Анализ риска развития деформаций и геомеханический мониторинг для природно-технических систем «отвал – основание»

Опыт эксплуатации отвалов, инструментальные маркшейдерские наблюдения, исследование причин деформаций отвалов показывают, что нарушение устойчивости отвалов большей частью связано с влиянием гидрогеологических факторов. Своевременное обнаружение деструктивных процессов возможно за счет разработки алгоритма системы маркшейдерского мониторинга, установления качественных и количественных критериев безопасности. На основании экспериментальных наблюдений для внешнего отвала, расположенного на наклонном слоистом основании, осложненном руслами водотоков, приведены все возможные причины деформаций сооружения. Выполнены количественная (вероятность обрушения) и качественная (тяжесть последствий) оценка риска развития деформаций. С помощью матрицы рисков «частота – тяжесть последствий» установлен максимальный уровень риска развития деформаций. По результатам оценки риска предложена оптимальная конструкция наблюдательной станции, которая обеспечивает контроль наиболее уязвимых участков объекта при минимальном числе рабочих реперов. Предложены наиболее приемлемые по точности и материальным затратам методы и средства для определения пространственного положения рабочих реперов для рассматриваемых условий. Выполнена оценка погрешностей определения смещения рабочих реперов наблюдательной станции. Разработана методика наблюдений и введены два уровня критериальных значений диагностических показателей состояния природнотехнической системы «отвал – основание».

Ананенко Е. В., Бахаева С. П. Анализ риска развития деформаций и геомеханический мониторинг для природно-технических систем «отвал – основание» // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9. – С. 5–21. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_5.

Ананенко Елена Владимировна¹ — старший научный сотрудник, e-mail: ananenko_ev@mail.ru,
Бахаева Светлана Петровна¹ — д-р техн. наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: bsp.mdg@kuzstu.ru,
¹ Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева.

Ананенко Е.В., e-mail: ananenko_ev@mail.ru.

1. Ананенко Е. В., Бахаева С. П. Анализ причин деформаций отвалов вскрышных пород / Проблемы горного дела. Сборник научных трудов II Международного Форума студентов, аспирантов и молодых ученых-горняков, посвященного 100-летию ДонНТУ. — Донецк: ДонНТУ, 2021. — С. 328—332.

2. Ananenko E., Bakhaeva S. P. The reason analysis of the overburden rock dumps deformation // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 315, article 01001. DOI: 10.1051/e3sconf/2021315 01001.

3. Носков В. А., Бадтиев Б. П., Павлович А. А. Риск-менеджмент при ведении открытых горных работ // Горный журнал. — 2020. — № 2. — С. 51—55. DOI: 10.17580/gzh. 2020.02.06.

4. Шабаров А. Н., Носков В. А., Павлович А. А., Черепов А. А. Понятие геомеханического риска при ведении открытых горных работ // Горный журнал. — 2022. — № 9. — С. 22—28. DOI: 10.17580/gzh.2022.09.04.

5. Федосов А. В., Маннанова Г. Р., Шипилова Ю. А. Анализ опасностей, оценка риска аварий на опасных производственных объектах и рекомендации по выбору методов анализа риска // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. — 2016. — № 3. — С. 322—336.

6. Hadjigeorgiou J. Understanding, managing and communicating geomechanical mining risk / Proceedings of International Conference of mining geomechanical risk. ACG, Perth, Australia. 2019, pp. 3—20.

7. Tapia A., Contreras L. F., Jefferies M., Steffen O. Risk evaluation of slope failure at the chuquicamata mine / Proceedings of the 2007 International Symposium on Rock Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering. Australian Centre for Geomechanics, Perth. 2007, pp. 477—495.

8. Pine R. J., Roberds W. J. A risk-based approach for the design of rock slopes subject to multiple failure modes — illustrated by a case study in Hong Kong // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2005, vol. 42, no. 2, pp. 261—275. DOI: 10.1016/j. ijrmms.2004.09.014.

