автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Обоснование методов и технических средство геолого-маркшейдерского мониторинга гидроотвалов

2 1 й4-^ '[¿/¿с

На правах рукописи САРКИСЯН Артур Александрович

УДК 622.1:622.271

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ГЕОЛОГО-МАРКШЕЙДЕРСКОГО МОНИТОРИНГА ГИДРООТВАЛОВ

Специальность 05.15.01 —«Маркшейдерия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работ 3 выполнена в Московском государственном горном университете.

Ведущее предприятие— Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, геологии, маркшейдерскому делу и специальным горным работам (ВИОГЕМ).

Защита диссертации состоится 24 декабря 1998 г.

в . час. на заседании диссертационного совета К-053.12.05 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП-1, Москва, В-49, Ленинский проспект, д. 6, МГГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. ГАЛЬПЕРИН А. М.

Научный .консультант канд. техн. наук, доц. КИРИЧЕНКО 10. В.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ПЕВЗНЕР М. Е., канд. техн. наук, с. н. с. СТОЛЧНЕВ В. Г.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. КРЮКОВ Г. М.

Общая характеристика работы Актуальность работы. К числу негативных последствий формирования хранилищ на горных предприятиях относятся ухудшение состояния атмосферы, сокращение площади земель, пригодных п большинстве случаен для сельскохозяйственного использования, изменения природного ландшафту состояния и свойств пород оснований техногенных массивов, режима подземных вол, а также загрязнение почвенного покрова, подземных и поверхностных вод.

В России и других странах СНГ при разработке месторождений почечных ископаемых нарушаются тысячи гектаров -плодородных земечь в резучыаи1 склад! грованпя гадровскрыши и отходов обогащения. Например, п бассейне КМА объем пщровскрыши, уложенный до конца 1997 г. со'сгавчяе! более 461) млн. н1 (комбинать! "КМАруда", "Лебеди не кий", -'(лойленскип". "Михайловский") и гидроотвалы занимают общую площадь более 2000 [ а. Возрастающая уфоза подно-земелъным ресурсам от деятельноеш горнодобывающих предприятий определяет необходимость обоснования мероприятии по ускоренному восстановлению нарушенных терршорий.

При конс^-рвапии и подготовке для последующего использования намывных горнотехнических сооружений необходимо обеспечим-долговременную устойчивость откосных сооружений (офажд.чющпх дамб) к несущую способность техногенных отложений внуфениих зон, достаточную для беспрепятственно!'! работырскультинациомиого оборудования.

Для определения конструкции дамб, способа инженерной полю'кчжн и порядка рекулътнвшдш намывных территорий требуется цочуччи, достоверную н оперативную информацию о состоянии техногенных мщччтпен Поэтому обоснование методов и iexiui.4ech.iix средств опера/пннот мччроч"

намывных горнотехнических сооружений является актуальный научно-практической задачей.

Цель работы - заключается в совершенствовании методов и технических средств - получения оперативной информации О—ХВВВЯШИВЯВВЯЯЯЯЯЯВВЯ механических свойствах техногенных отложений для инженерно-(еологического и геомеханического обеспечения рекультивации шдроотаалов.

Идея работы состоит в установлении пространственно-временной -изменчивости механических свойств намывных грунтов посредством совмещения • инструментальных маркшейдерских наблюдений за деформациями и комплексного зондирования техногенных массивов.

Структура диссертации определена следующим кругом задач, решаемых для достижения поставленной цели:

1. Анализ современного состояния геолого-маркшейдерского обеспечения при формировании, консервации и рекультивацишшроотвалов.

2. Определение показателей вещественного состава, водно-физических и механических свойств намывных, отложений по результатам натурных наблюдений, полевых и лабораторных экспериментов.

3. Инженерно-геологическое раиошгроишше намывных территорий для оценки во времени деформаций и несущей способности техногенных массивов.

4 Разработка рекомендаций по способам и режиму рекультивационных работ на основе геолого-маркшейдерского мониторинга

Объектами исследовашя являются намывные техногенные массивы шдроо1 волов горнорудных предприятий крупнейшего железорудного бассейна КМ Л.

Основные научные положения, разработанные лично диссертантом, ч новизна:

1. Характеристики деформируемости намывного массгаа для прогноза сю осадок и несущей способности по времени определяются из обра)них расчетов через определенные при комплексным зондированием фактические значения степени уплотнения и полученные с помощью инструментальных маркшейдерских наблюдений значения вертикальных де<1>срмаш(й слоен намывных фунтов, что позволяет устанавливать инженерно-геолотческую зональность техногенного массива.

