнадзор России, 1997.

89. Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов (ПБ 03-438-02), утв. Постановлением Госгортехнадзора России № 6 от 28.01.2002.

90. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. -СПб., ВНИМИ, 1998.

91. Прогноз скорости осадок оснований сооружений (консолидация и ползучесть многофазных грунтов). М., Стройиздат, 1967. Авт.: Н.А.Цытович, Ю.К.Зарецкий, М.В.Малышев, М.Ю.Абелев, З.Г.Тер-Мартиросян.

92. Разработка и внедрение геомеханического контроля намывных сооружений Михайловского ГОКа. Отчет МГГУ. М., 2000 г.

93. Разработка технических решений по консервации отстойника гидроотвала «Березовый Лог». Отчет МГГУ. М., 2005 г.

94. Рац М.В. Структурные модели в инженерной геологии. М., Недра, 1973.

95. Рекомендации по инженерно-геологическому обоснованию параметров отвалов сухих пород, отсыпаемых на гидроотвалах. Л., ВНИМИ, 1985.

96. Рекомендации по проектированию плотин из грунтовых материалов. Раздел: расчет устойчивости откосов грунтовых плотин. П-783-88. Москва, Гидропроект, 1988.

97. Проект ведения отвальных работ, обеспечивающих устойчивость отвала «Бродки» на гидроотвале № 1. Центрогипроруда, Белгород, 2002.

98. Садов A.B. Аэрокосмические методы в инженерной геодинамике. М., Недра, 1988.

99. Сарвин Г.Т. Из практики эксплуатации хвостохранилищ. М., Атомиздат, 1980.

100. Саркисян A.A. Обоснование методов и технических средств геолого-маркшейдерского мониторинга гидроотвалов. Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., М.,МГГУ, 1998.

101. Сборник руководящих материалов по надзору за эксплуатацией гидротехнических сооружений на подконтрольных Госгортехнадзору России предприятиях и объектах. Белгород, 1999 /Сост.: А.М.Ильин, В.Т.Галзитский, С.Г.Аксенов, А.В.Хныкин.

102. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: Госстрой СССР, 1987 г.

103. СНиП 2.06.05-84 . Плотины из грунтовых материалов. М.: Госстрой СССР, 1991.

104. Способ возведения намывного основания. Авт.: Гальперин A.M., Зайцев B.C., Дьячков Ю.Н. и др. Пат. РФ № 1624093 от 15.07.1993 // Б.И. № 40.

105. Способ контроля намывных массивов. Авт.: Гальперин A.M., Зайцев B.C., Стрельников A.B. и др. Пат. РФ № 1188322 от 15.07.1993 // Б.И. № 40.

106. Способ отвалообразования в режиме управляемых деформаций. НИИКМА, Авт. Изобрет. Иванченко A.M., Бартеньев A.A., Дергилёв М.А., Сперанский В.М., Лахметкин В.К., Денисов А.И., Баранов H.H. A.c. 1008449 (СССР). Опубл. в Б.И. № 12, 1983.

107. Стефанишин Д.В. Оценка нормативной безопасности плотин по критериям риска// Гидротехническое строительство, 1997, № 7, с. 44-47.

108. Технический проект гидроотвала на балке «Березовый Лог».

109. Том I. Первоочередные мероприятия (книги 1,11) г. Харьков, Укргидропроект.

110. Том 11. Мероприятия по дальнейшему развитию гидроотвала (книги I-VIII),

111. Укргидропроект, ПКК «Гидромехпроект».

112. Том III. Вариант сухого отвалообразования Центрогипроруда.

113. Том IV. Рекультивация территории гидроотвала. Союзгипролесхоз.1. Центрогипроруда.

114. Том V. Сводная смета и сметы. Укргидропроект.

115. Том VI. Отчет об инженерно-геологических изысканиях (книги I-III).

116. Указания по методам гидрогеомеханического обоснования оптимальных параметров гидроотвалов и отвалов на слабых основаниях. JL, ВНИМИ, Часть I, 1989. Авт.: Кутепов Ю.И., Норватов Ю.А., Кутепова H.A.

117. Указания по методам гидрогеомеханического обоснования оптимальных параметров гидроотвалов на слабых основаниях. Часть II, Л., Издательство ВНИМИ, 1989.

118. Устройство для комплексного зондирования грунтов. Авт.: Гальперин A.M., Зайцев B.C., Хейфиц В.З. и др. Пат.РФ № 2025559 от 30.12.1994 // Б.И. №21.

119. Федеральный Закон «О безопасности гидротехнических сооружений» (Ф3№ 117 от 23.06.1997).

120. Федеральный Закон «О промышленной безопасности производственных объектов» (1997).

121. Федеральный закон «Об экологической экспертизе» , 1995.

122. Федоров И.С., Захаров М.Н. Складирование отходов рудообогащения. М., Недра, 1985.

123. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М., Недра, 1965.

124. Флорин В.А. Основы механики грунтов. Том II. М., Госстройиздат, 1961.

125. Цытович H.A. Механика грунтов. М., Высшая школа, 1983.

126. Цытович H.A., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. М., Высшая школа, 1981.

127. Щёкина М.В. Разработка методов прогноза и оперативного контроля геомеханических процессов в намывных массивах с применением компьютерных технологий. Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., М., МГГУ, 2000.

128. Щербакова Е.П. Геолого-экологическое обеспечение природоохранных технологий освоения техногенных массивов. Дисс. на соиск. уч.ст. д.т.н., М., МГГУ, 2005.

129. Экологические основы рекультивации земель. Под ред. И.М.Черновой. М., Наука, 1985.

130. A quide to tailings dams and impoundments. ICOLD. UNEP. Bui. 106, Paris, 1996.

131. Boisen B.P. & Monroe R.B., 1993. Three decades in instrumentation. Proc. of the Australian conf. of geotechnical instrumentation in open pit and underground minings: Kalgarly, Balkema publ., pp. 73-77.

132. Galperin A.M., Kiritchenko Yu.V., Moseikin V.V., Pavlenko V.M. Engineering geological provision for reclamation of hydrofilled structures in mining. Proc. 8 th Int. IAEG congress, 21-25 Sept. 1998 /Vancouver/Canada. Balkema publ., pp. 3463-3467.

133. Large dams in Chile. Chilean National Committee on Large Dams. Santiago-Chile, 1996.

134. Manual of Remote Sensing. Publication of the USA Photogrammetric Society, 1988.

135. Monitoring of tailings dams. ICOLD. Bui. 104, Paris, 1996.

136. Penman A.D.M. Tailing dams Ground Engineering, 1985, N 2, 18-22.

137. Penman A.D.M. The need for dam safety. Case studies on tailings management. ICME-UNEP, Paris, 1998, p. 5-6.

138. Tailings dams: risk of dangerous occurences. ICOLD/UNEP,Bull. 121. Paris, 2001.

139. Williamson J.R.G., 1996. Deposition monitoring systems for tailings dams. Proc. of the Int. Symp. on Seismic and Env. aspects of Dams Design. Vol. I, Santiago, Chile, pp. 279-287.

Информация о работе

Жилин, Сергей Николаевич
кандидата технических наук
Москва, 2006
ВАК 25.00.16

Диссертация

Инженерно-геологическое обоснование повышения вместимости намывных сооружений в регионе КМА - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы