Геоэкологический литомониторинг

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Виды литомониторинга

1.1 Локальный геодинамический мониторинг

2. Структура литомониторинга

2.1 Методы литомониторинга

2.2 АИС литомониторинга

2.3 Цифровое картирование данных литомониторинга

2.4 Маркшейдерское обеспечение литомониторинга

3. Пример реализации литомониторинга

Список использованной литературы

1. Виды литомониторинга

Литомониторингом (равно мониторингом геологической среды) называется система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо ее частью, проводимая по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой природно-технической системы.

В зависимости от разных признаков деления выделяется несколько видов мониторинга геологической среды. Так, например, в зависимости от широты охвата объектов наблюдений выделяют комплексный мониторинг геологической среды, в рамках которого ведутся наблюдения за всеми элементами геологической среды, и частные (простые) виды мониторинга, в рамках которых проводятся наблюдения лишь за отдельными элементами геологической среды.

Комплексными видами мониторинга являются инженерно-геологический, гидрогеологический и т.д.

К частным видам литомониторинга относятся:

- гидрогеологический мониторинг (или мониторинг подземных вод, или гидрогеоэкологический мониторинг);

- геоморфологический (ландшафтный) мониторинг;

- геодинамический мониторинг (мониторинг инженерно-геологических процессов);

- геокриологический мониторинг;

- почвенный мониторинг.

К настоящему моменту, исходя из необходимости получения надежной информации, позволяющей оценивать инженерно-геологические условия осваиваемых территорий, прогнозировать их изменения в результате взаимодействия с техногенной средой, проявляющегося в развитии техногенно-геологических процессов, а также управлять этими взаимодействиями с целью обеспечения нормального функционирования техногенной среды и ограничения негативных изменений окружающей природной обстановки, можно следующим образом определить понятие литомониторинга в условиях интенсивного техногенеза. Литомониторинг -- это комплекс полевых стационарных наблюдений и исследований условий функционирования техногенно-геологической системы, по результатам которых контролируются и уточняются оценки и прогнозы ожидаемых изменений этой системы, выполненные на предыдущих стадиях, а также методы и средства управления системой с целью обеспечения ее устойчивости и ограничения ущерба взаимодействия двух сред. [1]

По масштабному уровню функционирования различают следующие виды мониторинга:

- детальный - на предприятиях, шахтах, рудниках, хозяйственных комплексах (ТЭЦ, заводы);

- локальный - городские и районные системы, месторождения, бассейны, гидроузлы, крупные промышленные объекты, ирригационные массивы;

- региональный - краевые, областные, республиканские системы, крупные угольные и рудные бассейны, каскад ГЭС;

- национальный -- государственный мониторинг (поверхности, подземных вод, почв, лесного хозяйства;

- глобальный -- межгосударственный мониторинг (атмосферы, климата и т. д.).

Спорным является вопрос о том, какой мониторинг считать приоритетным -- государственный комплексный (сложный) или отраслевой.

Различают также общий (фоновый) и специализированный литомониторинг.

Элементы наблюдательной сети общего литомониторинга располагаются относительно редко и равномерно по площади соответствующего геологического таксона и необходимы для контроля общего фона потенциального развития ущербообразующих процессов.

Специализированная сеть литомониторинга приурочена к участкам критического (актуального или потенциального) состояния геологической среды в пределах ореолов рассеяния токсичных выбросов, сейсмоопасных районов, зонах проходки подземных выработок, на подтапливаемых территориях и др. Специализированный литомониторинг проводится также в pайонах расположения уникальных природных объектов (например, в районе озера Байкал) c целью прогнозирования и предупреждения возможного ущерба для этих объектов в результате антропогенных процессов. Густота специализированной сети зависит от степени потенциальной опасности процесса (парагенезиса процессов) и намечается по результатам средне- и крупномасштабных инженерно-геологических съёмок и анализа ретроспективной информации.

Задачи и методы контроля определяются спецификой процесса. Так, например, при изучении оползней (проявившихся и потенциальных) на наблюдательных участках необходимо измерять скорости перемещения реперов, изменения влажности пород по глубине c одновременным контролем изменений факторов оползнеобразования: количествава атмосферных осадков, характера поверхностного и подземного стока, скорости выветривания пород, интенсивности эрозии и абразии (естественной и искусственной) и др.