2. В качестве дополнительного критерия оценки инженерно-геологической зональности намывных территорий используется величина относительных осадок и динамика их развития во времешт, через которые определяется несущ&я способность техксген:ш>^>тложений.

3. Направления использования намывших территории, технология и режкч» рекультивационных работ выбираются на основе материалов инженерии-геологического районирования, отличающихся тем, что наряду с инженерно-геологической картой и инжен ерно - гео лоп I ч ее л гм и разрез-чми и они включают таблицы значении во рр?*-«:;; -гладок и допустимых внешних нагрузок на намывное осшвшше.

Обоснованность и достоверность научныг положений, выпо.чов н рекомендаций работы подтверждаются!

использованием методов предельного напряженного состоят!« сыпучей среды, теории фильтрационной консолидации, математической статистки;

хорошей сходимостью расчетных значений несущей способ) инчи намывных оснований и фактической проходимоегью гусеничного и кочесно!» оборудования ( ДЭТ-250, Т-100, БТК- 5м СГ-130) Р- 0,35 - (.),« кг'см". У! 1, 100 на базе ГАЗ-66, МАЗ, :ШЛ-131, УРАЛ Р- 0,8 - 1,3 кг/см2 ПА", 2121. \'Д 5

Р- 0,5 - 0,75 м/см2 ) на различных участках намывной территории гидроогвала Михайловского горно-обогатительного комбината (расхождения до 10% ); хорошей сходимосгью прогнозных и фактических осадок различных зон намывною массива в период' его "отдыха" (с учетом коэффициента бокового распора техногенных грунтов расхождения не превышают 5 %); опытом рекультиват (ионных работ на пщроотвалах Михайловского • и Лебединекого ГОКов КМА.

Ииушк'с знамение днссгртаииопной работы определяется:

- успшоилением характера пространственно-временной изменчивое™ физико-механических свойств техногенных отложений с учетом истории формирования намывного массива;

- уточнением критериев выделения инженерно-геологических участков гилроотвала с использованием результатов систематических измерений осадок с помощью инструментальных наблюдений и полученных при комплексном зондировании значений сопротивления сдвигу, пенетрацш и степени уплотнения намывных отложений; .

- обоснованием многоцелевого .последующего использования намывной 1ерригории с учетом свойств и состояния техногенных отложений пляжной, промежуточной и прудковой зон.

Практическое значение работы заключается в уточнении возможностей применения комбинированных зондов для. оперативной опенки механических синие ги намывных грунтов, использовании результатов инструментальных маркшейдерских наблюдений при инженерно-геологическом районировании (»полненных гидроотвалов, разработке рекомендаций по геолого-маркшецдерскому обеспечению рекультивации намьшных территорий и выбору технологии и режима восстановительных работ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанная методика геолого-маркшейдерского мониторинга намывных массивов использована АО "Цетлрогипроруда" при проектировании рекультивации гилроотвала МТ'ОК, и также П/К "Гидромехпроект при корректировке проекта гидроотвала разреза "Таллинский" (Кузбасс)".

' Апробация работы. Основные положения и результаты .исследовании докладывались на научно-технических симпозиумах "Современное горное дело: образование, наука, промышленность" (Москва, МГГУ, 1996 г);

I

"Ресурсосбережение и охрана окружающей среды при огкрышх горных работах" и "Методика и техника производства маркшейдерских рабоГ (Москва, МГГУ, 1997 г.); 4-ом Международном Симпозиуме ¡то освоению месторождений минеральных ресурсов -¿".Белгород. ВИОГЕМ, 1997 г.У

Публикации. По теме диссерташюшюп работы опубликовано й печи I пых работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, списка использованных источников из наименований, содержиг-£2^__рисунков, таблиц.

Оспопное содержание работы

Для шдроотпало!) и хпостохратги лшц повышение ппошости укнадкн намывных Масс и их ускоренная рекультивация возможны па основе управления спойстаами и состоянием намывных голщ п ходе их формой,:.'»?т[ и консервации. При пом для по.лучеття оперативной информации о сое намывных массивов требуется проведение инженерно-геологического и маркшейдерского мониторинг а.

Инженерно-геолоп{ческий мошпоринг техногенных массивов включает оценку н анализ ралвиваютщкся в них процессов по результатам натурных наблюдений, а также оценку эффективностнрекультивационных мероприятий.

Маркшейдерский мониторинг предусматривает слежение за осадками намывных масс, устойчивостью ограждающих дамб, объемами земляных работ при подготовке гидроотвалов к рекультивации и т.д.

Исследования по технологическим и специальным методам воздействия на техногенные млссивы с целью рекультивации выполнены А.М.Гальпериным, В.Г.Зогеевым, В.И.Стрельцовым, О.Ю.Крячко, Ю.И.Кутеповым, В С.Зайцевым, Ю.В.Кириченко и др.

В данной работе предпринята попытка внедрения геолого-маркщейдерского мониторинга рекультивационных работ на основе сочетания стационарных и мобильных средств контроля намывных массивов.

В первой главе освещается современное состояние намывных массивов при формировании и консервации, а также состояние геолого-м.чркшейдерского мониторинга на гидроотвалах и хвостохранилшцах. .

Рассмотрев вопросы формирования и методы рекультивации ряда крупнейших пщроотвалов КМА, Кузбасса и т.д., в которых размещены сотни млн м3 тонкодисперст1ых намывных пород. ' Это гндроотвалы "Балка Чуфичева", "Березовый Лог", 'Бековский" и др. .

При формировании и консервации гидроотвалов важнейшую роль играют шькенерно-гешюшческий и маркшейдерский контроль за процессами ушютняемосш намывного массива. Инженерно-геологический контроль включает лабораторные и полевые исследования, которые дают возможность своевремешю определять физико-механические и водно-физические свойства намывных юнкодисперсных грунтов.

На горных предприятиях неоднократно отмечались нарушения геочого-маркшейдерского контроля и технологического режима формирования и консервации намывных объектов.

Рассмогрены аварии намывных сооружений в России, странах СНГ н за рубежом на следующих объектах: пщроотаапе Лгэ 1 Лебелннского ГОКа, гидроотвале №4 Кедровского разреза, хвостохрянияище Каджаргшского медш-молибденового ГОКа, хвостохршшлише Кямыш-Нурунского железорудного комбината, хпостохранютшк п 1апаяпоп Виргинии (Буфало-Крик, США), ХЕостохранилнщеЭль-Сальдадо (Чили) и др.

На основании анализа рассмотренных аварий и опыта формирования гидроотвалоп и хвостохранилшц отмечается:

- недооценка важности и необходимости выполнения инженсрно-геологкческого и маркшейдерского контроля;

- необходимость решения вопросов геолого-маркшейдерского коигро гл на более качественном уровне, обеспечивающем оперативное определение характеристик намывных грунтов;

- необходимость проведения инженерно-iеологнческого рчйошг|Ю1);"1пя ' намывных территорш"! с учетом вещественного состава, фтнко-механичссккх

свойств техногенных отложении и несущей способности намывных массивов.

С 1997 г. Госгортехнад.юро.м России введены в денетне "Правила безопасности при эксплуатации хвостовых, шламовых и гшроо шалымix хозяйств". Однако специфика геолого-мяркшейдерско! о обеспечения возведения и рекулътнвашн! пщроотвалов, к сожалению, не попуч1Г'л отражения в "»том норматнпном документе

Во второй главе приведены краiкая харакгеристиьа основного «бг.екга исследования, результаты полевых экспериментов. • ннпрумешальни:' наблюдений и лабораторных исследований.

Основным объектом исследования является пщроогвал МГОКа "Лог Шамуровскин", находившийся в эксплуатации с 1977 по 1993 гг.

Учитывая положительный опыт применения гидромеханшированных 1ех1Юлогин на ряде предприятии КМА в 1977 г. на северо-западном борту карьера МГОК был применен гидромеханизированный способ разработки и фгшепортирования вскрышных пород, представленных в основном четвертичными лессовидными суглинками.

Намыв гидроотвала производился различными организациями с применением рассредоточенного и сосредоточенного намыва.

Различные способы намыва определили сложное строеш1е техногашого массива.

Намыв пщроотвала был закончен в 1993 г. и в настоящее время его территория подлежит рекультивации, но • из-за отсутствия инженерно-геологической и недостаточной геодезической информации об объекте возникли затруднения с составлением проекта его рекультивации.

