Разработка метода построения сетей инженерно-геологических исследований техногенных массивов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.16, кандидат технических наук Ческидов, Василий Владимирович

• Ческидов, Василий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ческидов, Василий Владимирович

Оглавление

Введение

I. Анализ опыта проведения инженерно-геологических изысканий на предприятиях горнодобывающей отрасли

1.1. Намывные техногенные массивы горных предприятий и способы изучения их свойств

1.2. Состав и стадии инженерно-геологических исследований на современном этапе развития науки и техники

1.3. Принципы инженерно-геологических изысканий на техногенных массивах горнодобывающих комплексов

1.4. Современные способы построения сетей инженерно-

геологического опробования на техногенных массивах

Выводы

II. Разработка и обоснование математической модели построения инженерно-геологической сети опробования при проведении районировании техногенных массивов

2.1. Пространственно-временная изменчивость инженерно-геологических свойств гидроотвалов и хвостохранилищ

2.2. Обоснование геометрии системы пунктов опробования намывных техногенных массивов при проведении районирования с целью выбора дальнейшего направления их использования

2.3. Определение расположения выработок в профилях инженерно-геологической сети при исследовании гидроотвалов и хвостохранилищ

2.4. Обработка инженерно-геологической информации на этапах

сгущения сети опробования

Выводы

III. Обоснование применимости разработанного метода при проектировании сетей инженерно-геологических исследований глинистых отложений гидроотвалов

3.1. Методы и технические средства получения инженерно-геологической информации состояния намывного техногенного массива

3.2. Построение, системы точек опробования на гидроотвале «Лог Шамаровский»

3.3. Инженерно-геологическое районирование гидроотвала «Бековский»

IV. Применение разработанного метода обоснования параметров инженерно-геологических сетей при исследовании намывных техногенных массивов и их оснований

4.1. Комплексное зондирование внутренних зон гидроотвала № 3 филиала «Кедровский угольный разрез» для оценки степени уплотнения

и несущей способности отложений

4.1.1. Общие сведения об объекте исследования

4.1.2. Проектирование сети дополнительных изысканий на гидроотвале №3 и результаты полевых и лабораторных исследований техногенных отложений

4.2. Гидрогеомониторинг гидротехнических сооружений и отвалов ОАО «Стойл енский ГОК»

4.2.1. Общая характеристика объекта

4.2.2. Исследование физико-механических свойств слабого глинистого слоя в основании дамб хвостового хозяйства ОАО «Стойленский ГОК»

4.3. Применение разработанной модели построения сетей инженерно-геологических исследований в качестве математического обеспечения систем автоматизированного проектирования в горном деле

4.4. Анализ перспектив использования разработанного метода проектирования сетей опробования в различных отраслях хозяйствования

и при длительном мониторинге

Выводы

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода построения сетей инженерно-геологических исследований техногенных массивов»

Введение

Актуальность работы. На современном этапе научно-технического развития все стадии жизненного цикла хозяйственного объекта (планирование, проектирование, строительство, эксплуатация и консервация) обусловлены необходимостью проведения инженерно-геологических изысканий (ИГИ) для безопасного ведения работ и принятия оптимальных управленческих решений.

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом исследования массивов естественного и техногенного происхождения играют одну из важнейших ролей при формировании отвальных насыпей, возведении и эксплуатации намывных горнотехнических сооружений. От характеристик вскрываемых пород зависят направление развития и календарный план работ, при этом особое значение имеют качество и объем получаемой инженерно-геологической информации. Необходимо отметить, что наибольшие трудности возникают при исследовании массивов, обладающих высокой пространственной и временной изменчивостью, в первую очередь это отложения гидроотвалов и хвостохранилищ.

Степень достоверности данных о состоянии и свойствах намывных техногенных массивов и грунтов основания их откосных сооружений и ложа во многом определяется системой точек проведения исследований. Многолетний опыт осуществления инженерно-геологических изысканий ВНИ-МИ, ВИОГЕМ, ВСЕГИНГЕО, кафедры геологии МГИ-МГГУ, НИИКМА и др. организаций показывает, что около 30% пройденных скважин и шурфов не дают дополнительных данных о свойствах и состоянии пород, что говорит о несовершенстве используемых методов проектирования сетей опробования и определения плотности выработок. Это в конечном итоге повышает стоимость и время проведения комплекса полевых и лабораторных исследований, обработки их результатов для районирования техногенных намывных массивов с целью принятия оперативного управленческого решения по выбору дальнейшего направления их использования. Поэтому решение проблемы разработки методов построения сетей исследования тех-

ногенных массивов с целыо прогнозирования горно-геологических процессов, а также управление ими является актуальной научной задачей.

Объектами исследования являются действующие и законсервированные намывные техногенные массивы горнодобывающих предприятий, а также покровные отложения, обладающие пространственной и временной изменчивостью физико-механических свойств.

Цель исследований заключается в разработке метода проектирования инженерно-геологических сетей с оптимальными параметрами при проведении изысканий на техногенных массивах для выбора направления их дальнейшего использования.

Идея работы заключается в создании метода проектирования сетей инженерно-геологического опробования, позволяющего определить их оптимальную геометрию и плотность в зависимости от природных и техногенных факторов и обеспечить получение достоверной информации для управления состоянием техногенного массива. Задачи исследования:

• анализ состояния, методов и задач инженерно-геологических и гидрогеологических (гидрогеомеханических) изысканий на горнодобывающих предприятиях;

• разработка способа определения обобщенной функции изменчивости свойств техногенных отложений в заданном направлении и времени;

• создание метода проектирования сетей инженерно-геологических выработок, учитывающего способ формирования техногенного массива, его тип и задачи районирования;

• сравнение существующих и рассчитанных по предлагаемому методу параметров сетей опробования гидроотвалов «Лог Шамаровский» (КМА) и «Бековский» (Кузбасс) по материалам ранее проведенных инженерно-геологических изысканий для определения возможности применения метода проектирования системы точек опробования на других объектах;

• проектирование системы инженерно-геологического опробования на гидроотвале №3 Кедровского разреза с целью определения физико-механических свойств его отложений для обеспечения безопасного ведения работ по переформированию массива;

• разработка сети опробования основания головной и ограждающих дамб хвостохранилища Стойленского ГОКа (СГОК) для повышения достоверности определения коэффициента запаса устойчивости при контроле состояния откосных сооружений;

• анализ перспектив и направлений использования разработанного метода в других областях народного хозяйства.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При проектировании геометрии сети инженерно-геологического опробования техногенных массивов с целью определения физико-механических свойств отложений для различных типов горнотехнических намывных сооружений наряду с формой их ложа и технологией формирования необходимо учитывать пространственную изменчивость комплекса изучаемых характеристик.

2. Обобщенная функция изменчивости свойств техногенных намывных отложений, являющаяся нормированной суммой набора характеристик совместно с использованием кластерного анализа, позволяет обеспечить минимальную плотность сети изысканий, необходимую для получения достоверной инженерно-геологической информации о состоянии исследуемого массива.

3. Для выбора дальнейшего направления использования намывных техногенных массивов и безопасного ведения горных работ целесообразно использование разработанного метода проектирования сетей опробования, позволяющего снизить временные и финансовые затраты за счет сокращения объемов изысканий при проведении инженерно-геологического районирования гидроотвалов без потери достоверности полученной информации.

Научная новизна исследований:

• обоснован метод позиционирования ключевых, дополнительных и поверочных профилей в сетях инженерно-геологического опробования в зависимости от формы ложа, типа и способа формирования намывного сооружения с использованием принципов равного охвата всей толщи отложений;

• разработан способ оценки пространственной изменчивости инженерно-геологических свойств отложений техногенных намывных массивов и пород их ложа с помощью полученной обобщенной функции, являющейся нормированной суммой заданного набора характеристик, который обеспечивает достаточную плотность выработок в сети опробования;

• создан метод проектирования систем точек получения информации при исследовании гидроотвалов с целью их районирования для выбора дальнейшего направления их использования;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов исследований подтверждаются:

• анализом фондовых материалов, научно-технической литературы и проектной документации, законодательных и нормативных документов;

• представительным объемом данных опробования намывных массивов Кузбасса (гидроотвалы «Бековский» Бачатского угольного разреза, №3 Кедровского разреза) и КМА (гидроотвал «Лог Шамаровский» Михайловского ГОКа), а также материалами изысканий основания дамбы защиты отвалов и головной плотины хвостохранилища Стойленского ГОКа (СГОК);

• применением методов теории фильтрационной консолидации, предельного напряженного состояния, кластерного анализа и статистической обработки инженерно-геологической информации и удовлетворительной сходимостью расчетных и фактических данных (расхождение не более 5%);

• положительной апробацией результатов диссертационных исследований при проектировании сетей опробования при инженерно-геологических изысканиях гидроотвала №3 Кедровского разреза и слабого глинистого слоя в основании объектов хвостового хозяйства Стойленского ГОКа, а также при проведении районирования участка Карагай-Покровского месторождения строительного камня, эксплуатируемого ООО «Оренбургская горная компания».

Научное значение исследований заключается в разработке метода проектирования инженерно-геологических сетей опробования, обладающих оптимальными параметрами, с использованием приемов кластерного анализа для получения полной и достоверной информации о свойствах отложений массивов пород техногенного и естественного сложения.

Практическое значение работы заключается в проектировании сетей опробования при исследовании техногенных отложений гидроотвала № 3 Кедровского разреза, основания головной плотины хвостохранилища Стойленского ГОКа и участка Карагай-Покровского месторождения строительного камня. Полученные инженерно-геологические данные позволили в первом случае провести обоснование мероприятий по переформированию намывного массива и обеспечить доступ к 50 млн.т угля, во втором - повысить достоверность определения коэффициента запаса устойчивости откосного сооружения, в третьем - благодаря проведенному районированию обеспечить в первом квартале 2012 г. повышение выхода товарного облицовочного камня в среднем на 11%.

Для достижения поставленной цели в работе использован традиционный комплекс методов, включающий:

• анализ и обобщение опыта проведения инженерно-геологических исследований, способов прогноза пространственно-временной изменчивости массива пород и проектирования сетей инженерно-геологического опробования;

• системно-структурный анализ строения гидроотвалов и хвостохрани-лищ на основе физико-механических законов фракционирования грунтов;

• математические методы обработки, преобразования, интерпретации инженерно-геологической информации о свойствах намывных отложений и моделирования состояния массива горных пород;

• методы математической статистики и кластерного анализа при обработке экспериментальных данных;

• использование основ теории фильтрационной консолидации и предельного напряженного состояния.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Метод проектирования сетей опробования использовался при инженерно-геологических исследованиях: на хвостохранилище ОАО «Стойленский ГОК» с целью определения физико-механических свойств пород основания головной и ограждающих дамб для повышения достоверности определения коэффициента запаса устойчивости откосного сооружения, что позволило сократить в период с июля 2011 г. по апрель 2012 г. объемы буровых работ на 72 п.м; на гидроотвале №3 Кедровского разреза для уточнения свойств намывных суглинков с целью обоснования мероприятий по переформированию намывного массива и обеспечить доступ к 50 млн.т угля, залегающих под телом техногенного массива; на участке Карагай-Покровского месторождения строительного камня, эксплуатируемого ООО «Оренбургская горная компания», что позволило в первом квартале 2012 г. повысить выход товарного облицовочного

камня в среднем на 11%.

Результаты исследований используются при подготовке студентов МГГУ по специальности «Горное дело».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ, Москва, 2006 - 2012 гг.), V съезде гидромеханизаторов России (МГГУ, Москва, 2009 г.), конференциях «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (ИПКОН РАН, Москва, 2009 - 2011 гг.), Международных научно-

практических конференциях «Научно-техническое творчество молодежи -путь к обществу, основанному на знаниях» (ВВЦ, Москва, 2008 - 2011 гг.), на научных семинарах факультетов АИ, РРМ и кафедры геологии МГГУ (2006 - 2012 гг.), IV Международной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010 г.). Результаты работы были отмечены на конкурсах и выставках: Премия Минприроды России «Лучший экологический проект года» (МПР, Москва, 2008 г.), двумя золотыми медалями Всероссийского конкурса научно-технического творчества молодежи (ВВЦ, Москва, 2008 и 2011 гг.), грант Правительства РФ на развитие талантливой молодежи (2010 г.) и т.д.

Публикации по теме диссертации. Основное содержание работы отражено в 8 публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 3 приложений, содержит 65 рисунков, 32 таблицы, список использованной литературы, включающий 138 наименований.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю проф. Ю.В. Кириченко, проф. A.M. Гальперину, доц. М.В. Щекиной и коллективу кафедры геологии МГГУ за постоянное внимание к работе и поддержку.

I. Анализ опыта проведения инженерно-геологических изысканий на предприятиях горнодобывающей отрасли

В условиях непрерывного роста населения и развития техники и технологий к концу XX столетия человечество стало оказывать на геологическую среду влияние сравнимое по масштабам и интенсивности с природными процессами. Строительная и добывающая отрасли осваивают ранее недоступные пространства Земли для возведения сложных сооружений: шахт глубиной свыше четырех километров («Тау-Тона», «Витватеерсранд» — более 4500м в ЮАР), крупных карьеров и отвалов, небоскребов, протяженных тоннелей и мостов, плотин водохранилищ и др., которые требуют детального планирования и проектирования, а также непрерывного контроля их состояния на всех этапах эксплуатации [41, 135].

Бурное развитие горнодобывающей промышленности и металлургии привело к образованию больших объемов отходов. В России на сегодняшний день накоплено около 90 млрд. тонн твердых отходов, подавляющее большинство из которых горнопромышленного происхождения 85 млрд. тонн); нарушено более 1,5 млн. га плодородного слоя, около 300 тыс. га находятся под отвалами. В горнодобывающих регионах РФ техногенные ландшафты начинают преобладать над естественными с формированием сложных горнопромышленных систем. Стоит отметить, что относительно небольшие по площади Кемеровская (Б = 95725 км2, 0,56% от площади РФ) и Белгородская (27134 км2 и 0,16% соответственно) области дают наибольший прирост твердых отходов в стране, это обусловлено развитой горнодобывающей промышленности. Со временем их «вклад» будет только увеличиваться в связи с усложнением горно-геологических условий добычи полезных ископаемых (на сегодняшний день коэффициент вскрыши на многих разрезах Кузбасса приблизился к 7 м3/тонну добытого угля). Только в хво-стохранилищах и гидроотвалах размещено более 5 млрд. м3 отходов обогащения полезных ископаемых и около 1,5 млрд. м вскрышных пород - во-доносыщенных техногенных отложений. Эти массивы обладают значительной пространственно-временной изменчивостью свойств, слагающих материалов, поэтому вопросы их изучения, выбора дальнейшего направления

11

использования и непосредственно освоения являются наиболее сложными и требующими детально исследования в современной науке [20, 35, 98].

1.1. Намывные техногенные массивы горных предприятий и

способы изучения их свойств

В современных условиях ведение горных работ предполагает всестороннее научное обоснование и надежное прогнозирование последствий, в том числе влияние на окружающую среду. Управление процессами горных работ необходимо вести при наличии полной и достоверной информации о состоянии разрабатываемых и формируемых в результате техногенеза массивах пород. Мониторинг инженерно-геологических явлений при открытых горных работах наиболее значим для объектов, обладающих выраженной пространственной и временной изменчивостью, к которым, в первую, очередь относятся рабочие борта карьеров, откосы формируемых отвалов, намывные отложения гидроотвалов и хвостохранилищ, прибортовые массивы, испытывающие депрессионное уплотнение, участки с погребенными оползнями, блоки с высокой трещиноватостью и т.д. [9].

Совокупность всех видов воздействия человека на геологическую среду в науке получило название техногенез. Все продукты складирования производственных и бытовых отходов в результате техногенеза получили названия техногенные массивы, формирование которых может протекать различными способами и за различные промежутки времени [41, 42].

В горнодобывающей промышленности наиболее распространенным видом техногенных массивов являются места складирования вскрышных и вмещающих пород - отвалы. Эти сооружения должны иметь достаточную вместимость при наименьших занимаемых земельных площадях, находиться на минимально возможном расстоянии от мест погрузки породы, располагаться на безрудных (безугольных) площадях, не препятствовать развитию горных работ в карьере и формироваться с учетом требований техники безопасности и охраны окружающей среды. Способы отвалообра-зования выбираются в зависимости от условий залегания рудного тела, способа разработки, рельефа поверхности, характеристики пород, климати-

ческих и микроклиматических особенностей района [69, 87, 93].

К наиболее характерным инженерно-геологическим особенностям пород отвалов и их оснований относятся: нарушенность структуры в теле техногенного массива, обусловливающие снижение прочности (по сравнению с естественным залеганием); фракционирование пород и самовыполаживание отвальных откосов; существенное изменение прочности отвальных пород во времени (сопротивление сдвигу увеличивается в связи с уплотнением или снижается при увлажнении пород насыпи и основания); возникновение в водонасыщенных глинистых породах отвалов и их оснований порового давления, являющегося существенным фактором развития оползней различных типов; смешивание пород с различными физико-механическими свойствами и возрастом.

Несмотря на гораздо меньшую распространенность наиболее сложные с точки зрения изучения и контроля их состояния являются отвалы, формируемые в результате гидромеханизированного способа ведения вскрышных работ и складирования хвостов «мокрого» обогащения (рис. 1.1). Гидромеханизированные технологии применяются при разработке вскрышных пород, инженерной подготовке территорий для строительства, выемке угля в шахтах, добыче инертных материалов и складировании гидровскрыши, при удалении отходов обогащения полезных ископаемых и золошлаков теплоэлектростанций [19-22, 69, 70, 83, 93].

Гидроотвалы и хвостохранилища имеют наибольшее распространение на предприятиях металлургического и угольного комплексов. В настоящее время открытые горные разработки с применением средств гидромеханизации производятся на карьерах: КМА (Лебединский ГОК), Кузбасса (разрезы «Кедровский», «Бачатский», «Краснобродский», «Сартакинский», «Мохов-ский» (табл. 1.1)), а также золотодобывающих предприятиях (компании «Полюс Золото», «Омолонская Золоторудная Компания» и т.д.). При этом в гидроотвалы складируются разнообразные генетические типы осадочных пород преимущественно четвертичного возраста: глины, суглинки, лессовидные породы, супеси и др. Несмотря на то, что объемы вскрышных по-

Рис. 1.1. Гидромеханизированный карьерный комплекс: 1 - водосбросная канава; 2 - перемычка; 3 - подводящий канал; 4 - насосная станция; 5 - водопровод; 6 - забой; 7 - зумпф; 8 - гидроотвал; 9 - водосбросной колодец; 10 - пульповод; 11 - пульпоотводящая канава.

род, которые перспективно разрабатывать средствами гидромеханизации, достаточно велики (особенно в угольной промышленности), использование данного способа в последнее время постоянно сокращается и к настоящему времени применяется практически только в Кузнецком угольном бассейне. Причем объемы гидровскрышных работ в 2000-е годы после значительного их сокращения в 1990-е годы увеличились лишь до уровня 1980-х годов (рис. 1.2) [114].

Таблица 1.1

Показатели гидромеханизированных работ на угольных разрезах Кузбасса

Филиал

Показатель Кедровский Моховский Сартакинский Краснобродский Таллинский Еруноковский Осинский ВСЕГО

Сезонная производи-

тельность участка гидромеханизации, тыс. м3/год 3500 5100 4200 4000 4500 1200 3000 22500

Количество землесосов в забое, в работе + ре- 3+1 6+4 6+3 3+1 3+2 3+1 2+2 26+14

зерв, шт.

