CC BY
45
© М.П. Зайцев, М.В. Щёкина, В.А. Лаушкина, 2007
УДК 622.271
М.П. Зайцев, М.В. Щёкина, В.А. Лаушкина
ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ВМЕСТИМОСТИ ХВОСТОХРАНИЛИЩА МИХАЙЛОВСКОГО ГОКа
Семинар № 1
Открытые горные работы, в частности на территории КМА, привели к изъятию и безвозмездной утере огромных земельных площадей. Наибольшее негативное влияние на геосистемы оказывают хвостохранилища. Кроме непосредственного изъятия земель под складирование хвостов обогащения, они загрязняют прилегающие почвы, грунтовые и поверхностные воды, отрицательно влияют на микроклимат и рельеф местности.
Основной особенностью хвосто-хранилищ является постоянное уменьшение полезной емкости в процессе эксплуатации. На хвостохрани-лищах овражно-балочного, косогорного и пойменного типов увеличение емкости влечет за собой увеличение площади намывного сооружения. Высокая землеемкость и водонасыщен-ность массива являются основными недостатками хвостохранилищ.
Инженерно-геологические исследования намывных массивов Михайловского ГОКа (гидроотвалов и хвостохранилищ) производятся МГГУ в течение нескольких десятилетий. Основной целью является геомехани-ческое обоснование повышения вместимости и ускоренной рекультивации этих сооружений. Зондирование внутренних зон гидроотвала «Лог Шама-ровский» 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. По состоянию на 01.01.2006 г. в хвостохранилище
площадью более 1300 га уложено
3 л
около четверти млн. м отходов обогащения различной крупности (от 50 микрон до 1,0 мм). Часть отсеков общей площадью около 500 га покрыты водой. Мощность намывных отложений достигает по тальвегу балки 3745 м. Ежегодно укладывается до 20,02 млн. т (1999 г.) отходов рудо-обогащения. 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-пьезо динамометров, позволяющий оперативно оценивать устой-
чивость по программе МГГУ. Наростка дамб и намыв хвостохранилища провоцировали рост порового давления Ри в техногенных отложениях и основании сооружения, что значительно снижало допустимый коэффициент запаса устойчивости в результате превышения нормативных значений коэффициента порового давления ГиП=0,1 [4].
В настоящее время возникла необходимость дальнейшей эксплуатации хвостохранилища на р. Песочная МГОКа до отметки заполнения +255,5 м. Ранее проведенные расчеты устойчивости ограждающих и разделительных дамб этого сооружения по состоянию на конец 2006 г. 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 = 1дф (ап - Ри) + С , где
ап - нормальное напряжение; tgф -коэффициент трения.
На основании данных о свойствах намывных отложений и пород основания хвостохранилища, полученных ВИОГЕМ и МГГУ, проекта его даль-
нейшей эксплуатации нами произведены ориентировочные расчеты устойчивости промежуточных и отсечных дамб этого намывного сооружения с учетом динамики его эксплуатации (рисунок). 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 на-
1. Реконструкция хвостового хозяйства и оборотного водоснабжения с целью поддержания мощности МГОКа до 2000 г. -М.: СоюзводоканалНИИпроект, 1991.
2. Гальперин А.М., Зайцев B.C., Кириченко Ю.В. Инженерно-геологическое и геотехническое обеспечение возведения, консервации и рекультивации гидроотвалов и хвостохранилищ (анализ 30-летнего опыта). - М.: Геоэкология. №4, 2000, с. 307315.
грузки от наростки дамб и интенсивного намыва.
Наростка ограждающих дамб и повышение уровня заполнения хвостохранилища будут провоцировать дальнейший рост избыточного поро-вого 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
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. ШИН
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------------
Зайцев М.П. - Mоcковcкий государственный горный университет,
Щёкина M.B. - Mоcковcкий государственный горный университет,
Лаушкина B.A. - «Союзводоканалпроект».
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 1 симпозиума «Неделя горняка-2007». Pецензент д-р теxн. наук, проф. A.M. Гальперин.