С момента окончания намыва ■ штженсрно-геолошческий и маркшейдерский контроль за состоянием намывного массива на гидроотвале не проводился до 1995 г. С 1995 по 1997 гг. на терртгтории пщроотвала для получения оперативной и достоверной информации о состоянии массива, были проведены полевые эксперименты, маркшейдерские инструментальные наблюдения за осадками и лабораторные.исследования.

Полевые т ^лого-маркшейдерские работы. Для получения оперативной информации о состоянии массива, после изуче1втя маркшейдерской и технологической документации, были проведены натурные исследования, коюрые включали:

- маршрутов обследование;

-е-

- инженерно-геологическое бурение с отбором проб для лабораторных исследований намывных грунтов;

- комплексное зондирование намывного массива с определением порового давления, сопротивленияпенетрации и сдвигу (метод вращательного срез;!);

- закладку п скважины стационарных датчиков порового давления конструкции "Гидропроекта" (струнных пьезодинамометров);

- гтривязку шпкенерно-геологических и зонаировочпых скважин к мярктпейдерсктгм спорным пунктам;

- мар/сшейдерские инструментатыше наблюдения за деформацией намывного массива.

Полевые работы проводились преттмушестпенно в зимний период гп-зя слабой несущей способности намывных фунтов. Полевые рабогы 19951997 гг. включали б стадий (рис. 1).

На первой стадии зондирование выполнялось с помощью самоходной буровой машины до глубины 18,5 м. Глубина мерзлого слоя составляла 2 л: Применят! шнековый бур диаметром 120 мм. При зондировании измерят;! сопротивление пене фашш и сдвшу с интервалом 10 мин.

На втором зтзпе при зондировании применяли легкую зонлиророчп)'ю установку констругапш ШШМИ. Норовое давление было-зафиксировано п двух ближайпитх к прудку скважинах (ЛЬЮ, Л211). Скважины были пройден1 I до основания птлроотпала. Были получены характеристики сопротивления сдвигу в пределах корки высыхания и основного намывного массива

На третьем этапе зондирование производилось п зимний период с помощью самоходной установки УП>-50 па базе авточобчч« 1 <»•> Максимальная глубина скважин состашгал'а 13 м. Всею было проачено ' скважин различного типа, обшей глубиной 1-16 м. "Згишглнплг.че "он.ча г помощью буровой машины осущеетчягтось в екпалинчх №1Л. П. I". нв

л

.

I -1 окопная дамба, 2 - вспомогательные ламбы. 3 » первоначальный ■кПолень заполнения гилроотвала. 4-5 - профили инженерно-геологические 4 - основные. 5 - вспомогательные: 6-8 - скважины. 6 - зондировочные, 7-стационарные; 5-инженерно-геологические. 9-шурфы, Ю-рекультнвировачнын участок, 11-маркшейдерские съемочные пункты

скважинах №14, 15, 16, 17 зядавлшание зонда производили вручную из-за низкой несущей способности грунтов прудковой зоны пшроотаала. Были оборудованы две стационарные наблюдательные скважины №14'и №1Я' Датчики порог.ого давления пскважтше №14 были установлены на глубинах 7 м и 12 м, а в скважине №18 на глубине 5 м.

На четвертой стадии была демонтирована скважина №18'./Зондирование было проведено со льда с помощью буревой машины УГБ-50. Измерительные работы были проведены в том же порядке.

На гк/гом этапе для уточнения положения ложа гидроомина бычи пройдены скважзгны по профилю Ш-Ш с отбором проб. Отбор проб производился на всех стадиях полевых работ с различных глубин.

На шестом этапе была произведена геодезическая съемка с целью привязки профильных линий (1-1, П-П, Ш-1П) и сквпиаш х съемочным пунктам и опорным реперам. В районе промежуточной И прудкопон зоны были произведены наблюдения за деформации,гл.

На территории гидроотвала выполнен комплекс кашггшгьных и текущих маркшейдерских работ, необходимых для постановки наблюдении т ' деформациями.

Для перехода от результатов компрессионных нсльнанпй к шпурны-! условием в значение максимапыплх стабилизировашвтк. осадок впопшеч поправка р / 2' „,

. (1 + 2АХ1-А) - . 1

где —-——— - поправочный коэффициент, опредс.чиемьш

*

через коэффициент бокового давления грушаХ. - мптссимшгъиля осадка, ряссчитанная по лвннмта компрегактт-ып испытаний;

Б"«, - натурная (фактическая) максимальная осадка.

