CC BY
52
УДК 622.83, 622.271.33
DOI: 10.46689/2218-5194-2021-3-1-182-196
УПРАВЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТЬЮ БОРТОВ КАРЬЕРОВ КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТВЕТА НА ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЗОВЫ
А.Б. Макаров, И.С. Ливинский, В.И. Спирин, А.А. Павлович
Рассматриваются вопросы разработки и обновления в России нормативно-правовой документации в 2021 году по вопросам устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов, учитывающим накопленный российский и международный опыт с адаптацией к российским условиям. Кроме того, для применения развивающихся инновационных геотехнологий учитывается опыт оценки и управления рисками.
Разработка новых «Правил...» в России была связана с устареванием действующей нормативной базы, которая создавала сложности при разработке проектной документации и проведении ее экспертизы. За последние десятилетия в открытых горных работах существенно изменилась горнотехническая и геомеханическая ситуация, появилось множество новых программных комплексов и компьютерных разработок, принципиально изменились возможности экспериментальных методов сбора исходных данных, их обработки, обоснования допустимых параметров бортов карьеров и, следовательно, оценки рисков стали более совершенными. В России все чаще возникает необходимость выполнения проектов, удовлетворяющих не только российскому законодательству, но и международным стандартам.
В данном новом документе «Правил...» сведены требования по широкому кругу вопросов: инженерно-геологические и гидрогеологические исследования, расчеты устойчивости откосов, методы мониторинга, оценка и анализ геомеханических рисков, управление устойчивостью откосов путем разработки специальных мероприятий по снижению рисков, устойчивость откосов при комбинированной разработке. При этом, рассмотрены условия как для скальных, полускальных, так и дисперсных пород. В зависимости от сложности и стадии освоения месторождения приведены конкретные виды исследовательских работ, минимальные их объемы и используемые методы анализа.
Снятие определенных ограничений допускает использование в России не только российских, но и международных стандартов, что весьма важно при использовании авторских и зарубежных методик и программных комплексов. С легализацией «Правил...» у недропользователя и специализированной организаций появляются новые инструменты для обоснования надежных параметров бортов карьеров, разрезов и откосов отвалов.
Ключевые слова: российские и международные подходы, законодательство, нормативные документы, методологии, инструкции, руководства, федеральные нормы и правила, устойчивость откосов, геомеханическая модель, параметры бортов и уступов, мониторинг, геомеханический риск.
Введение
Подходы к обоснованию устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов в России имеют свои исторические особенности, что связано с собственными научными достижениями еще советского
периода и спецификой действующего законодательства России. Она состоит в том, что перед началом эксплуатации карьеров необходимо провести предварительную экспертизу проекта и получить его одобрение в надзорных государственных органах. При прохождении данных экспертиз осуществляется строгий контроль соблюдения требований всех нормативных документов. С одной стороны, это благоприятный момент, вовлекающий государство в систему повышения безопасности. С другой стороны, это приводит к излишней формализации критериев приемлемости проекта. Отсутствие гибкости при принятии решений государственными органами часто делает проекты более консервативными и экономически не рациональными.
Решением данной проблемы явилась разработка нового документа, имеющего статус федеральных норм и правил России в области промышленной безопасности. Данный документ обладает силой технического закона, который обязаны исполнять все субъекты, включенные в процесс исследований, обоснования, проектирования, экспертизы и реализации на всех стадиях развития проекта. В нем собран российский и зарубежный опыт определения параметров откосов, расширен спектр методов расчета устойчивости уступов и бортов с использованием современных методик, компьютерных программ и технологий. В новых федеральных нормах и правилах России по обоснованию устойчивости бортов карьеров определены нормы взаимодействия производственных, научных работников, проектировщиков и экспертов.
Историческая справка
Открытый способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых как в России, так и во всем мире, является наиболее распространенным. Начиная со второй половины XX века в связи с углублением карьеров все чаще стали происходить оползни и обрушения, которые приводили к авариям со значительными затратами на устранение их последствий. Именно в период существования СССР начинается систематическое изучение устойчивости бортов карьеров и отвалов. Государственное регулирование процесса проектирования карьеров сыграло свою позитивную организующую и координирующую роль. В различных регионах страны были созданы государственные исследовательские институты: ВНИМИ, ВИОГЕМ, Якутнипроалмаз, ГИГХС и др., на которые была возложена функция методического обоснования устойчивости карьерных откосов на основе бюджетного финансирования исследований.
Одним из первых результатов исследований стало «Руководство по определению оптимальных углов наклона бортов карьеров и откосов отвалов» [1], составленное в 1962 г. специалистами ВНИМИ, под редакцией проф. Г.Л. Фисенко, который внес значительный вклад в развитие теорети-
ческих основ обеспечения устойчивости откосов и их адаптации для инженеров [2].
Геомеханика активно развивалась в СССР, и уже в 1972 г. также под руководством проф. Г.Л. Фисенко во ВНИМИ были разработаны «Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров» [3] и «Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» [4]. Данные документы были основаны на обобщении только советского практического опыта. Опыт западных специалистов не учитывался. Тем не менее, многие положения тех документов не утратили своей актуальности по сегодняшний день.
Спустя весьма продолжительный период времени, в 1998 г. во ВНИМИ под руководством Г.Л. Фисенко и Т.К. Пустовойтовой вышел новый документ по обеспечению устойчивости откосов «Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах» [5]. Однако основным его направлением являлись угольные месторождения, и рядом специалистов его статус за пределами угольной промышленности подвергался сомнениям. Тем не менее, большинству профилирующих специалистов было известно, что данные правила являются продолжением методических указаний [3], и их применяли за пределами угольной промышленности.
К 1998 г. различными организациями (в основном ВНИМИ) были созданы более десятка методических указаний и инструкций по обеспечению устойчивости бортов карьеров и отвалов для различных условий, а также требования по инженерно-геологическому и гидрогеологическому изучению месторождений для обоснования геомеханических решений. Однако юридической силы такие документы не имели.
Несмотря на то, что данные документы дополняли друг друга, в них имелись принципиальные различия по некоторых вопросам. В связи с этим с начала XXI века при обосновании устойчивости откосов начинается различное толкование методических и нормативных документов, в том числе при прохождении экспертизы в надзорных инстанциях. При принятии тех или иных решений периодически даже использовались нормативные документы из смежных отраслей.
Для того чтобы использовать накопленный за последние десятилетия международный опыт проектирования бортов карьеров, крупные горные предприятия стали использовать услуги авторитетных консалтинговых компаний. Однако используемые ими подходы были не вполне легитимными, т.к. они отличаются от российских методик. Всё это сделало достаточно сложной задачу бюрократического одобрения технических решений по обеспечению устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов, основанных на современных достижениях геомеханики.
К моменту разработки новых правил [5] стало очевидным, что создание новой нормативно-методической документации могло быть осуществлено лишь при условии объединения специалистов из различных ведущих организаций. В связи с этим было чрезвычайно важно структурировать накопившийся российский и зарубежный опыт геомеханического обоснования параметров бортов карьеров и уступов, разрезов и откосов отвалов и составить документ, удовлетворяющий современным требованиям.
Процесс создания новых правил
Актуальность изменения нормативной базы для обоснования параметров бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов неоднократно отмечалась на многих конференциях, проходивших на территории России.
Началом данной кампании стала техническая сессия «Проектирование бортов карьеров в XXI веке: пришло время перемен» на российском горнопромышленном форуме «Мтех-2015», где выступили представители как горнодобывающих компаний, так и консалтинговых и проектных институтов. Также на «Мтех-2015» впервые было представлено издание на русском языке «Руководство по проектированию бортов карьеров» под редакцией Джона Рида и Питера Стейси [7]. Это стало возможным только благодаря российской горной компании «Полиметалл», которая купила у CSIRO права на его издание в России. Данное руководство стало примером для создания российских «Правил обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов».
Известным ученым проф. В.Г. Зотеевым выполнены обзор и анализ данной книги на предмет сходимости с российскими подходами [8]. На VII Международной научно-технической конференции «Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий» в Санкт-Петербургском горном университете были приняты решения о формате нового документа и структура проекта по подготовке Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности (ФНП) «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов».
Первое общее собрание исполнителей и заказчиков проекта по подготовке ФНП было проведено 20 июля 2017 г. в ИПОКН РАН им. Н.В. Мельникова (рисунок).
ГТГРТП' '
Участники первого заседания по разработке ФНП
Для подготовки ФНП по аналогии с международным проектом Large Open Pit (LOP) был создан общероссийский проект Open & Stability
[9].
Управление проектом было доверено М.В. Рыльниковой (ИПКОН РАН) [10]. Руководство командой технических составителей ФНП было возложено на проф. О.В. Зотеева.
Основной целью проекта являлись разработка и утверждение нормативно-правового документа, законодательно регулирующего правила обеспечения устойчивости откосов. Нормативный документ должен соответствовать действующему законодательству России, учитывать накопленный российский и международный опыт, быть адаптирован к российским условиям и рискам, а также быть ориентированным на возможность применения развивающихся инновационных технологий. Структура администрирования проекта включала Организационный комитет, Редакционный совет и Наблюдательный совет, которые взаимодействовали с государственными органами, заказчиками, СМИ, поддерживали сайт проекта.
Техническая проработка российских ФНП началась спустя два года в 2019 г. после того, как были решены все организационные и финансовые вопросы. Для финансирования были привлечены крупнейшие российские горнодобывающие компании: «Алроса», «Еврохим», «Фосагро», «Метал-лоинвест», «СУЭК». Для разработки ФНП были привлечены специалисты из университетов, консалтинговых и научных организаций (ИПКОН РАН, Санкт-Петербургский горный университет, SRK Consulting, ОАО «ВИОГЕМ», ЯкутНИПРОалмаз, ПАО «Алроса», ИГД УрО РАН).
Российские горнодобывающие компании принимали участие в разработке ФНП путем формулирования замечаний и предложений, над которыми трудилась рабочая группа данного проекта.
Одним из самых сложных вопросов на этапе создания документа являлся выбор его формата: закон или руководство. Ввиду сложности и неопределённости критериев оценки достаточности и обоснованности геомеханических решений было принято общее решение о создании четкого и однозначного закона, который бы, с одной стороны, толковался однозначно, с другой стороны - позволял более гибко использовать все современные научно-технические достижения.
За 2019 г. коллективом разработчиков ФНП была проделана достаточно большая работа, и в течение полугода был создан первый черновой проект закона со всеми приложениями, а во втором полугодии осуществлялась корректировка документа.
Регулярные встречи и дискуссии рабочей группы проводились на площадке института ИПКОН РАН, а также обсуждались на круглых столах различных конференций: «Мтех-2016», «Мтех-2017» (г. Москва), «Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий» (г. СПб., 2017г.), «Eш"ock 2018. ISRM. Геомеханика и геодинамика скальных массивов» (г. СПб, 2018), «Комбинированная геотехнология: переход к новому технологическому укладу» (г. Магнитогорск, 2019).
В конце 2019 г. последняя версия проекта ФНП была передана Ро-стехнадзору (контролирующий орган в горной отрасли). В конечном итоге, после согласования с другими различными правительственными органами 1 января 2021 г. вступил в силу новый закон об обеспечении устойчивости бортов карьеров и отвалов.
Состав документа ФНП
В ФНП сведены требования по широкому кругу вопросов: инженерно-геологические и гидрогеологические исследования, расчеты устойчивости бортов и уступов карьеров, а также откосов отвалов, методы мониторинга устойчивости откосов, оценка и анализ геомеханических рисков, управление устойчивостью откосов путем разработки специальных мероприятий по снижению рисков, устойчивость откосов при комбинированной разработке. При этом рассмотрены условия как для скальных, так и для дисперсных типов пород. В зависимости от сложности и стадии освоения месторождения приведены конкретные виды исследовательских работ, минимальные их объемы и используемые методы анализа.
