CC BY
191
СИСТЕМА ГЕОМОНИТОРИНГА ЗОЛООТВАЛА ТОПАРСКОЙ ГРЭС
Ольга Газисовна Бесимбаева
Карагандинский государственный технический университет, Республика Казахстан, 100027, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, кандидат технических наук, тел. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
Елена Николаевна Хмырова
Карагандинский государственный технический университет, Республика Казахстан, 100027, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, кандидат технических наук, тел. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
Гульнара Ергалиевна Жунусова
Карагандинский государственный технический университет, Республика Казахстан, 100027, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, кандидат технических наук, тел. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены вопросы создания системы геомониторинга за состоянием ограждающих дамб золоотвала путем проведения наблюдений по схеме «опорный -связующий - рабочий репер» с использованием электронного тахеометра.
Ключевые слова: геомониторинг за состоянием ограждающих дамб, базис опорных реперов, связующие и рабочие репера профильных линий.
SYSTEM OF GEOMONITORING OF ASH DISPOSAL AREA OF TOPAR STATE DISTRICT POWER STATION
Olga G. Besimbaeva
Karaganda state technical university, Kazakhstan Republic, 100027, Karaganda, 56 Mira Blvd, associate professor of “Mine survey and geodesy” department, cand. tech. sci., tel. (7212) 56-26-27
Elena N. Khmyrova
Karaganda state technical university, Kazakhstan Republic, 100027, Karaganda, 56 Mira Blvd, associate professor of “Mine survey and geodesy” department, cand.tech.sci., tel. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
Gulnara E. Jhunusova
Karaganda state technical university, Kazakhstan Republic, 100027, Karaganda, 56 Mira Blvd, associate professor of “Mine survey and geodesy” department, cand.tech.sci., tel. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
In the article the questions of creating of system of geominitoring of condition of protecting dams of ash disposal area by carrying out of supervision under the scheme «basic - binding -working reference point» with use of an electronic tacheometer are considered.
Key words: geomonitoring of condition of protecting dams, basis of basic reference points, binding and working reference points of profile lines.
В современных условиях, в связи с возрастающим объемом потребления тепловой электроэнергии и недостаточным темпом развития других источников её производства, происходит увеличение количества намываемых при помощи гидротранспорта золошлаковых отвалов. Сохранение эксплуатационной прочности ограждающих дамб золоотвалов во многом зависит от успешного решения задачи управления устойчивостью откосов дамб на основе систематического маркшейдерского мониторинга их состояния и совершенствования методов расчета устойчивости.
Геомеханический мониторинг - это система непрерывного наблюдения за параметрами и управление состоянием тела ограждающих и внутренних разделительных дамб, основанная на получении информации о физикомеханических характеристиках пород тела дамбы, учете геологических, гидрогеологических особенностей пород тела и грунтов основания, анализе влияния технологических решений по наращиванию ограждающих дамб на геомеханические процессы, происходящие в теле дамбы [1, 2].
Организация геомониторинга маркшейдерских наблюдений за деформациями откосов дамб и плотин включает в себя следующие основные моменты:
- Выбор потенциально неустойчивых и неустойчивых участков на основе анализа инженерно-геологических и горно-технических условий работы для закладки реперов профильных линий;
- Разработка проекта системы геомониторинга за состоянием откосов ограждающих дамб и плотин золоотвала;
- Перенесение проекта наблюдательных станций в натуру и закладка опорных, связующих и рабочих реперов;
- Привязка опорных реперов (определение координат X, Y, Z) к ближайшим пунктам маркшейдерской опорной геодезической сети;
- Определение положения связующих пунктов создаваемой системы профильных линий;
- Инструментальные наблюдения по рабочим реперам профильных линий наблюдательной станции;
- Обработка результатов инструментальных наблюдений;
- Анализ состояния гидротехнического сооружения;
- Совершенствование методики наблюдений путем автоматизации наблюдений и дистанционного сбора информации;
- Разработка методики и программного обеспечения для расчета коэффициента устойчивости откосов дамб.
Для целей систематических наблюдения за состоянием ограждающих дамб №1 и № 3 золоотвала Топарской ГРЭС №2 научно-исследовательской лабораторией «Маркшейдерия, геомеханика и геометризация недр» КарГТУ была разработана и внедрена система геомониторинга золоотвала [3], представленная на рис. 1, включающая в себя ряд профильных линий и базис из
опорных реперов, месторасположение которых выбрано за пределами зоны возможных деформаций.
Рис. 1. Схема геомониторинга дамб золоотвала Топарской ГРЭС
Система геомониторинга разработана на основе анализа особенностей геологического строения тела дамб и их оснований, гидрогеологических и геотехнических исследований, современного состояния и технических решений по наращиванию ограждающих дамб золоотвала ГРЭС. В настоящее время дамба №1 имеет отметку гребня 574,0 м, максимальная высота дамбы 29 м. По капитальности сооружений, согласно СНИП 11-58-75 «Тепловые электростанции», дамба № относится ко II классу.
