Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексный мониторинг техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов

ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Комплексный мониторинг техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов"

На правах рукописи

Клейменов Роман Геннадьевич

комплексный мониторинг техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов

Специальность: 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

483У/У'

Кемерово - 2011

4839797

Работа выполнена на кафедре теоретической и геотехнической механики Кузбасского государственного технического университета и в маркшейдерском отделе ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Простов Сергей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, ст. науч. сотр.

Шадрин Александр Васильевич, кандидат технических наук, доцент Игнатов Юрий Михайлович

Ведущая организация - Новационная фирма «КУЗБАСС-НИИОГР»

Защита состоится 17 марта 2011 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу. 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан « {0у> февраля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета < Иванов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Гидромеханизированный способ отработки песчано-глинистых отложений применяется более 50 лет. На настоящий момент на семи угольных разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» находятся в эксплуатации или выведены из нее 13 гидроотвалов с общей емкостью 511,9 млн. м3, общей площадью 7000 га и средней скоростью намыва до 3 м/год. Наиболее крупные гидроотвалы - Еловский (разрез «Моховский») - 161,0 млн. м3, Бековский (разрез «Бачатский») -122,0 млн. м3. Количество дамб наращивания достигает 14, а общая высота дамбы -90 м.

В намывных массивах гидроотвалов происходят процессы водоотдачи с дренированием влаги через тело дамбы или фильтрующее основание, фракционирование и гравитационное уплотнение. Намывные породы длительное время могут сохранять состояние повышенной влажности и низкие прочностные свойства. Опасные деформации откосов сооружений имели место при возобновлении гид-роотвалообразования с возведением дамб наращивания, а также при сооружении сухих отвалов на намывном основании, при этом объём оползней достигал 500 тыс. м\

Для принятия эффективных технологических решений необходим непрерывный мониторинг состояния и свойств техногенных массивов, интенсивности протекающих в них физических процессов, диагностирования аномальных зон. Разработанные и реализованные в практике открытых горных работ маркшейдер-ско-геодезические, гидрогеологические, инженерно-геологические, геофизические методы мониторинга в основном обеспечивают решение данной проблемы. Вместе с тем, большая площадь гидроотвалов, недоступность их участков для прямых наблюдений приводят к необходимости создания для данных объектов системы мониторинга, включающей наряду с региональным (с базой до 1000 м) и локальным (до 100 м) методами геоконтроля мониторинг с базой более 1000 м. Данный вид мониторинга может быть реализован на базе аэрофотосъемки и фотограмметрической обработки с построением цифровых моделей гидроотвалов.

Таким образом, на настоящий момент в проблеме обеспечения устойчивости техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов нерешенными остаются следующие вопросы: не разработана система геоконтроля состояния и свойств пород, сочетающая достоинства инструментальных методов с широким диапазоном базы измерений в условиях больших размеров объектов и сложности протекающих в них геомеханических и гидродинамических процессов; не установлены закономерности формирования оползнеопасных зон при наращивании дамб гидроотвалов и отсыпке «сухих» отвалов на намывное основание; не

установлены надежные критерии оперативного прогноза оползнеопасного состояния.

На основании изложенного актуальным является совершенствование систем мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов на основе аэрофотограмметрического, маркшейдерско-геодезического, инженерно-геологического и геофизического методов, адекватных геотехническим особенностям объектов.

Исследования выполнялись в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. при поддержке гранта Губернатора Кемеровской области.

Цель работы - разработка системы и критериев комплексного мониторинга, сочетающего достаточную точность с рациональными затратами и обеспечивающего технологическую безопасность при гидроотвалообразовании на угольных разрезах.

Основная идея работы заключается в объединении методов с различной базой измерений, а также расчетных методов прогноза состояния и устойчивости техногенных массивов гидроотвалов в единую взаимоувязанную комплексную систему, установлении на ее основе закономерностей протекающих в них геомеханических, гидродинамических процессов и критериев мониторинга.

Основные задачи исследований:

-разработка аэрофотограмметрического метода и принципов построения системы комплексного мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов;

-установление закономерностей формирования оползнеопасных зон, режимов и критериев мониторинга при наращивании дамб гидроотвалов;

- выявление безопасных параметров и критериев мониторинга «сухих» автоотвалов на намывных основаниях.

Методы, объекты исследований

Комплекс исследований включал: анализ и обобщение научно-технической информации в области геоконтроля и прогноза устойчивости бортов карьеров и грунтовых откосных сооружений; методы обработки и визуализации цифровых баз данных; производственный геомониторинг с использованием комплекса геолого-маркшейдерских, геофизических методов, специализированных прикладных программ.

Объекты исследований - техногенные массивы гидроотвалов угольных разрезов. Предмет исследований - физические процессы, определяющие оползнео-пасное состояние техногенных массивов гидроотвалов.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

- мониторинг оседаний техногенных массивов гидроотвалов в составе комплексной системы обеспечивается созданием на базе аэрофотограмметрических измерений банка высотных отметок с заданным шагом координат в плане, срав-

нением этих отметок на текущей и исходной цифровых моделях, маркировкой узлов сетки с оседанием, превышающим заданный уровень, а мониторинг горизонтальных смещений - идентификацией каркасных моделей, маркировкой зон, для которых величина и площадь смещений превышают заданные значения;

- нарушение устойчивости гидроотвалов при увеличении их емкости путем наращивания дамб обусловлено формированием вследствие нарушения процессов фильтрационной разгрузки в намывном массиве ослабленных слоев суглинков и глин текуче- и мягкопластичной консистенции с остаточной влажностью 31-40 %, сцеплением 20-30 кПа и удельным электросопротивлением 10-30 Омм, при этом критерием оперативного прогноза является критический уровень порового давления, изменяющийся в зависимости от мощности намывного слоя в диапазоне 100-1000 кПа;

- снижение коэффициента запаса устойчивости отвальных блоков на намывном основании на 8-24 % связано с формированием под ними на глубине 12-20 м локальной напряженной зоны, при этом максимальный уровень порового давления при отсыпке блока на полную высоту в 1,75 раза выше, чем при отсыпке слоями.

Научная новизна работы заключается:

- в разработке алгоритмов диагностирования оседаний и горизонтальных смещений техногенных массивов путем обработки цифровых моделей, принципов построения комплексной системы мониторинга;

- в установлении закономерностей формирования аномальных зон в техногенных массивах при наращивании дамб гидроотвалов и критериев оперативного мониторинга;

- в выявлении параметров аномальных зон при формировании «сухих» отвалов на намывных основаниях.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием стандартных методик геолого-маркшейдерского и геофизического мониторинга, аппаратуры, прошедшей метрологическую поверку;

- положительными результатами внедрения разработок на угольных разрезах Кузбасса.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке и реализации технического, научного и методического обеспечения системы комплексного мониторинга техногенных массивов гидрооотва-лов;

- в организации проведения специализированными организациями крупномасштабных исследований геомеханических и гидродинамических процессов в техногенных массивах гидроотвалов, обработке, анализе и обобщении их результатов.

Научное значение работы состоит в создании системы комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов и установлении на ее основе закономерностей и критериев прогноза формирования в них оползнеопасных зон.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в новых принципах комплексирования методов геоконтроля, различающихся по базе мониторинга, установлении ранее неизвестных диапазонов свойств оползнеопасных зон гидроотвалов.

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке технического и методического обеспечения комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов;

- в разработке технологических рекомендаций по безопасному ведению горных работ при гидроотвалообразовании.

Реализация работы

Разработанные методики мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов вошли составной частью в «Методические указания по комплексному многоуровневому мониторингу физических процессов в техногенных фунтовых массивах гидроотвапов угольных разрезов» / С. М. Простое, В. А. Хямяляйнен, М. В. Гуцал [и др.]; ГУ КузГ'ТУ, ОАО «УК «Кузбассраз-резуголь», НФ «КУЗБАСС-НИИОГР». - Кемерово, 2010. - 64 с. », согласованные с ОАО «Кузбассгипрошахт».

Рекомендации по безопасной эксплуатации гидроотвалов при наращивании дамб и отсыпке «сухих» отвалов использованы и внедрены в производство на угольных разрезах «Бачатский», «Краснобродский», «Моховский».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы рассматривались на «Неделе горняка» (Москва, 2008, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2008 г.), на XII Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-2008» (Кемерово, 2008 г.), VIII Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (Кемерово, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 свидетельства на регистрацию программ для ЭВМ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 11 таблиц, список литературных источников из 111 наименований, 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ современного состояния проблемы контроля состояния и прогноза устойчивости грунтовых массивов на угольных разрезах.

Гидромеханизированный способ разработки четвертичных глинистых отложений в Кузбассе применяется с 1954 г. Суммарный объем гидровскрыши составил за этот период времени более 850 млн. м3. Возводимые для складирования вскрышных пород гидроотвалы представляют собой намывные сооружения, как правило, овражно-балочного типа с одно-, двух- и трехсторонним обвалованием. Гидромониторный смыв пород с размещением их в гидроотвалы используется на семи разрезах, суммарное количество действующих и выведенных из эксплуатации гидроотвалов составляет 13 при общей площади более 7000 га и средней интенсивности намыва до 3 м/год. Наиболее крупные из гидроотвалов приведены в табл.1.

