Все
 
 
 


Многоуровневые комплексные исследования и мониторинг природно-технических объектов Кольского региона
 
Код статьиS221979310025285-6-1
DOI10.37490/S221979310025285-6
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Калашник Анатолий Ильич 
Должность: Ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории Геофлюидомеханики
Аффилиация: Горный институт Кольского научного центра РАН
Адрес: Российская Федерация, Апатиты
Название журналаПсковский регионологический журнал
ВыпускТом 19. №2/2023
Страницы65-77
Аннотация

Показана актуальность исследований, диагностики и мониторинга природно-технических объектов, относящихся к I–II классам опасности. Предложены методические подходы к применению междисциплинарных методов для комплексных наблюдений и мониторинга таких объектов: визуальные наблюдения и фотодокументирование, геофизическая съёмка, гидрологические измерения, методы геомеханики, классическая и спутниковая геодезия, цифровая фотосъёмка с использованием БПЛА, ДЗЗ, гидрогеомеханическое моделирование.  Комплексные натурные наблюдения выполняются на различных уровнях по отношению к земной поверхности: подземном, поверхностном, высотном и спутниковом. Подземный уровень включает в себя гидрологические измерения, сейсмотомографию и георадарное зондирование. На поверхностном уровне выполняются геодезические съёёмки, плановые и высотные измерения, геодезическая привязка и точное позиционирование объектов. Для высотного уровня применяются различные виды цифровой аэрофотосъёмки. Основу спутникового уровня составляют обработка и анализ мультиспектральных и радиолокационных снимков (ДЗЗ). Полученные в результате натурных исследований данные используются для разработки гидрогеомеханических 3D моделей, с помощью которых выполняется сценарное моделирование различных гидрогеологических и геомеханических условий. Такой подход к решению задач мониторинга, заключающийся в комплексировании междисциплинарных исследований на различных уровнях, позволяет контролировать природно-технический объект в иерархии: от сооружения в целом до отдельных его конструктивных элементов и локальных участков. Дано описание примеров применения многоуровневых комплексных исследований и мониторинга природно-технических объектов горнопромышленных предприятий Кольского  региона.

Ключевые словамеждисциплинарные исследования, многоуровневость, мониторинг, комплексирование методов, природно-технический объект, геоэкология, Кольский регион
Получено28.06.2023
Дата публикации29.06.2023
Кол-во символов15411
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
100 руб.
При оформлении подписки на статью или выпуск пользователь получает возможность скачать PDF, оценить публикацию и связаться с автором. Для оформления подписки требуется авторизация.

Оператором распространения коммерческих препринтов является ООО «Интеграция: ОН»
1 Введение. Произошедшие разрушения природно-технических объектов горнодобывающих предприятий, а также всемирно известные аварии объектов складирования жидких отходов (Бразилия (Брумадинью); Венгрия (Айка), Инд, Пакистан (Инд), и др.), приведшие к огромному природно-техническому ущербу, и даже к гибели людей, обуславливают жёсткие требования к диагностике и контролю таких объектов в целях обеспечения их геоэкологической безопасности [3; 6; 14; 19; 20].
2 Нарушение механической прочности и фильтрационной устойчивости ограждающих сооружений объектов складирования жидких отходов в большинстве становятся причиной чрезвычайной ситуации и аварии. Вследствие этого населению, инженерно-техническим коммуникациям, дорогам, промышленным и гражданским зданиям, и т. п. наносится огромный социально-экономический ущерб. Последствия аварии включают финансовые потери, остановку отдельных цехов или даже всего предприятия, затраты на ремонт, на восстановление сооружений, коммуникаций, дорог, оборудования и механизмов, и др.; затраты на ликвидацию аварийных последствий; реабилитацию окружающей природной среды. Кроме того, не исключены и штрафы за загрязнение природных водных и воздушных сред [3; 20].
3 В Кольском регионе минеральное рудное сырьё добывается и перерабатывается горнопромышленными предприятиями, входящими во всемирно известные холдинги: КФ АО «Апатит» (ФосАгро), АО «Кольская ГМК» (Норникель), АО «ОЛКОН» (Северсталь), АО «Ковдорский ГОК» (ЕвроХим), ООО «Ловозерский ГОК» (Росатом), АО «СЗФК» (Акрон). Суммарно этими предприятиями ежегодно добывается и перерабатывается до 60–80 млн т руды. Обогатительными фабриками предприятий, после переработки руды в концентрат, складируют в хвостохранилища до 40–50 млн т отходов. Необходимо отметить, что хвостохранилища обогатительных фабрик горнодобывающих предприятий западной части российского сектора Арктики построены в оврагах или котловинах рек (ручьёв), на относительно слабых грунтах подстилающего геологического основания [3].
4 Вследствие интенсивного недропользования на протяжении практически 90 лет в Кольском регионе созданы крупные природно-технические объекты, в которых складировано 1 млрд м3 (около 2,43 млрд т) отходов переработанного рудного сырья. При этом площадь этих объектов может достигать 16,5 млн м2 (1650 га) с объёмом заполненной чаши более 318 млн м3 (318,4*109 л) и весом общей массы хвостовых отложений до 732 млн т. Высота ограждающих дамб достигает 70 м, что превышает высоту пятиэтажного дома почти в 5 раз. Хвостохранилища региона относятся к категории особо ответственных (опасных) объектов, с классом опасности I–II.
5 Особого внимания требует гидрогеологический режим месторасположения природно-технических объектов горнопромышленных предприятий, характеризуемый достаточно высоким уровнем грунтовых вод, который вследствие водонасыщенных отходов и сбросов промышленных вод непрерывно изменяется [13]. В грунтах природно-технических объектов хвостохранилища формируется повышенное поровое давление, эффективное напряжение, в свою очередь, становится низким. Поэтому необходимо определённое время для уплотнения грунтов за счёт их консолидации и, тем самым, для безопасной эксплуатации хвостохранилища и ограждающих их дамб [3; 19]. Консолидация грунтов приводит к рассеиванию и снижению избыточного давления воды и приобретению грунтами «скелетной» жёсткости [3; 15; 19].