Удельный расход воды на разработку грунта, м3/м3 8 6 6 8,5 9 10 8,1 средний 7,94

С учетом особенностей эксплуатации и исследования гидроотвалов целесообразно выделить следующие их элементы: дамбы обвалования, тело массива, состоящее из трех зон (приоткосная, промежуточная и прудковая) с различным физическими и механическими свойствами отложений и основание массива (рис. 1.3) [1, 2, 70, 93]. Гидроотвалы в зависимости от рельефа местности подразделяются на 5 типов (рис. 1.4):

• овражно-балочные - располагаются в оврагах или балках, в низовьях перегороженных плотиной (головной дамбой - упорной призмой);

• равнинные - намываются на равнинных участках со всесторонним обвалованием;

• косогорные - располагаются на склонах (косогорах), ограждаемые с трех

сторон дамбами обвалования, с четвертой - склоном;

15

• котлованные — устраиваются в выработанных пространствах карьеров и разрезов. При складировании токсичных пульп требуют создания проти-вофильтрационного экрана, исключающего загрязнение подземных вод;

• котловинные - в природных понижениях местности (котловинах); потребность в дамбах определяется объемом и формой котловины.

30000

25000

О 20000 ------

о

н 15000 ------

2

^ 10000 о

5000

годы

Рис.] .2. Динамика объемов гидровскрышных работ в Кузбассе

Рис. 1.3. Принципиальная схема гидроотвала овражно-балочного типа:

1 - дамба (упорная призма) гидроотва-

ла; 2 - инженерно-геологические зоны;

3 - основание гидроотвала: 4 - прудок -отстойник; 5- выпуски пульпы.

Подобное подразделение имеют и другие намывные техногенные массивы: хвостохранилища, шлам охранил ища, золоотвалы [44, 65, 87].

16

Разделение последних двух типов намывных сооружений вызвано их неодинаковым воздействием на режимы поверхностных и подземных вод. Если гидроотвалы и хвостохранилища формируются в выработанных пространствах карьеров, то они способствуют восстановлению естественного режима. Намывные массивы в природных понижениях рельефа в основном нарушают природный водооборот в этой местности.

2 - ложе гидроотвала, 3 -борт карьера; А - овражные и балочные; Б - равнинные; В - косо-горные; Г - котловинные Д - котлованные.

Место расположения гидроотвалов и хвостохранилищ зависит от их вместимости и часто определяется методом вариантов, путем технико-экономического анализа и сравнения. При этом необходимо соблюдение условий:

• они должны располагаться в границах земель, мало пригодных для сельскохозяйственных целей (как правило, намывные массивы занимают значительные территории): на заболоченных участках, в балках, оврагах, выработанных пространствах карьеров. [16, 44];

• длина транспортирования и высота подъема пород и хвостов до места выпуска пульпы должны быть минимальны;

• расположение должно обеспечивать удобную организацию водоснабжения. Суммарная стоимость гидротанспорта пульпы и подачи воды должна быть минимальной;

• необходимо учитывать величину стока дождевых и талых вод, которые могут быть приняты гидроотвалом или хвостохранилищем, при условии работы на оборотной воде;

• ложа хвостохранилищ должны иметь глинистый экранирующий слой для предотвращения загрязнения подземных водоносных горизонтов.

В зависимости от высоты гидроотвалы делятся на низкие - менее 10 м, средние - 10-30, высокие - более 30 м; от степени угрозы для населения и промышленности на классы ответственности (табл. 1.2); от степени ответственности, местных условий, высоты и интенсивности намыва гидроотвалы делятся на классы капитальности (табл. 1.2а) [44].

Таблица 1.2

Разделение гидроотвалов по классам ответственности

Номер разделения Характерный признак отвала Класс ответственности гидроотвалов

Особо ответственные сооружения I класса Особо ответственные сооружения II класса Особо ответственные сооружения III класса

Группы

А Б А Б А Б

I Расположение гидроотвала относительно населенных пунктов и промышленных объектов Вблизи населенных пунктов и промышленных объектов При прорыве дамб возможно частичное повреждение промышленных объектов Вдали от населенных пунктов и промышленных объектов

II Рельеф местности На косогоре На равнинной местности На косогоре На равнинной местности На косогоре На равнинной местности

III Наличие водохранилища при гидроотвале Имеется Отсутствует Имеется Отсутствует Имеется Отсутствует

IV Надежность пород основания гидроотвала Недостаточно надежные Надежные Недостаточно надежные Надежные Недостаточно надежные Надежные

Основными специфическими особенностями гидроотвалов являются короткий срок формирования глинисто-пылеватой толщи значительной мощности, пространственно-временная изменчивость физико-механических свойств отложений, концентрация больших объемов неконсолидированных тонкодис-

персных отложений в прудковой и промежуточной зонах, структурно-текстурные особенности намывного материала в силу их техногенного происхождения.

Таблица 1.2а

Разделение гидроотвалов по классам капитальности

Высота гид- Характер засе- Класс капитальности гидроотвала

роотвала, м ления местно- Благоприятные гидрометеорологи- Неблагоприятные гидрометеорологи-

сти в районе ческие условия и равнинный рельеф ческие условия и пересеченный рельеф

размещения местности при интенсивности местности при интенсивности намыва

гидроотвала намыва в месяц, м. в месяц, м.

<2 >2 <2 >2

>30 Независимо от I I I I

заселенности

10-30 Заселенная I I I I

Незаселенная II I II I

< 10 Заселенная III II II II

Незаселенная III III III III

Несвоевременное проведение инженерно-геологических исследований или их осуществление в недостаточном объеме, а также без учета перечисленных особенностей оказывает сдерживающее влияние на производство работ по увеличению емкости гидроотвалов, а также рекультивации их территории. Отсутствие системного контроля за состоянием основания и ограждающих дамб может привести к катастрофам регионального и глобального масштабов (табл. 1.3) [11, 12, 84].

Задачу получения информации о свойствах техногенного массива и его основания необходимого объема и достоверности в требуемые сроки и с минимальными временными и материальными затратами можно решить лишь в случае, если соответствующие исследования будут проводиться по методике, базирующейся на достижениях современной науки (инженерной геологии, физики, статистики и др.). При этом основным источником информации о состоянии намывных массивов пород являются инженерно-геологические изыскания [9].

Необходимость в достоверной информации возникает на всех этапах жизненного цикла намывного массива. На стадии планирования из-за отсутствия исходных инженерно-геологических, гидрогеологических особенностей и физико-механических свойствах грунтов основания, параметры гидроотвалов выбираются без должного технического и научного обоснования, а их сооружение начинается без соответствующей подготовки площадок. В виду этого вполне

закономерно проявление деформации ограждающих дамб, которые часто находятся на слабых основаниях, представленных сильно сжимаемыми, водонасы-щенными иловатыми, пылевато-глинистыми покровными отложениями (табл. 1.4) [61,62].

Таблица 1.3

Примеры аварийных ситуаций дамбах и плотинах_

Объект, месторасположения Дата Последствия

Прорыв плотины Тирлянского водохранилища на р. Белой, Республика Башкирия 08.94 Затоплено 4 населенных пункта, 29 человек погибло, 786 - осталось без крова

Прорыв дамбы на хвостохранилище ОАО «Качканар» ГОК «Ванадий» (Свердловская область) 11.99 На поверхность и частично в р. Выя вынесено 143,1 тыс. м3 хвостов. Затоплены близлежащие территории возле г. Лесной, Качканар, Нижняя Тура.

Прорыв дамбы у Архангельского целлюлозно-бумажного комбината 03.05 Сильное загрязнение Северной Двины и прибрежной полосы

Прорыв дамбы на р. Мрас-Су в Кемеровской области 05.05 В зоне подтопления в общей сложности оказались 175 домов

Сброс воды на Княжегубской ГЭС 06.06 Затопление пос. Ковда

г.Евпатория, дамба озера Сасык-Сиваш 07.06 Затоплены дома в г. Евпатория и селах Орлянка и Охотниково

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС, полностью разрушен второй гидроагрегат, еще несколько получили серьезные повреждения 08.09 В результате аварии погибло 75 человек, затраты на восстановление СШГЭС могут превысить 40 млрд рублей

Прорыв дамбы на алюминиевом заводе в Венгрии 10.10 Утечка приблизительно 1,1 млн м3 токсичного вещества (красного шлама), 120 человек пострадало, двое погибло, еще семеро числятся пропавшими без вести

В период эксплуатации и после консервации гидроотвалоа и хвостохрани-лищ необходимо проводить дополнительные изыскания их отложений и грунтов основания для оценки инженерно-геологических свойств и выбора дальнейшего направления использования техногенного массива. В этом случае буровые работы и инженерно-геологическое опробование проводятся сквозь во-донасыщенные отложения массива, а также ограждающие дамбы, что в значительной мере усложняет процесс изысканий. Кроме этого значительно увеличивается глубина скважин; в прудковой и частично промежуточной зонах ведение работ возможно только в зимний период со льда из-за низкой несущей спо-

20

собности техногенных отложений; отбор монолитов затрудняется пастообразной консистенцией слагающих пылевато-глинистых пород (рис. 1.4).

Таблица 1.4

Гранулометрический состав грунтов основания дамб хвостового хозяйства

ОАО «Стойленский ГОК»

2 Содержание фракций. %

СЗ гравий,% песок, % пыль.% глина, %

глубина отбор 2 ЗЕ о Л 10-5 мм 5-2 мм 2-1 мм 1 -0,5 мм 0,5-0,25 мм 0,25-0,1 мм 0,1-0,05 мм 0,05-0,01 мм 0,01-0,005 мм >0,005 мм

головная плотина

9,2 0,1 1,1 4,3 14.0 23.4 6,5 50.6

10,4 0,3 0,7 1,6 8.6 26,6 11,0 51,2

11,4 0,1 0.1 0,8 4.2 25.8 7,1 61,9

дамба защиты отвалов

8,5 0,1 0,6 1.0 14,8 20.7 9,7 53,1

11,0 0.1 0,2 0,6 0,6 17.3 22.3 7,9 51.0

Рис. 1.5. Проведение буровых работ на гидроотвале №3 разреза «Кедровский» весной 2011 г.