ФНП снимают некоторые имеющиеся ограничения для использования в России современных методов расчетов, изучения породного массива и мониторинга устойчивости откосов. Снятие данных ограничений допускает использование в России не только российских, но и международных стандартов, что весьма важно при использовании авторских и зарубежных методик и программных комплексов. С легализацией данного документа недропользователь и специализированная организация сами могут принимать решения, основанные на оценке геомеханических рисков: какой
необходимо применять метод для обоснования параметров бортов и уступов карьеров, разрезов, какие современные технологии использовать для организации мониторинга за устойчивостью откосов.
Новый документ дает преимущества как недропользователям, так и компаниям, занимающимся проектированием.
Для недропользователей такими преимуществами могут быть:
- подготовка проекта отработки месторождения в форме одного документа, который будет удовлетворять как международным, так и российским требованиям;
- гибкость ФНП, которые должны регламентировать индивидуальный подход для разных участков карьера и этапов отработки месторождения;
- возможность привлечения российских специалистов и компаний, которые смогут подготавливать проекты, удовлетворяющие как международным, так и российским требованиям.
Для проектных институтов и компаний, занимающихся оценкой устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов, такими преимуществами могут быть:
- возможность экспертного выбора методики для оценки устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов;
- использование современного оборудования и программного обеспечения для расчетов устойчивости бортов карьеров и отвалов.
- возможность получения широкого опыта и знаний для специалистов в связи с использованием различных методик и подходов.
Для сопоставления нового документа ФНП с предыдущими документами была составлена таблица.
Очевидно, что столь широкий круг вопросов невозможно детально отразить в одном документе, поэтому упор сделан на обзор требований к проектированию и эксплуатации месторождений, отраженных в законе. ФНП составлены достаточно гибко, чтобы учесть тенденции в обозримом будущем. ФНП отвечает на вопрос «Что делать?». Для ответа на вопрос «Как делать?» в настоящее время разрабатываются дополнительные руководства, где описываются общепринятые методические подходы:
- руководство по инженерно-геологическому, гидрогеологическому изучению и районированию массивов горных пород для обоснования устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов;
- руководство по определению параметров бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов;
- руководство по мониторингу оценки рисков развития деформаций и управлению устойчивостью бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов.
Сравнительная таблица предыдущих и новых правил
Показатель
для
сравнения
Методические указания, 1972 г., правила, 1998 г., Инструкция по наблюдениям, 1970 г.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов», 2021 г._
Нормативная база
Применение только российских стандартов
Допускается использование не только российских, но и международных стандартов, что весьма важно при использовании авторских и зарубежных методик и программных комплексов
Формат документа
Носили скорее рекомендательный характер
Разрабатывались либо отдельно для угольных разрезов и за пределами угольной промышленности их статус подвергался сомнениям, либо для всех месторождений использовались одинаковые подходы, вне зависимости от типов пород и характера деформирования и разрушения прибортовых массивов
Обязательный к исполнению не только для специализированных организаций и недропользователей, но и для надзорных органов_
Рассматриваются все типы месторожде-ний-в крепких, диспесрных и мерзлых породах, различные стадии их освоения - этап предпроектной проработки, проектирование, эксплуатация, техническое перевооружение. Месторождения разграничены по классам опасности с соответствующими требованиями для них
Для обоснования устойчивости откосов необходимо было использовать различные документы, которые в некоторых вопросах противоречат друг другу или имеется неоднозначность в толковании конкретных пунктов
Существовало множество авторских наработок, которые не регламентировались и редко применялись на практике
В одном документе сведены требования для обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов по широкому кругу вопросов:
- инженерно-геологические исследования,
- гидрогеологические исследования,
- геомеханическая модель и исходные данные,
- обоснование устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов,
- мониторинг устойчивости,
- оценка геомеханических рисков и разработка мероприятий по управлению рисками
Определены основные требования по использованию обязательных методов. По решению эксплуатирующей или специализированной организации допускается использование альтернативных методов, в соответствии с современными методами и техническими средствами_
Показатель для сравнения Методические указания, 1972 г., правила, 1998 г., Инструкция по наблюдениям, 1970 г. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов», 2021 г.