Таблица I

Объемы пород, складированных в гидроотвалы (на 01.10.09)

Угольные разрезы - филиалы ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» Наименование гидроотвала Объем, млн. м3

Кедровский Выработка участка № 5 20,0

Моховский Еловский 161,0

Черновой Уроп 39,4

Выработка по пластам 1-2 38,0

Бачатский Бековский 122,0

Краснобродский Прямой Ускат 58,0

Таллинский Еланный Нарык 37,8

Ерунаковский Коровихинский 26,7

ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» 511,9

В сформированных массивах намывных пород происходят сложные гидродинамические и геомеханические процессы, наиболее существенными из которых являются следующие: водоотдача с дренированием влаги через тело дамбы или фильтрующие слои основания сооружения; фракционирование и гравитационное уплотнение с образованием локализованных по физико-механическим свойствам зон по глубине и в плане.

Основные геомеханические проблемы, связанные с ведением горных работ в техногенных намывных массивах и прилегающих к ним бортах угольных разрезов состоят в следующем: необходимо обеспечить устойчивость откосных сооружений отвалов (дамб, перемычек, плотин), а также бортов разрезов, находящихся в зоне гидродинамического влияния гидроотвалов; при повторной разработке намывных массивов (как правило, гидромеханизированным способом) для обоснования безопасных параметров технологии (высота уступа, расположение фронта смыва и др.) следует учитывать низкое сцепление и анизотропию свойств пород;

при формировании сухих отвалов на площадях гидроотвалов возможно образование повышенного порового давления и возрастает опасность гидродинамических аварий в форме быстро протекающих выбросов.

Развитие методов мониторинга состояния, свойств техногенных массивов горных пород, физических процессов, сопровождающих их эксплуатацию при открытой геотехнологии, проводилось под научно-методическим руководством ВНИМИ. Наиболее значительный вклад в развитие маркшейдерско-геодезических, гидрогеологических, инженерно-геологических, геофизических методов геоконтроля внесли Я. Беляк, В. Б. Вагин, С. В. Глебов, Ю. В. Дубровский, Н. И. Ермаков, А. Л. Замятин, 10. М. Игнатов, М. М. Качан, Ю. В. Кириченко, А. Е. Киркова, Г. И. Колчин, Ю. М. Левкин, О. Л. Лиферова, В. В. Мельник, А. М. Мочалов, Ю. М. Николашин, Г. Я. Новик, М. Б. Нурпеисова, М. К. Оксиев, М. А. Перегудова, В. К. Пискарев, В. А. Половников, Н. И. Прохоров, В. А. Сазонов, А. Д. Сашурин, Н. Л. Смирнов, Е. Г. Соболев, Г. В. Созыкин, О. А. Тимофеева, М. Г\ Тирнель, П. М. Тютюнник, А. С. Федянин, Д. Ф. Хамраев, О. А. Хачай,

A. В. Шадрин, А. Н. Шмырко, Г. В. Шубин, А. В. Яковлев, В. С. Ямщиков и др.

Анализ опыта контроля состояния и свойств техногенных массивов гидроотвалов и управления на его основе физическими процессами в данных объектах позволил установить рациональное сочетание методов комплексного мониторинга: автоматизированный мониторинг с применением методов аэрокосмической съемки, стерео- и цифровой фотограмметрии для выявления потенциально опасных зон, подлежащих более детальному геоконтролю, определения геометрических параметров откосов; прямые наблюдения, включающие традиционные геологические изыскания и маркшейдерско-геодезические измерения, контроль порового давления и обеспечивающие необходимый объем исходных параметров для расчетов устойчивости; теофизический мониторинг (электрическое зондирование, профилирование, томография, георадиолокация) пространственно-временных изменений состояния и свойств массива на межскважинных интервалах, применение которого позволяет значительно снизить объемы бурения.

Неотъемлемой составной частью мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов является прогноз их напряженно-деформированного состояния и устойчивости откосов на основе данных инструментальных измерений. Развитие методов прогноза геомеханического состояния бортов карьеров, откосных и гидротехнических сооружений нашло отражение в исследованиях А. И. Арсентьева, Ю. П. Астафьева, С. П. Бахаевой, В. А. Букина, Э. Л. Галустьяна, А. М. Гальперина, В. В. Гарнова, В. А. Гордеева, А. М. Демина, В. В. Ермошкина, В. П. Жарикова, А. И. Ильина, Е. В. Костюкова, Ю. И. Кутепова, Н. А. Кутеповой,

B. А. Мироненко, М. Е. Певзнера, В. Н. Попова, С. И. Протасова, С. М. Простова, М. А. Ревазова, В. В. Ржевского, Н. И. Розанова, В. И. Сытенкова, А. И. Федосеева, Г. Л. Фисенко, В. Н. Хашина, Р. Р. Чугаева, П. С. Шпакова и др.

В результате комплексного анализа методов решения рассматриваемой проблемы сформулированы цель и задачи исследований, приведенные в общей характеристике работы.

Вторая глава посвящена разработке аэрофотограмметрического метода и принципов построения системы комплексного мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов.

Аэрофотограмметрический мониторинг, включающий аэрофотосъемку, позиционирование опорных точек, создание и обновление цифровых моделей объектов с помощью аналитической и цифровой аппаратуры, визуализацию цифровой информации, обеспечивает отображение горных работ на плане в виде структурных линий (верхних и нижних бровок уступов), образующих каркасную модель, или горизонталей (рис. 1).

Лэрофотосъем ка

Техника Параметры

Самолет ЛН-2 Высота Н= И 00-1300 м

Камера WILD RC-30, сменные объект вы Фокусное расстояние Р - 90-130 мм Формат снимка 24 * 24 см

Создание и обновление цифровой модели объекта

Тех н и ка Программное обеспечение

Лналитические фотограмметрию-чсские приборы 802000 и БОЗООО Программные комплексы О rima, MicroSlation

Цифровая фотограмметрическая станция Не1ауа 770Г

[

Каркасная графическая модель (верхние и нижние бровки уступов)

11ози цион ирован ие oí юрн ых точек

Техника Параметры

Сну i ннковня навигационная сисгема WILD GPS Sislcm300 Точность 5 мм / 1 км

Визуализация

Техника Точность

Сканер DSW 200, дигитайзер, плоттер В плане Дг ~ Лу = 0,2-0,3 мм По высоте А// = 0,1- 0,2 м

I

Изолинии техногенного рельефа (горизонтали)

Рис. 1. Схема аэрофотограмметрического мониторинга

Разработанный с участием автора программный комплекс, состоящий из блоков «Карьер» и «Горизонт» в составе автоматизированной системы планирования и контроля горных работ, обеспечивают формирование маркшейдерских чертежей в виде планов и профилей, необходимых для задания геометрии объекта при прогнозных расчетах его геомеханического состояния. Высокая точность цифровых моделей (0,2-0,3 мм в плане и 0,1-0,2 м по высотным отметкам) позволяет расширить область их применения для периодического контроля горизонтальных смещений и вертикальных оседаний техногенных массивов.

Расчет оседаний техногенного массива включает создание банка высотных отметок гидроотвала с заданным шагом координат в плане, сравнение этих отметок на исходной и текущей моделях техногенного рельефа, маркировку узлов сет-

ки с оседанием, превышающим заданный уровень (рис. 2, а). Точность мониторинга при этом определяется техническими характеристиками аппаратуры и составляет 0,1-0,2 м. Расчет горизонтальных смещений включает идентификацию границ исходной и текущей каркасных моделей, определение нового положения контура, маркировку зон, для которых величина смещения и площадь зоны смещения превышает заданные граничные значения (рис. 2, б). Точность мониторинга смещений теоретически не ограничена, практически для применяемой аппаратуры составляет 0,2-0,3 мм. Точность определения границ опасных зон: по смещениям - 1 -10 м; по оседаниям - 5-20 м.

а б

Рис. 2. Алгоритмы диагностирования горизонтальных смещений (а) и оседаний (б) техногенного массива: 5- смещение; S- площадь зоны смещений; d,, 5,, Sr — граничные значения; п - число контуров; х,у — координаты узловой точки в плане; z', z" - высота точки в исходной и текущей модели; Ах, Ду - шаг сетки; Azr - граничное значение регистрируемого оседания

Алгоритмы расчета оседаний и смещений техногенного массива реализованы в форме циклических компьютерных программ в среде Visual Basic 6.0 с функциональным интерфейсом (свидетельства регистрации № 2010612398 и №2010612399).

На рис. 3 приведены результаты применения аэрофотографического мониторинга на гидроотвале «Прямой Ускат». Выявлены зоны оседаний, которые в

значительной мере приурочены к юго-западной части отвала, что свидетельствует о незавершенности процессов фильтрационной консолидации намывных грунтов. Горизонтальные сдвижения зафиксированы только на юго-восточном участке ограждающей дамбы. На этих участках были проведены дополнительные инструментальные наблюдения. Анализ изменений во времени суммарной площади зон сдвижений, суммарной протяженности участков дамбы с горизонтальными смещениями и площади этих участков в плане показал равномерность развития деформационных процессов в теле гидроотвала и вполне четко выраженную тенденцию к их затуханию.

Рис. 3. Зоны горизонтальных сдвижений и оседаний техногенного массива гидроотвала «Прямой Ускат», выявленные по результатам мониторинга: 1 - оседания, 2005 г.; 2 - оседания, 2006 г.; 3 - оседания, 2007 г.; 4 - оседания, 2008 г.; 5 - горизонтальные сдвижения, 2005-2008 гг.; АС, CD - профили электромагнитного сканирования

Впервые в отечественной практике ведения открытых работ разработана и реализована на угольных разрезах - филиалах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» система комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов, объединяющая следующие виды мониторинга: аэрофотографического с базой более 1000 м для выявления потенциально опасных зон; регионального геолого-маркшейдерского с базой до 1000 м на выявленных участках для обоснования необходимости прогноза устойчивости; локального геофизического с базой (1-100 м) для определения границ гидрогеологических аномалий; прогноз геомеханического состояния и устойчивости техногенных массивов на основе результатов мониторинга трех уровней (рис. 4).