<г

В целом исследование свойств намывных отложений необходимо проводить для увеличения вместимости массива, при организации «сухих» отвалов на их территории, а также при переформировании, рекультивации массива или использовании его в качестве техногенного месторождения [63].

Во всех случаях инженерно-геологическое опробование проводится с целью получения характеристик состава и физико-механических свойств пород, их временных и пространственных закономерностей изменения в зависимости от природных и техногенных факторов. При изучении намывных массивов применяют два основных вида исследований: лабораторные и натурные, методы проведения которых рассмотрены в трудах Г.К. Бондарика, A.M. Гальперина, Б.К. Лапочкина, Ю.В. Кириченко, Ю.И и Н.А Кутеповых, Т.А. Грязнова и др. [9-12, 36, 49, 52, 56-58].

Изучение состава и свойств пород лабораторными методами имеет наибольшее развитие и распространение, так как они являются более дешевыми, быстрыми и могут проводиться в массовом количестве практически для всех видов пород. Кроме того, они позволяют в большей степени моделировать различные изменения условий эксперимента.

При лабораторных исследованиях, помимо природной влажности, плотности, границ текучести и раскатывания, деформируемости и прочности следует выполнять определения грансостава, угла внутреннего трения, коэффициента консолидации, удельного сцепления и других показателей.

Однако лабораторные методы не учитывают масштабности сооружения и требуют интерпретации получаемых показателей свойств пород применительно к конкретным условиям объекта.

Анализ и опыт проведения инженерно-геологических работ (ВНИМИ, ВСЕГИНГЕО, ВИОГЕМ, МГИ-МГГУ, МГСУ и др.) показывает, что наиболее достоверные данные о свойствах массива пород получают при использовании натурных (полевых) методов.

Для получения надежной информации о физико-механических свойствах пород в массиве следует выполнять натурные измерения порового давления, испытания методами вращательного среза и прессиометрии, инструментальные наблюдения за осадками и деформациями тела и основания сооружений. Основными преимуществами полевых методов по сравнению с лабораторными являются [59]:

• проведение работ «in situ» - осуществление опытов и измерений непосредственно в массиве горных пород для определения их свойств и состояния;

• возможность изучения сравнительно большого по объему массива пород;

• меньшая степень нарушения естественного сложения пород;

• изучение свойств пород в условиях естественного напряженного состояния.

Вместе с тем полевые методы имеют и ряд недостатков, которые необходимо учитывать [5]:

• изучение свойств пород полевыми методами проводится в условиях фиксированных моментов времени, что не позволяет учесть различные явления, связанные как с изменением естественной обстановки (например, колебание уровня подземных вод и т. д.), так и изменения условий, вызванные дополнительными нагрузками;

• высокая стоимость и длительность производства полевых опытов по сравнению с лабораторными;

• невозможность в ряде случаев производства большого числа опытов, достаточных для статистического анализа;

• недостаточная теоретическая разработка некоторых полевых методов;

• недоступность территорий из-за низкой несущей способности для оборудования;

• отсутствие научно обоснованных методов проектирования сетей опробования.

1.2. Состав и стадии инженерно-геологических исследований на современном этапе развития науки и техники

На сегодняшний день отечественными и зарубежными учеными термин инженерно-геологические работы (ИГР) определяется как комплекс мероприятий направленный на получение информации производственного и научного характера на этапах планирования, проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации сооружений о свойствах массива горных пород и геодинамическом состоянии территории для обеспечения безопасного, рационального ведения работ с минимальным воздействием на окружающую среду [12, 41,42, 77, 97, 98].

Методика современных ИГИ связана с другими научными направлениями инженерной геологии. Г.К. Бондариком предложена схема, отображающая положение методики инженерно-геологических исследований относительно других научных направлений (рис. 1.6) [9].

Первые известные исторические сведения о проведении инженерно-геологических изысканий восходят ко времени Древнего Рима, их проводили при строительстве крупных сооружений: дворцов, храмов, водопроводов и т.д. Однако интенсивное развитие они получили только в конце XIX веке, главным образом, в связи со строительством железных дорог. Как специфический вид деятельности сформировались в начале XX столетия в результате выделения проектирования в самостоятельную область деятельности. На сегодняшний день ИГИ являются составной частью всех этапов формирования и эксплуатации природно-техногенных систем [29, 126].

Рис .1.6. Положение методики ИГИ (заштрихованная часть) относительно других научных направлений инженерной геологии:

РИГ - региональная инженерная геология, ЭГД -экзогеодинамика, ГВ - грунтоведение; 1 - методика изучения размещения в пространстве компонентов инженерно-геологических условий и закономерностей их пространственной изменчивости, в том числе состава и свойств грунтов (1-2) и проявлений экзогенных геологических процессов (1-3); 2 - методика изучения минерального и гранулометрического состава, структуры и текстуры горных пород и свойств грунтов (2-3); 3 - методы изучения экзогенных геологических процессов.

Комплексные инженерно-геологические изыскания в России начались во второй половине XIX века. Тогда при строительстве железных дорог и промышленных предприятий к решению прикладных задач, связанных с геологией, привлекали таких знаменитых геологов, как К.И. Богданович, A.A. Борисяк, Д.Л. Иванов, A.A. Иностранцев, Л.И. Латугин, Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, A.B. Львов, И.В. Мушкетов, В.А. Обручев, А.П. Павлов, Н.Ф. Погребов, А.Н. Рябинин и др. Работая как изыскатели, геологи применяли различные методы исследований: маршрутные наблюдения, проходку шурфов и шахт, ручное бурение, лабораторные испытания грунтов. Оценка физико-механических свойств грунтов в полевых условиях производилась по характеру и глубине внедрения в

24

них заступа, лопаты, кайла, лома, клиньев, стального сверла. В начале XX столетия при строительстве железных дорог начали применять прообраз современного статического зондирования — погружение зонда в мягкие отложения под весом гирь [134].

Развернутое в 20-30-х гг. XX столетия строительство гидроэлектростанций, каналов, дорог и промышленных предприятий в СССР потребовало всестороннего изучения условий строительства. (В 1923 году в Петрограде было создано Дорожно-исследовательское бюро, давшее начало «дорожному грунтоведению», проводившее изыскания грунтов во многих регионах Центральной России и др. В его работе участвовали П.А. Земятченский, Н.И. Прохоров, H.H. Иванов и др.). Индустриализация и электрификация страны ставили задачи проведения большого количества разнообразных геологических исследований, которые и привели к выделению инженерной геологии как самостоятельной отрасли геологической науки (формально это произошло в 1929 году, когда был учрежден Центральный институт гидрогеологии и инженерной геологии). Методика инженерной геологии начала формироваться только в 30-е годы XX столетия. Основоположником первых способов проведения ИГИ по праву можно считать Ф.П. Саваренского, работавшего в МГА, в его учебнике «Инженерная геология» (1939) впервые дано систематическое описание методов инженерно-геологических исследований для различных видов строительства [17, 77].

В отличие от чисто прагматического геотехнического подхода (исследования свойств грунтов в основании сооружения), свойственного иностранным специалистам, отечественная школа инженерной геологии всегда вела разработку научно обоснованных методов и способов ИГИ. Это отразилось в ряде работ К. Терцаги, М. П. Семенова, Н. Н. Биндемана, М.М. Гришина, П.Н. Па-нюкова, М.А. Солодухина, Л.Д. Белого, И. В. Попова, Н. В. Коломенского, Ю.М. и М. Ю. Абелевых, В. Д. Ломтадзе, С. П. Абрамова, В.А. Мироненко,

A.M. Гальперина, В. В. Ершова, Г.А. Голодковской, П.С.Шпакова, Г.К. Бонда-рика, В.Н.Попова, Т.А. Грязнова, В. И. Ферронского, Л.А. Ярг, Б.К, Лапочкина, Г.О.Абрамяна, Ю.В. Кириченко, Ю.И. и H.A. Кутеповых, B.C. Круподерова,

B.В. Мосейкина, В.А. Ермолова и др. [3- 5, 9-12, 19, 26, 51, 60, 68, 116-118].

На формирование методов, используемых при инженерно-геологических изысканиях, оказали большое влияние основы механики грунтов, теорий филь-

трации и консолидации, а также физики сплошных сред. В данных областях науки необходимо отметить труды следующих авторов: К. Кулона, Ж. Бус-синеска, Н.А. Цытовича, В.А. Флорина, Н.М. Герсеванова, Н.Н. Маслова, И. П. Иванова, Д.В. Тейлора, Л.С. Амаряна, Ю. К. Зарецкого, Р. Пека и др. [3, 43, 64, 102-104].

На сегодняшний день инженерно-геологические работы, проводимые для обеспечения задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов народного хозяйства представляет собой сложный, многофакторный процесс, зависящий от естественных условий (геолого-литологическое строение района, проявление и характер эндогенных явлений и т.д.) и от характера рассматриваемого объекта и его влияния на геологическую среду. В зависимости от сочетания этих факторов формируется состав инженерно-геологических исследований, определяется необходимая (допустимая) точность получаемых данных в результате изысканий [88, 91].

Цели и задачи исследований обусловливают состав ИГИ - комплекс мероприятий, характеризующийся набором специальных методов, зависящих от инженерно-геологических условий и целей ведения работ. Впервые в отечественной практике термин введен в СНиП - II - А-13-69.

