CC BY
42
© A.M. Гальперин, Ю.И. Кутепов, B.C. Круподеров, 2015
УДК 622.015
А.М. Гальперин, Ю.И. Кутепов, В.С. Круподеров
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТВАЛЬНЫХ МАССИВОВ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Рассмотрены инженерно-геологические условия формирования гидроотвалов, хвостохранилиш, отвальных насыпей. Освещаются вопросы совершенствования удаленного контроля состояния откосных сооружений с использованием замеров порового давления и комплексного зондирования техногенных массивов и их оснований. Отмечается целесообразность бескабельной связи пунктов наблюдений, приема и обработки информации. Для оперативного решения задач экологического развития горнопромышленных регионов предлагается выполнить инженерно-геологическое районирование КМА и Кузбасса с учетом накопленных данных гидрогеоме-ханического мониторинга.
Ключевые слова: гидроотвал, хвостохранилише, отвальная насыпь, гидро-геомеханический мониторинг, комплексное зондирование.
В результате вмешательства человека в литосферу его геологическая деятельность стала сопоставимой с природными геологическими процессами. Это дало основание В.И. Вернадскому еще в 1925 году заявить, что человек своей научной мыслью создает «новую геологическую силу».
По имеющимся данным, общее количество ежегодно перемещаемой на планете горной массы превышает 100 миллиардов тонн. Результатом такого воздействия является образование техногенных массивов — искусственно сформированных в природном ландшафте геологических тел, представленных горными породами, отходами обогащения, золами, шлаками, шламами. Размеры земельных отводов крупнейших горнодобывающих предприятий измеряются тысячами гектаров отчуждаемых и нарушаемых земель. Разработка месторождений сопряжена также с потерями ценных компонентов в недрах при некомплексной переработке добытого минерального сырья.
В процессе обогащения руд в настоящее время теряется более трети олова и около четверти железа, вольфрама, молибдена и др. Совершенствование технологических процессов
обогащения позволяет рассматривать техногенные массивы хвостохранилищ как месторождения различных видов минерального сырья.
Академиком РАН К.Н.Трубецким дана классификация техногенных месторождений, отмечается важность освоения хранилищ отходов горного производства в области построения системы природоохранной деятельности, рассматриваются особенности и экологические последствия развития минерально-сырьевого комплекса при переходе к концепции устойчивого развития природы и общества [1, 2, 3].
Высокий удельный вес открытого способа разработки российских месторождений полезных ископаемых свидетельствует о сохранении этого направления развития горнодобывающих отраслей. Производство открытых горных работ сопровождается формированием отвальных насыпей, хвостохранилищ, гидроотвалов. При этом воздействие на окружающую среду современных карьеров и техногенных массивов приобретает региональный характер.
К числу негативных последствий формирования техногенных массивов следует отнести ухудшение состояния атмосферы, сокращение площадей земель, пригодных в большинстве случаев для сельскохозяйственного пользования, изменение природного ландшафта и загрязнение почвенного покрова, развитие эрозионных процессов, изменение состояния и свойств горных пород, слагающих основания техногенных массивов, а также гидрологического и гидрогеологического режима района, возникновение горно-геологических процессов и явлений, носящих порой катастрофический характер. Необходимой предпосылкой разработки экологически безопасных технологических решений по формированию техногенных массивов является учет физико-географических, геологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и горнотехнических факторов, определяющих состояние и характер возможного изменения геологической среды.
К характерным инженерно-геологическим особенностям насыпных техногенных массивов и их оснований относятся: нарушенность структуры пород в теле насыпи, обусловливающая снижение прочности по сравнению с естественным залеганием; фракционирование пород и самовыполаживание откосов; существенное изменение прочности пород насыпей во
времени — сопротивление сдвигу увеличивается в связи с уплотнением или снижается при увлажнении пород насыпи и основания; возникновение в водонасыщенных глинистых породах насыпей и их оснований порового давления, способствующего развитию оползней различных типов.