Результаты, изложенные во второй главе, позволили сформулировать первое научное положение.

Локальный геофический мониторинг

гидрогеологических аномалий на межскважинных — интервалах

Периодичность: перед прогнозом

Бесскважинное электрическое зондирование на глубину до 100 м, профилирование, определение границ аномальных зон по глубине и в плане Точность: 1-3 м

Высокочастотное электромагнитное сканирование на глубину до 50 м, объемная геоэлектрическая модель объекта

Разрешение: 0,5-2,0 м

Прогноз геомеханического состояния и устойчивости техногенного массива

Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния намывного массива

Расчет коэффициентов запаса устойчивости откоса гидроотвала в наиболее опасных сечениях

Рис. 4. Схема комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов

В третьей главе изложены результаты мониторинга при наращивании дамб гидроотвалов.

Основными целями комплексного мониторинга при наращивании дамб гидроотвалов являются контроль процессов разгрузки намывного массива от избыточного порового давления и диагностирование аномальных зон с высокой остаточной влагонасытценносгыо.

На гидроотвале «Прямой Ускат» зоны оседаний поверхности более 0,2 м/год площадью 1-2 га, выявленные в результате аэрофотографического мониторинга (см. рис. 3), по данным электромагнитного мониторинга приурочены к участкам остаточного влагонасыщения с аномально низким удельным электросопротивлением (УЭС), р = 10-30 Ом-м, при этом породы основания имеют УЭС р = 70-200 Ом-м, консолидированные суглинки -30-50 Ом-м, а насыпные породы тела дамбы - 50-70 Ом-м (рис. 5).

а

Рис. 5. Изолинии УЭС массива (в Ом-м), полученные по результатам электромагнитного сканирования по профилям А-С (а), С-О (б): к - глубина зондирования; х - координата вдоль оси дамбы;----границы выявленных аномальных зон

Аномальные участки намывного массива сложены слабо уплотненными суглинками и глинами мягкопластичной консистенции, имеют влажность 31-40 %, сцепление 20-30 кПа, при прогнозе устойчивости их следует рассматривать как «слабый слой», расположенный на глубине от 6-7 до 25 м.

При затруднении процесса фильтрационной разгрузки, например, вследствие подтопления низового откоса дамбы, в данных зонах избыточное поровое давление с течением времени может длительное время оставаться постоянным в диапазоне Р = 40-220 кПа в зависимости от глубины и положения точки относительно тела дамбы (рис. 6).

Рис. 6. Изменение порового давления Р с течением времени г. 1 - датчик № 111 (А = 19 м); 2 - № 98 (28 м); 3 - № 462 (42 м), 4 - № 4212 (15 м); 5 -№121 (21 м); 6 -№410 (27 м)

В подобных условиях при наращивании дамбы и заполнении хранилища до максимальной отметки коэффициент запаса устойчивости Г) > 1,25 обеспечивается только при условии, что величина порового давления, фиксируемая при оперативном мониторинге, не будет превышать расчетных критических значений, изменяющихся в диапазоне Ркр = 100-1000 кПа (рис. 7).

На гидроотвале «Бековский» после оползневых деформаций участка дамбы в 1987-89 гг. в результате непрерывных наблюдений установлено, что горизонтальные смещения реперов на откосе дамбы монотонно возрастают от гребня к основанию, а вертикальные оседания максимальны в средней части откоса, при этом максимальные годовые смещения составили 88 мм, а суточные - 0,25 мм (рис. 8).

Рис. 7. Прогноз устойчивости юго-западного участка гидроотвала при наращивании дамбы до отм. 375 м: 1, 2-1 - 2-4, 3 - геологические слои; 4 - вероятная поверхность скольжения; —200--изолинии прогнозируемого порового давления (кПа)

Рис. 8. Результаты измерений смещений откоса дамбы гидроотвала: 1 - 2006 г.; 2 - 2007 г.

По результатам 10-летнего гидро-геомеханического мониторинга установлено, что поровое давление на глубинах установки датчиков до 60 м находится в диапазоне Р = 100-600 кПа. средняя скорость рассеяния порового давления составила Р' = 20 кПа/год, а на участках, удаленных от фронта намыва Р' = 1-9 кПа/год, что свидетельствует о незавершенности процессов фильтрационной консолидации. Рассеивание порового давления привело к повышению на 8-15 % коэффициента запаса устойчивости за 3 года наблюдений, а абсолютная величина составила t] = 1,2-1,6 при различных вариантах расчета.

Приведенные параметры характеризуют штатный процесс эксплуатации гидроотвала в режиме управляемых деформаций, критические значения порового давления, рассчитанные для установленных 10 контрольных датчиков изменяются в диапазоне 1\р = 130-750 кПа (табл. 2).

300 290 280 270 260 250 240 230

Таблица 2

Предельно допустимые уровни порового давления при эксплуатации гидроотвала

Поровое давление, кПа

№ датчика 1\ (1 уровень, Р2 (2 уровень, Рг (3 уровень,

Л = 1,25) II Л = 1)

528 750 775 860

67 130 150 230

340 165 185 270

567 310 330 415

516 485 515 586

511 а 600 625 710

497 630 640 721

927 155 170 210

329 285 300 340

277 280 295 345

Использование разработанных рекомендаций способствовало безопасной эксплуатации гидроотвала «Прямой Ускаг» в период с 1996 по 2010 гг., а гидроотвала «Бековский» - с 1989 по 2010 гг.

Результаты, изложенные в третьей главе, позволили сформулировать второе научное положение.

В четвертой главе изложены результаты мониторинга при отсыпке «сухих» отвалов на намывных основаниях гидроотвалов.

Основными целями комплексного мониторинга при планировании технологии отсыпки «сухих» отвалов на намывные основания гидроотвалов является прогнозирование напряженно-деформированного состояния намывного массива при различных вариантах отсыпки в плане и по слоям, а также устойчивости борта, включающего уступы прилегающего горного участка.

При планировании ведения отвальных работ по площади гидроотвала в выработках пластов 1 и 2 на разрезе «Моховский» установлено, что при отсыпке отвального блока на полную высоту 20 м (рис. 9, а) в районе верхового откоса дамбы на глубине 12-15 м от поверхности формируется локальное высоконапряженное ядро, что является причиной снижения коэффициента запаса устойчивости г| на разных стадиях отсыпки на 17-19 % (табл. 3).

При формировании отвала слоями мощностью 5 м (рис. 9, б) величина максимального уровня порового давления Р„т ниже, чем у первой схемы в 1,75 раза, а уменьшение г) составило 15-21 % при минимальном зна-

чении т]|11|п = 1,08. Расчеты проведены для двух схем: изотропного техногенного массива (г|) и массива с ослабленным обводненным слоем (г|об)-

При отвалообразовании встречными заходками величина Ртлх в 4,28 раза ниже, чем у первой схемы, диапазон отношения г\/ г|об составил 1,08-1,24 (рис. 9, в), при этом граница напряженной зоны выходит за контуры «сухого» отвала на 20 м на глубине 12-20 м, поэтому работы следует вести в режиме управляемых деформаций.

т-

Ш . ¿ч ,л

!<Г

0,8

0,6

0,4

7=

0,

0,2

Рис. 9. Результаты моделирования норового давления в намывном массиве при наращивании призмы вскрышных пород на всю высоту

(а), при отвалообразовании слоями

(б) и встречными заходками (е):

--изолинии порового давления

(в МПа)

Таблица 3

Коэффициенты запаса устойчивости отвала для различных схем отвалообразования

Схемы Вид расчета Этапы

1 2 3 4

Рис. 9, а Л 2,70 1,38 1,19 1,20

Г)оС 2,27 1,18 1,01 1,02

Рис. 9, б Ц 2,74 2,76 1,70 1,278

ПоС 2,32 2,39 1,40 1,18

На гидроотвале «Батыхтинский» в зоне ранее происшедшей оползневой деформации, приведшей к сползанию отвального яруса и выпиранию намывной массы, в результате электрофизического мониторинга установлено, что в техногенном массиве, непосредственно прилегающем к

борту участка горных работ, на глубине 37-27 м от поверхности откоса сформировался ослабленный слой из неконсолидированных намывных пород шириной до 200 м (рис. 10) с остаточной влажностью до 21,2 %, сцеплением 20-50 кПа и уровнем остаточного порового давления Р = 500— 580 кПа.

Рис. 10. Графики изменения эффективного УЭС массива рк, полученные по результатам электропрофилирования, прогнозируемое изменение глубины к\ залегания верхней границы влагонасыщенного слоя: А, В-расположение границ аномальной зоны

Геологические изыскания и геофизический мониторинг позволили установить структуру и физические свойства техногенного массива (рис. 11).

Рис. 11. Расчетная схема прогноза устойчивости борта: 1-5 - геологические слои; ПС1-ПС2 - вероятные поверхности скольжения; в - межъярусная берма

Нормативный коэффициент запаса устойчивости г) > 1,25 системы «борт - откос дамбы гидроотвала» в существующем после деформаций массива состоянии обеспечивается во всех сечениях в пределах выявленной аномальной зоны, а при отсыпке отвала на высоту до 20 м - только при величине межъярусной бермы не менее в = 90 м.