На сегодняшний день согласно действующим стандартам, нормам и правилам в состав комплексных ИГИ входят следующие работы [86, 92]:

• сбор, систематизация и обработка имеющихся (архивных) материалов инженерных изысканий прошлых периодов (включая геологические, топо-графо-геодезические и экологические);

• рекогносцировка (оценка фактического состояния территории, выявление «узких мест», определение возможности и условий проведения полевых инженерно-геологических работ в комплексе с их геодезическим обеспечением);

• буровые работы (проходка инженерно-геологических и зондировочных скважин или шурфов с отбором проб отложений и воды с заданных глубин);

• геодезическое обеспечение геологических изысканий (планово-высотная привязка скважин);

• геофизические исследования (в случае обоснованной необходимости);

• работы по полевым исследованиям грунтов: штамповые испытания, статическое и динамическое зондирование;

• оценка гидрогеологических условий территории;

• комплекс лабораторных исследований образцов, отобранных в ходе полевых работ с целью определения физико-механических свойств отложений;

• химический анализ отобранных проб подземных вод (поверхностных вод в случае необходимости);

• обработка полученных в результате полевых инженерно-геологических работ материалов, их сопоставление с имеющимися фондовыми и архивными данными;

• прогноз изменения инженерно-геологических условий района;

• оценка рисков и опасности от инженерно-геологических явлений с учетом ведения работ на исследуемой территории (строительство зданий, дорог, трубопроводов, гидротехнических сооружений, отсыпка отвалов, рекультивация техногенных массивов и т.п.);

• составление технического отчета по выполненным и законченным инженерно-геологическим изысканиям.

Состав инженерно-геологических изысканий определяет стадии и этапы ведения работ [91].

Стадия изысканий - законченная часть определенного состава ИГИ, отличающаяся степенью детальности и порядком проведения работ.

Этап ИГИ - законченная часть работ по определению стадий изысканий, позволяющая организационно либо технически оформить окончание отдельного вида (либо отдельных видов) работ. Этот термин широко применяется в условиях современного рынка при поэтапной оплате инженерно-геологических работ.

1.3. Принципы инженерно-геологических изысканий на техногенных массивах горнодобывающих комплексов

Проведение исследований в рамках разных этапов хозяйственной деятельности (планирование, проектирование, строительство и эксплуатация сооружения) осуществляется с целью получения информации, использование которой позволяет решать конкретные производственные и технологические задачи. Развитие методов и технического обеспечения проведения ИГИ техногенных

массивов, в том числе намывных связаны, тесно связаны с изысканиями для строительства и поиском и разведкой полезных ископаемых. [2, 10, 11, 18, 37,50]. Основные вопросы и требования исследований массивов освещены в работах В.И. Попова, H.H. Маслова, В.И. Ферронского, П.Н. Панюкова, Г.К. Бондарика, М.Ю. и Ю.М. Абелевых, Т.А. Грязнова и др., а также в ряде нормативных документов [2, 10, 36, 77].

Одним из важнейших результатов исследований является инженерно-геологическое районирование техногенного массива. Его цель - выделение в массиве инженерно-геологических элементов (зон, участков), имеющих по всей площади одинаковые или близкие свойства или закономерности их изменения. Например, для гидроотвалов это может быть: несущая способность, гранулярный состав, время достижения необходимой несущей способности и т.п. Для хвостохранилища может добавляться содержание ценного компонента в хвостах, с целью разработки способов использования этого массива как техногенного месторождения. В конечном итоге выделение инженерно-геологических элементов является синтезом всего комплекса лабораторных, полевых и камеральных работ, так как включает выделение в пространстве тел, обладающих определенными инженерно-геологическими свойствами [11, 44, 45, 46, 91].

Н.В. Коломенский под инженерно-геологическим элементом понимал геологические тела (линзы, слои, прослои и др.), для которых можно получить усредненные индивидуальные значения показателей физико-механических свойств. При этом на одной и той же территории могут быть выделены отличающиеся участки: так в пределах гидроотвала или другого генетически однородного геологического тела площадь (в общем случае объем) и расположение элементов может быть различным в зависимости от того, какие показатели свойств, состава и состояния отложений были учтены при анализе [54, 91].

Г.К. Бондарик предлагает правила, предполагающие нерегулярное размещение работ и которые заключаются в следующем [9]:

1. Каждый геоморфологический элемент должен быть охарактеризован не менее чем одной выработкой. Точки наблюдения и выработки следует располагать по короткой оси, секущей участок изысканий (поперек долины реки, склона).

2. Для уточнения соотношения геологических тел, слагающих разные геоморфологические элементы, выработки следует размещать в местах сопряжения элементов.

3. Створы пунктов получения информации (точки наблюдений и геофизических измерений, выработки) следует ориентировать вкрест залегания пород.

4. При изучении геологических объектов, имеющих вытянутые формы (речные долины, основания гидроотвалов овражно-балочного типа и др.), профили выработок следует позиционировать по их короткой оси.

5. Точки наблюдений и выработки размещают в местах проявления экзогенных геологических процессов (областях с неустойчивой структурой).

6. Пункты опробования следует располагать: поперек зон тектонических нарушений и трещинноватости; по главным направлениям изменчивости свойств отложений;

7. Для предварительной оценки геологического строения территории, принадлежащей к одному инженерно-геологическому элементу и лишенной естественных обнажений, выработки следует располагать по взаимно перпендикулярным створам, ориентированным по главным направлениям изменчивости.

Анализ опыта проведения изысканий отложений гидроотвалов, хвостохра-нилищ, их оснований и ограждающих дамб позволяет выявить основные принципы проведения работ, которые отражают технико-экономические и методические требования к осуществлению ИГИ.

Принцип полноты исследований, который требует получение максимально достоверной информации о состоянии и свойствах техногенного массива (включая район его расположения). В результате проведения работ должна быть дана оценка всем инженерно-геологическим элементам массива и его основания.

Соблюдение данного принципа предусматривает выполнение ряда требований [51]:

1. Определение состава и площади изысканий, которые вытекают из цели и назначения исследований. Например, при изучении гидроотвалов овражно-балочного типа исследования береговых зон и воды в прудке-отстойнике с геомеханических позиций можно не производить, а наибольшую часть испытаний

сосредоточить в ядерной зоне. Определив площадь исследований, необходимо установить глубину изысканий, что особенно важно для техногенных массивов переменной мощности. В то же время для оценки влияния объекта на водный и воздушный бассейны необходимы исследования соответственно прудка и береговой зоны, которая наиболее подвержена пылению.

2. Исследования должны содержать не только изучения свойств тела техногенного массива, но и его основания, ограждающих дамб. Изыскания должны охватывать всю территорию, которая будет подвержена новым нагрузкам (дополнительный намыв, наращивание дамбы, отсыпка «сухого» отвала на площади гидроотвала или его переформирование).

3. Инженерно-геологические работы на техногенных массивах должны осуществляться с учетом всех возможных вариантов дальнейшего его развития, в том числе рекультивации и использовании в качестве техногенного месторождения.

В заключение необходимо отметить, что принцип полноты исследований не является абсолютным: он не требует полного и детального изучения всего массива одновременно. Этот принцип должен соблюдаться в соответствии с уровнем развития техники и технологии и исходить из запросов производства [41].

Принцип последовательных приближений заключаются в последовательном изучении массива по этапам и стадиям. В процессе ведения горных работ, как правило, возникает необходимость в исследовании только части техногенного массива (отсек хвостохранилища, основание дамбы обвалования и т.д.) для обеспечения непрерывного производства и развития предприятия.

При обнаружении в теле массива или его основании слабых слоев необходимо проводить дополнительные исследования на последующих этапах.

Принцип равной достоверности заключается в необходимости одинаковой степени изучения всего объекта. Однако выполнение этого принципа не означает, что все точки инженерно-геологического опробования должны строго располагаться на равных расстояниях друг от друга. Равномерно должны быть изучены все выделенные элементы (участки, зоны) техногенного массива. Данное утверждение наглядно демонстрирует пример: при определении сопротивлению сдвигу отложений гидроотвала овражно-балочного типа расположение

точек опробования на равном расстоянии приводит к большой избыточности сети (рис 1.7).

Рис. 1.7. Расположение точек опробования для определения сопротивления сдвигу отложений гидроотвала: а) оптимальное; б) с равным расстоянием между скважинами. 1 - дамба обвалования, 2 - контур гидроотвала, 3 - линия тальвега, 4 - кромка воды, 5 - изолинии значений сопротивления сдвигу.

Анализ показывает, что инженерно-геологические работы должны размещаться в пределах выделенных участков регулярно в соответствии с геолого-математическими принципами, а также моделирования и прогнозирования изменчивости свойств отложений. При этом выделяют три требования:

• любые равные по объему части выделенного инженерно-геологического элемента должны быть охарактеризованы одинаковым числом измерений {принцип равнопредставителъности);

• системы пунктов получения информации (скважины, точки зондирования и др.) устанавливают отдельно для каждой выделенной по принятым критериям инженерно-геологической зоны, учитывая анизотропность мер рассеяния геологических параметров по главным направлениям изменчивости и по глубине, а также принятый уровень доверительной вероятности;

• системы пунктов получения информации ориентируются по главным направлениям изменчивости (по направлениям экстремальных значений градиентов) параметров.

Размещение сети опробования на техногенных массивах в соответствии с геолого-математическими принципами не только не отрицает, но, напротив, предполагает необходимость размещения пунктов получения информации в наиболее сложных с точки зрения геомеханики участках [11].

Для соблюдения принципа равной достоверности необходимо на всех этапах изучения массива использовать одни и те же методы и средства определе-

а)

б)

ния свойств техногенных отложений, так как различные способы определения одних и тех же характеристик часто дают весьма различные результаты, из-за неодинаковых погрешностей. Невозможно оценить с одинаковой достоверностью физико-механические свойства намывных отложений, если одни участки массива изучались с использованием только полевых методов, а другие с помощью лабораторных.