Намывные горнотехнические сооружения - гидроотвалы и хвостохранилища 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 соответственно загрязнению глинистыми или токсичными пульпами плодородных земель, и также к дополнительному (по отношению к обусловленному фильтрационными потерями) загрязнению поверхностных и подземных вод.
Гидроотвалы предназначены для складирования с применением средств гидромеханизации вскрышных пород (покровных отложений) на открытых горных разработках. Гидровскрышные работы выполняются в бассейне КМА (общий объем вскрыши в гидроотвалах к 2009 г. составил около 500 млн м3), Кузбассе (общий объем складированной гидровскрыши более 1 млрд. м3), Канско-Ачинском угольном бассейне, на Семилук-ских карьерах огнеупорных глин и на ряде месторождений цветных металлов. Состояние массивов гидроотвалов характеризуется специфическими особенностями: перемещением фронта намыва от обвалования к прудку-отстойнику при увеличении мощности техногенного массива; формированием техногенных толщ тонкодисперсных отложений за периоды от нескольких лет до двух - трех десятилетий при интенсивности намыва 1- 8 м/год; фракционированием пород при намыве и разнородностью складируемого материала, чем определяется пространственно-временная изменчивость структуры, текстуры, прочностных и деформационных характеристик техногенных отложений; концентрацией значительного объема неконсолидированных отложений во внутренних зонах гидроотвалов, обусловливающей высокую землеемкость этих сооружений и препятствующей последующему использованию намывных территорий после заполнения гидроотвалов.
Главными технологическими функциями хвостохранилищ являются: складирование твердой фазы отходов обогащения; необходимое осветление воды и снижение содержания флото-реагентов до значений, при которых допустимо использование всего слива хвостохранилища в технологическом процессе; создание накопительной емкости для водоснабжения при замкнутом водообороте.
В связи с увеличением отрицательного влияния хвостохра-нилищ на окружающую среду в условиях роста объемов перерабатываемого минерального сырья, большое значение приобретают вопросы консервации и рекультивации этих сооружений. Первостепенное значение имеют пылеподавление на всех этапах формирования сооружения и обеспечение эффективного вторичного использования хвостов. Отличительной особенностью формирования хвостохранилищ (по сравнению с гидроотвалами) является преимущественное круглогодичное наращивание намывного массива. Общий объем хвостохрани-лищ в РФ - около 5 млрд м3.
Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области обращения с отходами ведет к опасному загрязнению окружающей природной среды и создает реальную угрозу здоровью населения. С отходами теряются минеральные ресурсы, многими из которых страна практически уже не располагает.
На территории России в отвалах различных типов накоплено свыше 85 млрд т твердых отходов, в том числе 80 млрд т — горнопромышленных, количество которых ежегодно увеличивается почти на 2 млрд т; отвалами, шламонако-пителями и хвостохранилищами занято свыше 300 тыс. гектаров земель.
Инженерно-геологические, геомеханические и геолого-геохимические исследования намывных техногенных массивов гидроотвалов и хвостохранилищ проводятся для повышения эффективности формирования и последующего использования этих сооружений, обеспечения экологической и промышленной безопасности. На основании исследований разрабатываются технологические решения по формированию намывных массивов с учетом направлений их последующего использования.
В одной из последних публикаций академика В.В. Ржевского отмечалось: «к особым обязанностям «корпуса горных инженеров» относится требование комплексного использования недр, соблюдение экологического равновесия, удовлетворение потребности народного хозяйства при общем минимуме отводов земли для горных работ» [4].
Сокращение отчуждаемых земель невозможно без выполнения комплекса инженерно-геологических и гидрогеомехани-ческих исследований намывных техногенных массивов для решения вопросов реконсервации, наращивания намывом гидротехнических сооружений или размещения на них «сухих» отвалов. Комплексное обоснование технических решений по увеличению вместимости сооружений позволяет обеспечить промышленную и экологическую безопасность отвальных хозяйств и улучшить их экономические показатели.
Мониторинг техногенных массивов является важнейшим элементом функционирования отвальных сооружений. Задачи мониторинга: установление соответствия реальных условий отвалообразования проектным; определение свойств пород сооружения и его основания; сравнение фактических расчетных показателей свойств с проектными и внесение необходимых поправок в проектные решения; оценка устойчивости сооружения на любой момент времени; контроль за выполнением проектных мероприятий по обеспечению устойчивости и при необходимости назначение дополнительных мероприятий.
Наиболее трудоемким и технически сложным является геомеханический контроль намывных массивов, к числу основных задач которого относятся: определение показателей водно-физических свойств и гранулярного состава намывных пород; установление положения депрессионной кривой; получение характеристик деформируемости и сопротивления сдвигу пород тела и оснований сооружений; определение вертикальных и горизонтальных смещений ограждающих дамб и внутренних зон намывных массивов; оценка устойчивости откосов дамб для различных этапов возведения сооружений; установление несущей способности намывных породных масс [5].
Безопасность и технико-экономическая эффективность функционирования гидроотвалов и хвостохранилищ обеспечивается использованием разработанной системы инженерно-геологического обеспечения отвалообразова-
ния (СИГО) [6]. Она позволяет управлять параметрами сооружений и технологических схем их формирования в периоды строительства, эксплуатации, консервации и ликвидации объектов. СИГО включает комплекс работ и исследований по изучению, прогнозу и контролю состояния и свойств намывных техногенных массивов и естественных оснований гидротехнических сооружений, а также геодинамических и гидрогеомеханических процессов и явлений, сопровождающих их формирование. Характеризуется определенной цикличностью в выполнении указанных видов работ, связанной с возведением гидроотвалов и хвостохранилищ отдельными технологическими циклами — ярусами. Так, формирование объектов промышленной гидротехники - гидроотвалов и хвостохранилищ начинается с отсыпки дамбы первичного отвалообразования и последующего намыва пород в сформированную емкость. После этого строится дамба наращивания, создается новая емкость и производиться новый намыв. Количество дамб наращивания может быть различным в соответствии с проектом: от одной до десяти и более. Например, на гидроотвале «Бековский» разреза «Бачатский», общая высота которого к сезону 2014 году составила 77,5 м, всего построено 15 дамб.
СИГО включает комплекс работ и исследований, выполняемых в рамках трех направлений:
1) изучение инженерно-геологических условий;
2) обоснование оптимальных параметров гидроотвалов и хвостохранилищ;
3) мониторинг состояния гидротехнического сооружений.
При оценке инженерно-геологических условий изучают
строение, состав, физическое и напряженное состояние и физико-механических свойств намывных пород и отложений естественных оснований. При этом используются различные лабораторные и полевые методы, включающих точечные и объемные опробования массивов пород. В особо ответственных слу-
чаях применяются крупномасштабные эксперименты по формированию на намывных массивах опытных насыпей с замером их деформаций и избыточного порового давления в нагружаемых породах.
Итогом такого изучения является разработка гидрогеоме-ханической модели объекта (ГГМО), позволяющей оценивать и прогнозировать состояние устойчивости отвала (гидроотвала) с учетом определяющих природных и технологических факторов. ГГМО является основой для обоснования параметров отвала (высоты, угла откоса, количества и высоты ярусов), порядка и интенсивности формирования намывного объекта. Оптимальные параметры гидроотвалов и хвостохранилищ выбирают на основании расчетов устойчивости с учетом технологических и природных огранический методом сравнения экономической эффективности по минимуму затрат на отвалообразование в течение установленного срока эксплуатации. Расчеты устойчивости производят по известным методикам с использованием инженерных методов расчета и математического моделирования с использованием комплексов МКЭ.