-И-

Для фушрв различных зон коэффициент)) имеет следующие значения:

- промежуточная зона |3 - 0,6;

- промежуточно-прудковая зопар = 0,5;

- нрудковая зона (5 0,4.

Полевые исследования позволили уточнить план ложа гидроотвала, установить мощность намывных масс и получить достоверную информацию о состоянии и свойствах телагидроотвала.

Лабораторные исследования. После отбора проб в падроотвале" проводились лабораторные исследования грунтов на базе института ВИОГЕМ н лаборатории инженерной геолопш кафедры геологии МГГУ. В лабораторных условиях определялись:

- показатели водно-физических свойств,

- показатели компрессии и консолидации;

- сопротивление сдвигу;

- гранулярный состав.

При механических испытаниях использовались универсальные слабшюметры УСВ-2 конструкции ВИОГЕМ, а также сдвиговой и компресспонно-фнлыра1диониый приборы- конструкции "Гидронроекта" ГГП-29 п II11-30 Влажность грутпов определяли с помощью влагомера ВЛ-20. Гранулярный состав был определен с помощью комбинированного [ ранугюметрпческого анализа (ситовый и нипеточный методы).

В ходе компрессионных испытаний определялись деформационные характеристики. Уплотнение происходило под' действием вертикальных нагрузок, равных 0,1; 0,2; 0,3 МПа По результатам испытаний были он(к'делешд значения коэффициента сжимаемости.

Сопротивление сдвигу определялось методом плоскостного среза (быстрый срез) на приборах ГП1-30 конструкции Маслова-Лурье, а также в

-а-

приборе трехосного сжали - стабилометре УСВ-2.- Исследования в з.акрыюй системе проводились при четырех вертикальных (уплотияющиЗс) нагрузках равных 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 МПа Обработка результатов проводилась по метолу наименьших квадратов.

I

Были проведены дополнительные испытания, которые позволили уточишь полученные характеристики на предыдущих этапах исследовшшн. Для расчетов консолидации нямчпных грунтов различных зон гидроогвала получены компрессионные зависимости.

Обобщенные результаты ненонсолщнфовшшо-недренирошшных испытаний намывных грунтов приведены в таблице.

В ходе полевых испытаний была установлена необходимость повышения точности и оперативности измерений и поэтому были применены комбинированные зонды МГГУ-ДИГЭС.

' При проведении, в полевых условиях, измерений использовался переносной компьютер фирмы Compaq, который позволяет через yciponcino сопряжения зарегистрировать измерения, ершу производить вычисления измеренных параметров и вывести на дисплей !рафикн значении пирамефов в зависимости от глубины.

Кафедрой геологии МП "У совместно с АО "ДИ1ЭС" 61,1л создан комбшшрованный грехпараметрнческти! зонд, который позволяет операпшно определять № противление пенетрации (qc), сдвигу (х) и норовое давление (Р-К

В третьей главе приведены расчеты консолидации и несущей способност и, на основе которых выполнено инженерна-геологическое районирование гидроотвала "Лог Шамаровский".

В целях эффективного использования герршории ишроошачон необходимо обладать информацией о сосюянни намывною массива и умей,

прогнозировать поведение намывных отложений во времени, для чего надо располагать данными обуплотняемости тонкоднеперсных м?хс.

Обобщенные результаты, некопсоликярованно-иедреиированиых испытаний намывных грунтов

Зоны Сцепление С, кг/смг Угод внугре;шего трения,q>, град

и=о и=1 U-0 U=1

Пляжная 0,1 1 0,16 13 16

Ллчжно-прочежугочная 0,11 0,16 8 и

Промежуточна» 0,13 0,22 7 14

прудмтя 0,15 0,23 4 12

Пру.у.овал 0,15 0,25 3 10

Da-taisiuiiuMi! характеристиками уилотняемости грунтов я шшотся коэффициенты сжимаемосш (а) к консол5щаuuuiC.J.

"-¡«¡щиропяипем i 995-i 996 гг. выявлено наличие избыточного порового давления в скважинах jYsS," 10, П и друпгх, расположенных на псрпферлЛнпх (по о [ношению к галовной дамбе) участках гидроотвала.

ITpw обр;1боткс результатов полевых измерений определены знччекш степени уплотненна U. Коэффициенты консолидации С„ определены путем обратных расчетов через полученную по натуршлм наблюдениям велич'шу степени уплотнения.