B pайонах расположения водохранилищ, например, основными задачами литомониторинга являются:

- фиксирование влияния человеческой деятельности на сезонные и многолетние закономерности изменения режима грунтовых вод на прибрежных участках,

- оценка динамики подпора грунтовых вод;

- наблюдения за изменениями напоров нижележащих водоносных горизонтов;

- исследование характера и интенсивности переработки берегов;

- контроль за интенсивностью процесса всплывания торфяников и др.

В области изучения экзогенных геологических процессов и явлений особое значение приобретает локальный геодинамический мониторинг. [1]

1.1 Локальный геодинамический мониторинг

Обзор и анализ разработок, направленных на ограничение влияния техногенного освоения территорий, приводят к некоторым принципиальным выводам, которые следует положить и основу обоснования необходимости организации локального мониторинга и составления программы его функционирования.

Во-первых, локальный мониторинг должен являться частью региональной системы (городской, районной, областной, краевой) системы наблюдений за изменением состояния окружающей среды в условиях ее техногенного освоения. Во-вторых, локальный мониторинг является продолжением на современном уровне работы многочисленных станций (ведомственных служб), таких, например, как эрозионные, абразионные, оползневые, карстовые, сейсмические, климатические, гидрологические, гидрогеологические и другие, наблюдающих за развитием различных природных и техногенных процессов и устойчивостью подрабатываемых территорий, зданий и сооружений. В-третьих, мониторинг экологической направленности является главной составной частью литомониторинга и функционирует по двум направлениям: геодинамическому (процессы и явления в условиях техногенеза) и гидрогеологическому (изменение режима подземных вод). В-четвертых, методическое обеспечение локального мониторинга во время его функционирования может быть осуществлено на основе теоретико-методических разработок в области инженерной геологии, где накоплен большой опыт работы в стационарных службах по наблюдениям за различными природными и техногенными процессами и явлениями в сложных геологических условиях при освоении территорий и подземного пространства. Согласованность функционирования локальных мониторингов в методическом аспекте может быть обеспечена Научным советом по инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии при РАН. В-пятых, в условиях интенсивного техногенеза (не только созидательного, но и разрушительного) при формирующихся разнообразных формах собственности на землю, леса, недра и их освоение локальный мониторинг, функционирующий в импактных техногенных зонах, сыграет решающую роль по ограничению негативного влияния человека на окружающую среду. В условиях недостатка средств, выделяемых на научные фундаментальные и прикладные исследования, локальный мониторинг является единственной реально возможной системой контроля за изменениями окружающей среды. [1]

2. Структура литомониторинга

Структура литомониторинга, по представлению В.К. Епишина и В.Т. Трофимова, состоит из трех взаимосвязанных процедур, выполняемых параллельно: режимные наблюдения, перманентные прогнозы, управление.

Если перевести схему на язык инженерной геологии, в области которой, как уже отмечалось, имеется определенный опыт, эти процедуры будут выглядеть следующим образом:

- наблюдения за изменением некоторых элементов или всей системы взаимодействия геологической среды с техногенной средой;

- обработка полученных данных наблюдений и оценка событий (степени изменения свойств геосреды и устойчивости сооружений);

- установление закономерностей развития событий, выявление причин изменений;

- прогноз ожидаемых событий, их направленности, масштаба, интенсивности, опасности и риска для окружающей среды, сооружений, человека;

- принятие решения о дальнейшем существовании объекта мониторинга, обоснование мероприятий по ограничению ущерба окружающей среде и обеспечению нормальных условий функционирования системы взаимодействия.

В дальнейшем мероприятия становятся объектом всех процедур, начиная с наблюдений за их эффективностью. Для того чтобы функционирование мониторинга было эффективным, необходимо разработать его систему, состоящую из: а) целевой программы; б) функциональной структуры; в) автоматизированной информационной службы (АИС). При разработке целевой программы для локального мониторинга прежде всего надо иметь в виду, что на одном и том же месторождении (бассейне, рудном районе) одновременно могут происходить различные процессы техногенного воздействия (освоения). Это -- поиск и разведка, доразведка, проектирование, опытные работы, подготовка к вскрытию, строительство капитальных сооружений, разработка месторождения (разными способами), рекультивация. Подобная ситуация существует и в гидротехническом строительстве. Все эти процессы сами по себе дают надежную (пожалуй, самую надежную) информацию о взаимодействии природно-техногенной системы, о характере и масштабах происходящих изменений в разных элементах этой системы, о факторах этих изменений и, конечно же, о возможных путях ограничения негативных последствий техногенеза. [2]

К сожалению, как известно, данная информация не всегда собирается, не обрабатывается и не используется при анализе развития событий и для управления ими. Поэтому горно-геологический мониторинг имеет особую специфику -- он должен быть организован и функционировать на всех участках освоения изучаемого объекта (месторождения), с тем чтобы можно было бы обогащать получаемую информацию на отдельных этапах освоения месторождения и своевременно принимать соответствующие решения по уточненным оценкам и прогнозам.

В целевую программу входят (по аналогии с техническим заданием на инженерно-геологические исследования):

- краткая характеристика фонового состояния территории по отдельным элементам его инженерно-геологических условий по материалам геологических исследований (поисковая и разведочная стадии);

- краткая характеристика строительных работ и сооружений и проекте или в действительности (в зависимости от момента начала функционирования мониторинга);

- анализ и оценка выполненных геологических и инженерно-геологических работ, решений и прогнозов.

Уточнение прогнозов на базе имеющегося опыта и дополнительной информации у авторов целевой программы. Для этого можно использовать наблюдения и исследования на аналогичных объектах. В дальнейшем в этот анализ можно включить информацию из АИС по этим объектам;

- обоснование видов и объемов наблюдений на различных участках объекта исходя из результатов выполненных оценок и прогнозов;

- обоснование методики (специфики) выполнения намеченных наблюдений в зависимости от характера и масштабов происходящих процессов и их доступности;

- разработка плана-графика функционирования мониторинга, начало и окончание работ, частота (регулярность) наблюдений, материальное и финансовое обеспечение, периодичность обработки и анализа полученных данных, выдачи рекомендаций и прогнозов по инженерной защите (нужна, не нужна, обоснование) и др. [2]

Разработка и уточнение функциональной структуры локального мониторинга представляет значительные сложности из-за его большого разнообразия в зависимости от поставленной цели. На каждой стадии освоения территории мониторинг выполняет разные задачи для достижения одной и той же цели ограничения негативного влияния техногенеза на окружающую среду при обеспечении нормальных (оптимальных) условий безопасности функционирования единой системы геологическая среда техногенез. Здесь необходимо придерживаться принципиальной структурной схемы литомониторинга, приведенной В. К. Епишиным и В. Т. Трофимовым, но в каждом конкретном случае ее можно видоизменять.

Литомониторинг состоит из нескольких последовательных блоков: контроля (режимные наблюдения); хранения информации, целенаправленной обработки и оценки показателей состояния геологической среды и взаимодействующих с ней природных и техногенных систем, поискового прогноза дальнейших изменений показателей состояния, нормативного (оптимизирующего) прогноза состояния систем. [2]

Основой литомониторинга являются режимные наблюдения (блок контроля). Результаты разноведомственных режимных наблюдений предполагается включаются в общенациональную систему литомониторинга (по мере перехода от учёта техногенных воздействий в границах территориально-производственного комплекса, городской агломерации и города к учёту локальных техногенных источников и факторов). Для обоснования разноуровенного литомониторинга последовательно классифицируются: элементы (таксоны) геологической среды, зонально-климатические типы местности; виды техногенных воздействий с учётом их регулярности, интенсивности, взаимовлияния; критерии и показатели, оценивающие количественно геологическую среду и её компоненты (грунты, подземные воды, геофизические и геохимические поля и др.); виды, способы и технические средства литомониторинга. В результате анализа диагностических и прогнозных оценок состояния геологической среды устанавливаются предельно допустимые величины техногенного воздействия и участки критического состояния геологической среды, на которых развиты ущербообразующие геологические, геохимические и инженерно-геологические процессы (оползневые, карстово-суффозионные, эрозионные, процессы загрязнения и др.).

