МАРКШЕЙДЕРСКИЙ  МОНИТОРИНГ  ОТКРЫТОЙ  РАЗРАБОТКИ  МЕСТОРОЖДЕНИЙ  ПОЛЕЗНЫХ  ИСКОПАЕМЫХ

Сычкова  Юлия  Валерьевна

студент  строительного  факультета,  Национальный  минерально-сырьевой  университет  “Горный”,  РФ,  г.  Санкт-Петербург

E-mail: 

Санникова  Анна  Петровна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  ассистент  кафедры  ИГ

Национальный  минерально-сырьевой  университет  “Горный”,  РФ,  г.  Санкт-Петербург

E-mail:  anna_sannikova@mail.ru

Эффективная  организация  работ  в  условиях  карьера  невозможна  без  участия  инженера-маркшейдера.  В  данной  статье  рассматривается  спектр  задач,  стоящих  перед  геолого-маркшейдерской  службы  любого  предприятий,  занимающегося  добычей  полезных  ископаемых  открытым  способом,  а  так  же  указывается  безусловная  необходимость  комплексного  подхода  к  решению  данных  вопросов  специалистами  различного  профиля.

В  соответствии  с  действующими  нормативными  документами  в  задачи  маркшейдерской  службы  входит  своевременное  и  качественное  ведение  комплекса  маркшейдерских  работ  и  документации,  обеспечивающих  наиболее  полное  и  комплексное  освоение  месторождения.  Маркшейдерский  мониторинг  в  условиях  открытой  разработки  месторождений  заключается  в  комплексе  мероприятий,  направленных  на  повышение  экономической  эффективности  добычи,  соблюдение  экологических  норм  при  ликвидации  предприятий,  а  так  же  обеспечение  безопасности  трудящихся  и  используемой  дорогостоящей  техники  в  процессе  проведения  работ. 

На  карьерах  необходимо  создавать  опорную  маркшейдерско-геодезическую  сеть,  представляющую  собой  сеть  сгущения,  построенную  на  основе  государственной  геодезической  сети.  Съемочная  сеть  на  карьере  закрепляется  центрами  долговременной  сохранности  и  центрами  временного  пользования.  Плановое  положение  пунктов  съемочной  сети  карьера  определяется  геодези­ческими  засечками,  проложением  теодолитных  ходов,  а  так  же  полярным  способом,  используя  в  качестве  исходных  пункты  маркшейдерской  опорной  сети.  Высоты  пунктов  определяются  техническим  и  тригонометрическим  нивелированием  [5]. 

Необходимое  количество  пунктов  маркшейдерской  сети  на  карьерах  должно  определяться  с  учетом  перспектив  развития  горных  работ,  размеров,  глубины  карьера,  разреза  и  возможности  использования  пунктов  для  развития  съемочной  сети,  так  же  необходимо  своевременное  обслуживание  наружных  знаков  опорной  маркшейдерской  сети.  Опорная  маркшейдерская  опорных  сетей  зависит  от  структуры  месторождения,  рельефа  местности,  характера  горных  работ  и  может  быть  в  виде  цепи  треугольников,  центральной  системы,  четырехугольников,  вставок  в  угол  и  т.  д.  [1] 

При  построении  опорных  сетей  соблюдаются  следующие  требования:

·     равномерное  размещение  пунктов  на  отвалах  и  бортах  карьера;

·     обеспечение  видимости  каждого  пункта  на  обширной  территории  горных  работ;

·     обеспечение  возможно  более  длительного  срока  сохранности  пунктов;

·     наиболее  близкое  расположение  пунктов  от  нерабочих  бортов;

·     учет  перспектив  развития  горных  работ  и  рекультивации  земель.

Любые  работы,  выполняемые  маркшейдерской  службой  предприятия  должны  соответствовать  Инструкции  по  производству  маркшейдерских  работ  (РД  07-603-03)  [2].

Маркшейдерская  служба  ведет  журнал  учета  состояния  маркшейдерской  опорной  сети.  Периодичность  осмотра  пунктов  опорной  сети  1  раз  в  квартал. 