Для обратных расчетов cv по данным натурных замеров использовалось решение задачи об ' отдыхе" намывного слоч на г.одоутюре (под действием

собственного веса тр}-нта) полученное проф. А.МГальперштым. Значения С„ определились через показатели и,

* = И А-Ь-^

г

где !з - мощность намывного слоя, м;

Ьо - время "о] дыха" гндроогвала после окончания намыва, лет; \\ - скорость намыва, ? «/с>-г.

На 1ВМ РС для пщроотвала "Лог Шамаровский" выполнились образные расчеты ко эффициента консолидации Cv для зоттдтфопочных скважин полевых сезонов 1995-1996 гг.

На основании образных расчетов установлены зависимости коэффициента консолидации С„ (м2/ су г) 01 уплотняющей нагрузи^ (кг/см2) вида Си=Си° • ехр (

для зон:

- промежуточной Си= 0,05 • ехр (-0,06ц);

- промежуточно-прудковойСи=- 0,038-ехр (0, ;

- прудковойС„= 0,025-ехр (- 0,14 д).

Эти данные необходимы для прогнозирования "отдыха" намывных груше.» и для оценки возможности дальнейшего использования территории гидроотвала. При этом большое значение имеет определение несущей способности намывных масс и ее изменение во времени. Под несущей способностью намывных масс понимают способность намывных масс выдерживал, дополнительную нагрузку без проявления пластических деформаций выпирания.

Несущую способность основания гидроотпала омрецеляпн по формуле Прандтля-Рейснера.

Несущая способность намывных масс P,M,(t) позволяет выбрать оптимальный режим .рекультивационных работ и разрабатывать мероприятия по форсированию консолидации силыюсжимаемых намывных трунтов для обеспечения ускоренного использования территорий пщроотвалов.

Несущая способность намывных масс учитывается при инженерно-геологическом ршюнировании территории гидроотвалов. По расчетам несущей способности на гидроотвале "Лог ШамаровскшТ' было произведено районирование (рнс.2). ,

Инженерно-геологическое районирование позволяет сравнить участки намывных массивов и определять вид и сроки их дальнеГш1его использовшия. Районирование предусматривает выделение в пределах исследуемых территорий . однород!!ых в инженерно-геологическом отношении таксономических единиц определенного уровня.

И.ькенерло-гсологнчеекое районирование должно обеспечивать решение следующих основные задач:

-' увеличение вместимости действующих' сооружешш на основе форсирования консолидации тонкодисперсных грунтов;

подготовка намывных территорий дщ их дальнейшего народнохозяйственного использования.

При районировании территорш1 гидроогаала и подтгош;е ее к рекультивации важнейитую роль играет определение осадки намывного слоя на любой момент времени S (t) и остаточных осадок (S^).

Наличие ни<{юрадацни об позволяет проекзттровать форму

восстанавливаемой поверхности гадроотвала„ исключающей ею дальнейшее заболачивание.

На основании анализа результатов полевых и лабораторных исследований в пределах территории пшроогвша выделены шесть ннженерно-

I еоло! нческих >частков б пределах плежной, промежуточной и прудковой зон (рис.3).

В четвертой главе приведены рекомендации по совершенствованию ГС0.П01 о-маркшейдерского обеспечения пр1фодоохранных мероприятий, а также практические рекомендации по ускорешгой рекультивации территории гидроо1в<1ла "Лог Шамяровекнй".

Геолот-маркшейдерскин мониторинг намывных массивов обеспечивает получение оперативной -информации об их состояшш, корректировку кчнологин форм1фовання отвальных сооружешш и выбор способов использования их территорий после окончания намьжа.'

Для оператигшого получения характеристик прочности и дефоршфуемоети ЮХН01СМНЫХ грунтов наиболее эффективны методы геомехшшческого контроля с использзшишем инструментальных геодезических наблюдений.

Чалачпми тсомехгшнческого контроля намывных массивов являются: становление положения депрессиошгых кривых в обводненных ыасашах на различные моменты времени;

- определение дефэрма:шй откосов и намывною масс ни а с помощью наземных инструментальных наблюдений и аэрофотограмметрии;

- определение напряжений в массиве и характера их распредсленш медцу минеральным скелетом и норовой водой в водонасыщенных грунтах;

- систематическое определение механически характеристик грунтов тела и основания сооружений в массиве,

- оперативное установление текущих значений коэффициента запаса устойчивости ограждающих дамб;

- определение скорости смещения пород в откосах по результатам маркшеш1ерской съемки и сопоставление ее значений с критическими;

- определение несущей способности намывных толщ.