В рамках последнего (третьего) направления — мониторинга безопасности ГТС, выполняются различные виды инженерно-геологических, гидрогеологических, маркшейдерских и технологических работ. Инженерно-геологические работы включают изучение строения намывного массива и основания сооружения, напряженного и физического состояния, а также физико-механических и водных свойств пород. Гидрогеологические работы проводятся с целью организации мониторинговых гидрогеологических наблюдений за режимом подземных вод в намывных массивах и основаниях ГТС. При этом используются различные технические средства от открытых пьезометров до датчиков порового давления. Маркшейдерские работы обеспечивают наблюдения за деформациями поверхности сооружений по реперным линиям. По результатам выполненных инженерно-геологических и гидрогеологических работ вносятся изменения в ГГМО и выполняются расчеты устойчивости, а затем с привлечением результатов маркшейдерского и технологического контроля осуществляется корректировка параметров сооружений.
Таким образом, предложенная система инженерно-геологического обеспечения отвалообразования (СИГО) включает комплекс инженерно-геологических, гидрогеологических, маркшейдерских и технологических работ, направленных на получение исходной информации для выбора и корректировки параметров отвальных сооружений, исходя из заданных технологических, экологических и экономических условий при обеспечении безопасности горных работ.
Наиболее трудоемкими и технически сложными является наблюдения за поровым давлением, которые можно отнести как к инженерно-геологическим, так и гидрогеологическим работам мониторинга безопасности [10, 12]. Эти наблюдения позволяют выполнить контроль наряженного состояния формируемого намывного массива, в сочетании с маркшейдерскими наблюдениями и геомеханическими расчетами определить критические и предельно-допустимые критерии безопасности, которые позволяют управлять процессами устойчивости откосов гидротехнических сооружений и, тем самым, обеспечивать безопасность их функционирования. Поровое давление в породных массивах определяется с помощью специальных датчиков и различных зондов. В этих случаях данные приборы либо помещаются в массив после бурения скважины, либо задавли-ваются специальными механизмами.
К настоящему времени на головных дамбах хвостохрани-лищ Лебединского и Стойленского ГОКов МГГУ оборудованы системы удаленного автоматизированного контроля, обеспечивающие дистанционное определение с заданной частотой коэффициента запаса устойчивости этих ответственных гидротехнических сооружений.
Опыт эксплуатации гидроотвалов и хвостохранилищ, а также других гидротехнических и отвальных сооружений свидетельствует о возникновении крупных аварий при отсутствии надежной информации о состоянии техногенных массивов (гидроотвал № 1 комбинат «КМАРуда», 1964 г.; гидроотвал «Балка Чуфичева», Лебединский ГОК, 1981 г.; гидроотвал «Бековский», Кузбасс, 1988 г.; хвостохранилище Стебников-ского ГХК, 1983 г.; хвостохранилище Качканарского ГОКа, 1999 г., хвостохранилище Карамкенского ГОКа, 2009 г.).
Работы по контролю порового давления и устойчивости откосных сооружений хвостохранилищ на Михайловском ГОКе не проводятся с 2001 г.
На Лебединском ГОКе измерения порового давления в системе дистанционного контроля на головной дамбе хвосто-хранилища, а также по профилям дамб гидроотвалов прерваны с 2010 г.
Систематическая работа контрольной системы продолжается лишь на Стойленском ГОКе, где на хвостохранилище функционируют пять измерительных профилей, из которых слабейший контролируется дистанционно с помощью автоматизированного скважинного устройства.
К 2013 г. ЛЕНВОДОКАНАЛПРОЕКТ выполнил проект наращивания хвостохранилища Лебединского ГОКа с высотой головной дамбы около 100 м.
МГГУ (2008—2009 гг.) обосновано наращивание головной дамбы до отметки гребня 242 м (высота около 97 м). Для обеспечения рабочего проектирования в отчете МГГУ указаны необходимые работы по мониторингу и дополнительным изысканиям. Использование современных средств контроля (дистанционный контроль) и изысканий (комбинированных зондов и стабилометров) в проекте наращивания не предусматривается.