Оценка состояния и прогноз изменения геологической среды особенно необходимы во вновь осваиваемых районах: на территории городов и городских агломераций, гидротехнических комплексов, мелиорируемых массивов и т.п. Принципы размещения пунктов наблюдательной сети литомониторинга основываются на учёте характера и степени пространственно-временной изменчивости геологических и географических факторов, а также источников воздействия. Наблюдательная сеть литомониторинга использует специально оборудованные скважины (для гидрогеологических и геофизических наблюдений), репера (поверхностные и глубинные), устанавливаемые на оползневых и абразионных склонах, и др. [2]

2.1 Методы литомониторинга

Литомониторинг отличается оптимальной комплексностью, как в аспекте целей (определяется состояние геологической среды и взаимодействующих c ней природных и техногенных систем), так и в аспекте методов и методик наблюдений: используются дистанционные (в том числе аэрокосмические), наземные и подземные методы. Методы литомонторига в первую очередь связаны с особенностями природных компонентов ПТС (атмосфера, почвы, недра, поверхностные и подземные воды, растительность и животный мир) и, конечно, не в меньшей степени - с особенностями техногенных компонентов ПТС (сельскохозяйственные, промышленные, геотехнологические, транспортные и энергетические объекты).

Все методы литомониторинга можно разделить на три вида: наземные, подземные и дистанционные.

К наземным методам следует отнести гидролого-гидрогеологические, фито- и зоологические, гидрохимические и геохимические, инженерно-геологические, геодинамические, геолого-тектонические и др.

К дистанционным методам относятся современные методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), поставляющие данные дистанционного зондирования (ДДЗ). Это аэрокосмические методы, к которым относятся, в частности, спектрозональные методы. Дистанционные методы используются в геоэкологическом и аэрокосмическом мониторинге элементов биосферы. Последние изучаются не только как возобновимые ресурсы, но и как индикаторы состояния природной среды и антропогенной модификации биосферы. Аэрокосмические снимки регистрируют наземную фитомассу, высоту, концентрацию хлорофилла, водосодержание растительного слоя, влажность, содержание гумуса, карбонатов, легкорастворимых солей, оксидов железа, радиационную температуру почвенного покрова. Крупные горнодобывающие объекты, например, такие как район Курской магнитной аномалии, Тюменской области или Хибинский горный массив (где ведется добыча апатитовой руды) на космических снимках и на аэрофотоснимках отличаются от окружающего ландшафта своими отражательными и излучательными свойствами. Их альбедо - способность отражать падающий поток света - всегда выше, чем на соседних участках. На аэрокосмических изображениях поверхности Земли они отображаются более светлым фототоном и цветом. [2]

Нефтегазодобывающие комплексы особенно наглядно дают о себе знать в ночное время суток. Интенсивное световое излучение, пятна горящих факелов хорошо видны на снимках. Тепловые контрасты отчетливее всего проявляются на весенних снимках, когда начинает сходить снежный покров. Из-под него первыми проступают горячие карьеры, отвалы, дороги, по которым идет перевозка горной массы. Каждый горнодобывающий комплекс фотогеничен по-своему. Один лучше выходит на черно-белых фотографиях, другой на цветных; третьи раскрываются при спектрозональных снимках, полученных путем съемки в одном, но широком интервале электромагнитного спектра, или многозональных, отснятых в нескольких узких интервалах; то, что может ускользнуть, например, на черно-белом снимке, проявится на многозональном или тепловом. [2]

Космические и воздушные портреты выходят лучше или хуже в зависимости от времени года. Например, традиционная аэрофотосъемка для нужд топографии, геологии, геоморфологии зимой практически не проводится, поскольку она малоинформативна. А для литомониторинга именно зимние съемки оказались весьма словоохотливыми. Снежный покров аккумулирует атмосферные загрязнения, собирает пыль, разносимую из карьеров и угольных разрезов в момент добычи или во время транспортировки руды и угля, а также загрязнения от дымовых шлейфов перерабатывающих предприятий.