На  карьере  должен  быть  оформлен  необходимый  комплекс  горно-графической  документации.  Так  же  необходимо  ведение  журнала  маркшейдерских  указаний,  в  который  заносятся  замечания,  которые,  в  свою  очередь,  должны  быть  своевременно  устранены

Геолого-маркшейдерское  обеспечение  горных  работ  включает  решение  вопросов  правильной  и  рациональной  эксплуатации  месторождения,  охраны  недр,  охраны  земной  поверхности,  зданий,  сооружений  от  вредного  влияния  горных  работ,  а  также  вопросы  безопасного  ведения  работ,  сопровождение  буровзрывных  работ,  осуществление  контроля  за  полнотой  выемки,  а  так  же  определения  потерь  и  разубоживания,  контроля  разведки  месторождения  полезного  ископаемого  и  подсчета  запасов,  составления  годовых  планов  горных  работ. 

Кроме  того,  маркшейдеры  производят  определение  и  учет  объемов  вскрыши,  добычи  полезного  ископаемого  с  учетом  максимального  использования  параметров  горно-транспортного  оборудования,  осуществляют  контроль  за  выполненными  объемами  горных  работ,  создают  сеть  опорных  пунктов  и  съемочного  обоснования,  а  также  контролируют  правильность  (в  соответствии  с  проектом  на  разработку  и  планом  развития  горных  работ,  иной  технической  документацией)  ведения  горных  работ.

Для  обеспечения  возможности  рекультивации  отвала,  в  процессе  ведения  отвальных  работ  предусматривается  формирование  откоса  его  яруса  под  углом,  заданным  проектом  рекультивации  с  учетом  возможности  обеспечения  устойчивости  отвала.  С  этой  целью  маркшейдерской  службой  предприятия  проводятся  инструментальные  наблюдения  за  устойчивостью  откосов,  выполняются  прогнозы  устойчивости  посредством  устройства  наблюдательных  станций  и  определения  смещений  реперов  с  заданной  периодичностью.  Реперы  наблюдательной  станции  закладываются  по  линиям,  перпендикулярным  к  простиранию  борта  карьера.

Отвальные  работы  выполняются  бульдозером  путем  распределения  доставленных  пород  вскрыши  по  поверхности  откоса  отвала  к  верхней  бровке  автосамосвалами.  Проведение  отвальных  работ  так  же  невозможно  без  участия  инженера-маркшейдера.

Мониторинг  геомеханических  процессов  на  карьерах  и  разрезах  выполняется  с  целью  предотвращения  возможных  обрушений  и  обеспечения  контроля  за  оползневыми  процессами.  Основными  средствами  получения  информации  о  деформациях  бортов  карьеров  и  отвалов  являются  инструментальные  наблюдения,  в  результате  которых  определяются  величины  смещений,  деформаций,  скоростей  развития  процесса  деформирования  и  границ  распространения  деформаций.  Устанавливается  взаимосвязь  между  факторами,  определяющими  устойчивость  прибортового  массива,  и  процессом  деформирования  бортов  карьеров  и  откосов  отвалов,  определяются  критические  величины  деформаций,  предшествующие  активной  стадии  деформирования. 

Трещиноватость  массива  горных  пород  изучается  посредством  линейных  замеров  по  откосам  уступов  или  посредством  фотоснимков,  полученные  данные  учитываются  при  уточнении  параметров  устойчивого  борта  [6]. 

Так  же,  с  целью  контроля  за  устойчивостью  откосов  на  карьере  проводится  маркшейдерский  мониторинг  сдвижений  и  деформаций.  Для  проведения  наблюдений  за  деформациями  бортов  карьеров  и  откосов  отвалов  закладываются  специальные  наблюдательные  станции,  на  которых  периодически  проводятся  инструментальные  наблюдения.  Наблюдательная  станция  состоит,  как  правило,  из  нескольких  профильных  линий,  по  которых  расположены  опорные  и  рабочие  реперы.  На  наблюдательной  станции  выполняются  следующие  работы:

1.  определение  величин  сдвижений  реперов  наблюдательной  станции  в  горизонтальной  и  вертикальной  плоскостях  по  результатам  инструментальных  наблюдений;

2.  наблюдения  за  степенью  трещиноватости  бортов  карьера  для  уточнения  параметров  безопасного  борта;

3.  пополнительные  съемки,  в  результате  которых  производится  корректировка  планов  и  разрезов  горных  работ  после  массовых  взрывов,  вскрышных  работ  и  т.  п.         