На Михайловском ГОКе, где развиваются оползни отвала на слабом наклонном основании, для контроля состояния отвального массива также необходимы дистанционные замеры порового давления как индикатора напряженно-деформированного состояния.
Для МГОКа разработаны также предложения по использованию территории гидроотвала «Лог Шамаровский» и пылепо-давлению на хвостохранилище.
Прекращение работ по мониторингу ответственных гидротехнических отвальных сооружений опасно и, особенно, для крупнейшего хвостохранилища Лебединского ГОКа, где вблизи головной дамбы расположен отвал Стойленского ГОКа и на низовом откосе размещается концентратопровод.
В рамках комплексной темы «Ресурсосберегающее размещение отходов горного производства» МГГУ-МГИ и центром по геомеханике НМСУ «Горный» разработаны различные вари-
анты удаленного контроля порового давления: при наличии и отсутствии проводной связи между скважинами, где заложены датчики для измерения порового давления.
В настоящее время получили большое распространение устройства контроля и управления удаленных объектов через сотовую связь стандарта GSM в нескольких режимах^РИБ, SMS и т.д.). Устройство для удаленного контроля состояния намывных плотин, в которых установлены струнные датчики давления воды системы ДИГЭС (ранее «Гидропроект», Москва) разработано во ВНИМИ и НПФ «Карбон» (г. Санкт-Петербург).
Скважинный автоматический периодомер САП-IM/GSM предназначен для измерения в автоматическом режиме периодов колебаний струнных датчиков давления типа ПДС, накопления результатов измерения в энергонезависимой памяти и передаче данных по сотовой GSM сети в компьютер.
Принцип измерения заключается в подаче короткого высоковольтного импульса на обмотку возбуждения датчика и измерении периода свободных затухающих колебаний, наводимых струной датчика в обмотке, после снятия импульса возбуждения. Период колебаний зависит от внешнего давления на мембрану датчика.
В качестве критериев безопасности в системе гидрогеоме-ханического мониторинга предлагается использовать показатели двух уровней. Критерии I уровня - значения порового давления (Р ) по каждому датчику, соответствующие его распределению в пределах призмы возможного оползания, при котором коэффициент запаса устойчивости (по наиболее напряженной поверхности скольжения) равен нормативному значению для основного сочетания нагрузок, что соответствует нормальным условиям эксплуатации сооружения. Критерии II уровня - значения порового давления (Р ) в пределах призмы
возможного оползания, при котором коэффициент запаса устойчивости равен нормативному показателю для особого сочетания нагрузок и при превышении которых эксплуатация в проектном режиме недопустима (так как состояние сооружения может стать предаварийным).
Для контролирования состояния откосов с невысоким коэффициентом запаса (близким к нормативному) необходимо также знать значения критического порового давления (Рикр), при котором коэффициент запаса устойчивости близок к единице (состояние предельного равновесия).
К настоящему времени описанная автоматизированная система контроля внедрена на гидроотвале № 3 разреза «Кед-ровский» для контроля безопасности при гидромеханизированной выемке намывного массива, на гидроотвалах разрезов «Талдинский», «Бачатский», «Краснобродский», «Черниговский» (Кузбасс), на головных дамбах хвостохранилищ Лебединского и Стойленского ГОКов (КМА).
Эффективный контроль за состоянием откосных сооружений осуществляется путем комплексного зондирования приот-косных зон и использованием стационарных датчиков-пьезодинамометров, заложенных по расчетным профилям в теле и основании дамбы на различных этапах формирования намывного массива [5, 10].
В МГГУ разработана программа оперативного определения коэффициента запаса устойчивости п в зависимости от измеренного пьезодинамометрами давления воды, приведенного к вероятным поверхностям скольжения. Расчет устойчивости выполняется методами алгебраического суммирования и многоугольника сил. Определение текущего коэффициента запаса устойчивости производится в зависимости от площади эпюры давления воды, определяемой путем снятия замеров величин Рш или Ьш по вероятной поверхности скольжения.