Инженерно-геологическое и гидро-геологическое изучение (сбор данных) Отсутствуют конкретные рекомендации по перечню необходимых данных и весьма ограничены предлагаемые методы сбора данных Приведены конкретные виды работ, минимальные их объемы и получаемые характеристики в зависимости от типа, сложности, класса опасности и стадии освоения месторождения.
Испытания физико-механических свойств определяются по утвержденным стандартам Российской Федерации, но не регламентирован перечень необходимых видов испытаний. Отсутствует минимальный перечень необходимых показателей и не учитывается этап освоения месторождения Приведены конкретные требования по перечню физико-механических свойств горных пород на различных стадиях разработки месторождений. Приведены обязательные и рекомендуемые виды испытаний в зависимости от стадии освоения месторождения. Для отдельных видов испытаний, в случае отсутствия российских стандартов, допускается использовать международные стандарты. Допускается применение справочных данных, либо метода аналогий на предпроектной стадии разработки и использование результатов обратных расчетов на стадии эксплуатации месторождения
Сбор данных параметров трещиноватого массива выполнялся на основании картирования обнажений откосов и не регулировались требования к данному виду работ Регламентированы - сбор данных параметров трещиноватого массива с помощью картирования обнажений и описания керна. - объем бурения геомеханических скважин (в % от общего количества геологоразведочных скважин). - другие современные методы сбора данных (фотограмметрическая съемка, лазерное сканирование). Недропользователю и специализированным организациям предоставляется возможность гибко составлять программу с объемами работ, в зависимости от особенностей месторождения
Требования к инженерно-геологическому изучению оснований под отвалы не регламентировались Приведены конкретные требования к инженерно-геологическому изучению оснований отвалов, в зависимости от строения их оснований и других параметров, определяющих категорию сложности отвала
Геомеханичес кая модель Отсутствовало данное понятие. Данные о геолого-структурном строении месторождения содержались на геологических планах, разрезах. Геомеханические показатели усреднялись в пределах петрографических Недропользователь определяет, какой вид модели наиболее удобен для месторождения, в зависимости от этого создаются двухмерные /трехмерные модели, содержащие геолого-структурные каркасы и свойства массива (средние значения по доменам или создание блочной геомеханической модели), гео-
Показатель для сравнения Методические указания, 1972 г., правила, 1998 г., Инструкция по наблюдениям, 1970 г. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов», 2021 г.
разностей фильтрационные данные и т. д.
Критерии разрушения Использовался только критерий разрушения Кулона -Мора. В качестве исходных данных для расчетов используются: плотность, сцепление и угол внутреннего трения массива, а также сцепление и угол трения по поверхностям ослабления Допускается к применению не только критерий Кулон - Мора, но и Хука -Брауна, и другие нелинейные критерии разрушения. В качестве исходных данных может использоваться паспорт прочности
Подход проектирования борта Предлагаемая методика позволяла отстроить и обосновать плоский или выпуклый контур борта. Недостаточное внимание уделялось устойчивости уступов Предлагаемая методика регламентирует построение борта карьера путем придания максимальных параметров каждому его элементу. Например, для крепких пород процесс проектирования может начаться с оптимизации уступов, после чего оценивается устойчивость всего борта
Критерии устойчивости Критериями устойчивости являются коэффициенты запаса, назначаемые раздельно для бортов, уступов, отвалов Рассматриваются два набора критериев: - коэффициент запаса устойчивости по традиционной российской методике. - коэффициент запаса устойчивости и вероятность обрушения в соответствии с международной практикой (FOS, PF). При выборе критериев учитывается стадия разработки месторождения, уровень изученности, уровень геомеханического риска. Выбор российских или международных критериев осуществляется по решению специализированной организации
Оценка устойчивости откосов Допустимо применять только методы, характерные для российской практики, что накладывало ограничения на использования специализированных расчетных программ Даны минимальные требования, однако недропользователь или специализированная организация сами принимают решение, какой необходимо применять метод для обоснования параметров откосов в зависимости от сложности, класса опасности и стадии освоения месторождения
Единственным методом для расчетов устойчивости бортов карьеров являлся метод предельного равновесия и только строго определенные его подвиды. На практике, для расчетов устойчивости использовались упрощенные методы и геомеханические модели Допускается применение не только классических российских методов, но и методов, удовлетворяющих трем уравнениям равновесия (Спенсера, Морген-штерна - Прайса, Сарма и др.). Расширяются группы возможных методов расчетов: аналогия, предельное равновесие, численное моделирование, вероятностные расчеты, физическое моделирование и т.д.