Использование разработанных рекомендаций способствовало нормативному безаварийному режиму отсыпки автоотвала на намывное основание гидроотвала «Выработка пласта 1-2» в период с 2007 по 2010 гг. и эксплуатации гидроотвала «Батыхтинский» - с 2005 по 2010 гг.

Результаты, изложенные в четвертой главе, позволили сформулировать третье научное положение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические решения по созданию системы комплексного мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов, включающие алгоритмы диагностирования оседаний и горизонтальных смещений по данным аэрофотограмметрических измерений, критерии устойчивого состояния гидроотвалов при наращивании ограждающих дамб и отсыпке отвальных блоков на намывное основание, обеспечивающие технологическую и экологическую безопасность объектов, что имеет существенное значение для горнодобывающей отрасли.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Аэрофотограмметрический мониторинг, включающий создание, обновление и отображение цифровых моделей горных работ в виде структурных линий и изолиний рельефа с точностью 0,2-0,3 мм в плане и 0,10,2 м по высотным отметкам, обеспечивает формирование планов и профилей, необходимых для задания геометрии объектов при прогнозе их геомеханического состояния.

2. Расчет оседаний техногенного массива включает создание банка высотных отметок гидроотвала с заданным шагом координат в плане, сравнение этих отметок на исходной и текущей цифровых моделях, маркировку узлов сетки с оседанием, превышающим заданный уровень. Расчет горизонтальных смещений включает идентификацию границ исходной и текущей каркасных моделей, определение нового положения контура, маркировку зон, для которых величина смещения и площадь зоны смещения превышает заданные граничные значения. Точность определения границ зон, опасных по смещениям - 1-10 м, по оседаниям - 5-20 м.

3. Разработанная и реализованная на угольных разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» система комплексного мониторинга техногенных

массивов гидроотвалов включает аэрофотограмметрический мониторинг для выявления потенциально опасных зон, региональный геолого-маркшейдерский мониторинг для обоснования необходимости прогноза устойчивости выявленных участков, локальный геофизический мониторинг для локализации гидрогеологических аномалий, прогноз геомеханического состояния и устойчивости техногенных массивов на основе результатов мониторинга трех уровней.

4. Штатный режим эксплуатации гидроотвалов при наращивании ограждающих дамб и отсыпке вскрышных пород на намывное основание характеризуется смещением точек откоса со скоростью до 100 мм/год, непрерывным рассеиванием порового давления в намывном массиве со средней скоростью Р' = 9-20 кПа/год, что приводит к ежегодному повышению коэффициента запаса устойчивости на 3-5 %.

5. Основной причиной снижения устойчивости откосов гидроотвалов при возобновлении их эксплуатации является нарушение процессов фильтрационной разгрузки и консолидации намывного массива, приводящее к формированию ослабленных зон, сложенных слабо уплотненными суглинками и глинами текуче- и мягкопластичной консистенции с остаточной влажностью 31-40 %, сцеплением 20-30 кПа, в которых поровое давление Р стабилизируется или повышается на 40-50 кПа/мес. Указанные зоны диагностируются по аномалиям удельного электросопротивления в диапазоне р = 10-30 Ом м методами электромагнитного сканирования или электрического зондирования, а оперативный мониторинг обеспечивается измерением порового давления в пределах этих зон и расчетом критических уровней в диапазоне Ркр = 100-1000 кПа.

6. Основной причиной снижения устойчивости техногенного массива при отсыпке вскрышных пород на намывное основание является формирование под отвальным блоком на глубине 12-20 м локальной напряженной зоны, причем максимальный уровень порового давления в этой зоне при отсыпке блока на полную высоту 20 м в 1,75 раза выше, чем при отсыпке слоями мощностью 5 м и в 4,28 раза выше, чем при отсыпке встречными заходками. При отвалообразовании встречными заходками внешняя граница напряженной зоны выходит за контуры блока на расстояние до 20 м, что приводит к необходимости вести мониторинг в режиме управляемых деформаций. Повышение порового давления является основной причиной снижения коэффициента запаса устойчивости на разных стадиях формирования комбинированного отвала на 8-24 %.

7. При оползневых деформациях в процессе эксплуатации комбинированного отвала в приоткосной зоне техногенного массива формируются аномальные ослабленные зоны, диагностируемые путем геофизического и гидрогеологического мониторинга и снижающие устойчивость системы «отвальный блок - ограждающая дамба - борт карьера».

8. Разработанные рекомендации обеспечили технологическую и экологическую безопасность ведения горных работ при наращивании дамб гидроотвалов и формировании «сухих» автоотвалов на намывных основаниях. Использование разработок на угольных разрезах «Краснобродский», «Бачатский», «Моховский» способствовало безопасной эксплуатации сооружений на период от 4 до 20 лет.

Основное содержание диссертации опубликовано

в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Ермошкин, В. В. Автоматизированная система планирования и контроля горных работ / В. В. Ермошкин, Р. Г. Клейменов // Маркшейдерский вестник. - 2002. - №2. - С. 51-53.

2. Клейменов, Р. Г. Автоматизация маркшейдерского обеспечения открытых горных работ // Р. Г. Клейменов, В. А. Половников // Маркшейдерский вестник. - 2005. - №4. - С. 55-58.

3. Клейменов, Р. Г. Контроль состояния и свойств техногенных массивов гидроотвалов на угольных разрезах Кузбасса / Р. Г. Клейменов,

B. В. Ермошкин, С. М. Простов // ГИАБ. - 2009. - № 10. - С. 157-160.

4. Клейменов, Р. Г. Комплексный мониторинг процессов в гидроотвале, расположенном в прибортовой зоне / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов, М. В. Гуцал // ГИАБ. - 2010. - № 7. - С. 188-194.

в прочих изданиях:

5. Ермошхсин, В. В. Опыт внедрения автоматизированной системы планирования и контроля горных работ на ОАО ХК «Кузбассразрезуголь» / В. В. Ермошкин, Р. Г. Клейменов // Вестник ТЭК Кузбасса. - 2001. - №3. -С. 63-66.

6. Клейменов, Р. Г. Прогноз напряженного состояния намывного массива при отсыпке отвала / Р. Г. Клейменов, Е. В. Костюков, С. М. Простов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей Межд. науч.-практ. конф. - Новокузнецк, 2008. -

C. 77-80.

7. Клейменов, Р.Г. Прогноз устойчивости отвала вскрышных пород на намывном основании / Р. Г. Клейменов, Е. В. Костюков, С. М. Простов, А. В. Громыко // Веста. КузГТУ. - 2008. - №3. - С. 12-14.

8. Клейменов, Р. Г. Система многоуровнего мониторинга техногенных массивов гидроотвалов угольных разрезов / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов // Природные интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибре-сурс 2008: М-лы XII Межд. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2008. -С. 101-104.

9. Клейменов, Р. Г. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала угольного разреза / Р. Г. Клейменов, С. М. Простое, М. В. Гуцал // Вестник РАЕН (ЗСО). - 2009. - Вып. 11. - С. 60-66.

10. Клейменов, Р.Г. Аэрофотографический мониторинг деформационных процессов на гидроотвалах угольных разрезов / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов, М. В. Гуцал, Е. А. Капралов, К. В. Чухнов // Вестник Куз-ГТУ. - 2009. - №4. - С. 3-7.

11. Гуцал, М. В. Программный комплекс для диагностирования деформаций техногенных массивов гидроотвалов // М. В. Гуцал, С. М. Простов, Р. Г. Клейменов, Е. А. Капралов, К. В. Чухнов // Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах : м-лы Межд. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2009. - С. 83-87.

12. Клейменов, Р. Г. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала «Бековский» / Клейменов Р. Г., Простов С. М. // Вестник КузГТУ. -2009. -№ 5. -С. 3-6.

13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612398. Расчет смещений гидроотвала / Е. А. Капралов, К. В. Чухнов, С. М. Простов, Р. Г. Клейменов, М. В. Гуцал; Заявл. 22.12.2009; № 2009617338; Зарегистр. 02.04.2010.

14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612399. Расчет смещений гидроотвала / К. В. Чухнов, Е. А. Капралов, С. М. Простов, Р. Г. Клейменов, М. В. Гуцал; Заявл. 22.12.2009; № 2009617337; Зарегистр. 02.04.2010.

Подписано в печать 26.01.2011 г. Формат 60x84 1/6. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Печ. л. 1.0. Тираж 120 экз. Заказ № Я % ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Клейменов, Роман Геннадьевич

Введение.

1. ПРОБЛЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ МАССИВОВ

НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ.

1.1. Контролируемые геомеханические процессы при эксплуатации гидроотвалов угольных разрезов Кузбасса.

1.2. Методы контроля состояния и свойств массивов горных пород на карьерах.

1.2.1. Классификация экспериментальных методов геоконтроля.

1.2.2. Инженерно-геологические изыскания, маркшейдерские наблюдения.

1.2.3. Геофизический мониторинг.

1.2.4. Автоматизированные системы контроля.

1.2.5. Аэрофотограмметрические измерения.

1.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния и прогноз устойчивости массива.

1.4 Выводы, цель и задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА АЭРОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА И ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНОГЕННЫХ ГРУНТОВЫХ

МАССИВОВ ГИДРООТВАЛОВ.

2.1 Развитие технического и методического обеспечения аэрофотографического мониторинга на угольных разрезах

Кузбасса.

2.2. Диагностирование оседаний и горизонтальных смещений техногенного массива по данным фотограмметрических измерений.