Принцип наименьших трудовых и материальных затрат - один из основных в условиях современной рыночной экономики и требует, чтобы количество исследований было минимальным, но полученные результаты были достоверны и достаточны для решения всего круга задач, которые могут возникнуть при дальнейшем использовании массива. При поисках оптимального соотношения между максимальной достоверностью и минимальными затратами необходимо учитывать, что при достижении некоторого уровня точности (для каждого массива и характеристики он имеет индивидуальное значение), снижение погрешности на доли процента вызывает увеличение затрат на десятки процентов, а иногда и в несколько раз [42, 51].

Принцип наименьших временных затрат требует проводить инженерно-геологические работы в кратчайшие сроки. Он выполняется за счет привлечения большого количества специалистов и технических средств при осуществлении изысканий. Так как намывные техногенные массивы обладают высокой степенью временной изменчивости, то для повышения достоверности получаемой информации о состоянии массива в целом необходимо проведение буровых и зондировочных работ в кратчайшие сроки, так как консолидация отложений в пляжной зоне массива протекает за несколько недель, в то время как в прудковой за десятки лет. Результат ИГИ должен быть получен на определенный момент времени, чтобы исключить необходимость ввода временных поправок.

Принцип системности (непрерывности) и согласованности. Инженерно-геологическая информация как важнейших продукт изысканий необходима на всех этапах жизненного цикла намывного массива (начиная с планирования и проектирования и заканчивая консервацией и рекультивацией). Владение наиболее полной и достоверной информацией о состоянии массива в период эксплуатации позволяет производить выбор наиболее перспективных путей его дальнейшего использования, а также избегать аварийных ситуаций. Несмотря

на то, что ИГИ проводятся на заданный момент времени, контроль за состоянием ограждающих дамб и деформаций поверхности должен проводиться непрерывно, что подтверждает состоятельность данного принципа. В то же время все полученные данные о свойствах отложений массива и его основания должны быть систематизированы во избежание повторных работ. Для этого каждый этап и стадия изысканий должны заканчиваться отчетами, как можно больший объем инженерно-геологических работ на протяжении существования предприятия должен выполняться одной группой ученых и инженеров.

Рассмотренные принципы ведения инженерно-геологических работ отражают цель, задачи, методологию, технико-экономические показатели. Они содержат противоречия между собой, поэтому при проведении ИГИ возникает сложная задача - оптимизации организации работ и, в первую очередь, это связанно с проектированием сетей опробования. При этом минимизация количества точек получения информации без потери ее достоверности позволит оптимизировать сети по всем принципам, перечисленным выше.

1.4. Современные способы построения сетей инженерно-геологического опробования на техногенных массивах

Исследование техногенных массивов - процесс дорогостоящий и длительный, требующий участия большого количества специалистов разного профиля. В то же время в результате проведения ИГИ материальные ценности не производятся. Их итогом является информация о состоянии и свойствах массива, от достоверности и полноты которой зависит эффективность дальнейшего использования исследуемого объекта. Объемы инженерно-геологических работ определяются сетью инженерно-геологического опробования — системой пересекающихся линий (профилей). В узлах пересечений линий располагаются выработки (скважины, шурфы и др.) [23, 24, 41].

Основная характеристика сети — геометрия — ориентировка, форма и размеры её ячейки. При пересечении ортогональных (перпендикулярных) профилей образуются прямоугольные или квадратные сети, при пересечении линий под острыми углами — ромбические (рис. 1. 8).

Рис. 1.8. Сети опробования: а) прямоугольная, б) квадратная.

41— $

\

\

Выбор формы сети изысканий зависит от морфологии и размеров исследуемого объекта и изменчивости его свойств в различных направлениях. Для изучения изотропных тел применяются квадратные сети, при изучении анизотропных — прямоугольные сети с расположением длинной стороны ячейки сети в направлении минимальной изменчивости свойств. Ромбические сети используются при необходимости уточнения свойств в пределах ячейки разведочной сети путём организации дополнительных выработок в центрах ячеек. Количество точек опробования определяет плотность сети \|/, которая выражается отношением всей площади объекта 8 к количеству выработок п, т.е.: [9, 126]

(1.1)

Т п

В практике инженерно-геологических изысканий и геологоразведки для количественной характеристики сети чаще используют понятие густота сети — расстояние между выработками, например, 100x50 м; первая цифра обычно соответствует расстоянию между соседними выработками по простиранию, вторая - по падению. При разведке профилями указывается расстояние между ними (первая цифра) и расстояние между выработками в профиле (вторая цифра). Геометрия, плотность и густота сети могут быть определены различными способами, рассмотренными ниже [10, 29].

Способ аналогий заключается в применении уже использованной сети, если изыскания проводятся на объекте с близкими характеристиками. На способе аналогий основаны специальные инструкции, регламентирующие проектирование сети выработок для стадий разведки различных типов месторождений. Данные рекомендации могут быть использованы при исследовании хвостохра-нилищ с цель их использования в качестве техногенных месторождений [7, 67].

Экспериментальный способ. На начальном этапе выбирается участок с наиболее типичными свойствами отложений, на котором проводятся изыскания

с заведомо переуплотненной сетью. Затем полученные результаты анализируются: на каждом шаге исключается все большее количество выработок и производится усредненный расчет характеристик массива. По мере увеличения расстояний между выработками, принимаемыми в расчет, ошибка в оценке показателей растет. В итоге выбирается такая плотность, которая при наибольших расстояниях между выработками дает достаточно точные значения свойств объекта. Результаты расчетов используются на том же объекте при дополнительных изысканиях или разведке, а также на аналогичных объектах. Этот метод, широко применяемый в практике геологоразведочных работ, получил название - способ разрежения.

Принцип выборочной детализации предусматривает проведение на выбранных типичных (эталонных) участках исследуемого объекта более детальных работ, чем на других. Данные об изменчивости геологических свойств эталонных участков по принципу аналогии распространяют на весь массив [66].

Математико-аналитические способы расчета параметров сети изысканий базируются на применении математической статистики, теории вероятностей и других математических методов. В настоящее время широкое использование этих способов сдерживается слабой степенью исследованности данного направления. Для техногенных массивов не установлены количественные закономерности изменчивости свойств от технологии формирования и слагающих его отложений. Для месторождений отсутствуют выявленные закономерности изменчивости свойств полезного ископаемого от условий образований и факторов локализации оруденения (табл. 1.5).

В конечном итоге ИГИ проводятся с целью получения инженерно-геологической информации - сведений об объекте исследования, представленных в различной форме. В работах Г.К. Бондарика предложены следующие ее свойства, которые охватывают все принципы инженерно-геологических изысканий, рассмотренных в предыдущем разделе:

• замкнутость - определяет отношение пространственно-временных границ изучаемой литосистемы (геологическое пространство) и инженерно-геологической информации (пространство признаков);

• полнота - объем сведений о свойствах геологической среды — компонентах инженерно-геологических условий, необходимых и достаточных для решения задач при планировании, проектировании, строительстве или эксплуатации ПТС.

Таблица 1.5

Область и специфика применение методов построение инженерно-геологических сетей

№ метод построение сети область применения преимущества использования сложности применения оценка временных и материальных затрат

1 прямоугольные, квадратные, ромбические сети повсеместно, наиболее приемлемый метод на этапе первичного исследования при отсутствии любой информации об объекте исследования высокая точность большое количество точек опробования высокие затраты

2 метод разрежения на объектах с относительно однородными свойствами и их невысокой изменчивостью в пространстве оптимальная плотность сети опробования с заданной погрешностью определения свойств массива большое количество точек опробования на начальном этапе при определении достаточной плотности сети опробования избыточные затраты на начальном этапе

3 метод аналогий для исследования типовых объектов, имеющих исследованные прототипы, схожие по условиям формирования и слагающим отложениям возможность достаточно быстро построить сеть с заданными параметрами точности - поиск аналогов; - часто техногенный массив не имеет прототипа в силу уникальности технологии его формирования и отложений; - риск ошибиться в выборе аналога. при хорошем подборе аналога минимальные затраты, в противном случае высокие

4 математико-аналитические методы при сгущении сетей, чем выше детальность проведенных исследований на момент использования, тем с большей вероятностью метод дает оптимальное решение возможность построения сетей с любой дифференциацией плотности, возможность использования принципа выборочной детализации; отсутствие субъективного человеческого фактора - малая изученность методов; - сложность подбора критериев, определяющих плотность сети; - необходимость материалов о массиве до начала применения метода; - знание приемов математической статистики исследователем относительно низкие

• количество - объем полученных данных в процессе изысканий, наиболее распространенный способ количественного определения информации базируется на соотношении, предложенном Клодом Шенноном:

п

Н=-2>32Р„ (1.2)

Заключение диссертации по теме «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр», Ческидов, Василий Владимирович

Основные результаты и выводы, полученные лично автором, а также рекомендации заключаются в следующем:

1. Разработаны научно-методические основы проектирования геометрии сетей опробования техногенных отложений гидроотвалов, хвостохранилищ и их оснований в зависимости от природных и техногенных факторов с учетом совокупной изменчивости наблюдаемых характеристик, при котором линии опробования разделены на три вида (ключевые, дополнительные, поверочные), каждый из которых имеет свой способ позиционирования на исследуемой территории.

2. Разработан метод определения плотности сети выработок, основанный на полученной обобщенной функции изменчивости инженерно-геологических свойств пород и позволяющий производить в заданных профилях в несколько этапов сгущение точек опробования для проведения районирования намывного техногенного массива. Границы участков устанавливаются посредством разбиения множества выработок с помощью кластерного анализа, что позволяет повысить качество проведения районирования и управлять состоянием гидроотвалов и хвостохранилищ с учетом дальнейшего направления их использования.