Показатель
для
сравнения
Методические указания, 1972 г., правила, 1998 г., Инструкция по наблюдениям, 1970 г.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов», 2021 г._
Оценка
устойчивости
уступов
Используются только детерминированные подходы к расчетам устойчивости уступов
Ширина бермы определялась только на основании выветривания и камнепада, либо принималась проектом без геомеханического обоснования
Использование как детерминированных, так и вероятностных подходов к оценке устойчивости уступов. Вероятностный метод принят как дополнительный (альтернативный), для более точного учета влияния неопределенности факторов
Ширина бермы обосновывается как влиянием процессов выветривания и камнепада, а также с использованием вероятностных методов с оценкой необходимой ширины для улавливания потенциальных вывалов
Не учитывалось влияние технологических взрывов на прочностные свойства массива
Обратные расчеты выполнялись только для получения прочностных характеристик
Вводится дополнительный понижающий коэффициент в прочностные свойства контактов, в зависимости от условий взрывания
Для целей калибровки с реальными условиями, по произошедшим деформациям определяются форма и масштаб вывалов, расстояние между трещинами, их протяженность, вариация значений параметров, определяются прочностные характеристики_
Учет подземных вод при обосновании устойчивости откосов
Учитывался только один водоносный горизонт, который определяет распределение напоров в массиве
Допускается сложное распределение напоров в прибортовом массиве. Рассматривается возможность учета нескольких водоносных горизонтов или использование для расчетов сетки поро-вого давления
Применялись только аналитические методы
Для простых условий допустимо использовать аналитические расчеты. Во всех остальных случаях необходимо проводить геофильтрационное моделирование в двумерной или трехмерной постановке
Мониторинг
устойчивости
откосов
Мониторинг устойчивости возлагался на маркшейдерскую службу предприятия и заключался только в использовании маркшейдерских средств мониторинга
Для карьеров II класса опасности предусмотрено создание специальных групп мониторинга с расширенными функциями и перечнем используемых методов и оборудования. Предусмотрено использование всех современных технических средств мониторинга
Оценка геомеханичес ких рисков
Оценка рисков не проводилась. Предполагалось, что на этапе проектирования определяются параметры полностью исключающие негативные последствия
Введен риск-ориентированный подход к оценке и мониторингу устойчивости откосов. Для карьеров II класса опасности анализ и управление геомеханическими рисками и выработка мероприятий осуществляется специальной группой по мониторингу устойчивости_
Показатель для сравнения Методические указания, 1972 г., правила, 1998 г., Инструкция по наблюдениям, 1970 г. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов», 2021 г.
бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов
Данные руководства планируется периодически обновлять.
Заключение
Реализация требований новых ФНП на горных предприятиях Российской Федерации позволит расширить область применения открытых геотехнологий, оптимизировать параметры бортов и уступов карьеров и отвалов, повысить полноту освоения месторождений твердых полезных ископаемых открытым и комбинированным способами при обеспечении требуемого уровня безопасности горных работ, синхронизировать отечественные и мировые нормы проектного обоснования устойчивости откосов. Периодическое обновление руководств позволит актуализировать основное содержание закона ФНП с появлением новых технологий и методов исследований.