Привязка  исходных  и  опорных  реперов  наблюдательной  станции  в  горизонтальной  плоскости  осуществляется  посредством  триангуляции  или  проложением  замкнутых  полигонометрических  ходов  от  близлежащих  пунктов  триангуляции  или  полигонометрии.

Инструментальные  маркшейдерские  наблюдения  за  деформациями  бортов  и  отвалов  следует  производить  одновременно  с  началом  развития  вскрышных  работ  на  карьере.

С  целью  обеспечения  устойчивости  откосов  могут  быть  применены  следующие  методы  и  средства:

·     заоткоска  уступов;

·     укрепление  слабых  участков  откосов:

o  механическое  удержание  призмы  обрушения;

o  инъекционный  способ  укрепления;

o  изоляция  пород,  склонных  к  выветриванию;

·     выполаживание  бортов;

·     снятие  напоров  грунтовых  вод  при  их  наличии;

·     своевременное  осушение  карьера.

Ущерб  от  нарушения  устойчивости  откоса  —  это  стоимость  дополнительных  работ  по  ликвидации  последствий  обрушения;  удорожание  работ,  вызванное  снижением  производительности  добычных  и  транспортных  средств;  ухудшение  качества  полезного  ископаемого  в  результате  его  разубоживания  деформированными  массами.

Документации  подлежат  нарушения  устойчивости  уступов,  бортов  и  отвалов,  рабочих  площадок,  предохранительных  и  транспортных  берм,  нарушающие  режим  работы  горного  предприятия  и  создающие  угрозу  безопасности  ведения  работ;  документируются  все  нарушения  устойчивости  откосов  карьеров  объемом  свыше  1  тыс.  м³  и  захватывающие  площадь  более  500  м²;  документируются  также  нарушения  устойчивости  природных  склонов,  прилегающих  к  карьерному  полю  [3].  Потери,  понесенные  предприятием  в  результате  обрушений  бортов  на  карьерах,  при  минимальных  документируемых  объемах  вывала,  применяемой  карьерной  техники,  а  т.  ж.  себестоимости  добываемого  полезного  ископаемого,  могут  составлять  миллионы  и  десятки  миллионов  рублей  [4]

Мониторинг  движения  запасов  производиться  совместно  маркшейдерской  и  геологической  службой.  В  цели  данного  вида  мониторинга  входит  установление  в  процессе  разработки  месторождений  степени  изменения  запасов  полезных  ископаемых  в  недрах  в  результате  дополнительной  разведки,  пересчета  или  переоценки,  добычи,  потерь,  выявления  некондиционных  или  не  подтвердившихся  запасов;  периодическое  уточнение  запасов,  которыми  располагает  горнопромышленное  предприятие,  и  определение  обеспеченности  запасами  на  будущее  время;  указание  состояния  запасов  по  степени  готовности  к  добыче  на  определенную  дату;  правильное  планирование  геологоразведочных  работ,  строительства  горнопромышленных  предприятий  или  их  дальнейшее  расширение  и  реконструкцию,  своевременное  осуществление  мероприятий  по  охране  недр,  рациональное  и  комплексное  использование  полезных  ископаемых,  определение  направления  и  объемов  горно-вскрышных  и  добычных  работ;  верное  установление  норм  обеспеченности  подготовленными,  а  так  же  готовыми  к  выемке  запасами  полезного  ископаемого.

При  организации  мониторинга  наблюдения  необходимо  организовывать  за  уровнем  грунтовых  вод,  состоянием  и  движением  запасов  полезных  ископаемых,  потерями  и  разубоживанием,  инженерно-геологическими  параметрами  (устойчивостью  бортов  карьеров,  отвалов  пород  и  др.),  возможными  видами  загрязнения  поверхностных  вод,  атмосферы,  почв  и  ландшафта  в  целом.  Комплексный  мониторинг  должен  осуществляться  специалистами  разного  профиля  —  инженерами-геологами,  маркшейдерами,  гидрогеологами,  почвоведами,  геохимиками,  геофизиками,  экологами  и  др.

