Оценка закономерностей изменения инженерно-геологических условий устойчивости гидроотвалов вскрышных пород в зависимости от этапа эксплуатации

• Автор: Черемхина, Анастасия Петровна
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 201 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРООТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД НА УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ КУЗБАССА
1.1 Применение гидромеханизации на угольных месторождениях Кузбасса и современное состояние гидроотвалов вскрышных пород
1.2 Анализ изученности инженерно-геологических условий
гидроотвалов вскрышных пород
1.3 Правовые и нормативные требования к объектам промышленной гидротехники, предъявляемые в части инженерно-геологического обоснования безопасных параметров намывных сооружений
1.4 Цели и задачи диссертационных исследований
ГЛАВА 2 ИНЖЕНЕРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРООТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД НА
УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ КУЗБАССА
2.1 Характеристика конструктивно-компоновочных особенностей и технологических условий эксплуатации гидроотвалов вскрышных пород ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»
2.2 Общие закономерности формирования состава, состояния и свойств техногенных намывных отложений при эксплуатации гидроотвалов
2.3 Изменение состояния и физико-механических свойств пород в основании гидроотвалов
2.4 Оптимальные параметры гидроотвалов вскрышных пород на

угольных месторождениях Кузбасса
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРООТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1 Расчетные исследования закономерностей изменения состояния устойчивости откосов гидроотвалов при увеличении высоты сооружений
3.2 Экспериментальное обоснование гидрогеомеханических критериев предельного состояния откосов высоких гидроотвалов
3.3 Лабораторные исследования влияния порового давления на прочностные характеристики намывных пород
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГИДРООТВАЛОВ НА ЭТАПАХ КОНСЕРВАЦИИ И ВОЗОБНОВЛЕНИЯ НАМЫВА ПОСЛЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПЕРЕРЫВА
4.1 Результаты натурных наблюдений за развитием гидрогеомеханических процессов в намывном массиве гидроотвала «Бековский» в период консервации
4.2 Результаты изучения инженерно-геологических условий гидроотвала на реке Прямой Ускат разреза «Краснобродский» на начало расконсервации сооружения
4.3 Закономерности изменения инженерно-геологических условий устойчивости гидроотвала на реке Прямой Ускат при возобновлении его эксплуатации после расконсервации
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Гидромеханизация при открытой разработке угля в Кузбассе применяется с 1951г. для удаления покровных неоген-четвертичных пород, залегающих сплошным чехлом на продуктивной угленосной толще месторождений. За шесть десятилетий ее использования было смыто около 1 млрд. м3 пород с размещением в гидроотвалы. Общее количество
зарегистрированных гидроотвалов составляет 57 объектов. В настоящее время гидромеханизация применяется пятью филиалами ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», в эксплуатации находятся 8 сооружений.
Гидроотвалы являются опасными объектами, аварии на которых сопряжены с причинением тяжелых материальных, экологических и социальных ущербов. Деятельность, связанная с эксплуатацией гидроотвалов, регламентируется Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» ФЗ-117. Во исполнение ФЗ разработаны и утверждены Ростехнадзором нормативные документы, в которых определены требования к периодичности пополнения инженерно-геологической информации и ведению мониторинга безопасности.
Инженерно-геологические условия гидроотвалов вскрышных пород
отличаются от других объектов промышленной гидротехники динамичным изменением состояния и свойств намывных пород, что обусловливает
неопределенность текущих оценок устойчивости сооружения, выполняемых на базе информации, получаемой в строгом соответствии с нормативными требованиями. Это предопределяет необходимость обоснования оптимальных параметров гидроотвалов на базе результатов ведения мониторинга безопасности.
Гидроотвалы вскрышных пород в настоящее время хорошо изучены, что подтверждается научными публикациями и диссертационными исследованиями Бахаевой С.П., Гальперина А.М., Ермошкина В.В., Жарикова В.П., Иванова И.П., Кириченко Ю.В., Клейменова Р.Г., Кутепова Ю.И., Кутеповой H.A., Могилина
А.Н., Мироненко В.А., Мосейкина В., Норватова Ю.А., Протасова С.И. и др. Благодаря многолетней деятельности этих специалистов разработано инженерно-

Изучение инженерно-геологических условий гидроотвалов должно осуществляться на наиболее ответственных участках, определяемых стадией существования объекта, технологией строительства, эксплуатации, консервации и ликвидации гидротехнического сооружений. Состав, объемы и методика выполнения исследований определяется инженерной задачей, решаемой для конкретного объекта (строительство, намыв, рекультивация и т.д.), на основании технического задания, разработанного специализированной организацией, имеющей право на проектирование гидротехнических сооружений.
При постановке и выполнении инженерно-геологических исследований необходимо комплексно использовать полевые и лабораторные методы определения состава, состояния и свойств пород. Полевые методы должны быть ориентированы на массовое опробования тела гидроотвала и его основания, в первую очередь - для оценки характера неоднородности и изменчивости слагающих их пород. Лабораторные методы должны быть направлены на установление закономерностей изменения состояния и свойств пород под нагрузкой, возрастающей при увеличении высоты сооружения и при выполнении на намывной поверхности рекультивационных или ликвидационных работ.
В состав инженерно-геологических работ должны быть включены натурные исследования напряженного состояния водонасыщенных пород намывного массива и естественного основания, направленные на установление характера распределения в массиве порового давления и его изменения во времени в связи с проведением различных технологических мероприятий. Для этих целей можно использовать средства постоянно действующих станций гидрогеомеханического мониторинга или выполнять периодические измерения методом зондирования. В особо ответственных случаях следует выполнять крупномасштабные эксперименты по формированию опытной насыпи на поверхности намывного массива с замером деформаций и напряжений в намывных породах [88, 89].
Итогом изучения инженерно-геологических условий сооружения является разработка и уточнение гидрогеомеханической модели объекта, позволяющей