0)ш12жнаж зона; (^шшгоопргаежуточнал эо«а (Т)промежу"го»о:а* зона;

(^ПрС^СЖуГОЧНОЧТру'ДКОВй* ЗОН*

О^прудкоаая зона; 1 -рсгулътивирсваН({Ый участок;

2-граниш между инженфно-геолоппеосими зон«мц

3-границе ыежду подзонами;

4-профнлыше илзвш.

Рис. 3. Карта инженерно-геологического районирования гидроотвала // «Лог Шамаровский»

Для получения информации о состоянии и свойствах грунтов внутренних зон исследования гфополлт с применением специальных зондов. При геомеханическом контроле наибольшее распространение получили статическое и крыльчатое зондирование.

Для дальнейшего использования территорий пироотвалов большое значение имеет определенна "остаточных осадок" (Эщ).

Для оценки . SK-, сформированных намывных массивов используется решение задачи об "отдыхе" слоЗ переменной мощности.

Прн Iее,механическом контроле для ускоренного получения информацнй в любой момент времени эффективно использование дистанционных методов.

При контроле устойчивости внешних откосов и внутренних зон гнлроотвалов используется система датчиков-пьезодипамометров, заложенных по возможным поверхностям скольжения. В раздельно-зерниешх грунтах' датчики слул.дт для определения гидростатического давлетшя, в юнколиспсрсных ; рутах - общего давления воды в порах.

Таким образом, при использовании дистанционного метода контроля необходимые показатели для контроля определяют непосредственно на наблюла гст.ном посту путем "обхода" измершелытых точек на коммутаторе приемного устройства и подбора соответствующих вариантов по номотрамме.

Предложенная систем?, натурного контроля намывных массивов предусматривает использование стационарной сети датчиков общего и пороього давления.

Решение задачи уплотнения при "отдыхе" слоя переменной мощности целесообразно использовать для - интерпретации данных атрофотот рамметрического дистанционного кон гриля за осадками.

Алрофотсграмметрнчссмш способ контроля включает в себя:

- составление проекта работ;

- дистанционное маркирование территории гидроопадт специальными маркировочными знаками: •

- аэрофотосъемку;

- составление проекта фоготриашуляционной сет;

I

- вычисление отметок АЬ узлов сетки по данным двух «.емок за период сезонного намыва.

Аэрофотограмметрический дистанционный контроль имеет- следующие преимущества, съемка практически любых участков, недоступных другим методам наблюдений, быстрая фиксация состояния сооружения; практически отсутствие мертвых зон; высокая скорость выполнения огдельных серил .наблюдений в любое время года и независимость их выполнения 01 технологических особенностей производства горных рабо!, высокая разрешающая способность современной аэрофотоаппаратуры.

Аэрофотограмметрнческий способ контроля был опробован на крупнейшем гадроогвале КМА "Березовый Лог", где результаты аэрофотосъемки с помощью вертолетов КА-25 показали достаточною сходимость с данными наземной съемки и расчетами,

Комплексирование методов геомеханического контроля дает оперативную информацию для управления состоянием намывного массива с учетом дальнейшего использования территорий пщроотеалов для народнохозяйственного использования.

Кйк было сказано выше, основным обьектом в данной работе ядлястся гидроотвал МГОКа "'ЛогШамаровскшТ.

На основании полученных с помощью полевых, ннструметпалъних п лабораторных исследований значений степени ушоь.ення и, несущей способности Р^ остаточных осадок и коэффициента консолидации

намывного массива во времени был рекомендован порядок рекулыиванионных работ для различных зон гидроотвала.

В пляжной зоне, где степень уплотнения и « 1 и осадки практически стабилизировались, рекомендована отсыпка слоя чернозема мощностью до 0,6 м непосредственно на намывной грунт. Такая схема рекультивации возможна по всей части пляжной зочы и частично на промежуточной зоне.

Часть гидроотвала площадью 65,5 га предлагается использовать для сельскохозяйственной рекультивации с предварительной отсыпкой защитного слоя из суглинков, мощность которых изменяется в зависимости от остаточных осадок намывных грунтов и составляет 1,6: 2,5 м.

