CC BY
271
УДК 622.271
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ БОРТОВ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ АО «ССГПО»
Светлана Борисовна Ожигина
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: osb66@mail.ru
Равиль Айтанович Урдубаев
Акционерное общество «Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение» (АО «ССГПО»), 111500, Республика Казахстан, Костанайская область, г. Рудный, ул. Ленина, 26, кандидат технических наук, вице-президент по производству, тел. (71431)2-01-62, e-mail: main@ssgpo.enrc.com
Дмитрий Сергеевич Ожигин
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, магистр, докторант кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел. (7212)56-26-27, e-mail: оzhigin.dima@mail.ru
Сергей Георгиевич Ожигин
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доктор технических наук, декан горного факультета, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: osg62@mail.ru
На примере Соколовского и Сарбайского карьеров АО «ССГПО» в статье представлена система мониторинга состояния прибортовых массивов глубоких карьеров, включающая: комплексные геомеханические исследования на основе инструментальных наблюдений, спектрального сейсморазведочного профилирования, георадарного зондирования и лазерного сканирования наиболее опасных участков борта карьера.
Ключевые слова: мониторинг, инструментальный контроль, спектральное сейсморазведочное профилирование, георадарное зондирование, лазерное сканирование.
MONITORING STABILITY BOARDS OF DEEP OPEN PIT JSC «SSGPO»
Svetlana B. Ozhigina
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Bl., cand. of tech.sci., associate professor of Mine survey and geodesy department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: osb66@mail.ru
Ravil A. Urdubayev
«Sokolovsko-Sarbaysky mining and processing production association» joint-stock company, 111500, Kazakhstan, Rudniy, 26 Lenin St., cand. of tech. sci., vice-president for production, tel. (71431)2-01-62, e-mail: main@ssgpo.enrc.com
Dmitriy S. Ozhigin
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Bl., master,
Ph. D. candidate of Development of mineral deposits department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: ozhigin.dima@mail.ru
Sergey G. Ozhigin
The Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, Karaganda, 56 Mira Bl., doct. of tech. sci., dean of Mining faculty, professor of Mine survey and geodesy department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: osg62@mail.ru
In article is presented tor example of Sokolovsky and Sarbaysky of pits of JSC SSGPO the system of monitoring massifs of deep pits including: complex geomechanical researches on the basis of tool supervision, spectral seismoprospecting profiling, georadar sounding and laser scanning of the most dangerous sites of a board of a pit.
Key words: monitoring, tool supervision, spectral seismoprospecting profiling, georadar sounding, laser scanning.
В настоящее время отдельные открытые разработки месторождений полезных ископаемых Казахстана достигли глубины 400 - 500м, к ним относятся: меднорудные карьеры Николаевский и Коунрадский; железорудные - Соколовский, Сарбайский, Качарский и другие. Разработкой глубоких карьеров занимаются такие крупные горнодобывающие предприятия как АО «ССГПО» и ТОО «Корпорация Казахмыс». Проблема обеспечения и контроля устойчивости откосов уступов и бортов глубоких карьеров в современных условиях горнодобывающего производства является актуальной. Решение, которой обеспечивается комплексными исследованиями состояния прибортовых массивов горных пород [1].
Современные способы наблюдений за геомеханическим состоянием бортов карьеров весьма разнообразны. В последние годы актуальными являются методы дистанционного зондирования Земли с применением спутниковой радарной интерферометрии [2]. В настоящее время наиболее перспективными являются способы с использованием современного электронного оборудования, основанные на определении отклонения координат рабочих реперов наблюдательных станций от их начального положения.
Инструментальный маркшейдерско-геодезический контроль состояния устойчивости карьерных откосов выполняется путем создания сети наблюдательных станций в виде профильных линий реперов, закладываемых на прибортовой полосе, на бермах уступов или на отвалах, перпендикулярно верхней бровке карьера (откосу яруса отвала) на наиболее неблагоприятных по устойчивости участках, и производства высокоточных инструментальных наблюдений по ним.
На основе геомеханического исследования прибортовых и отвальных массивов Соколовского и Сарбайского карьеров сотрудниками научно-исследова-тельской лаборатории «Маркшейдерия, геомеханика и геометризация недр» КарГТУ создана система мониторинга прибортовых массивов глубоких карьеров, состоящая из 17 наблюдательных станций (25 профильных линий), включающих 972 репера, из них 30 опорных (рис. 1) [3].
Инструментальные маркшейдерско-геодезические наблюдения за состоянием устойчивости карьерных откосов выполняются с использованием
роботизированного электронного тахеометра ТСА1201 (рис. 2), ОРБ-систем 1200, ЭБ-лазерного сканирования.