всего просмотров: 157

Оценка читателей: голосов 0 

1. Дерябин С. А., Мисинева Е. В. Построение гибридной имитационной модели экологического состояния горнопромышленного региона на основе мультиагентного подхода // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 4. С. 169–181. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_4_0_169. 
2. Зиновьева О. М., Кузнецов Д. С., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Цифровизация систем управления промышленной безопасностью в горном деле // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. №. 2–1. С. 113–123. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-21-0-113-123. 
3. Калашник А. И. Комплексные исследования и мониторинг хвостохранилищ горнопромышленных предприятий Кольского региона // Горный журнал. 2020. № 9. С. 101–106. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.09.15. 
4. Калашник А. И. Максимов Д. А., Калашник Н. А., Дьяков А. Ю., Запорожец Д. В., Мелихов М. В. Многоуровневые комплексные исследования и мониторинг хвостохранилищ горнодобывающих предприятий северо-западной части российского сектора Арктики. Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2022. 250 с. https://doi.org/10.37614/978.5.91137.465.5. 
5. Калашник А. И. Модельные закономерности изменения гидрогеомеханического состояния ограждающей дамбы хранилища горнопромышленных отходов // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1. № 2. С. 107–112. https://doi.org/10.37614/2949-1185.2022.1.2.013. 
6. Калашник А. И., Дьяков А. Ю. Информационные технологии в задачах мониторинга гидротехнических сооружений горнодобывающих предприятий подповерхностным георадиолокационным зондированием // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. Спецвыпуск 23. С. 283-291.
7. Кучинская Г., Ставская М. Применение наземного лазерного сканирования в современных условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. №. 1. С. 160–169. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-1-0-160-169. 
8. Мельников Н. Н., Калашник А. И., Запорожец Д. В., Дьяков А. Ю., Максимов Д. А. Опыт применения георадарных подповерхностных исследований в западной части российского сектора Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 1 (107). С. 39–49.
9. Михайлов В. О., Киселёва Е. А., Смольянинова Е. И., Дмитриев П. Н., Голубев В. И., Тимошкина Е. П., Хайретдинов С. А. Радарная спутниковая интерферометрия: новые технологии спутникового мониторинга областей разработки полезных ископаемых, смещений природных и техногенных объектов // Наука и технологические разработки. 2016. Т. 95. № 3. С. 5–11.
10. Мусалев Д. Н., Прохоров Н. Н., Клабук А. М. Опыт георадиолокационных исследований при научно-техническом сопровождении горных работ на Старобинском месторождении калийных солей // Горный журнал. 2018. № 8. С. 42–47. https://doi.org/10.17580/gzh.2018.08.05. 
11. Пономаренко М. Р., Кутепов Ю. И., Волков М. А., Гринюк А. П. Космические методы в составе комплексного деформационного мониторинга земной поверхности горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 12. С. 103–113. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-103-113. 
12. Рыбников П. А., Бузина Д. А. Использование мультиспектральных и гиперспектральных данных авиационных и космических аппаратов для изучения горнопромышленных территорий // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11–1. С. 55–70. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_111_0_55. 
13. Тихонова С. А., Стручкова Г. П., Капитонова Т. А. Оценка антропогенного загрязнения водоемов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 12–1. С. 213–222. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_121_0_213. 
14. Carmo F. F. D., Kamino L. H. Y., Junior R. T. et al. Fundao tailings dam failures: the environment tragedy of the largest technological disaster of Brazilian mining in global context // Perspectives in Ecology and Conservation. 2017. Vol. 15. No. 3. P. 145–151. https://doi.org/10.1016/J.PECON.2017.06.002. 
15. Clarkson L., Williams D. Critical review of tailings dam monitoring best practice // International Journal of Mining. Reclamation and Environment. 2020. Vol. 34. Iss. 2. Р. 119–148. https://doi.org/10.1080/17480930.2019.1625172. 
16. Hartwig M. E. Detection of mine slope motions in Brazil as revealed by satellite radar interferograms // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2016. Vol. 75 (2). Iss. 2. Р. 605–621. https://doi.org/10.1007/s10064-015-0832-8. 
17. Melnikov N. N., Kalashnik A. I., Kalashnik N. А. Integrated multi-level geofluidmechanics monitoring system for mine waterworks // Eurasian Mining. 2018. No. 2. P. 7–10. https://doi.org/10.17580/em.2018.02.02. 
18. Morin R. Satellite Remote Sensing for Effective Monitoring of Tailings Storage // Engineering and Mining Journal. 2016. December 2016.
19. Tailings info. Tailings Related Accidents-Failures. Breaches and Mudflows. 2018. [Электронный ресурс]: URL: https://www.tailings.info/  (дата обращения: 26.03.2021).
20. 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. Vol. 2019. article ID 4159306. https://doi.org/10.1155/2019/4159306.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх