CC BY
32
СЕМИНАР 1
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© В.И. Колесников,
А.В. Стрельников, 2001
УДК 622.234.5:53.087.45
В.И. Колесников, А.В. Стрельников
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ПРИ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧЕ
З
аконом Российской Федерации «О недрах» определено, что понятие «земельные ресурсы» (почвен-ный покров) не входит в общее понятие «недра» (как составная часть геологической среды), однако эксплуатация земельных ресурсов в пределах влияния на них недропользователей необходимо рассматривать с учетом влияния на них горно-техноло-гических процессов [1]. При этом необходимо учитывать все аспекты эксплуатации ландшафтной системы с учетом техногенных факторов, влияющих на состояние окружающей природной среды и ее рациональное использование, включая прежде всего вопросы оценки состояния рельефа и почвенного покрова.
Регламентация действий пользователей недр при эксплуатации земельных ресурсов осуществляется, в том числе, на основе требований Закона «О недрах», «Единых правил безопасности» и других нормативных актов, не противоречащих требованиям недропользования.
Основные требования землепользования охватывают периоды непосредственной эксплуатации месторождений и ликвидации и консервации горных предприятий.
В эти периоды недропользователи должны предусматривать систему мер, направленных на соблюдение условий:
• размещения горных предприятий в пределах горного и земельного отводов;
• формирования горных выработок и управления состоянием эксплуатируемых массивов горных пород с учетом последствий влияния техногенных процессов на состояние земельных ресурсов;
• контроля состояния рельефа и почвенного покрова;
• возможной корректировки проектов с целью рационального использования земель;
• реализации проектов рекультивации нарушенных земель и передачи земель для дальнейшего их использования в народном хозяйстве.
Для соблюдения этих условий с учетом требований и нормативных документов необходима надежная картографическая документация, отражающая особенности влияния недропользователей на земельные ресурсы [2]. Мониторинг состояния земельных ресурсов в динамике воздействия на них недропользователей в процессе добычи полезных ископаемых осуществляется маркшейдерскими подразделениями горных предприятий.
В условиях развития горных разработок в процессе извлечения
богатых железных руд способом СГД при маркшейдерском мониторинге должно контролироваться не только состояние земной поверхности, но и состояние подрабатываемой налегающей толщи горных пород. Это связано с непосредственной зависимостью характера оседания земной поверхности от объемов извлечения руд из недр.
Мониторинг геологической среды дает наиболее достоверную метрическую информацию о состоянии эксплуатируемых компонентов геологической среды. До настоящего времени на горнодобывающих предприятиях объем и технические средства мониторинга не отвечают возросшим требованиям по рациональному недропользованию. Трудоемкость традиционных инструментальных измерений, ограниченность маркшейдерских штатов, недостаток технических средств и др. не позволяют проводить наблюдения с необходимой периодичностью, полнотой и точностью. Эти проблемы сужают возможности использования результатов мониторинга для геомеханического обоснования напряженно-деформированного состояния горных массивов, что, в свою очередь, приводит к искажению обоснования проектных решений, невозможности реализации методов управления технологическими процессами для рационального использования земельных ресурсов и обеспечения безопасности горных работ, а также к удорожанию работ по мониторингу.
В этих условиях процесс совершенствования технологии мониторинга геологической среды при СГД должен основан на внедрении методов, базирующихся на космической навигационной системе, с привлечением геофизических методов наблюдений за смещением подрабатываемых массивов горных пород.
При использовании земельных ресурсов в процессе добычи богатых железных руд способом СГД нами выделены следующие участки в пределах воздействия на них технологических процессов.
1.Участки, находящиеся непосредственно над зоной ведения очистных работ.
2. Участки, находящиеся на территории горного отвода.
3.Участки, подверженные возможному засорению почвенного покрова от пыления рудохрани-лища.
На участках в первом и втором случаях наблюдается процесс оседания поверхности и формирования мульды сдвижения. В третьем случае фиксируются координаты пунктов отбора проб качества почвенного покрова для определения ареала загрязнения и его районирования по степени загрязнения.
Мониторинг состояния подрабатываемой геологической среды и рельефа местности осуществляется методами инструментальных измерений и определения координат положения реперов наблюдательной станции на дневной поверхности с использованием приемоиндикаторов спутниковой навигационной системы [3] и геофизических приборов, фиксирующих смещение радиоактивных «реперов» (прослойки в горных породах, обладающие радиоактивностью) по всей толще налегающего горного массива.
Мониторинг GPS-аппарату-рой осуществляется в пределах наблюдательной станции и включает три этапа - планирование работ, непосредственные полевые измерения и камеральная обработка полученных данных на компьютере.