Так, например, на зимних фотографиях района Курской магнитной аномалии видны темные полосы шириной в километры и длиной в десятки километров - это шлейфы пыли, законсервированные снегом. Их образовали частички руды и породы, день за днем разносимые ветрами преобладающих направлений. Чтобы извлечь из аэрокосмического изображения как можно больше информации, используют электроннооптический преобразователь. Прибор способен различать и соответственно выделять более двух сотен оттенков, его зоркость в этом смысле значительно превосходит человеческие глаза. В сером снежном покрове, который на черно-белой фотографии выглядит одинаково светлой полосой, преобразователь находит более темные участки, определяет их контуры. Это запыленные зоны. Далее электронно-оптический преобразователь такое изображение может превратить в многокрасочный рисунок. Окрашивает в различные условные цвета, скажем, площади, захваченные отвалами, хранилищами шлака, рудной пылью, совсем иначе окрашивает нетронутые территории, поля, зоны отдыха, другой цвет придает застроенным площадям. В итоге появляется цветное изображение, на котором резко различаются все слагаемые данного ландшафта. [2]

Если надзор за горнодобывющим районом ведется регулярно, то накапливаются точные данные об изменениях, происходящих на контролируемой территории, выявляются новые черты на лике земной поверхности. Ретроспективный подход показывает жизнь территории в динамике. Такой литомониторинг дает возможность проанализировать, правильно ли выбраны места отвалов, подсчитать, сколько пустой породы там разместится безболезненно для окружающей среды или даже с пользой (засыпанные овраги, балки приостанавливают эрозию почвы). Поможет определить, в каких именно местах развеивание пыли надо преградить. С позиций системного подхода анализируются научно-методические, технические, информационные, экономические и организационные аспекты построения, развития и использования информационных систем контроля за состоянием природной среды. Раскрываются типология экоинформационных баз данных, функциональная, организационная, информационная, пространственная, временная структура систем контроля, технические и программные средства.

Предлагаются методы оценки экономической эффективности информации о состоянии природной среды и оценки воздействия проектов, принципы и способ комплексного формирования территориальных природоохранных фондов с учетом банков данных и рационального построения, развития и эксплуатации государственной системы контроля за состоянием природной среды, включая космическое зондирование, литомониторинг и кадастровый учет. Рассматриваются перспективы совершенствования таких систем в России и за рубежом. [2]

2.2 АИС литомониторинга

геологический природный загрязненность автоматизированный

Литомониторинг характеризуется наличием прямых и обратных связей с автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС) и региональными банками геологических данных. Автоматизированная информационная система литомониторинга (АИСЛ) должна выполнять следующие главные функции:

- хранение и поиск информации наблюдений (блок контроля);

- целенаправленная обработка и оценка информации;

- выполнение новых и уточнение старых прогнозов;

- решение задач по оптимизации функционирования ПТС.

Для выполнения перечисленных функций АИСЛ должна иметь следующие подсистемы:

- информационно-поисковую систему (АИПС),

- систему обработки данных (АСОД),

- прогнозно-диагностическую систему (АПДС) и

- систему управления (АСУ).

Надежность работы АИСЛ зависит от инженерно-геологического обеспечения необходимой информацией о последствиях взаимодействия двух составляющих ПТС: природной и техногенной. К этой информации предъявляются высокие требования по нескольким направлениям: репрезентативность, конструктивность, экономичность, рациональность, унифицированность, стандартность. Для локального литомониторинга должен выделяться локальный уровень информации, содержание, объем и детальность которого определяются в каждом конкретном случае. Вся информация должна поступать через каналы связи в базу данных (БД) и далее - в АИПС. Техническое обеспечение АИСЛ - это комплекс средств хранения и обработки информации на основе сети персональных компьютеров. [1]

2.3 Цифровое картирование данных литомониторинга

Анализ аэрокосмических материалов, наземных проб почвы, снега, воды и другие данные литомониторинга учитывают и обобщают в виде карт различного содержания, на которых указывают, например, источники загрязнения и пути миграции отходов горнодобывающего комплекса. По этим картам можно судить о воздействии горнодобывающего комплекса на окружающий ландшафт, на режим подземных вод, на состояние мерзлотных условий, можно определить его тепловое влияние на местный микроклимат. Вся сумма последствий горной добычи может быть зафиксирована в документах литомониторинга, которые сопровождаются картами и планами. Большое влияние на этот процесс оказывавают современные геоинформационные технологии, реализуемые в геоинформационных системах (ГИС) и цифровом картографировании. Огромное значение для литомониторига имеют данные цифровых карт национального Банка геологической информации. [2]