2.3. Система комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов.

Выводы.

3. МОНИТОРИНГ ПРИ НАРАЩИВАНИИ ДАМБ

ГИДРООТВАЛОВ.

3.1. Особенности методики мониторинга при наращивании дамб гидроотвалов.

3.2. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала "Прямой Ускат" (угольный разрез "Краснобродский").

3.3. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала "Бековский" угольный разрез "Бачатский").

Выводы.

4. МОНИТОРИНГ ПРИ ОТСЫПКЕ "СУХИХ" ОТВАЛОВ НА

НАМЫВНЫХ ОСНОВАНИЯХ ГИДРООТВАЛОВ.

4.1. Особенности методики мониторинга при формировании "сухих" отвалов на намывных основаниях.

4.2. Мониторинг при планировании параметров "сухого" отвала на площади гидроотвала "Выработка пласта 1—2" угольный разрез "Моховский").

4.3. Мониторинг при формировании "сухого" отвала на площади гидроотвала "Батыхтинский", расположенного в прибортовой зоне (угольный разрез "Краснобродский ").

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Комплексный мониторинг техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов"

Актуальность работы

Гидромеханизированный способ отработки песчано-глинистых отложений применяется более 50 лет. На настоящий момент на семи угольных разрезах ОАО "УК "Кузбассразрезуголь" находятся в эксплуатации или выведены из л нее 13 гидроотвалов с общей емкостью 511,9 млн. м , общей площадью 7000 га и средней скоростью намыва до 3 м/год. Наиболее крупные гидроотвалы — о

Еловский (разрез "Моховский") - 161,0 млн. м , Бековский (разрез "Бачатский") - 122,0 млн. м . Количество дамб наращивания достигает 14, а общая высота дамбы — 90 м.

В намывных массивах гидроотвалов происходят процессы водоотдачи с дренированием влаги через тело дамбы или фильтрующее основание, фракционирование и гравитационное уплотнение. Намывные породы длительное время могут сохранять состояние повышенной влажности и низкие прочностные свойства. Опасные деформации откосов сооружений имели место при возобновлении гидроотвалообразования с возведением дамб наращивания, а также при сооружении сухих отвалов на намывном основании, при этом объем оползней достигал 500 тыс. м3.

Для принятия эффективных технологических решений необходим непрерывный мониторинг состояния и свойств техногенных массивов, интенсивности протекающих в них физических процессов, диагностирования аномальных зон. Разработанные и реализованные в практике открытых горных работ марк-шейдерско-геодезические, гидрогеологические, инженерно-геологические, геофизические методы мониторинга в основном обеспечивают решение данной проблемы. Вместе с тем, большая площадь гидроотвалов, недоступность их участков для прямых наблюдений приводят к необходимости создания для данных объектов системы мониторинга, включающей наряду с региональным (с базой до 1000 м) и локальным (до 100 м) методами геоконтроля мониторинг с базой более 1000 м. Данный вид мониторинга может быть реализован на базе аэрофотосъемки и фотограмметрической обработки с построением цифровых моделей гидроотвалов.

Таким образом, на настоящий момент в проблеме обеспечения устойчивости техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов нерешенными остаются следующие вопросы: не разработана система геоконтроля состояния и свойств пород, сочетающая достоинства инструментальных методов с широким диапазоном базы измерений в условиях больших размеров объектов и сложности протекающих в них геомеханических и гидродинамических процессов; не установлены закономерности формирования оползнеопасных зон при наращивании дамб гидроотвалов и отсыпке "сухих" отвалов на намывное основание; не установлены надежные критерии оперативного прогноза ополз-неопасного состояния.

На основании изложенного актуальным является совершенствование систем мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов на основе аэрофотограмметрического, маркшейдерско-геодезического, инженерно-геологического и геофизического методов, адекватных геотехническим особенностям объектов.

Исследования выполнялись в рамках реализации ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 гг. при поддержке гранта Губернатора Кемеровской области.

Цель работы — разработка системы и критериев комплексного мониторинга, сочетающего достаточную точность с рациональными затратами и обеспечивающего технологическую безопасность при гидроотвалообразовании на угольных разрезах.

Основная идея работы заключается в объединении методов с различной базой измерений, а также методов прогноза состояния и устойчивости техногенных массивов гидроотвалов в единую взаимоувязанную многоуровневую систему, установлении на ее основе закономерностей протекающих в них геомеханических, гидродинамических процессов и критериев мониторинга.

Основные задачи исследований:

- разработка аэрофотограмметрического метода и принципов построения системы комплексного мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов;

- установление закономерностей формирования оползнеопасных зон, режимов и критериев мониторинга при наращивании дамб гидроотвалов;

- выявление безопасных параметров и критериев мониторинга "сухих" автоотвалов на намывных основаниях.

Методы и объекты исследований

Комплекс исследований включал: анализ и обобщение научно-технической информации в области геоконтроля и прогноза устойчивости бортов карьеров и грунтовых откосных сооружений; методы обработки и визуализации цифровых баз данных; производственный геомониторинг с использованием комплекса геолого-маркшейдерских, геофизических методов, специализированных прикладных программ.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

- мониторинг оседаний техногенных массивов гидроотвалов в составе комплексной системы обеспечивается созданием на базе аэрофотограмметрических измерений банка высотных отметок с заданным шагом координат в плане, сравнением этих отметок на текущей и исходной цифровых моделях, маркировкой узлов сетки с оседанием, превышающим заданный уровень, а мониторинг горизонтальных смещений — идентификацией каркасных моделей, маркировкой зон, для которых величина и площадь смещений превышают заданные значения;

- нарушение устойчивости гидроотвалов при увеличении их емкости путем наращивания дамб обусловлено формированием вследствие нарушения процессов фильтрационной разгрузки в намывном массиве ослабленных слоев суглинков и глин текуче- и мягкопластичной консистенции с остаточной влажностью 31-40 %, сцеплением 20-30 кПа и удельным электросопротивлением 10-30 Ом-м, при этом критерием оперативного прогноза является критический уровень порового давления, изменяющийся в зависимости от мощности намывного слоя в диапазоне 100-1000 кПа;

- снижение коэффициента запаса устойчивости отвальных блоков на намывном основании на 8—24 % связано с формированием под ними на глубине 12-20 м локальной напряженной зоны, при этом максимальный уровень порового давления при отсыпке блока на полную высоту в 1,75 раза выше, чем при отсыпке слоями.

Научная новизна работы заключается:

- в разработке алгоритмов диагностирования оседаний и горизонтальных смещений техногенных массивов путем обработки цифровых моделей, принципов построения комплексной системы мониторинга;

- в установлении закономерностей формирования аномальных зон в техногенных массивах при наращивании дамб гидроотвалов и критериев оперативного мониторинга;

- в выявлении параметров аномальных зон при формировании "сухих" отвалов на намывных основаниях.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием стандартных методик геолого-маркшейдерского и геофизического мониторинга, аппаратуры, прошедшей метрологическую поверку;

- положительными результатами внедрения разработок на угольных разрезах Кузбасса.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке и реализации технического, научного и методического обеспечения системы комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов;

- в организации проведения специализированными организациями крупномасштабных исследований геомеханических и гидродинамических процессов в техногенных массивах гидроотвалов, обработке, анализе и обобщении их результатов.

Научное значение работы состоит в создании системы комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов и установлении на ее основе закономерностей и критериев прогноза формирования в них оползнеопасных зон.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в новых принципах комплексирования методов геоконтроля, различающихся по базе мониторинга, установлении ранее неизвестных диапазонов свойств оползнеопасных зон гидроотвалов.

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке технического и методического обеспечения комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов;

- в разработке технологических рекомендаций по безопасному ведению горных работ при гидроотвалообразовании.

Реализация работы

Разработанные методики мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов вошли составной частью в "Методические указания по комплексному многоуровневому мониторингу физических процессов в техногенных грунтовых массивах гидроотвалов угольных разрезов / С. М. Простов, В. А. Хямяляйнен, М. В. Гуцал [и др.]; ГУ КузГТУ, ОАО "УК "Кузбассразрезуголь", НФ "КУЗБАСС-НИИОГР" - Кемерово, 2010.- 64 е.", согласованные с ОАО "Кузбассгипрошахт".

Рекомендации по безопасной- эксплуатации гидроотвалов при наращивании дамб и отсыпке "сухих" отвалов использованы и внедрены в производство на угольных разрезах "Бачатский", "Краснобродский", "Моховский".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы рассматривались на "Неделе горняка" (г. Москва, 2008, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов" (Новокузнецк, 2008 г.), на XII Международной научно-практической конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-2008" (Кемерово, 2008 г.), VIII Международной научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах" (Кемерово, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 свидетельства на регистрацию программ для ЭВМ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 11 таблиц, список литературных источников из 111 наименований, 3 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Клейменов, Роман Геннадьевич

Выводы

1. Основными целями комплексного мониторинга при планировании технологии отсыпки "сухих" отвалов на намывные основания гидроотвалов является прогнозирование напряженно-деформированного состояния намывного массива при различных вариантах отсыпки в плане и по слоям, а также устойчивости борта, включающего уступы прилегающего горного участка.

Цели и объем мониторинга при эксплуатации комбинированного отвала не отличаются существенно от мониторинга при наращивании дамб.