При выборе местоположения базиса опорных пунктов системы мониторинга необходимо руководствоваться следующими правилами:
- Пункты должны располагаться в устойчивых местах вне зоны возможных деформаций откосов дамбы и ее основания, а также за пределами зоны возможного оседания земной поверхности под влиянием подземных и фильтрационных вод;
- С базиса опорных пунктов должна обеспечиваться хорошая геометрия на исходные пункты маркшейдерско-геодезической сети объекта, число опорных пунктов в геометрической сети должно быть менее двух;
- Местоположение опорных реперов должно обеспечивать возможность использования их в качестве исходных при дальнейшем наращивании высоты ограждающего сооружения и приемной способности золоотвала;
- С опорных пунктов должна быть обеспечена видимость на все связующие репера системы мониторинга.
Для решения вопроса автоматизации измерительного процесса опорные пункты предлагается устраивать в виде наблюдательного постоянного инструментального столбика.
На выбор местоположения рабочих реперов профильных линий оказывают влияния следующие факторы:
- Значительное понижение рельефа местности в основании дамбы по поперечным направлениям и выход грунтовых вод на поверхность;
- Наличие локального оползня откоса дамбы;
- Наибольшая высота отсыпки дамбы;
- Наличие заболоченного участка, расположенного непосредственно у нижней бровки откоса в результате фильтрации воды через тело дамбы;
- Деформации в виде оседания гребня дамбы в результате наращивания на золошлаковое основание;
- Выход кривой депрессии в нижнем бьефе дамб;
- Максимальная мощность рыхлых слабых грунтов в основании дамб.
В разработанной системе геомониторинга инструментальные наблюдения выполняются по схеме «опорный - связующий - рабочий репер» в следующем порядке:
1. С базиса опорных пунктов системы определяют планово-высотное положение связующих реперов каждой профильной линии, расположенных на берме дамбы, не менее чем 6-ю приемами.
2. Поочередно устанавливают тахеометр на связующих реперах и производят инструментальную съемку рабочих реперов профильных линий на теле дамбы, при этом отражатель устанавливают непосредственно на репер с помощью переходного колпачка.
Фиксирование отражателя на рабочем репере исключает необходимость центрирования и горизонтирования отражателя в каждой серии инструментальных наблюдений. Возвышение репера над уровнем поверхности откоса (площадки гребня) на высоту 0,3 - 0,5 м соответствует требованиям инструкции о положении визирного луча над земной поверхностью для устранения влияния рефракции.
3. В конце каждой серии наблюдений с базиса опорных пунктов производят повторное определение планово-высотного положения связующих реперов для контроля их неподвижности в процессе измерения.
Результаты инструментальных наблюдений в комплексе с инженерно -геологическими и гидрогеологическими исследованиями в процессе эксплуатации золоотвала дают возможность определять состояние ограждающих и внутренних разделительных дамб. Результаты наблюдений позволяют установить границы распространения и вид деформаций, определить
скорость развития и величины деформаций откосов и гребня дамб, и спрогнозировать их развитие во времени и пространстве.
В системе геомониторинга подробно был исследован вопрос точности инструментальных измерений. Основное влияние на точность определения превышения оказывает погрешность измерения вертикального угла 5 и расстояние Ь от тахеометра до отражателя. График зависимости средней квадратической погрешности определения превышения для тахеометров ТС 307 и ТСЯ 1201 от расстояния до отражателя представлен на рис. 2, а.
0,0250
0,0200
0.0150
0.0100
и,005и
0,0000
■
X ■^Ьеі 12С саТ(Ж 1.5=20
-Неї 307 саТС ,5=20
■ . 4 г
- "4-й ►
-юо
600
800
[м
0,003
+0
—*—1,75
-•-2,25
1-, м
а) график зависимости погрешности в превышениях от класса прибора и расстояния до отражателя
б) график зависимости погрешности в плановом положении репера от высоты установки отражателя и расстояния
Рис. 2. Графики изменения погрешностей при определениивысотного и
планового положения репера
Средняя квадратическая погрешность определения планового положения
рабочих реперов способом полярных координат выражается формулой
2 2 2 2 2 2
тР = тП0Л + тиСХ + тц.Т. + тн.О. + тФ.О. , (1)
где тПОЛ, тисХ, тцТ., тн О., тФО- средние квадратические погрешности
соответствующих величин (способа полярных координат, исходных данных, центрирования тахеометра, за наклон стойки отражателя и фиксирования отражателя).
Для обеспечения погрешности в измерениях не более 0,003 м при установке отражателя на высоту 1,3 м максимально допустимое расстояние составляет 300м, при установке непосредственно на переходной колпачок репера соответственно - 600 м (рисунок 2, б).
Установка отражателя непосредственно на рабочий репер с помощью переходного колпачка позволяет сократить время производства измерений по профильной линии в 2-3 раза и повысить точность измерений в 1,5 раза.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ВНИМИ. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости.- Л., 1971.187с.
2. Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. - М.: Недра, 1980.
3. Низаметдинов Ф.К., Бесимбаева О.Г., Ожигин С.Г., Родина Е.Н. Инструментальные наблюдения за состоянием насыпных ограждающих дамб. // Труды Университета. КарГТУ. -2002. - № 4. - С.36-41.
© О.Г. Бесимбаева, Е.Н. Хмырова, Г.Е. Жунусова, 2012