2.4 Маркшейдерское обеспечение литомониторинга

Интенсивность взаимодействия пользователи недр природные ресурсы недр, регулируемого системой мер с целью эффективности освоения месторождений полезных ископаемых, (природопользование недр) зависит от масштабов потребления обществом природных ресурсов геологической среды (недр): полезных ископаемых, земельных ресурсов, массивов горных пород. Особенность взаимодействия характеризуется сложностью и многообразием горно-геологических и технологических факторов горнодобывающего производства, влияющих на специфику протекания процессов изменения ресурсов. Результат взаимодействия - трудно управляемые техногенные преобразования, приводящие к потере количества и качества ресурсов. В условиях, когда эксплуатация недр стала приводить к нарушению баланса природных ресурсов, появилась реальная потребность переориентации управленческой системы природопользования недр на основе перевода ее с функции, характеризующей потребительское отношение к геологической среде на выполнение функции, предусматривающей выделение в качестве главнейшей составной части деятельности пользователей недр - рациональное природопользование.

Информация, получаемая в результате проведения маркшейдерских наблюдений за правильностью пользования недрами, необходима в первом случае для контроля регламентируемого состояния ресурсов, во втором - в качестве основы для совершенствования действующих методов управления их состоянием. При эксплуатации массивов горных пород в процессе формирования уступов открытых карьеров принято выполнять маркшейдерско-геомеханический литомониторинг, внедрение которого, на основе наблюдений и фиксации параметров процессов изменения фонового состояния массивов, позволяет оценить длительную прочность горных пород, обладающих реологическими свойствами, и разработать методику управления устойчивостью вскрышных уступов, обеспечившую выполнение комплекса природоохранных мероприятий: повышения полноты извлечения железных руд из недр, сокращения объема вскрышных работ и нарушаемых массивов горных пород, а также земельных ресурсов в приконтурной зоне карьера.

Маркшейдерское обеспечение литомониторинга определяет решающую роль маркшейдерии при разработке мероприятий по управлению использованием всего комплекса природных ресурсов в системе природопользования недр. [2]

3. Пример реализации литомониторинга

В практике горного дела наибольший масштаб влияния на комплекс ресурсов геологической среды оказывают открытые разработки. Рассмотрим осуществление литомониторинга на примере объекта бассейна Курской магнитной аномалии карьера Михайловского горнообогатительного комбината (МГОК). Строительству и эксплуатации этого горного предприятия препятствовало развитие оползневых деформаций на уступах и бортах карьера МГОК, (за период 1964 - 1985 гг. зафиксировано около 150 оползней общим объемом свыше 4 млн. м³) и формирование в непосредственной близости от г. Губкино, намывного горнотехнического сооружения объемом свыше 0,25 млрд. м³.

Прибортовой массив карьера МГОК - I этап.

Анализ состояния участков прибортового массива проведен с использованием выполнявшейся ВИОГЕМом паспортизации оползней. Фоновое состояние надрудной толщи общей мощностью около 120 м характеризуется преобладанием в разрезе глинистых и песчано-глинистых пород четвертичного, мелового и юрского возраста, наличием двух водоносных комплексов и погребенных ложбин стока. В процессе формирования уступов степень их устойчивости оказывала существенное влияние на использование запасов железных руд и земель в приконтурной части карьера. Техногенное состояние массива характеризуется уменьшением прочности пород во времени вследствие разупрочнения при снижении петростатической нагрузки, развития реолотических процессов, действия сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления. Оползневые смещения вызвали угрозу выхода из строя транспортной выработки капитальной траншеи, ствола подземного дренажного комплекса, создали опасность потери свыше 1 млн. м³ богатых железных руд и нарушения земель в окрестности верхнего контура карьера. Прогноз изменений состояния прибортового массива горных пород был необходим для разработки мероприятий по рациональному использованию вовлекаемых в эксплуатацию ресурсов геологической среды. [3]

II этап. Контроль состояния бортовых массивов включает инженерно-геологические и инструментальные наблюдения. Условие эффективности контроля - последовательное выполнение следующих принципов:

- непрерывности (в ходе многоэтапного процесса построения расчетной модели объекта уровень ее точности возрастает от этапа к этапу);

- адаптации (расчетная модель и контрольная система взаимно приспосабливаются в соответствии с новой информацией);

- обратной связи (эффективность контроля зависит от степени учета требований, вытекающих из предполагаемого напряженного состояния массива).