2. При планировании ведения отвальных работ по площади гидроотвала в выработках пластов 1 и 2 на разрезе "Моховский" установлено, что при отсыпке отвального блока на полную высоту 20 м в районе верхового откоса дамбы на глубине 12—15 м от поверхности формируется локальное высоконапряженное ядро, причем максимальный уровень порового давления Ртах в этой зоне при отсыпке блока на полную высоту 20 м в 1,75 раза выше, чем при отсыпке слоями мощностью 5 м и в 4,28 раза выше, чем при отсыпке встречными заход-ками. При отвалообразовании встречными заходками внешняя граница напряженной зоны выходит за контуры "сухого" отвала на 20 м, поэтому работы следует вести в режиме управляемых деформаций. Повышение порового давления является основной причиной снижения коэффициента запаса устойчивости на разных стадиях формирования комбинированного отвала на 8-24 %.

3. На гидроотвале "Батыхтинский" в зоне ранее происшедшей оползневой деформации, приведшей к сползанию отвального яруса и выпиранию намывной массы, в результате электрофизического мониторинга установлено, что в техногенном массиве, непосредственно прилегающем к борту участка горных работ, на глубине 12-37 м от поверхности откоса сформировался ослабленный слой шириной до 200 м с остаточной влажностью до 21,2 %, сцеплением 20-50 кПа и уровнем остаточного порового давления Р = 500-580 кПа. Нормативный коэффициент запаса устойчивости системы "борт - откос дамбы гидроотвала" в существующем после деформаций массива состоянии обеспечивается во всех сечениях в пределах выявленной аномальной зоны, а при отсыпке отвала на высоту дл 20 м - только при величине межъярусной бермы не менее 90 м.

Разработанные рекомендации обеспечили повышение технологической и экологической безопасности ведения горных работ при формировании "сухих" автоотвалов на намывных основаниях, что способствовало нормативному безаварийному режиму отсыпки автоотвала на намывное основание гидроотвала «Выработка пласта 1-2» в период с 2007 по 2010 гг. (приложение 3) и эксплуатации гидроотвала «Батыхтинский» - с 2005 по 2010 гг. (приложение 1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические решения по созданию системы комплексного мониторинга техногенных грунтовых массивов гидроотвалов угольных разрезов, включающие алгоритмы диагностирования оседаний и горизонтальных смещений по данным аэрофотограмметрических измерений, критерии устойчивого состояния гидроотвалов при наращивании ограждающих дамб и отсыпке отвальных блоков на намывное основание, обеспечивающие технологическую и экологическую безопасность объектов, что имеет существенное значение для горнодобывающей отрасли.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Аэрофотограмметрический мониторинг, включающий создание, обновление и отображение цифровых моделей горных работ в виде структурных линий и изолиний рельефа с точностью 0,2—0,3 мм в плане и 0,1-0,2 м по высотным отметкам, обеспечивает формирование планов и профилей, необходимых для задания геометрии объектов при прогнозе их геомеханического состояния.

2. Расчет оседаний техногенного массива включает создание банка высотных отметок гидроотвала с заданным шагом координат в плане, сравнение этих отметок на исходной и текущей цифровых моделях, маркировку узлов сетки с оседанием, превышающим заданный уровень. Расчет горизонтальных смещений включает идентификацию границ исходной и текущей каркасных моделей, определение нового положения контура, маркировку зон, для которых величина смещения и площадь зоны смещения превышает заданные граничные значения. Точность определения границ зон, опасных по смещениям - 1-10 м, по оседаниям - 5-20 м.

3. Разработанная и реализованная на угольных разрезах ОАО "УК "Куз-баееразрезуголь" система комплексного мониторинга техногенных массивов гидроотвалов включает аэрофотограмметрический мониторинг для выявления потенциально опасных зон, региональный геолого-маркшейдерский мониторинг для обоснования необходимости прогноза устойчивости выявленных участков, локальный геофизический мониторинг для локализации гидрогеологических аномалий, прогноз геомеханического состояния и устойчивости техногенных массивов на основе результатов мониторинга трех уровней.

4. Штатный режим эксплуатации гидроотвалов при наращивании ограждающих дамб и отсыпке вскрышных пород на намывное основание характеризуется смещением точек откоса со скоростью до 100 мм/год, непрерывным рассеиванием порового давления в намывном массиве со средней скоростью Р' — 9-20 кПа/год, что приводит к ежегодному повышению коэффициента запаса устойчивости на 3—5 %.

5. Основной причиной снижения устойчивости откосов гидроотвалов при возобновлении их эксплуатации является нарушение процессов фильтрационной разгрузки и консолидации намывного массива, приводящее к формированию ослабленных зон, сложенных слабо уплотненными суглинками и глинами текуче- и мягкопластичной консистенции с остаточной влажностью 31-40 %, сцеплением 20-30 кПа, в которых поровое давление Р стабилизируется или повышается на 40-50 кПа/мес. Указанные зоны диагностируются по аномалиям удельного электросопротивления в диапазоне р = 10-30 Ом-м методами электромагнитного сканирования или электрического зондирования, а оперативный мониторинг обеспечивается измерением порового давления в пределах этих зон и расчетом критических уровней в диапазоне Ркр = 100-1000 кПа.

6. Основной причиной снижения устойчивости техногенного массива при отсыпке вскрышных пород на намывное основание является формирование под отвальным блоком на глубине 12-20 м локальной напряженной зоны, причем максимальный уровень порового давления в этой зоне при отсыпке блока на полную высоту 20 м в 1,75 раза выше, чем при отсыпке слоями мощностью 5 м и в 4,28 раза выше, чем при отсыпке встречными заходками. При отвалообразо-вании встречными заходками внешняя граница напряженной зоны выходит за контуры блока на расстояние до 20 м, что приводит к необходимости вести мониторинг в режиме управляемых деформаций. Повышение порового давления является основной причиной снижения коэффициента запаса устойчивости на разных стадиях формирования комбинированного отвала на 8—24 %.

7. При оползневых деформациях в процессе эксплуатации комбинированного отвала в приоткосной зоне техногенного массива формируются аномальные ослабленные зоны, диагностируемые путем геофизического и гидрогеологического мониторинга и снижающие устойчивость системы "отвальный блок - ограждающая дамба - борт карьера".

8. Разработанные рекомендации обеспечили технологическую и экологическую безопасность ведения горных работ при наращивании дамб гидроотвалов и формировании "сухих" автоотвалов на намывных основаниях. Использование разработок на угольных разрезах "Краснобродский", "Бачатский", "Мо-ховский" способствовало безаварийной эксплуатации сооружений на период от 4 до 20 лет.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Клейменов, Роман Геннадьевич, Кемерово

1. Гальперин А. М. Гидромеханизированные природоохранные технологии / А. М. Гальперин, Ю. И. Дьячков. М. : Недра, 1993. - 254 с.

2. Гальперин А. М. Техногенные массивы и охрана окружающей среды / А. М. Гальперин, В. В. Феретер, X. Ю. Шер; МГГУ. -М., 2001. 535 с.

3. Астафьев, Ю. П. Управление массивом горных пород при открытой горной разработке месторождений полезных ископаемых / Ю. П. Астафьев, Р. В. Попов, Ю. М. Николашин. — Киев. : Головн. изд-во изд. объед. "Высшая школа", 1986.-272 с.

4. Вознесенский, А. С. Системы контроля геомеханических процессов / А. С. Вознесенский.- М. : Изд-во МГУ, 2002. 152 с.

5. Певзнер, М. Е. Деформация горных пород на карьерах / М. Е.Певзнер. М. : Недра, 1992. - 235 с.

6. Арсентьев, А. И. Устойчивость бортов и осушение карьеров / А. И. Арсеньев, И. Ю. Букин, В. А. Мироненко. М. : Недра, 1982. - 165 с.

7. Ильин, А. И. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах / А. И. Ильин, А. М. Гальперин. М. : Недра, 1980. - 250 с.

8. Методические указания по определению оптимальных параметров гидроотвалов угольных разрезов / ВНИМИ. Л., 1975. - 80 с.

9. Пуневский, С. А. Определение прочностных характеристик пород намывных и естественных оснований Лебединского и Стойленского ГОКов / С. А. Пуневский, А. Ю. Панфилов, Ю. А. Климашевский // ГИАБ, 2008. № 1. -С. 109-115.

10. Сытенков, В. Н. Прогноз параметров деформаций отвалов с прямолинейным фронтом перемещения работ / В. Н. Сытенков, Р. Ш. Наимова // ГИАБ, 2004. № 9. - С. 96-99.

11. Гарнов, В. В. Регистрация деформационных процессов для контроя состояния геофизической среды / В. В. Гарнов, Б. Г. Горюнов, А. В. Адушкин // ГИАБ, 2004. № 11. - С. 69-72.

12. Шпаков, П. С. Способы расчета устойчивости карьерных откосов для сложноструктурных месторождений / П. С. Шпаков, С. Г. Ожгин, С. Б. Ож-гина и др. // ГИАБ, 2008. № 11. - С. 221-226.

13. Гальперин, А. М. Оценка устойчивости откосных сооружений отвально-хвостового хозяйства ОАО Сталелитейный ГОК / А. М. Гальперин, А. В. Крючков, В. В. Семенов // ГИАБ, 2007. № 9. - С. 135-146.

14. Федосеев, А. И. Инженерно-геологическое изучение гидроотвала при его частичном удалении открытыми горными выработками / А. И. Федосеев //ГИАБ, 2007. -№ 2. С. 149-155.

15. Федосеев, А. И. Прогноз устойчивости карьерных откосов глинистых пород с учетом пространственно-временной изменчивости инженерно-геологических характеристик / А. И. Федосеев // ГИАБ, 2006. № 8. - С. 85-91.