Благодарности
Авторы статьи благодарят специалистов горнодобывающих компаний за приятную и кропотливую работу над созданием ФНП. Отдельная благодарность нашим коллегам по рабочей группе:
М.В. Рыльниковой, ИПКОН РАН;
0.В. Зотееву, ИГД УрО РАН, ЯкутНИПРОалмаз ПАО «Алроса»;
A.И. Перепелицину, независимый консультант;
Е.Б. Яницкому, ОАО «ВИОГЕМ»;
С.В. Цирелю, Санкт-Петербургский горный университет;
С.Н. Котлову, Санкт-Петербургский горный университет;
Ю.И. Кутепову, Санкт-Петербургский горный университет;
Е.Н. Есиной, ИПКОН РАН;
И.Л. Никифоровой, ИПКОН РАН;
B.С. Федотенко, ИПКОН РАН;
А.А. Панжину, ИГД УрО РАН;
C.Н. Жарикову, ИГД УрО РАН.
Список литературы
1. Руководство по определению оптимальных углов наклона бортов карьеров и откосов отвалов / под ред. Г.Л. Фисенко. Ленинград: ВНИМИ, 1962. 138 с.
2. Устойчивость бортов карьеров и отвалов / под ред. Г. Л. Фисенко. М.: Недра, 1965. 378 с.
3. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров / под ред. Г.Л. Фисенко, Ленинград: ВНИМИ,1972. 165 с.
4. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости / под ред. Г.Л. Фисенко. Ленинград: ВНИМИ, 1970. 123 с.
5. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах / под ред. Г.Л. Фисенко, Т.К. Пустовойтовой. Санкт-Петербург: ВНИМИ, 1998. 208 с.
6. Guidelines for open pit slope design / Editors: J. Read, P. Stacey. CRC Press/Balkema. 2009. 509 р.
7. Руководство по проектированию бортов карьеров (перевод Guidelines for open pit slope design) / под ред. А.Б. Макарова. Екатеринбург: Правовед, 2015. 544 с.
8. Зотеев В. Г. Проектирование бортов карьера: отечественная и зарубежная практика // Горный журнал. 2017. № 1 (2234). С. 85-89.
9. Веб сайт проекта Open & Stability. URL: http://opst.ипконран.рф/
10. В ИПКОН РАН состоялось первое совещание по организации Общероссийского проекта подготовки нормативного документа по обоснованию устойчивости бортов карьеров и отвалов // Научно-технический и производственный журнал «Горная промышленность». 2017. №4 (134). С. 16-17.
Макаров Александр Борисович, гл. консультант, [email protected], Россия, Москва, SRK Consulting,
Ливинский Иван Сергеевич, руководитель отдела, ilivinskyasrk.ru. com, Россия, Москва, SRK Consulting,
Спирин Виктор Игоревич, вед. консультант, vspirinasrk.ru. com, Россия, Москва, SRK Consulting,
Павлович Антон Анатольевич, зав. лабораторией apavlovichaspmi.ru, Россия, Санкт-Петербург, Университет «Горный»
PIT SLOPE STABILITY MANAGEMENT AS A BASIS FOR RESPONDING GLOBAL
CHALLENGES
A.B. Makarov, I.S. Livinsky, V.I. Spirin, A.A. Pavlovich
This article is dedicated to the development and updating of the regulation documents on stability of open pit slopes and waste dumps in Russia, with consideration of Russian and international experience and adaptation to the Russian conditions and risks, focused on the possibility of using innovative technologies.
"Guidelines for Open Pit Slope Design" edited by John Reed and Peter Stacy, and the Large Open Pit (LOP) Project were used as an example for the Russian "Rules for the Stability of Benches and Slopes of Open Pits and Waste Dumps" (The «Rules»). The largest Russian mining companies were involved in the financing of this project, and universities, consulting and scientific organizations were engaged in the development of the Rules.
The reason for developing the new Rules in Russia is associated with the outdated acting regulations, which created difficulties in the preparing and reviewing the designs. Over the past decades, the mining and geotechnical conditions in open pits have changed significantly. Many new software systems and computer developments have appeared, the possibilities of experimental methods for data collection and processing, for estimating the acceptable open pit parameters and therefore assessing risks have become more sophisticated. In Russia it is often required to prepare documents which comply to both Russian and international standards.
This new Rules summarize a wide range of requirements to geological and hydro-geological studies, slope stability analysis, monitoring methods, estimation and analysis of geotechnical risks, management of slope stability by developing special measures to reduce risks, slope stability in combined mining methods. At the same time, conditions for both strong and weak rock types are considered. Depending on the complexity and the stage of a mining project, specific types of studies, their minimum requirements and the analysis methods are specified.