3. Доказана возможность применения разработанного метода проектирования сетей инженерно-геологических изысканий на объектах горнодобывающей отрасли без потери достоверности получаемой информации с уменьшением финансовых и временных затрат на проведение инженерно-геологических работ посредством снижения плотности сети на 13-15%.

4. Построена сеть для дополнительных изысканий отложений гидроотвала №3 Кедровского разреза и основания головной плотины СГОКа, материалы которых в первом случае позволили обеспечить безопасное ведение работ по переформированию намывного техногенного массива (это необходимо для доступа к 50 млн. т угля); во втором - повысить надежность определения коэффициента запаса устойчивости откосного сооружения.

5. Обоснована применимость метода построения сетей инженерно-геологического опробования в качестве математического обеспечения систем автоматизированного проектирования в горном деле. Предложены рекомендации по использованию разработанного способа при определении свойств объектов, обладающих пространственной и временной изменчивостью в различных областях народного хозяйства, в том числе при проведении длительного комплексного мониторинга.

Заключение

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи вразработки метода построения сетей опробования при проведении инженерно-геологических исследований территорий намывных техногенных массивов и их оснований с целью районирования по заданному набору параметров, что вносит существенный вклад в теорию и практику горно-промышленной геологии и мониторинга состояния намывных горнотехнических сооружений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ческидов, Василий Владимирович, 2012 год

Список литературы

1. АбелевК.М., Ёлшин A.B., Аверин И.В., Храмов Д.В., Ракитина H.H. Особенности проведения инженерно-геологических изысканий при реконструкции зданий и сооружений в Москве // Промышленное и гражданское строительство. - М.: 2008. - №7.

2. Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные грунты как основание сооружений. -М.: Стройиздат, 1973.

3. Абрамян Г.О., Лакатош Д.В. Анализ пространственного размещения показателей месторождения на основе теории случайных множеств // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - №9.

4. Абрамян Г.О. О соизмерении энтропии горно-геологических множеств // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - №8.

5. Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. - М.: Недра, 1969.

6. Арабаджи М.С., Васильев Ю.М., Мильничук B.C., Чарыгин М.М. Опыт применения математических методов в геологии. - М.: Недра, 1969.

7. Берилко Г.А., Кефели A.C., Свиньин В.Ф. ГИС - технологии в нефтегазовой сейсморазведке. - Новосибирск, 2004.

8. Бондарик Г.К., Горальчук М.И., Сироткин В.Г. Закономерности пространственной изменчивости лессовых пород. М.: Недра 1976.

9. Бондарик Г.К. Инженерно-геологические изыскания: учебник / Бондарик Г.К., Ярг Л.А. - 2-е изд. - Бондарик Г.К., Ярг Л.А. - 2-е изд. - М.: КДУ, 2008.

10. Бондарик Г.К., Комаров И.С., Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических свойств горных пород. - М.: Недра, 1971.

11. Бондарик Г.К. Методика инженерно-геологических исследований. - М.: Недра, 1966.

12. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. - М.: Недра, 1981.

13. Боровко H.H. Статистический анализ пространственных геологических закономерностей. -JL: 1971.

14. Бунаков П.Ю., Рудин Ю.И., Стариков A.B. Основы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов. - М.:МГУЛ, 2007.

15. Буреева H.H. Многомерный статистический анализ с использованием ППП "STATISTICA" Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Применение программных средств в научных исследованиях и преподавании математики и механики». - Нижний Новгород 2007.

16. Гальперин A.M., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные природоохранные технологии. - М.: Недра, 1993.

17. Гальперин A.M. Геомеханика открытых горных работ. М.: Изд. МГГУ,

2003.

18. Гальперин A.M., Кириченко Ю.В., Романщак A.A. Геомеханический мониторинг намывных сооружений. - Материалы 5-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строиельство в сложных гидрогеологических условиях, 4.1. Белгород, ВИОГЕМ, 1999.

19. Гальперин A.M., Кутепов Ю.И., Кириченко Ю.В., Киянец A.B., Крючков

A.B., Круподеров B.C., Мосейкин В.В., Жариков В.П., Семенов В.В., Клапперих X., Тамашкович Н., Чншлок X. Освоение техногенных массивов на горных предприятиях: Монография. - М.: Издательство «Гоная книга», 2012.

20. Гальперин A.M., Панфилов А.Ю., Пуневский С.А., Пелагеин И.В. Гидро-геомеханический мониторинг намывных сооружений горных предприятий // Гидротехническое строительство. - 2011. - № 1.

21. Гальперин A.M. Управление состоянием намывных массивов на горных

предприятиях. - М.: Недра, 1988.

22. Гальперин A.M., Фёрстер В., Шеф Х-.Ю. Техногенные массивы и охрана

окружающей среды. - М.: МГГУ, 1997.

23. Геологический словарь в двух томах под редакцией Паффенгольц К.Н. -М.: Недра, 1978.

24. Геология и разведка месторождений полезных ископаемых: учебное пособие под редакцией Ершова B.B. - М.: Недра, 1989.

25. Геомеханика отвальных работ на карьерах. Панюков П.Н., Ржевский В.В., Истомин В.В., Гальперин A.M. - М.: Недра, 1989.

26. Голодковская Г.А., Елисеев Ю.Б. Геологическая среда промышленных регионов. - М.: Недра, 1989.

27. Гончаров С.А. Перемещение и складирование горной массы: Учебник для вузов. - 3-е изд., стер. - М.:Издательство Московского государственного

горного университета, 2006.

28. Горбатов В.А. САПР систем логического управления/ В. А. Горбатов, А.

B. Крылов, Н. В. Федоров. - М. : Энергоатомиздат, 1988.

29. Горная энциклопедия под ред. Е.А. Козловского, тт. 1-5 - М.: Советская энциклопедия, 1984-1991.

30. ГОСТ 30416-96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.

31. ГОСТ 20069-81. Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием.

32. ГОСТ 21719-80. Грунты. Методы полевых испытаний на срез в скважинах и в массиве

33. ГОСТ 12071-84. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

34. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения.

35. Государственного доклада "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2007 году". - М.: 2008.

36. Грязнов Т.А. Оценка показателей свойств пород полевыми методами. - М.: Недра, 1984.

37. Денисов М.Н. Сравнение данных предварительной и детальной разведки с результатами эксплуатации и определение оптимальной плотности разведочной сети. - М.: Недра, 1969.

38. Дребенштедт К., Ишимов A.M. Особенности формирования надводного и подводного потоков гидросмеси в хвостохранилищах. - Горный вестник Узбекистана.

39. Дудлер И.В. Инженерно-геологический контроль при возведении и эксплуатации намывных сооружений. - М.: Стройиздат, 1987.

40. Ермолаев A.B. Методы анализа и визуализации структуры данных о близости // Социология: методология, методы, математические модели. - 2005. -№21.

41. Ершов В.В. Основы горнопромышленной геологии: Учебник для вузов. -М.: Недра, 1988.

42. Ершов В.В., Попова Г.Б., Новиков A.A. Основы геологии: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Недра, 1994.

43. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов. - М.: Наука, 1967.

44. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям глинистых пород. - М.: Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при совете министров СССР, 1984.

45. Инструкция по применению классификации эксплуатационных запасов подземных вод к месторождениям промышленных вод. - М.: Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при совете министров СССР, 1984.

46. Инструкция по проектированию гидроотвалов из глинистых грунтов и прогнозированию их состояния, ВСН-291-72. - М.: ЦБНТИ Минмон-тажспецстроя СССР, 1977.

47. Каждан А.Б., Гуськов О.И., Шиманский A.A. Математическое моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых. - М.: Недра, 1979.

48. Караванов М.Ю. Использование современных спутниковых технологий в горнодобывающей промышленности // Горная промышленность. - 2003. -№7.

49. Кириченко Ю.В. Геоэкологические аспекты формирования техногенных массивов // Геология и разведка. - 1999. - №6.

50. Кириченко Ю.В. Геоэкологические аспекты формирования хранилищ отходов. Научные школы МГГУ, т.1 - М.: МГГУ, 2008.

51. Кириченко Ю.В. Инженерно-геологическое обеспечение экологической безопасности формирования техногенных массивов. - диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Москва, 2001.

52. Кириченко Ю.В., Ческидов В.В. Геомеханическое обеспечение учебно-рекреационной рекультивации карьеров и отвалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - №8.

53. Кириченко Ю.В., Ческидов В.В., Сенченко Д.С. Критерии выбора карьера для проведения учебно-рекреационной рекультивации // Горный журнал. -2008. - №8.

54. Коломенский Н.В. Общая методика инженерно-геологических исследований. - М.: Недра, 1968.

55. Комаров И.С. Накопление и обработка информации в инженерно-геологических исследованиях. М.:Недра, 1972.

56. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A. Изучение порового давления в намывных массивах // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология.-2006.-№ 2.

57. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A., Ермошкин В.В., Жариков В.П. Инженерно-геологическое и экологическое обоснование рекультивации гидроотвалов вскрышных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2007.-№2.

58. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A., Стрельский Ф.П., Федосеев А.И. Изучение инженерно-геологических условий частичной ликвидации гидроотвалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. -№ 6.

59. Кутепов Ю.И., Кутепова H.A. Техногенез намывных пород // Геоэкология. -2003,- №5.

60. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. М.: Недра, 1978.

61. Лапочкин Б.К. Инженерно-геологическая оценка намывных глинистых грунтов для увеличения емкости гидроотвалов. - диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, М.:1978.

62. Лапочкин Б.К. Специальное инженерно-геологическое исследование на гидроотвалах Кузбасса./ В кн.: Тез.докл.всесоюзн.совещания "Инженерно-геологическое обоснование условий разработки МПИ". - Н.Роздол, 1977.

63. Малюшицкий Ю.Н., Фазалов Т.Т., Степанов Ю.П. Укладка сухих пород на старые гидроотвалы угольных разрезов // Уголь. - 1975. - №5.