16. Агиотантис, 3. Исследование устойчивости и деформации карьера с применением метода конечных элементов / 3. Агиотантис, Е. Стиакакис, И. Калогиру и др. //ГИАБ, 2006. -№ 10.-С. 123-131.

17. Бахаева, С. П. Анализ причин оползня насыпного массива и оценка обеспечения его устойчивости / С. П. Бахаева, Т. В. Михайлова // Маркшейдерский вестник, 2004. № 1. - С. 40-43.

18. Бахаева, С. П. Условия и причины оползня изотропных массивов на угольных разрезах Кузбасса / С. П. Бахаева, М. А. Кузнецов, Е. В. Костюков // Маркшейдерский вестник, 2004. № 1. - С. 43^17.

19. Крамсков, Н. П. Оценка устойчивости откосов бортов карьеров при комбинированной отработке запасов кимберлитовых трубок Якутии / Н. П. Крамсков, К. И. Никифоров // Маркшейдерский вестник, 2006. № 2. -С. 37-40.

20. Попов, В. Н. Оценка устойчивости откосов карьера по наблюдаемым деформациям / В. Н. Попов, С. Э. Никифоров, И. В. Красножен и др. // Маркшейдерский вестник, 2006. № 3. - С. 46^19.

21. Бахаева, С. П. Обеспечение безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на подработанной территории на основе прогноза ожидаемых сдвижений и деформаций / С. П. Бахаева, С. В. Манакова // Маркшейдерский вестник, 2006. № 4. - С. 34-48.

22. Среданович, А. В. Повышение устойчивости борта карьера / А. В. Среданович, В. Ф. Корабельников // Маркшейдерский вестник, 2004 — №4.-С. 33-35.

23. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, интерпретации их результатов и прогнозу устойчивости / ВНИМИ. Л., 1987. - 118 с.

24. Генике, А. А. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии / А. А. Генике, Г. Г. По-бединский. М. : Картогеоцентр - Геодезиздат, 1999. - 272 с.

25. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках / М. А. Перегудов, И. И. Пацеев, В. И. Борщ-Компаниец и др.. М. : Недра, 1980. — 366 с.

26. Бахаева, С. П. Маркшейдерское обеспечение планирования развития горных работ на угольных разрезах : текст лекций / С. П. Бахаева, А. Л. Вирула, В. В. Ермошкин ; Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово, 1995.-96 с.

27. Бузук, Р. В. Маркшейдерские опорные геодезические сети : учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. / ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2004. -287 с.

28. Бахаева, С. П. Маркшейдерские работы при открытой разработке полезных ископаемых : учеб. пособие / С. П. Бахаева // Кузбас. гос. тех, ун-т. — Кемерово, 2010. 171 с.

29. Нурпеисова, М. Б. Методика маркшейдерско-геодезических наблюдений за устойчивостью внутренних отвалов / М. Б. Нурпеисова X. М. Ка-сынканова, Г. Н. Кыргизбаева // Маркшейдерский вестник, 2006. — № 3. —1. С. 49-51.

30. Левкин, Ю. М. Разработка автоматизированной информационной системы маркшейдерского мониторинга / Ю. М. Левкин // ГИАБ. 2004. — № 5. -С. 139-145.

31. Кирков, А. Е. Переспективы применения телеметрических наблюдений за сдвижением толщи горных пород / А. Е. Кирков // Маркшейдерский вестник, 2007. № 2. - С. 46-48.

32. Половников, В. А. Реализация автоматизированного маркшейдерского обеспечения открытых горных работ в программном комплексе "Геокод карьер" / В. А. Половников // Маркшейдерский вестник, 2009. — № 1. — С. 29-30.

33. Игнатов, Ю. М. Метод построения цифровой горно-геометрической модели строения горного массива для анализа его структуры с использованием ГИС-технологии / Ю. М. Игнатов, С. А. Циганков // ГИАБ, 2010. № 4. -С. 91-96.

34. Игнатов, Ю. М. Совместное использование горно-геометрических данных и цифрового маркшейдерского плана в ГИС для поиска опасных зон / Ю. М. Игнатов // Вестник КузГТУ. 2010. - № 1. - С. 139-143.

35. Кутепов, Ю. И. Изучение инженерно-геологических условий гидроотвалов Кузбасса на различных этапах существования / Ю. И. Кутепов, Н. А. Кутепова, А. X. Саркисян // ГИАБ, 2004. № 5. - С. 145-150.

36. Кутепов, Ю. И. Прогноз гидродинамических процессов в приборто-вом массиве при затоплении карьера / Ю. И. Кутепов, И. А. Кутепова, В. А. Подольский // ГИАБ, 2004. № 5. - С. 65-73.

37. Кутепов, Ю. И. Дистанционный контроль устойчивости намывных массивов / Ю. И. Кутепов, В. Н. Зуй, А. Ю. Панфилов, С. А. Пуневский // ГИАБ, 2008. № 9. - С. 148-155.

38. Кутепов, Ю. И. Обеспечение безопасности гидроотвалов при открытой добыче угля / Ю. И. Кутепов, Н. А. Кутепова // ГИАБ, 2007. № 1. — С. 125-132.

39. Кириченко, Ю. В. Мониторинг устойчивости откосных сооружений намывных массивов Михайловского ГОКа / Ю. В. Кириченко, В. Ю. Кириченко, В. А. Лаушкина и др. // Маркшейдерский вестник, 2005. № 1. — С. 26-30.

40. Тирнель, М. Г. Исследование состояния насыпных дамб и их оснований комплексом сейсмо- и электроразведочных методов / М. Г. Тирнель, М. Ю. Богаков, Я. М. Юфа // ГИАБ, 2005. № 7. - С. 119-122.

41. Дубровский, Ю. В. Проблемы применения спектральной геоакустики при решении инженерно-геологических задач в верхней части разреза / Ю. В. Дубровский // ГИАБ, 2007. № 5. - С. 193-197.

42. Тирнель, М. Г. Новый вариант томографии при сейсмическом прогнозе состояния горного массива / М. Г. Тирнель // ГИАБ, 2005. № 6 — С. 79-85.

43. Простов, С. М. Прогноз устойчивости грунтовых дамб / С. М. Простов, Е. В. Костюков, С. П. Бахаева: РАЕН. Кемерово; М. : Изд. объед. "Российские университеты": Кузбассвузиздат-АСТШ, 2006. — 172 с.

44. Яковлев, А. В. Контроль за состоянием оползневого участка главного карьера Качканарского ГОКа методом электрометрии / А. В. Яковлев, Н. И. Ермаков // ГИАБ, 2004. № 6. - С. 85-88.

45. Глебов, С. В. Геофизическое обеспечение разработки Верхнекамского месторождения солей / С. В. Глебов // ГИАБ, 2004. № 9. - С. 89-92.

46. Федянин, А. С. Уточнение конструктивных параметров борта глубокого карьера на основе геофизических методов / А. С. Федянин // ГИАБ,2004.-№9.-С. 99-104.

47. Федянин, А. С. Обоснование рациональных параметров бортов глубокого карьера на основе геофизических методов мониторинга / А. С. Федянин // ГИАБ, 2005. № 7. - С. 130-137.

48. Простов, С. М. Прогнозирование зон скрытой фильтрации в грунтовом массиве при ведении открытых горных работ / С. М. Простов, Е. В. Костюков, В. А. Хямяляйнен, М. А. Кузнецов // ГИАБ, 2005. № 9. - С. 64-68.

49. Владов, М. А. Введение в георадиолокацию / М. А. Владов,

50. A. В. Старовойтов. М. : Изд-во МГГУ, 2004. - 134 с.

51. Замятин, А. Л. Георадарное зондирование деформироваемого участка борта главного карьера Высокогорского ГОКа / А. Л. Замятин // ГИАБ,2005. -№ 10.-С. 79-84.

52. Хачай, О. А. Электромагнитный метод изучения устойчивости бортов карьеров (теория, практические результаты) / О. А. Хачай, Е. Н. Новгородо-ва, А. В. Кононов, А. Ю. Хачай // ГИАБ, 2006. № 4. - С. 288-296.

53. Кирков, А. Е. Автоматизация процесса обработки результатов геомеханического мониторинга / А. Е. Кирков // ГИАБ, 2007. № 1. - С. 136-139.

54. Демьянов, В. В. Техническое и информационное обеспечение системы автоматизированного контроля устойчивости бортов карьеров /

55. B. В. Демьянов, С. М. Простов, В. А. Хямяляйнен // ГИАБ, 2006. № 9.1. C. 113-118.

56. Демьянов, В. В. Устройства первичной обработки информации геофизических датчиков / В. В. Демьянов, С. М. Простов, Р. Ю. Сорокин // ГИАБ, 2006. -№ 1.-С. 162-165.

57. Лиферова, О. Л. Автоматизация маркшейдерских работ на карьерах / О. Л. Лиферова // Маркшейдерский вестник, 2003. № 3. - С. 56-60.

58. Гордеев, В. А. Новые технологии геомеханического мониторинга карьеров / В. А. Гордеев, А. В. Самарин // Маркшейдерский вестник, 2004. — № 1. — С. 33-36.

59. Яковлев, П. В. О применении фотограмметрических методов для наблюдений за сдвижением земной поверхности / П. В. Яковлев, Т. П. Шаталова // Маркшейдерский вестник, 2004. № 1. - С. 47-52.