Рис. 1. Район наблюдательной Рис. 2. Наблюдения с использованием станции I Соколовского карьера роботизированного электронного
тахеометра ТСА1201
Результаты инструментальных наблюдений в комплексе с инженерно-геологическими и гидрогеологическими исследованиями в процессе эксплуатации месторождения дают возможность установить характер деформаций горных пород откосов уступов и бортов карьера и спрогнозировать развитие их во времени и пространстве, что в свою очередь позволяет наметить мероприятия по устранению причин их развития.
Мониторинг прибортовых массивов карьеров с использованием современного маркшейдерско-геодезического оборудования подразумевает не только наблюдения за рабочими и опорными реперами, но и изучение структурно-тектонических особенностей горного массива с применением методов ЭБ-лазерного сканирования (рис. 3), спектрального сейсморазведочного профилирования, георадарного зондирования и создание геомеханических моделей прибортовых массивов карьеров.
Для детального картирования горного массива выше открытых трещин на западном борту Соколовского карьера (рис. 4) выполнено спектральное сейсморазведочное профилирование гор. -50м ^ гор.+10м наблюдательной станции I. Измерения производились по трем профилям на двух горизонтах карьера: гор. -50м ^ гор. -17м; гор. -9м ^ гор.+10м. Длина профилей составляла - 450м, шаг измерений по профилям - 2м. Обработка данных выполнена на глубину - 100м [4].
I - > . Ч X X _Ш.....• - ■>■ »• I щ
а) модель зоны деформирования б) наложение сканов
Рис. 3. Определение деформаций с использованием ЭЭ-сканирования
Рис. 4. Район трещины (гор. -40/-125м) на западном борту Соколовского карьера (наблюдательная станция I)
На основе анализа полученных результатов спектрального сейсморазведочного профилирования (ССП) участка борта разреза установлены локальные зоны тектонических (или техногенных) нарушений, по которым возможна деформация или сдвиг массива при определенных условиях. Результаты работ доказали правильность принятых ранее проектных решений по закладке в данном районе наблюдательной станции I за состоянием устойчивости прибортовых массивов карьера.
С целью изучения инженерно-геологической структуры и состояния рабочей зоны прибортового массива Сарбайского карьера для прогнозирования опасных геомеханических явлений выполнено георадарное зондирование горного массива с помощью низкочастотного георадара «Лоза-Н» (25 мГц) производства ВНИИСМИ. Для решения поставленных задач пройдено 9 георадарных профилей общей длиной 8,18 км (рис. 5) [4].
О <10 : 20 < 33 -40 <50 < БС < 70 < 83 < 90 <*00 <110 < 120 130 <140 <150 < 1Ш 170 <18
Рис. 5. Георадарный профиль
В результате исследований выявлены участки возможных деформаций в рабочей зоне прибортового массива Сарбайского карьера и определены причины их возникновения.
Вывод. Предложен комплексный метод геомеханического исследования состояния устойчивости прибортовых массивов глубоких карьеров на основе инструментальных наблюдений, спектрального сейсморазведочного и георадарного профилирования, лазерного сканирования наиболее опасных участков борта карьера, позволяющий наиболее достоверно обосновать места заложения наблюдательных станций по фактору тектонической (техногенной) нарушенности массива, учесть характер деформирования горных пород и спрогнозировать их развитие во времени и пространстве.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Низаметдинов Ф.К., Урдубаев Р.А., Ожигина С.Б., Турсбеков С.В. Геомеханический мониторинг прибортовых массивов глубоких карьеров // 11 Междун. науч.-техн. конф. «Новое в безопасности жизнедеятельности (Защита человека в ЧС, охрана труда, экология, логистика, экономика, материаловедение демпфирующих сплавов)»: сб. науч. трудов (Алматы, 23-24 декабря 2009 г.). - Алматы: КазНТУ, 2009. - С.132 -139.
2. Мозер Д.В., Сатбергенова А.К., Туякбай А.С., Нагибин А.А. Применение спутниковой радарной интерферометрии в Казахстане// XV International ISM Congress 2013 (International Society for Mine Surveying, Aachen, Septebtr 16-20, 2013). - Eurogress Aachen, 2013. -
С. 213 - 221.
3. Ожигин С.Г., Низаметдинов Ф.К., Урдубаев Р.А., Ожигина С.Б. Создание системы наблюдательных станций за состоянием устойчивости прибортовых и отвальных массивов карьера Соколовский // Междун. науч. конф. «Наука и образование - ведущий фактор стратегии «Казахстан-2030» (Сагиновские чтения № 2)»: сб. науч. трудов в 5 ч. (Караганда, 24-25 декабря 2010 г.).- Караганда: КарГТУ, 2010, ч. V. - С. 279- 281.
4. Урдубаев Р.А. Разработка маркшейдерского мониторинга бортов глубоких карьеров АО «ССГПО»: брошюра. - Караганда: Санат-Полиграфия, 2010. - 42с.
© С. Б. Ожигина, Р. А. Урдубаев, Д. С. Ожигин, С. Г. Ожигин, 2015