Once some limitations are removed, both Russian and international standards can be used in Russia, which is very important for using appropriate methods and software. Once this document is legally approved, the mining companies and specialized organizations have new tools for pits and waste dumps slope stability optimization.
In addition to the "Rules", which were introduced on January 1, 2021, Guidelines for using the main document are currently being developed.
Keywords: Russian and international approaches, legislation, regulatory documents, methodologies, instructions, manuals, Federal Standards and Rules, slope stability, geome-chanical model, parameters of slopes, benches and dumps, monitoring, geomechanical risk
Makarov Alexander Borisovich, principal consultant, abm5lamail.ru, Russia, Moscow, SRK Consulting,
Livinskiy Ivan Sergeevich, head of department, ilivinskyasrk.ru. com, Russia, Moscow, SRK Consulting,
Spirin Victor Igorevich, senior consultant, vspirinasrk. ru. com, Russia, Moscow, SRK Consulting,
Pavlovich Anton Anatolievich, head of laboratory, apavlovichaspmi.ru, Russia, Saint-Petersburg, Mining University
Reference
1. Guidelines for determining the optimal angles of inclination of quarry bores and dump slopes / ed. Fisenko G. L. Leningrad: VNIMI, 1962. 138 p.
2. Stability of the sides of quarries and dumps / ed. Fisenko G. L. Moscow: Nedra, 1965. 378 p.
3. Methodological guidelines for determining the angles of inclination of the sides, slopes of ledges and dumps, quarries under construction and operated / ed. Fisenko G. L.,
VNIMI. Leningrad. 1972. 165 p.
4. Instructions for observing deformations of sides, slopes of ledges and dumps at quarries and developing measures to ensure their stability / ed. Fisenko G. L. Leningrad: VNIMI, 1970. 123 p.
5. Rules for ensuring the stability of slopes at coal mines / ed. Fisenko G. L., Pustovoitova T. K. St. Petersburg: VNIMI, 1998. 208 p.
6. Guidelines for open pit slope design / Editors: J. Read, P. Stacey. CRC Press/Balkema. 2009. 509 p.
7. Guidelines for the design of quarry sides (translation of Guidelines for open pit slope design) / ed. Makarova A. B. Yekaterinburg: Pravovedist, 2015. 544 p.
8. Zoteev V. G. Designing of quarry boards: domestic and foreign practice // Mining Journal. No. 1 (2234). 2017, pp. 85-89.
9. Open project website & Stability. URL: http://opst.unKOHpaH.p$/
10. The first meeting on the organization of the All-Russian project for the preparation of a normative document on the justification of the stability of the sides of quarries and dumps was held in IPCON RAS // Scientific-technical and Production Journal Mining Industry No. 4 (134). 2017. pp. 16-17.
УДК: 622.83
DOI: 10.46689/2218-5194-2021-3-1-196-206
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ОЛИМПИАДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ
А.А. Панжин, Н.А. Панжина
Приведены методика и результаты исследования современной геодинамической активности и напряженно-деформированного состояния породного массива Олимпиадинского месторождения при переходе к комбинированной геотехнологии. Переопределены современные координаты геодезических пунктов района месторождения, что позволило установить величины и направления векторов горизонтальных сдвижений, амплитуды деформаций и характер их действия, определить сдвижения и деформации в вертикальной плоскости и их интегральные значения. По полученным данным о процессе сдвижения были определены тензоры деформаций и изменения тектонических напряжений, вызвавших данные деформации.
Ключевые слова: современная геодинамическая активность, сдвижения, деформации, массив горных пород, тектонические нарушения, геодинамический мониторинг, спутниковая геодезия, прибортовой массив.
Введение. Необходимость определения параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) Олимпиадинского месторождения обусловлена противоречивостью результатов предшествующих исследований напряженного состояния породного массива. При переходе к подземной добыче необходимо выявление критериев и параметров, оказывающих значимое влияние на НДС горного массива и выполнение расчетов НДС
