Рассмотрены проблемы, возникающие при складировании в отвалы вскрышных пород при отрытой разработке угля. Выполнен анализ факторов, влияющих на устойчивость отвальных сооружений, дана общая характеристика отвальных объектов Кузбасса. Показано, что отвалы представляют собой техногенные массивы большой площади, высоты и емкости. Проведен анализ исследований в области изучения инженерно-геологических и гидрогеологических условий отвалов, технологии их формирования и мониторинга состояния. Установлены закономерности изменения прочностных и фильтрационных свойств отвальных пород при возрастании высот отвалов, связанные с увеличением дисперсности пород за счет разрушения обломочного материала. Повышение дисперсности насыпных пород ведет к уменьшению в них объема порового пространства, водопроницаемости, и, как следствие, к формированию в техногенном массиве водоносного горизонта. Наличие техногенных водоносных горизонтов характерно для отвалов высотой более 100 м при разработке месторождений угля, приуроченных к кольчугинской серии, а также при совместном складировании покровных глинистых отложений и обломочного скального материала как кольчугинской, так и балахонской серий. Гидродинамические процессы в техногенных массивах оказывают значительное влияние на устойчивость откосов отвалов. Предложена методология организации мониторинга безопасности (МБ) на отвалах, включающая геодезические и гидрогеологические инструментальные наблюдения, гидрогеомеханические расчеты и численное моделирование напряженно-деформированного состояния пород. Мониторинг безопасности осуществляется по предварительно обоснованным критериям. Предложена автоматизированная система МБ, основанная на измерениях давления воды в отвальных массивах.

Для цитирования: Кутепов Ю. И., Кутепова Н. А., Васильева А. Д. Обоснование устойчивости внешних отвалов Кузбасса и мониторинг их состояния // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 4. – С. 109–120. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-109-120.

Номер: 4
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.221.451.2 (57)
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-109-120
Авторы: Кутепов Ю. И., Кутепова Н. А., Васильева А. Д.

Информация об авторах: Кутепов Юрий Иванович (1) — доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией, Кутепова Надежда Андреевна (1) — доктор технических наук, главный научный сотрудник, Васильева Анастасия Дмитриевна — инженер, 1) Санкт-Петербургский горный университет. ля контактов: Васильева А.Д., e-mail: koutepovy@mail.ru.

Библиографический список:

1. Министерство энергетики Российской Федерации, minenergo.gov.ru/node/433.

2. Бондарик Г. К., Ярг Л. А. Природно-технические системы и их мониторинг // Инженерная геология. — 1990. — № 5. — С. 3—9.

3. Dowd R. M. Groundwater monitoring // Environ. Sei. and Technol, 1985 Vol. 19, no 6, р. 485.

4. Гальперин А. М., Ферстер В., Шеф Ю. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. — М.: Изд-во МГГУ, 1997. — 534 с.

5. Galperin A. M., Koutepov J. J., Moseykin V. V. Engineering — Geological provision of dumping massives development at mining enterprises of the Kuznetsk Coal Basin (Russia). 8. Freiberger Geotechnik-Kolloquium, TU Freiberg, 2015, pp. 183—191.

6. Гальперин А. М., Кутепов Ю. И., Круподеров В. С. Инженерно-геологическое обеспечение формирования и последующего использования отвальных массивов на горных предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 1. — С. 20—35.

7. Грин А. М., Мухина Л. И. Принципы и методы геосистемного мониторинга. — М.: Наука, 1989. — 126 с.

8. Haiepaska J. С. A manager's' monitoring model // Ground Water Monitor. Rev., 1983, Vol. 3, no 1, р. 57.

9. Израэль Ю. А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменения состояния окружающей среды. Основы мониторинга // Метеорология и гидрология. — 1974. — № 7. — С. 3—8.

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

11. Котлов Ф. В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека — М.: Недра, 1978. — 263 с.

12. Певзнер М. Е., Малышев A. A., Мельков А. Д., Ушань В. П. Горное дело и охрана окружающей среды: учебник для вузов. — М.: МГТУ, 2001. —300 с.

13. Kutepov Yu. I., Kutepova N. A., Karasev M. A., Vasileva A. D., Kutepov Yu.Yu. Hydrogeomechanical processes in development of spoil dumps and hydraulic fills // In V. Litvinenko (ed.) 
Eurock2018: Geomechanics and geodynamics of rock masses. Proceedings of the 2018 European rock mechanics symposium, 2018, pp. 1645—1652.

14. Кутепов Ю. И., Васильева А. Д. Инженерно-геологические условия внешнего отвалообразования на разрезах Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 10. — С. 122—131. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-0-122-131.

15. Latkovich V. J. et al. Groundwater monitoring system // Proc. and Inf. Comm. Hydrol. Res. TNO, 1983, no 31, рр. 538—545.

16. Korobanova T. N. Dangerous geodynamic processes accompanying dump’s formation / Applied and Fundamental Studies: Proceedings of the 8th International Academic Conference. — St. Louis: Science and Innovation CenterPublishing House, 2015. — pp. 84—90.

17. Сергина Е. В. Принципы организации и проведения мониторинга безопасности ПТС при открытой разработке угля на разрезе «Кедровский» в Кузбассе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 9. — С. 409—412.

18. Koutepov J. J., Vasileva A. D. Die Untesuchungen von der technogenen verkippten Gesteine Scherparametern im Kohlenbergbauhalden / Scientific Reports on Resource Issues 2016. Vol. 1: Efficiency and Sustainabitity in the Mineral Industry — Innovations in Geology, Mining, Processing, Economics, Safety and Enviromental Management (issue 1). TU Freiberg: 2016.

19. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. — СПб.: ВНИМИ, 1998. — 208 с.