Контроль состояния техногенных массивов осуществляется с помощью датчиков порового давления и комбинированных зондов МГГУ (Патенты Российской Федерации № 1624093, 1993 г. и № 2025559, 1994 г.).
В 2013 году разработанная ВСЕГИНГЕО беспроводная система дистанционного контроля «Орфей-1» внедрена кафедрой геологии МГГУ на Стойленском ГОКе. Система (даталоггер) представляет собой устройство цилиндрической формы, в котором находится батарейка, микросхема, антенна, пластиковая крышка, с уплотнительной резинкой
внутри. Данная система устанавливается в каждую скважину, где установлен датчик. Даталоггер «Орфей-1» предназначен для считывания, обработки, хранения и передачи показаний датчиков с аналоговыми выходами. В зависимости от выбранного режима работы даталоггер позволяет организовать автоматизированную систему как непрерывного, так и периодического мониторинга.
При непрерывном мониторинге даталоггер в режиме реального времени передает показания датчиков в базу данных системы мониторинга.
Обмен с удаленным сервером происходит по одному интерфейсу — беспроводному СБМСРНБ. Для резервного питания даталоггера используется внутренний источник питания.
При инженерно-геологических исследованиях техногенных массивов КМА и Кузбасса разработаны и внедрены новые способы и средства зондирования техногенных массивов и дистанционного контроля их состояния. Большое распространение на отвалах рыхлых пород и гидроотвалах получил метод вращательного среза, который для части ядерных зон применяют с непосредственным задавливанием крыльчатого зонда (без бурения скважин).
Необходимость исследования состояния, состава и физико-механических свойств горных пород возникает при решении многих инженерно- геологических задач, геоэкологических исследованиях, изучении различных видов загрязнений геологической среды, изучении свойств техногенных отложений, радиоэкологических исследованиях и др.
Большой цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ привел к формированию нового направления исследований на стыке инженерной геологии и каротажной геофизики — созданию метода пенетрационного каротажа [7, 8, 9]. Отечественная пенетрационно-каротажная станция, разработанная ВСЕГИНГЕО и СКБ «Геотехника», представляет собой вдавливающее устройство на транспортной базе высокой проходимости и аппаратурный комплекс, состоящий из измерительного зонда, приемопередающего устройства и полевого вычислительного комплекса. За рубежом статическое зондирование выполняется установками Гоуда, Фугро (Норвегия), Боррос (Швеция), Геомил
(Финляндия — Швеция), Ван-ден-Берг (Голландия - США), Пага-ни (Италия) и др. Однако стоимость этих установок в разы превышает стоимость российского оборудования при сопоставимых технических данных.
На объектах ЛГОКа и СГОКа работала установка СПК-Т со сцинцилляционным детектором гамма-каротажа, определяющим естественный радиоактивный фон. В результате полевых испытаний горных пород определяют: удельное сопротивление породы наконечнику зонда — R, МПа; удельное трение породы по боковой поверхности зонда - Т, МПа; объемную влажность породы нейтрон-нейтронным карота-жом — (ННК) Wo, в долях единицы; плотность породы гамма-гамма каротажом (ГГК) у, т/м3; естественную радиоактивность породы гамма-каротажом (ГК)-1, мкР/ч; однородность горных пород, исходя из значений R, Т, I; вид пород по отношению R/T и значения I; количественную оценку механических, фильтрационных, просадочных физических характеристик пород. Запись информации при проведении испытаний осуществляется синхронно, по мере вдавливания зонда, с помощью датчика глубины. С использованием станции СПК-Т проведено зондирование естественных оснований хвостохранилищ Лебединского и Стойленского ГОКов КМА, намывного массива гидроотвала «Березовый Лог» и насыпного массива мелового отвала Стойленского ГОКа.