Для  уменьшения  потерь  необходимо: 

·     тщательно  зачищать  верхний  горизонт  от  вскрышных  пород,  не  допускать  загрязнения  камня  породами  вскрыши,  так  как  при  этом  некоторый  объем  камня  может  попасть  в  отвал;

·     при  взрывных  работах  в  приконтурной  зоне  карьера  схемы  взрывания  необходимо  выбирать  так,  чтобы  максимально  уменьшить  разброс  камня  за  пределы  контура  карьера;

·     не  допускать  перегруза  автосамосвалов;

·     следить  за  состоянием  покрытия  транспортной  полосы  автодороги  (отсутствие  ям,  выбоин  и  пр.)  [7].

Маркшейдерская  служба  должна  быть  оснащена  необходимыми  инструментами  и  аппаратурой  в  достаточном  количестве.  Инструменты  должны  проходить  периодическую  проверку  в  специализированной  организации.

С  целью  повышения  скорости  и  качества  выполняемых  работ  маркшейдерский  отдел  должен  быть  обеспечен  необходимым  оборудованием,  в  частности  персональными  компьютерами,  широкоформатными  принтерами,  сканером,  плоттером,  множительной  техникой.  Состав  и  численность  приборной  базы,  необходимой  для  производства  маркшейдерско-геодезических  работ,  определяется  исходя  из  объемов  добычи  и  численности  сотрудников  маркшейдерского  отдела.

Техническое  обеспечение  представляет  собой  наиболее  дорогостоящую  часть  мониторинга,  поэтому  оно  должно  формироваться  наиболее  оптимальным  образом,  без  излишних  затрат  и  дублирования. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.  Мониторинг  открытых  горных  работ  необходимо  осуществлять  комплексно,  с  привлечением  специалистов  различных  профилей  (геологи,  геофизики,  экологи,  гидрогиологи,  специалисты  по  буровзрывному  обеспечению  работ  и  т.  д.)  для  достижения  эффективной  и  безопасной  работы  в  условиях  карьера.  Инженер-маркшейдер  в  данной  системе  мониторинга  должен  занимать  ключевую  позицию,  предоставляя  геометрическую  информацию  о  наблюдаемых  параметрах  карьера,  таких  как  результаты  наблюдений  за  сдвижениями  и  деформациями,  движениями  запасов  полезного  ископаемого,  геометрии  бортов  и  отвалов.

Список  литературы:

1.Борщ-Компониец  В.И.  Геодезия.  Маркшейдерское  дело:  Учебник  для  вузов.  М.:Недра,1989.  —  512  с.

2.Инструкция  по  производству  маркшейдерских  работ  РД07-603-03:  Госгортехнадзор  России,  2003.  —  92  с.

3.Инструкция  по  наблюдениям  за  деформациями  бортов,  откосов  уступов  и  отвалов  на  карьерах  и  разработке  мероприятий  по  обеспечению  их  устойчивости,  ВНИМИ,  1971,  —  186  с.

4.Санникова  А.П.  Методика  оперативного  определения  трещиноватости  пород  и  ее  применение  для  оценки  прочности  при  расчете  устойчивости  бортов  карьеров:  Диссертация  на  соискание  ученой  степени  канд.  техн.  наук.  СПб.,  2012,  —  151  с.

5.Синарян  Р.Р.  Маркшейдерское  дело:  Учебник  для  вузов.  М.:Недра,1988.  —  312  с.

6.Такранов  Р.А.,  Жилин  В.П.,  Геологическое  обеспечение  буровзрывных  работ  на  угольных  карьерах,  СПб,  2006,  —  179  с.

7.Фисенко  Г.Л.  Устойчивость  бортов  карьеров  и  отвалов.  2-е  изд.  перераб.  и  доп.  М.:  Недра,  1965.  —  378  с.