64. Маслов H.H. Основы механики грунтов и инженерной геологии. - М.: "Высшая школа", 1968.

65. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. - М.: Недра, 1982.

66. Милютин А.Г. Геология и разведка месторождений полезных ископаемых. -М.: Недра, 1989.

67. Милютин А. Г. Разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых. - М.: МГОУ, 2004.

68. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидрогеомеханики. - М.: Недра, 1974.

69. Нурок Г.А. Гидромеханизация открытых горных разработок. - М.: Недра, 1970.

70. Нурок Г.А. Технология и проектирование гидромеханизации горных работ. - М.: Недра, 1965.

71. Огоноченко В.П. К классификации инженерно-геологической изменчивости горных пород. /В кн.: Математические методы в инженерной геологии. -М.: 1968.

72. Отчет по НИР ГЕО-829. Гидрогеомониторинг гидротехнических сооружений и отвалов ОАО «Стойленский ГОК». - М.: каф. Геологии МГГУ, 2011.

73. Отчет по НИР «Комплексное зондирование внутренних зон гидроотвала №3 для оценки их уплотнения, емкости и несущей способности на филиале «Кедровский угольный разрез». - М.: каф. Геологии МГГУ, 2011.

74. Отчет по НИР об инженернро-геологических изысканиях на объекте «Перемычка гидроотвала №3 разреза Кедровский». - Новосибирск, ООО «Конструкторское бюро электрометрии», 2010.

75. Отчет по НИР ТО-2-326. Исследование и разработка технологии, механизации и организации открытой добычи угля. - М.: каф. Геологии МГИ, 1981.

76. Отчет по НИР ТО-2-326. Исследование и разработка технологии, механизации и организации открытой добычи угля. - М.: каф. Геологии МГИ, 1981.

77. Панюков П.Н. Инженерная геология. - М.: Недра, 1978.

78. Попов В.Н., Бадамсурэн М.И., Руденко В.В. Квалиметрия недр. - М.: Изд.АПН, 2000.

79. Попов И.В. Инженерная геология. - М.: Изд.МГУ, 1969.

80. Приказ об утверждении основных положений о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почв от 22 декабря 1995.

81. Рекомендации по инженерно-геологическому обоснованию параметров отвалов сухих пород, отсыпаемых на гидроотвалах. Л.: Изд-во ВНИМИ, 1985.

82. Рекомендации по производству инженерно-геологической разведки. - М.: Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве, 1975.

83. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. - М.: Недра, 1978.

84. Ржевский В.В. проектирование контуров карьеров. М.:Металлиздат, 1956.

85. Родионов Д.А. Статистические методы разграничения геологических объектов по комплексу признаков. - М.: Недра, 1968.

86. Руководство по среднемасштабной инженерно-геологической съемке при изысканиях для гидротехнического строительства, 11-741-81. М.:Энергоиздат, 1982.

87. Русский И.И. Отвальное хозяйство карьеров. - М.: Недра, 1971.

88. Сенченко Д.С. Основные критерии оценки нарушенных горным производством земель для проведения учебно-рекреационной рекультивации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. -№11.

89. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

90. Соколов В.Н., Лапочкин Б.К. Инженерно-геологические особенности намывных грунтов гидроотвалов Кузбасса. Инженерная геология, 1979, № 5.

91. Солодухин М.А. Инженерно-геологические изыскания для промышленного и гражданского строительства. - М.: Недра, 1975

92. СП-11 -105-97 Свод правил по инженерным изысканиям для строительства.

93. Справочник. Открытые горные работы / Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Винницкий К.Е., Мельников H.H. и др. - М.: Горное бюро, 1994.

94. Сученко В.Н. Анализ исходной информации и прогнозирование в геометрии недр - М.: МГГУ, 2009.

95. Терцаги К. Теория механики грунтов. - М.: Госстройиздат, 1961.

96. Технический отчет по инженерно-геологическим изысканиям объекта «Пляжная зона гидроотвала №3 Филиала «Кедровский угольный разрез» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь». - Кемерово, Проектно-строительная Ассоциация «Спецфундаментстрой» ООО «Геотехника», 2004.

97. Трубецкой К.Н. Ресурсосберегающие технологии и их роль в экологии и рациональном природопользовании при освоении недр. / В кн.: Экологические проблемы горного производства. - М.: МГГУ, 1993.

98. Трубецкой К.Н., Чантурия В.А., Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Комплексное освоение месторождений и глубокая переработка минерального сырья. - М.: Наука, 2010.

99. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология. М.:Геоинформмарк,

2002.

100. Уилкс С. Математическая статистика. - М.: Наука, 1967.

101. Фисенко Г .Л. Устойчивость бортов и отвалов. - М.: Недра, 1965

102. Флорин В.А. Основы механики грунтов. ч.1,П. - М.: Госстройиздат, 1961.

103. Флорин В.А., Основы механики грунтов. - М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1953

104. Цытович H.A. Механика грунтов. - М.: Стройиздат, 1963.

105. Ческидов В.В. Разработка автоматизированной системы выбора критериев учебно-рекреационного направления рекультивации на ГОКах, дипломный проект на соискание степени бакалавра, - М.: 2008.

106. Ческидов В.В. Использование статистических и математических методов при исследованиях намывных массивов // Горный информационно-

аналитический бюллетень. - 2009. - OB № 1 «Гидромеханизация». - С. 419-426.

107. Ческидов В.В., Кириченко Ю.В. Разработка автоматизированной системы обоснования критериев для учебно-рекреационной рекультивации на ГОКах. - СПб.: Записки Горного института, Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова, 2009.

108. Ческидов В.В. Комплексное зондирование намывных отложений гидроотвала №3 разреза «Кедровский» // Горная промышленность.- 2011. - №100 (6).

109. Ческидов В.В. Обоснование сети мониторинга техногенных массивов с использованием принципов кластерного анализа. - Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых, М.: ИПКОН РАН, 2009.

110. Ческидов В.В. Перспективы использования САПР при инженерно-геологических изысканиях на открытых горных разработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 11.

111. Ческидов В.В. Проектирование сетей инженерно-геологических изысканий на объектах горнодобывающей промышленности // Горный журнал. - 2011. -№12.

112. Ческидов В.В. Разработка САПР инженерно-геологических изысканий с использованием кластерного анализа // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - №5.

113. Ческидов В.В., Сенченко Д.С. Инженерно-геологическое обоснование учебно-рекреационной рекультивации открытых горных выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - №10.

114. Шелоганов В.И. Кононенко Е.А., Ермошкин В.В., Романов A.A. Типизация систем схем водоснабжения и гидротранспортирования гидромониторно-землесосных комплексов на разрезах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. -№11.

115. Шитиков В. К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Г. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003.

116. Шпаков П.С., Попов В.Н. Статистическая обработка экспериментальных данных. - М.: Высшее горное образование, 2003

117. Шпаков П.С., Поклад Г.Г, Омаров С.Т. Основы вероятностного способа решения задач устойчивости откосов уступов и бортов карьеров // Материалы международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительств в сложных гидрогеологических условиях», 1991.

118. Шпаков П.С. Шпаков П.С., Поклад Г.Г, Омаров С.Т. Необходимый коэффициент запаса устойчивости откосов, зависимость параметров предельных откосов от уровня риска // ГИАБ. - 2002 - №4

119. Экологические проблемы Кемеровской области: информационное издание. Вып. 1 / Государственное учреждение культуры Кемеровская областная научная библиотека им. В. Д. Федорова. Отдел краеведческих информационных ресурсов; сост. A.A. Политаева, ред. H.H. Котышева. - Кемерово,

2006

120. Экологические проблемы Кемеровской области: информационное издание. 2009. Вып. 8 / Департамент культуры и национальной политики Кемеровской области; Кемеровская областная научная библиотека им. В. Д. Федорова; отделение краеведческих информационных ресурсов; сост. А.А. По-литаева, ред. Н.Н. Котышева. - Кемерово, 2010

121. Berkhin P. Survey of Clustering Data Mining Techniques. - Accrue Software, 2002.

122. Grant Garven, Martin S. Appold, Vera I. Toptygina, Timothy J. Hazlett. Hydro-geologic modeling of the genesis of carbonate-hosted lead-zinc ores // Hydroge-ology Journal, Springer-Verlag GmbH. - 1999. - №1(7).

123. Nivlet P., Fournier F., Royer J.J. A New Nonparametric Discriminant Analysis Algorithm Accounting for Bounded Data Errors // Mathematical Geology . -2002.-№2(34).

124. Vijay Pakhmode, Himanshu Kulkarni, S.B. Deolankar Hydrological-drainage analysis in watershed-programme planning: a case from the Deccan basalt, India //Нуdrogeology Journal, Springer-Verlag GmbH. - 2003.- №11.

125. Viktorov A .Risk assessment based on the mathematical model of diffuse exogenous geological processes // Mathematical Geology. - 2007. - №8(39).

Материалы сайтов

126. Горная энциклопедия «Аа-лава - Яшма» - www.mining-enc.ru.

127. Горные информационные технологии. - www.geocad-it.ru.

128. Группа аналитиков по изучению рынков металлов - http://metalresearch.ru/

129. Компания Газпром. - http://old.gazprom.ru.

130. Компания «StatSoft». - www.statsoft.ru.

131. Наука, технология, промышленность. - http://naukoved.ru.

132. Национальный технический университет Украины. - www.kpi.ua.

133. Образовательный математический сайт. - www.exponenta.ru.

134. Официальный сайт ООО «ГИС-Интеграция», www.giswelland.com.

135. Свободная энциклопедия. - www.wikipedia.org.

136. Угольная компания «Кузбассразрезуголь» - www/kru.ru.

137. Электронный журнал Биометрика. - www.biometrica.tomsk.ru.

138. Электронная энциклопедия Вики наука. - ru.science.wikia.com.