Отсутствие систематической оперативной информации о состоянии намывных и насыпных массивов горных пород в таких важнейших горнопромышленных регионах России как КМА и Кузбасс не позволяет в полной мере реализовать основы государственной политики в области экологического развития страны до 2030 г., утвержденные Президентом РФ 30 апреля 2012 г. С учетом декларируемого этим документом принципа презумпции экологической опасности экономической и иной деятельности представляется необходимым выполнение работ по инженерно-геологическому картированию интенсивно осваиваемых территорий для предотвращения негативных последствий крупномасштабных горных работ. Опыт выполнения подобных работ имеется у института (ФГУП) ВСЕГИНГЕО Министерства природных ресурсов РФ.
Заключение
В Российской Федерации значительные территории горнопромышленных районов, в том числе с плодородными почвами, заняты отвалами и гидроотвалами, хранилищами отходов обогащения полезных ископаемых. Эти горнотехнические сооружения занимают значительные площади, сложены отложениями с низкой прочностью и несущей способностью, что влечет за собой развитие опасных геологических процессов и сопутствующее им загрязнение окружающей среды.
В результате разработки месторождений и последующего передела полезных ископаемых образуются техногенные массивы — искусственно сформированные в природном ландшафте геологические тела из обломков горных пород, отходов обогащения, зол, шлаков, шламов и пр. Площади земельных отводов крупнейших горнодобывающих предприятий измеряются тысячами гектаров отчуждаемых и нарушаемых земель. Разработка месторождений сопряжена также с потерями ценных компонентов в недрах при некомплексной переработке добываемого минерального сырья.
В отвалах российских горных предприятий размещены значительные объемы вскрышных пород, измеряющиеся десятками миллиардов кубометров. Только в гидроотвалах и хвосто-хранилищах уложено около 5 млрд м3 отходов обогащения полезных ископаемых и более 1.5 млрд м3 вскрышных пород. Эти сооружения — объекты повышенной экологической опасности, вызывающие загрязнение воздуха, подземных и поверхностных вод, почв, изменение биоценозов на обширных территориях. Выполнение комплекса инженерно-геологических, гидрогеоме-ханических и геолого-геохимических исследований техногенных массивов необходимо для обоснования мероприятий по обеспечению их устойчивости, экономии водных и земельных ресурсов, пополнения минерально-сырьевой базы горных предприятий.
Следует отметить, что роль мониторинга на действующих отвальных объектах трудно переоценить с учетом возможности использования получаемой информации при инженерно-геологическом картировании и разработке мероприятий по восстановлению экологического равновесия нарушенных горными работами территорий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества. -М.: Научтехиздат, 2003. - 260 с.
2. Трубецкой К.Н., Уманец Б.Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных месторождений, основные категории и понятия. Горный журнал. 1989, № 12.
3. Трубецкой К.Н., Чантурия Б.А., Каплунов Д.Р., Рыльникова М.Б. Комплексное освоение месторождений и глубокая переработка минерального сырья. - М.: Наука, 2010.
4. Ржевский Б.Б. Об экономических принципах горных наук. В сб. «Развитие теории открытых горных работ». МГИ, 1991.
5. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. - М.: МГГУ, 2003.
6. Гальперин А.М., Кутепов Ю.И., Кириченко Ю.Б. и др. Освоение техногенных массивов на горных предприятиях. - М.: Изд. «Горная книга», 2012.
7. Грязнов Т.А. Оценка показателей свойств пород полевыми методами. - М.: Недра, 1984.
8. Лебедев Б.И., Ильичев Б.Б., Шевцов К.П., Индюков А. Т. Полевые методы инженерно-геологических изысканий. - М.: Недра, 1988.
9. Круподеров Б.С., Титянин Б.А. Пенетрационный каротаж при инженерно-геологических исследованиях. ГИАБ, № 1, 2007.
10. Monitoring of tailings dams. ICOLD. Bul. 104, Paris, 1996.
11. Кутепов Ю.И., Кутепова Н.А. Изучение порового давления в намывных массивах. Геоэкология, 2006. № 2.
12. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года (Утв. Президентом РФ 30 апреля 2012 г.). ИИЭ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Гальперин Анатолий Моисеевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой геологии, [email protected], НИТУ «МИСиС» Горный институт,
Кутепов Юрий Иванович — доктор технических наук, профессор, зав. лаб. Гидрогеологии и экологии, [email protected], НМСУ «Горный», Круподеров Владимир Степанович — доктор геолого-минералогических наук, профессор, директор, [email protected], ФГУП «ВСЕГИНГЕО».
UDC 622.015
ENGINEERING- GEOLOGICAL PROVISION OF FORMATION AND THE FOLLOWING USE OF DUMP MASSIVES AT MINING ENTERPRISES
Galperin A.M., Mining Institute, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia.
Kutepov Y.I., National Mineral Resourses University «Mining», St. Petersburg, Russia. Krupoderov V.S., VSEGINGEO, Moscow, Russia.
Engineering-geological conditions of massives' formation are considered- hydraulic dumps, tailing dams, filling embankments. The questions of improving the remote control of of the state of slope structures with the using of measurements of porous pressure and complex sounding of man-made massives and their foundations are covered. The feasibility of wireless communication of base stations, reception and processing information is stressed out. For the operative solve problems of the ecological developing of mining- industrial regions it is suggested to provide engineering- geological mapping of KMA and Kuzbass with regard the accumulated data of the hydromechanical monitoring.
Key words: hydraulic dump, tailing dam, filling embankment (dump), hydrogeome-chanical monitoring, complex sounding
REFERENCES
1. Trubeckoj K.N., Galchenko Ju.P., Burcev L.I. Jekologicheskie problemy osvoenija nedr pri ustojchivom razvitii prirody i obshhestva (Environmental problems of the development of mineral resources in the sustainable development of nature and society). Moscow: Nauchtehizdat, 2003, 260 p.
2. Trubeckoj K.N., Umanec V.N., Nikitin M.B. Klassifikacija tehnogennyh mestorozhdenij, osnovnye kategorii i ponjatija (Classification of technogenic deposits, the basic categories and concepts). Gornyj zhurnal. 1989, No. 12.
3. Trubeckoj K.N., Chanturija V.A., Kaplunov D.R., Ryl'nikova M.V. Kompleksnoe os-voenie mestorozhdenij i glubokaja pererabotka mineral'nogo syrja (Integrated field development and deep processing of mineral raw materials). Moscow, Nauka, 2010.
4. Rzhevskij V.V. Ob jekonomicheskih principah gornyh nauk (On the economic principles of mining Sciences). V sb. «Razvitie teorii otkrytyh gornyh rabot». MGI, 1991.
5. Gal'perin A.M. Geomehanika otkrytyh gornyh rabot (Geomechanics of surface mining), Moscow, MGGU, 2003.
6. Gal'perin A.M., Kutepov Ju.I., Kirichenko Ju.V. i dr. Osvoenie tehnogennyh massivov na gornyh predprijatijah (The development of technogenic massifs at mining enterprises). Moscow, Izd. «Gornaja kniga», 2012.
7. Grjaznov T.A. Ocenka pokazatelej svojstv porod polevymi metodami (Performance evaluation of rock properties field methods). Moscow, Nedra, 1984.
8. Lebedev V.I., Il'ichev V.V., Shevcov K.P., Indjukov A.T. Polevye metody inzhe-nerno-geologicheskih izyskanij (Field methods of engineering-geological surveys). Moscow, Nedra, 1988.
9. Krupoderov V.S., Titjanin V.A. Penetracionnyj karotazh pri inzhenerno-geologicheskih issledovanijah (Penetration logging in geological engineering studies). GIAB, No 1, 2007.
10. Monitoring of tailings dams. ICOLD. Bul. 104, Paris, 1996.
11. Osnovy gosudarstvennoj politiki v oblasti jekologicheskogo razvitija Ros-sijskoj Fed-eracii na period do 2030 goda (Utv. Prezidentom RF 30 aprelja 2012 g.).