Оперативное определение прочности породы в бортовом массиве карьера МГОК осуществлялось, преимущественно, на основе обратных оползневых расчетов. Инженерно-геологические наблюдения, включавшие полевые опытные работы с применением прессиометров и пенетрометров-крыльчаток, производили на оползнеопасных участках, положение которых устанавливали при обработке данных аэрофотограмметрической съемки. Аэрофотограмметрические методы наблюдений дают следующие преимущества:

- возможность съемки участков, недоступных при применении других методов наблюдений;

- быстрая фиксация состояния крупных объектов (бортов карьеров и отвалов), площади которых составляют сотни и тысячи гектаров;

- высокая скорость выполнения отдельных серий наблюдений в любое время года и

- независимость их выполнения от технологических особенностей производства горных работ в карьерах и на отвалах;

- отсутствие мертвых зон и высокая разрешающая способность съемочной и камеральной аппаратуры.

III этап. Инструментальные маркшейдерские и инженерно-геологические наблюдения состояния прибортовых массивов позволили выявить участки, подверженные оползневым деформациям, и произвести их геометризацию. Планы поверхностей скольжения (их видимой и невидимой перекрытой оползневыми массами частей), составляли методом фиксирования на аэрофотоснимках положений характерных точек до и после оползня и последующего построения по ним векторов смещения, по которым отстраивалась сама поверхность. [3]

Дешифрирование аэрофотоснимков обеспечило выявление зон зарождения оползней и создание основы для инженерно-геологического районирования карьерного поля. Аэрофото-съемочные работы дополнялись инструментальными наблюдениями за деформациями уступов, а также зондированием, позволившими установить условно-мгновенные (в начальный период после оформления уступов в оползнеопасных зонах) значения сцепления с 0 и угла внутреннего трения ц, всех разновидностей глинистых пород бортового массива.

IV этап. Результаты съемок оползней и инструментальных наблюдений за деформациями уступов использованы для определения из обратных расчетов параметров длительной прочности и сдвиговой ползучести глинистых пород прибортового массива. Прогноз сдвиговых деформаций и сопротивления сдвигу глинистых пород выполняли с помощью соотношений структурной механики грунтов. Оценка реологических параметров глинистых пород с учетом нетектонических нарушений условий залегания надрудной толщи позволила получить исходные данные для инженерно-геологического районирования карьерного поля по условиям длительной устойчивости откосов. Предельно длительные значения сопротивлений сдвигу разновидностей глинистых пород достигаются за периоды 2--10 лет после формирования уступов. Установлено, что для зон прибортового массива, приуроченных к обводненным литологическим контактам или погребенным ложбинам стока, интенсивность процессов снижения прочности и развития сдвигов деформаций возрастает в 2-- 3 раза.

V этап. Использование надежных исходных данных позволило уменьшить нормативные коэффициенты запаса устойчивости на 15 20 % и определить рациональные параметры уступов, обеспечивающие требуемые сроки их безопасной эксплуатации. Для уступов нерабочего (Восточного) борта карьера обосновано увеличение их крутизны на период, необходимый для извлечения непромышленных (находящихся за пределами проектного контура) запасов богатых железных руд. После извлечения дополнительного объема руды предложено выполнить пригрузку борта отвалом окисленных кварцитов. Внедрение рекомендаций обеспечило извлечение 2 млн. т богатой железной руды, сокращение объема вскрышных работ на 3 млн. м³, предотвращение нарушения свыше 10 га земель. [3]

Список использованной литературы

1. Королев В.А. Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем: учебное пособие / В.А. Королев; Под ред. В.Т. Трофимова. М.: КДУ, 2007. 416 с.: ил., табл.; [8 с]: цв. ил.

2. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник / Под ред. В.Т. Трофимова. м.: Изд-во МГУ, 1995. 272 с.

3. Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг. Учебное пособие для вузов. Томск: Изд-во ТПУ, 2003. 336 с.

Размещено на Allbest.ru