CC BY
37
М.В. Щёкина
ОЦЕНКА ДОЛГОВРЕМЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОТСЕЧНОЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА МИХАЙЛОВСКОГО ГОКа
Ж Ж нженерно-геологические исследования намывных масси-
-Жл. вов Михайловского ГОКа (гидроотвалов и хвостохрани-лищ) производятся МГГУ в течение нескольких десятилетий. Основной целью является геомеханическое обоснование повышения вместимости и ускоренной рекультивации этих сооружений. Зондирование внутренних зон гидроотвала «Лог Шамаровский» комбинированным зондом МГГУ позволило геомеханически обосновать концепцию его рекультивации [1, 2, 3]. В последние годы созданы автоматизированные рабочие места (АРМ) контроля устойчивости откосных сооружений хвостохранилища на р.Песочной.
Хвостохранилище Михайловского ГОКа на р.Песочной, предназначенное для складирования твердой фазы хвостов обогащения, эксплуатируется с 1974 г. (рис. 1). По состоянию на 01.01.2006 г. в хвостохранилище площадью более 1300 га уложено около четверти млн м3 отходов обогащения различной крупности (от 50 микрон до 1,0 мм). Часть отсеков общей пло-щадью около 500 га покрыты водой. Мощность намывных отложений достигает по тальвегу балки 37-45 м. Ежегодно укладывается до 20,02 млн т (1999 г.) отходов рудообогащения. Интенсивность намыва - до 2,5 м/год. Хвостохранилище II класса ответственности (с 2000 г.) овражно-пойменного типа, образовано отсыпкой упорной призмы (плотины) в низовьях балки р. Песочной. Намыв производится рассредоточенным способом [1].
На головной дамбе (плотине) этого ответственного намывного сооружения заложен контрольный профиль датчиков-пьезодинамометров, позволяющий оперативно оценивать устойчивость по программе МГГУ. Наростка дамб и намыв хвостохранилища провоцировали рост порового давления Ри в техногенных отложениях и основании сооружения, что значительно
Рис. 1. Схема хвостового хозяйства Михайловского ГОКа (на 01.2006 г.): О - номера отсеков хвостохранилища; 1 - плотина (упорная дамба) «песочная»; 2 - отсечная дамба № 2; 3 - ограждающая дамба №2; 4 - перемычка №2; 5 - ограждающая дамба №3; 6 - отсечная дамба №1; 7 - дамба аварийной емкости; 8 - ограждающая дамба №1; 9 - перемычка №1; 10 - левобережная дамба; 11 - плотина (ограждающая дамба) №4; 12 - гидроотвал «Лог Шамаровский»; 13 - фабрика обогащенного концентрата; 14 - фабрика обогащения; 15 - дробильная фабрика; 16 - существующий контрольный профиль; 17-рекомендуемый профиль
Рис. 2
снижало допустимый коэффициент запаса устойчивости в результате превышения нормативных значений коэффициента порового давления гип = 0,1 [4].
В настоящее время проектом предусматривается дальнейшая эксплуатация хвостохранилища на р.Песочная МГОКа до отметки заполнения +245,0 м. Расчеты устойчивости ограждающих и разделительных дамб этого сооружения произведены без учета сезонных и технологических колебаний уровня воды в прудке и нижнем бьефе, не учитывают наличие плоскостей ослаблений в теле массива и основании сооружения. В то же время исследованиями ВИОГЕМ установлено, что скважина №27 в районе отсечной дамбы №2 на глубине 14,7-15,0 м (абсолютная отметка отбора пробы 219,0 м) вскрыт слой водонасыщенных пород с весьма низкими прочностными свойствами: сцепление С=0,01 кг/см2 (1-10"3 МПа), угол внутреннего трения ф = 27°. Такие данные свидетельствуют о наличии порового давления Ри, которое значительно снижает удерживающие силы в соответствие с выражением т = tgф(<тn - Ри) + С, где тп - нормальное напряжение; tgф - коэффициент трения.
На основании данных о свойствах намывных отложений и пород основания хвостохранилища, полученных ВИОГЕМ и МГГУ, проекта его дальнейшей эксплуатации нами произведены ориентировочные расчеты устойчивости промежуточных и отсечных дамб этого намывного сооружения с учетом динамики его эксплуатации (рис. 2). Разница в значениях коэффициента запаса устойчивости составляет около 7 %. При этом необходимо учитывать, что при расчетах МГГУ не принимались во внимание факторы, ухудшающие устойчивость откосного сооружения. Опыт эксплуатации АРМ хвостохранилища МГОКа свидетельствует, что к ним, в первую очередь, необходимо отнести кратковременные дополнительные нагрузки от наростки дамб и интенсивного намыва.
Наростка ограждающих дамб и повышение уровня заполнения хвостохранилища будут провоцировать дальнейший рост избыточного порового давления. Исходя из этого организация системы геомеханического контроля по методике МГГУ по расчетным профилям дамбы №2 с применением датчиков-пьезодинамометров с программным обеспечением представляется целесообразной. Предлагается заложение двух профилей датчиков с организацией АРМ контроля устойчивости.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Реконструкция хвостового хозяйства и оборотного водоснабжения с целью поддержания мощности МГОКа до 2000 г. - М.: СоюзводоканалНИИпроект, 1991.
2. Гальперин А.М., Зайцев В.С., Кириченко Ю.В. Инженерно-геоло-гическое и геотехническое обеспечение возведения, консервации и рекультивации гидроотвалов и хвостохранилищ (анализ 30-летнего опыта). - М.: Г еоэкология. №4, 2000, с. 307-315.
3. Разработка и внедрение геомеханического контроля намывных сооружений Михайловского ГОКа. Отчет НИР. - М.: МГГУ, 2000.
4. Кириченко Ю.В., Лаушкина В.А., Спиридонов Ю.С. Мониторинг устойчивости откосных сооружений намывных массивов Михайловского ГОКа. - М.: Маркшейдерский вестник, №1, 2005, с. 25-29.
— Коротко об авторах --------------------------------------
Щёкина М.В. - Московский государственный горный университет.