60. Шмырко, А. Н. Разработка системы мониторинга для безопасного ведения горных работ в условиях карьера "Удачный" / А. Н. Шмырко, Е. Н. Пе-реверзев, А. Л. Черняховский и др. // ГИАБ, 2004. № 3. - С. 251-259.

61. Назаров, А. С. Фотограмметрия / А. С. Назаров. М. : ТетраСи-стемс, 2006. — 368 с.

62. Обиралов, А. И. Фотограмметрия и дистанционное зондирование / А. И. Обиралов, А. Н. Лимонов, Л. А. Гаврилова. М. : КолосС, 2006. - 334 с.

63. Чандра, А. М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / А. М. Чандра, С. К. Гош. М. : Техносфера, 2008. -312 с.

64. Минько, В. Ю. Технологическое проектирование аэрофотосъемки : справочник / В. Ю. Минько. -М. : Недра, 1991. 154 с.

65. Карпухин, С. С. Аэрокосмическое и картографическое обеспечение экологического мониторинга территорий интенсивного недропользования / С. С. Карпухин, Е. А. Бровко, В. Ф. Игнатьев // Маркшейдерский вестник, 2004. № 4. - С. 52-56.

66. Киенко, Е. П. Материалы многозональных космических съемок и их использование для цели топографического и тематического топографирова-ния / Е.П. Киенко, К.А. Бровко // Маркшейдерский вестник, 2003. — № 4. — С. 36-44.

67. Дмитриев, В. Г. Построение модели местности по космическим и конвергентным оптико-электронным снимкам / В. Г. Дмитриев // Маркшейдерский вестник, 2004. № 4. - С. 56-59.

68. Панфилов, А. Ю. Компьютерная обработка съемки оползней на карьерах / А. Ю. Панфилов // Маркшейдерский вестник, 2004. № 4. - С. 6064.

69. Тимофеева, О. А. Использование фотограмметрических методов при съемке открытых угольных месторождений / О. А. Тимофеева // Гисобоз-рение, 1999. № 3-4. - С. 25-26.

70. Кривенко, А. А. Исследования оседаний подработанной территории методом интерференции постоянных отражений / А. А. Кривенко, Ю. А. Каш-ников // Изв. вузов. Горный журнал, 2009. № 8. - С. 64-73.

71. Zienkieviez, О. С. Nhe Finite Elemint Method / О. С. Zienkieviez,

72. R. L. Taylor. 4 Ed., Vol. 1. - McGraw-Hill, 1989.

73. Костюков, E. В. Экспериментально-аналитическое исследование геомеханического состояния техногенного массива гидроотвала / Е. В. Костюков, С. М. Простов, С. П. Бахаева // Вестник КузГТУ, 2007. № 6.2. -С. 24-28.

74. Фисенко, Г. J1. Устойчивость бортов карьеров и отвалов / Г. Л. Фисенко. -М. : Недра, 1965. 378 с.

75. Бахаева, С. П. Расчет устойчивости бортов карьеров на ПВМ : учеб. пособие / С. П. Бахаева, Т. В. Михайлова; ГУ КузГТУ. Кемерово, 1998. -102 с.

76. Ермошкин, В. В. Опыт внедрения автоматизированной системы планирования и контроля горных работ на ОАО ХК "Кузбассразрезуголь" /

77. B. В. Ермошкон, Р. Г. Клейменов // Вестник ТЭК Кузбасса, 2001. № 3.1. C. 63-66.

78. Ермошкин, В. В. Автоматизированная система планирования и контроля горных работ / В. В. Ермошкин, Р. Г. Клейменов // Маркшейдерский вестник, 2002. № 2. - С. 51-55.

79. Клейменов, Р. Г. Автоматизация маркшейдерского обеспечения открытых горных работ / Р. Г. Клейменов, В. А. Половников // Маркшейдерский вестник, 2005.- № 4. С. 55-59.

80. Голицина, О. Л. Программирование на языке высокого уровня: учеб. пособие / О. Л. Голицина, И. И. Попов. М. : ФОРУМ, 2008. - 496 с.

81. Крылов, Е. В. Техника разработки программ: В 2 кн. Кн. 1. Программирование на языке высокого уровня / Е. В. Крылов, В. А. Острейковский, Н. Г. Типикин. М. : Высш. шк., 2007. - 327 с.

82. Крылов, Е. В. Техника разработки программ: В 2 кн. Кн. 2. Технология, надежность и качество программного обеспечения / Е. В. Крылов, В. А. Острейковский, Н. Г. Типикин. М. : Высш. шк., 2008. - 469 с.

83. Бежанова, М. М. Практическое программирование. Структуры данных и алгоритмы / М. М. Бежанова, Л. А. Москвина, И. В. Поттосин. — М. : Логос, 2001.-224 с.

84. Джеффри П. Мак-Манус. Обработка баз данных на Visual Basic 6 / Пер. с англ. К.; М.; СПб. : Изд. дом Вильяме, 1999. - 672 с.

85. Роджер Дженнингс. Руководство разработчика баз данных на Visaul Basic 6 / Пер. с англ. К. ; М. ; СПб. : Изд. дом "Вильяме", 1999. - 976 с.

86. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612398. Расчет смещений гидроотвала / Е. А. Капралов, К. В. Чух-нов, С. М. Простов, Р. Г. Клейменов, М. В. Гуцал; Заявл. 22.12.2009; № 2009617338; Зарегистр. 02.04.2010.

87. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612399. Расчет оседаний гидроотвала / К. В. Чухнов, Е. А. Капралов, С. М. Простов, Р. Г. Клейменов, М. В. Гуцал; Заявл. 22.12.2009; № 2009617337; Зарегистр. 02.04.2010.

88. Клейменов, Р. Г. Аэрофотографический мониторинг деформационных процессов на гидроотвалах угольных разрезов / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов, М. В. Гуцал и др. // Вестник Куз ГТУ. 2009. - № 4. - С. 3-7.

89. Инструкция о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России (РО 03-259-98). М., 1996. - 10 с.

90. Методические рекомендации по составлению проекта мониторинга безопасности гидротехнических сооружений на поднадзорных Госгортехнадзо-ру России производствах, объектах и в организациях (РО 03-417-01). -М., 2001. -20 с.

91. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах / ВНИМИ. СПб : Недра, 1998. - 114 с.

92. Клейменов, Р. Г. Контроль состояния и свойств техногенных массивов гидроотвалов на угольных разрезах Кузбасса // Р. Г. Клейменов, В. В. Ермошкин, С. М. Простов // ГИАБ. 2009. - № 10. - С. 157-160.

93. Гальперин А. М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений / А. М. Гальперин, Е. М. Шафаренко. — М. : Недра, 1977. 245 с.

94. Шестаков, В. М. Гидрогеомеханика : учебник / В. М. Шестаков. — М. : КДУ, 2009. 334 с.

95. Жариков, В. П. Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обоснование эксплуатации и рекультивации гидроотвалов вскрышных пород Центрального Кузбасса / В. П. Жариков // Автореф. . канд. техн. наук. М. : МГГУ, 2005. - 17 с.

96. Бахаева, С.П. Обеспечение безопасности Восточного борта ОАО "Разрез Кедровский" на основе геомеханического мониторинга / С.П. Бахаева,

97. Е.А. Серегин, А.И. Федосеев // Безопасность труда в промышленности, 2002. — №6.-С. 29-31.

98. Протасов, С. И. Опыт отработки намывных четвертичных пород с площади бывшего гидроотвала № 3 ОАО "Разрез Кедровский" / С. И. Протасов,

99. B. Р. Вегнер, С. П. Бахаева и др. // ГИАБ, 2004. № 3. - С. 268-273.

100. Бахаева, С. П. Исследование гидрогеомеханических процессов техногенных массивов / С. П. Бахаева, Е. В. Костюков, С. И. Протасов и др. // Вестник КузГТУ, 2005. № 3. - С. 41-43.

101. Федосеев, А. И. Инженерно-геологическое обоснование частичной ликвидации гидроотвалов вскрышных пород / А. И. Федосеев // Автореф. . канд. техн. наук. М. : МГГУ, 2006. - 21 с.

102. Простов, С. М. Прогноз безопасного состояния намывного массива участка открытых горных работ на основе гидрогеологического мониторинга /

103. C. М. Простов, Е. В. Костюков, С. П. Бахаева и др. // Вестник КузГТУ, 2006. -№5.-С. 12-16.

104. Клейменов, Р. Г. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала угольного разреза / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов, М. В. Гуцал // Вестник РАЕН (ЗСО), 2009. Вып. 11. - С. 60-66.

105. Клейменов, Р. Г. Мониторинг при наращивании дамбы гидроотвала "Бековский" / Клейменов Р. Г., Простов С. М. // Вестник КузГТУ, 2009. — № 5. — С. 3-6.

106. Кутепов, Ю. И. Закономерности формирования порового давления при гидроотвалообразовании и отсыпке "сухих" отвалов / Ю. И. Кутепов, Н. А. Кутепова //ГИАБ. 2008. - № 11. - С. 212-220.

107. Клейменов, Р. Г. Прогноз устойчивости отвала вскрышных пород на намывном основании / Р. Г. Клейменов, Е. В. Костюков, С. М. Простов и др. // Вести. КузГТУ, 2008. № 3. - С. 12-14.

108. Клейменов, Р. Г. Комплексный мониторинг процессов в гидроотвале, расположенном в прибортовой зоне / Р. Г. Клейменов, С. М. Простов, М. В. Гуцал // ГИАБ, 2010. № 7. - С. 157-160.