Был установлен коэффициент Р, который позволил уточнить остаточные осадки и выбрить с их учетом форму рекультивируемой поверхности, исключающую появление мульд оседания и последующее заболачивание территории

Дл» предо твргииештя эррозии было рекомендовало создание техногенного рс;плфа с превышением цетгтралт.ной части рекультивируемой поверхности над периферийными (ЛЬ =» 1м) с общим уклоном в сторону дренажной канавы. Участки прудковон зоны, которые сложены грутггами текучей консистенции грг. влажноеш W>100%, предчагаетск . подготовить для создания орпшоло! ичееких прудов.

Заключение

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи обоснования методов и технических средств полутени;! оперативной ин(|юрмяини о механических свойствах технотшых оштжешгй для инженерно-! еолошческою и геомехшшческо! го обеспечения рекультивации

гидроотвалов. Работа вносит определенный вклад в теорию и практику геомеханики открытых горных работ. '

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Достоверная 'информация о состоянии намывных массивов для прогноза

г

во времени их деформаций и несущей способности может быть получена в результате зондирования намывных грунтов с применением комбинированных зондов МГГУ-ДИГЭС.

Геомеханические расчеты по полученным в результате зондирования данным должны подтверждаться результатами маркшейдерских измерений осадок намывных массивов.

Эффективным средством для получения геолого-маркшейдерской информации является применение аэрофотофамметрических методов, которые дают возможность оперативного определения несущей способности и контроля уплотнения намывных массивов.

2. Установлена необходимость повышения точности измерений первичными устройствами комбинированных зондов МГТУ-ДИГЭС на основе применения пшоряда зондов различной чувствительности, обеспечивающих измерения в следующих диапазонах:

qc - Ith (10 кН); Зта (30 кН); 5тн (50 кН);

т - 0,1 Мпа; 0,15 Мпа; 0,25 Мпа;

Pw - 0,15 Мпа; 0,3 Мпа; 0,6 МПа.

3. На основании анализа результатов проведенных чкспернменташ.пых исследоваштй в пределах территории гидроотвала МГОКа выделены шее il инженерно-геологических участков в пределах нляжной, промежуточной и Прудковой зон. С учетом инженерно-геологической зональности дана оценка во времени несущей способности и остаточных осадок намывною мчсаша.

4. На основе полученных с помощью мониторинг а материалов инженерно-геологического районирования птдроогвала МГОКа разработаны рекоменлашш, которые предусматривают отсыпку плодородного слоя при доставке его колесным транспортом на территории пляжной зоны и применение гидромеханического способа при горнотехнической рекультивации части промежуточной и Прудковой зон, а также создание

орнитологических прудков в пределах Прудковой зоны.

•

Оснопиые положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Зайцев ВС., Кириченко ЮН., Саркисян A.A. Инженерно-геологпчгскос обоснование игмюл'.чии складирования отходов городских агломераций // Горный тн{)орм;чгио1шо-а:(:!лигичсский бюллегета. - М. МП"У, 1995, № б.

2. Кириченко Ю.Б.. Саркисян A.A. Геомехашгтеское обеспечение рекулышации ¡идрооптла "Лог Шамаровскин" МГОКа // Горный ттформациошто-кналигическтш: бюллетень- .Vi.: МПТ, 1997, Д? 5.

3. Кириченко Ю.В., Никитин ВВ., Саркисян A.A. Гоолото-маркшейдерское обеспечение рекультивации гидроотвала Михайловского ГОКа - Маркшейдеситй вееп.-'-гк. 1997, Л"?3.

4. Киртпенко Ю.В , .Саркисян A.A. Экепериметггальные исследов&шя фтгшко-ч<ечаннчееких свойств намывных грунтов гидроотвалов Михайловского ГОК&. Тс ».докл. и.-т. конф. Белгород, 1997.

5. Саркисян A.A. Повышение достоверности И!с:;енерт-геолопглх'кого изучения намывных массивов с помощью маркшейдерских наблюдений - Геология и разг.едка, 1997, № 4.

6. Парфенон A.A., Саркисян Л.Л. Результаты наблюдений за де^юрмациями гехногетвюго массива на оюлтвм участке депошфоиання твердого осадка на Люблинскихполях.- Маркшейдерский вестник. 199S. j4s 4.

-Z4-