9. Mishra R. K., Rinne M. Guidelines to design the scope of a geotechnical risk assessment for underground mines // Journal of Mining Science. 2014, vol. 50, no. 4, рр. 745—756. DOI: 10.1134/S1062739114040152.

10. Прокина Д. Н., Федосов А. В., Штур В. Б. Применение информационных систем для оценки риска опасных производственных объектов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. — 2014. — Т. 10. — № 2. — С. 73—79.

11. Лушников В. Н., Селиванов Д. А., Бережной В. П. Надежность прогнозирования геотехнических рисков при ведении открытых горных работ // Горный журнал. — 2023. — № 1. — С. 4—13. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.01.

12. Eiter B. M., Bellanca J. L. Identify the influence of risk attitude, work experience, and safety training on hazard recognition in mining // Mining Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 37, no. 7, pp. 1931—1939. DOI: 10.1007/s42461-020-00293-8.

13. Read J., Stacey P. Open pit slope design, Csiro publishing. 2009, p. 496.

14. Мелихов М. В. Особенности геоинформационного космического мониторинга горнопромышленных природно-технических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12-1. — С. 29—41. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_121_ 0_29.

15. Bakhaeva S., Chernykh E. Study of the conditions for construction of the haulage berm in the deposit ledger-wall // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 105, article 01034. DOI: 10.1051/ e3sconf/ 201910501034.

16. Желанкин В. Г. Определение вероятностного уровня риска аварии дамбы золошлакоотвала по условию устойчивости откосов и подход к назначению критериев безопасности // Международный научно-исследовательский журнал. — 2021. — № 12-1(114). — С. 50—56. DOI: 10.23670/IRJ.2021.114.12.006.

17. Зеркаль О. В., Фоменко И. К. Оценка геологического риска с использованием вероятностного анализа при количественной оценке устойчивости склона / Анализ, прогноз и управление природными рисками с учетом глобального изменения климата «Геориск-2018». Материалы X Международной научно-практической конференции по проблемам снижения природных опасностей и рисков. Т. 1. — М.: РУДН, 2018. — С. 303—308.

18. Маций С. И., Безуглова Е. В., Плешаков Д. В. Оценка оползневого риска транспортных сооружений: Mонография. — Краснодар: КубГАУ, 2015. — 120 с.

19. Спирин В. И., Ливинский И. С., Хормазабаль Э. Оптимизация конструкций бортов карьеров на основе оценки рисков // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 3. — С. 317—331.

20. Contreras L.-F., Hormazabal E., Ledezma R., Arellano M. Geotechnical risk analysis for the closure alternatives of the Chuquicamata open pit / First International Conference on Mining Geomechanical Risk. Perth, Australian. 2019, pp. 373—388. DOI: 10.36487/ACG_rep/ 1905_22_Hormazabal.

21. Гуща Д. И., Коврижных Е. В., Еретнов Н. В., Абдуллаева А. А., Редькин Д. В. Качественная оценка геомеханических рисков по результатам долгосрочного мониторинга и 3D-модели месторождения, построенной с применением мультикоптера // Московский экономический журнал. — 2022. — Т. 7. — № 2. DOI: 10.55186/2413046X_2022_7_2_73.

22. Бахаева С. П., Протасов С. И., Михайлова Т. В., Бакушкин Р. П. О конструкции наблюдательной станции при синклинальном залегании пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2002. — № 10. — С. 44—47.

23. Бахаева С. П., Михайлова Т. В. Обоснование точности маркшейдерского контроля состояния грунтовых дамб накопителей жидких отходов горнопромышленных предприятий // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2017. — № 2. — С. 177—189.

24. Гордеев В. А. О точности определения горизонтальных смещений при геотехническом мониторинге // Маркшейдерский вестник. — 2022. — № 1(146). — С. 13—19.

25. Кутепов Ю. И., Кутепова Н. А., Васильева А. Д., Мухина А. С. Инженерно-геологические и экологические проблемы при эксплуатации и рекультивации высоких отвалов на разрезах Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 8. — С. 164—178. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_164.