Наблюдательная станция представляет лучевую форму системы реперов, заложенных в пределах горного отвода. Количество реперов и периодичность наблюдений по ним зависит от количества работающих добычных скважин и
площади территории, на которой возможно оседание земной поверхности.
При планировании учитываются возможность наблюдения не менее 4-х искусственных спутников в течении времени их наблюдений и возможные препятствия, не позволяющие осуществлять прием от них сигналов. Для учета этих факторов над каждым репером устанавливается теодолит и от начального направления на точку с известными координатами измеряются горизонтальные углы для последующего вычисления азимутов и углы возвышения препятствий. На основе данных о препятствиях составляются альманахи спутников на планируемые дни полевых работ. По альманаху устанавливаются интервалы времени приема сигналов спутников, геометрические параметры траекторий и взаимное расположение спутников, азимуты и углы их возвышений, количество спутников в определенный день, время наблюдений, номера и перемещение их по небосклону и др. Конечной целью планирования работ является составление графиков производства приема сигналов со спутников с учетом наличия их не менее 4-5 на небосклоне при угле их возвыше-
1 -О
ния над горизонтом не менее 15 .
Полевые наблюдения производятся по схеме, когда один из приемников GPS располагается на опорном репере, расположенном вне зоны сдвижения, и работает в режиме опорной станции, непрерывно отслеживая сигналы спутников. Другой идентичный приемник работает в режиме мобильной станции «быстрая статика» и перемещается с остановками для сбора информации на рабочих реперах, находящиеся на расстоянии до10 км от опорного репера (станции). При этом режиме измерения на рабочих реперах проводятся в течение 8-20 мин. (в зависимости от количества спутников на небосклоне).
На каждом рабочем репере осуществляется установка, центрирование и измерение высоты антенны над центром репера с погрешностью до +5 мм, включение приемника, ввод данных в его память и осуществление контроля за набором информации от спутников.
Камеральная обработка данных выполняется в три стадии: передача данных измерений в компьютер и предварительная пост-обработка их с предварительной оценкой качества наблюдений; построение и строгое уравнивание маркшейдерско-геодезической сети, вычисление координат реперов во всемирной геодезической системе (WGS-84) с оценкой качества полученных результатов; перевычисление полученных координат в прямоугольную систему координат рудника.
При проведении опытнопромышленных работ фактическая погрешность получения координат реперов при удалении от опорного репера до 2 км характеризуется средней квадратической погрешностью координат +4 мм; дирекционных углов базовых линий - +0,7". Относительная погрешность измерений сторон сети составляет 1:450000. Полученные данные удовлетворяют требованиям Инструкции [4].
По результатам выполнения работы составляются ведомости и графики горизонтальных и вертикальных смещений реперов наблюдательной станции.
Предварительные результаты мониторинга [5] показывают, что на участках в первом и втором указанных выше случаях имеют место оседания земной поверхности соответственно 20-30 см с формированием мульды сдвижения и 1 -5 см без признаков формирования мульды. Эти результаты получены при проведении гидродобычных работ с извлечением из скважины до 100 тыс. т.
Проведенные наблюдения за смещениями радиоактивных «реперов» по всей налегающей (700м) толще горных пород с привязкой их положений к опорному реперу подтвердили полученные результаты мониторинга, полученные с помощью космической навигационной системы. Геомеха-нические расчеты показывают устойчивую зависимость между объ-
емами извлечения руды и оседанием земной поверхности.
Мониторинг земельных ресурсов на прилегающих участках (3-й случай) для целей определения ареала возможных загрязнений почвенного покрова осуществляется путем координирования мест отбора проб почвы с последующим определением ее качества и
районирования территории по степени ее загрязнения.
Таким образом, мониторинг состояния геологической среды и использования земель при скважинной гидродобыче богатых железных руд обеспечивает получение исходных данных для регулирования процессов извлечения руды этим способом с целью рационального использования земель.
1. Журин С.Н., Колесников В.И., Стрельцов В.И. Геоме-ханический мониторинг обводненных массивов, -М.: НИА «Природные ресурсы», 1997. -188с.
2. Стрельцов В.И., Колесников В.И. Маркшейдерское обеспечение природопользования при скважинной гидродобыче железных руд. - Краков (Польша), тр. 11-го Международного конгресса Международного общества маркшейдеров, 2000. -С.15-22.
3. Стрельников А.В. Методические указания по производству маркшейдерских наблюдений за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах на базе космической навигационной системы применительно к условиям Лебединского железорудного месторождения - Белгород, ГУП ВИОГЕМ, 2000, -7с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Колесников В.И. Контроль состояния массива при скважинной гидродобыче богатых железных руд. Ж. Маркшейдерский вестник, №4, 199, -с.5-8.
5. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений. -М.: Недра, 1988, -113с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Колесников В.И. - Юнионруда.
Стрельников А.В. — Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу.
