Расчет критериев безопасности и критических значений контролируемых показателей при мониторинге безопасности намывных гидротехнических сооружений

К намывным гидротехническим сооружениям, входящим в сферу ответственности горного предприятия, относятся в основном хвостохранилища (ограждающие дамбы хвостохранилищ) и гидроотвалы (отвалы сухих скальных пород, размещаемых на гидроотвалах). Главной проблемой при эксплуатации таких сооружений является возможное разрушение ограждающих дамб и отвалов, размещаемых на гидроотвальных и других неустойчивых основаниях. Разрушение таких сооружений приводит к серьезным техногенным авариям, сопровождающимся гибелью людей, экологическими катастрофами и колоссальными экономическими убытками горных предприятий с полной остановкой технологических процессов. Из последних серьезных аварий отметим разрушение дамбы хвостохранилища в Бразилии в 2019 г., унесшей более 300 человеческих жизней, химическому загрязнению рек на сотни километров, разрушению окружающей инфраструктуры и т.д. Сказанное выше предопределяет необходимость мониторинга устойчивости таких сооружений, высота которых в настоящее время достигает десятков и даже сотен метров, а количество химически загрязненной воды в хвостохранилищах — десятков миллионов кубометров. Основными контролируемыми показателями при мониторинге являются деформации, определяемые посредством маркшейдерских инструментальных наблюдений на поверхности сооружения, инклинометрических исследований деформаций скважин, тензометров, а также поровое давление в основании сооружения и его теле. Основной проблемой при мониторинге безопасности намывных гидротехнических сооружений является интерпретация получаемых посредством измерений результатов в силу отсутствия методик расчета критических значений контролируемых показателей. Данные методики не приводятся ни в научно-технической, ни в нормативной литературе. Данному проблемному вопросу посвящена настоящая работа.

Жабко А. В., Жабко Н. М. Расчет критериев безопасности и критических значений контролируемых показателей при мониторинге безопасности намывных гидротехнических сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 11-2. – С. 25–38. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_25.

Жабко Андрей Викторович¹ — докт. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: zhabkoav@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-3081-9522,
Жабко Наталья Михайловна¹ — ассистент кафедры, ORCID ID: 0000-0002-9484-9982,
¹ Уральский государственный горный университет.

Жабко А.В., e-mail: zhabkoav@mail.ru.

1. Бахаева С. П., Простов С. М. Комплексный мониторинг техногенных грунтовых массивов угольных разрезов // Безопасность труда в промышленности. — 2011. — № 4. — С. 20—24.

2. Кутепов Ю. И., Кутепова Н. А., Мильман Г. Л. Методика и технические средства гидрогеомеханического мониторинга безопасности промышленных гидротехнических сооружений // Инженерные изыскания. — 2009. — № 5. — С. 42—47.

3. Кириченко Ю. В., Зуй В. Н., Лаушкина В. А., Спиридонов Ю. С. Устойчивость откосных сооружений намывных массивов Михайловского ГОКа // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2004. — № 5. — С. 153—160.

4. Гальперин А. М., Кутепов Ю. И., Круподеров В. С., Киянец А. В. Гидрогеомеханический мониторинг и освоение техногенных массивов на горных предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 8. — С. 25—34.

5. Wen Nie, Minghua Luo, Yunmin Wang, Ruixiang Li 3D visualization monitoring and early warning system of a tailings dam-gold copper mine tailings dam in Zijinshan, Fujian, China // Frontiers in Earth Science. 2022, vol. 10, pp. 1—14. DOI: 10.3389/feart.2022.800924.

6. Zongjie Lyu, Junrui Chai, Zengguang Xu, Yuan Qin, Jing Cao A Comprehensive review on reasons for tailings dam failures based on case history. Advances in Civil Engineering. 2019, vol. 9, pp. 1—18. DOI: 10.1155/2019/4159306.

7. Yuhao Liu, Xiao Feng Prediction of dam horizontal displacement based on CNN-LSTM and attention mechanism // Academic Journal of Architecture and Geotechnical Engineering. 2021, vol. 3, no. 1, pp. 14—19. DOI: 10.25236/AJAGE.2021.030103.

8. Wu P., Liang B., Jin J., Zhou K., Guo B. Solution and stability analysis of sliding surface of tailings pond under rainstorm // Sustainability. 2022, vol. 14, article 3081. DOI: 10.3390/ su14053081.

9. Zhu Y., Gao Y., Wang Z., Cao G., Wang R. A tailings dam long-term deformation prediction method based on empirical mode decomposition and LSTM model combined with attention mechanism // Water. 2022, vol. 14, article 1229. DOI: 10.3390/w14081229.

10. 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: 10.25018/0236-1493-2019-04-0109-120.

11. Максимов Д. А., Дьяков А. Ю. Мониторинг локальных нарушений фильтрационных процессов в дамбах хвостохранилищ горнорудных предприятий комплексом геофизических и визуальных методов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 8. — С. 154—163. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_154.

12. Протосеня А. Г., Кутепов Ю. Ю. Прогноз устойчивости гидроотвалов на подрабатываемых подземными горными работами территориях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 3. — С. 97—112. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-030-97-112.

13. Пономаренко М. Р., Кутепов Ю. И., Шабаров А. Н. Информационно-аналитическое обеспечение мониторинга состояния объектов открытых горных работ на базе технологий веб-картографии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 8. — С. 56—70. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_8_0_56.

14. Ахметов Е. М., Асемов К. М., Жуматаева М. О. Исследование аварий на гидротехнических сооружениях и методы контроля их безопасности // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331. — № 4. — С. 70—83. DOI: 10.18799/24131830/2020/4/2595.

15. Мельников Н. Н., Калашник А. И., Калашник Н. А., Запорожец Д. В. Применение современных методов для комплексных исследований состояния гидротехнических сооружений региона Баренцева моря // Вестник Мурманского государственного технического университета. — 2017. — Т. 20. — № 1 (1). — С. 13—20.

16. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Логинов А. В., Олейникова Е. А. Мониторинг состояния дамбы хвостохранилища намывного типа // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2017. — Т. 1. — № 1. — С. 125—129.

17. Максимов Д. А. Индикаторы наличия в теле насыпного гидротехнического сооружения локальных нарушений фильтрационной устойчивости // Проблемы недропользования. — 2018. — № 2. — С. 98—105.

18. Жабко А. В. Континуальная концепция сдвиговой дезинтеграции твердых тел // Известия УГГУ. — 2019. — № 3 (55). — С. 111—123.

19. Жабко А. В. Критерии прочности горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11-1. — С. 27—45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_ 111_0_27.

20. Жабко А. В. Критерий прочности блочных сред и обратные геомеханические расчеты // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 6. — С. 37—47. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-6-37-47.