Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Применение инженерно-геологических и гидрогеологических методов исследований для информационного обеспечения геотехнологий

Покупка
Артикул: 754416.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
Учебное пособие содержит общие сведения о методах проведения инженерно-геологических и гидрогеологических исследований на объектах горнодобывающей отрасли и строительства. Рассмотрены статистические способы обработки данных опробования, методы проектирования сетей выработок при проведении изысканий, а также принципы проектирования и организации мониторинга на горных предприятиях. Предложены для самостоятельного выполнения задания с разобранными примерами. Предназначено для аспирантов направленности «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр».
Ческидов, В. В. Применение инженерно-геологических и гидрогеологических методов исследований для информационного обеспечения геотехнологий : учебное пособие / В. В. Ческидов. - Москва : Изд. Дом МИСиС, 2017. - 114 с. - ISBN 978-5-906846-39-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1246173 (дата обращения: 22.11.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
№ 2823
В.В. Ческидов
Применение инженерногеологических и гидрогеологических
методов исследований 
для информационного 
обеспечения геотехнологий
Учебное пособие


ǘǔǙǔǝǞǑǜǝǞǎǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ ǔ Ǚnjǟǖǔ ǜǠ 
ȱ 2823 
ǠǑǐǑǜnjǗǨǙǚǑ ǏǚǝǟǐnjǜǝǞǎǑǙǙǚǑ njǎǞǚǙǚǘǙǚǑ ǚǍǜnjǓǚǎnjǞǑǗǨǙǚǑ ǟǣǜǑǒǐǑǙǔǑ  
ǎǧǝǤǑǏǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ  
«ǙnjǢǔǚǙnjǗǨǙǧǕ ǔǝǝǗǑǐǚǎnjǞǑǗǨǝǖǔǕ ǞǑǡǙǚǗǚǏǔǣǑǝǖǔǕ ǟǙǔǎǑǜǝǔǞǑǞ «ǘǔǝǴǝ» 
ǖǬȀDZǰǼǬ ǯDZǺǷǺǯǴǴ Ǵ ǸǬǼǶȄDZǵǰDZǼǽǶǺǯǺ ǰDZǷǬ 
 
 
 
 
ǎ.ǎ. ǣDZǽǶǴǰǺǮ 
 
 
 
 
 
 
 
ǛǼǴǸDZǹDZǹǴDZ  
ǴǹDzDZǹDZǼǹǺ-ǯDZǺǷǺǯǴȃDZǽǶǴȁ  
Ǵ ǯǴǰǼǺǯDZǺǷǺǯǴȃDZǽǶǴȁ  
ǸDZǾǺǰǺǮ ǴǽǽǷDZǰǺǮǬǹǴǵ  
ǰǷȋ ǴǹȀǺǼǸǬȂǴǺǹǹǺǯǺ  
ǺǭDZǽǻDZȃDZǹǴȋ ǯDZǺǾDZȁǹǺǷǺǯǴǵ 
 
ǟȃDZǭǹǺDZ ǻǺǽǺǭǴDZ 
 
ǘǺǽǶǮǬ  2017 


УДК 55 
 
Ч-51 
Р е ц е н з е н т ы :  
проф., д-р техн. наук Ю.И. Кутепов (НПО ООО «КАРБОН»); 
проф., д-р техн. наук К.С. Коликов 
Ческидов В.В. 
Ч-55  
Применение инженерно-геологических и гидрогеологических методов исследований для информационного обеспечения 
геотехнологий : учеб. пособие / В.В. Ческидов. - М. : Изд. Дом 
МИСиС, 2017. - 114 с. 
ISBN 978-5-906846-39-6 
Учебное пособие содержит общие сведения о методах проведения инженерно-геологических и гидрогеологических исследований на объектах горнодобывающей отрасли и строительства. Рассмотрены статистические способы обработки данных опробования, методы проектирования сетей выработок при проведении изысканий, а также принципы проектирования и организации мониторинга на горных предприятиях. Предложены для самостоятельного выполнения задания с разобранными примерами. 
Предназначено для аспирантов направленности «Горнопромышленная и 
нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр». 
УДК 55 
 
” В.В. Ческидов, 2017 
ISBN 978-5-906846-39-6 
” НИТУ «МИСиС», 2017 
2 


ОГЛАВЛЕНИЕ 
Предисловие 
.............................................................................................. 
5 
1. Цели инженерно-геологических и гидрогеологических 
исследований на этапах жизненного цикла горного предприятия  
и строительных площадках 
...................................................................... 
6 
1.1. История развития инженерно-геологических  
исследований в России .............................................................. 
10 
1.2. Инженерно-геологические и гидрогеологические работы 
на стадии поиска и разведки месторождений 
.......................... 
11 
1.3. Инженерно-геологические и гидрогеологические 
изыскания на стадиях строительства и эксплуатации 
горных предприятий .................................................................. 
17 
Библиографический список 
.............................................................. 
21 
2. Инженерно-геологические и гидрогеологические факторы 
освоения месторождений 
....................................................................... 
23 
2.1. Факторы обводненности месторождений полезных 
ископаемых ................................................................................. 
23 
2.2. Количественные показатели обводненности ........................... 
26 
2.3. Режим подземных вод и их влияние на горные 
и строительные работы 
.............................................................. 
30 
2.4. Инженерно-геологические факторы освоения территорий 
.... 
32 
2.5. Разрабатываемость горных пород 
............................................. 
37 
Библиографический список 
.............................................................. 
40 
3. Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания 
при освоении месторождений полезных ископаемых и 
строительстве .......................................................................................... 
42 
3.1. Принципы, состав и стадии инженерно-геологических 
работ ............................................................................................ 
45 
3.2. Гидрогеологические изыскания для обеспечения 
геотехнологий 
............................................................................. 
48 
3.3. Нормативно-правовая база проведения инженерногеологических и гидрогеологических изысканий ................... 
50 
Библиографический список 
.............................................................. 
54 
4. Обработка инженерно-геологической информации 
........................ 
55 
4.1. Инженерно-геологическая информация: свойства  
 методы получения ..................................................................... 
55 
4.2. Статистическая обработка инженерно-геологической и 
гидрогеологической информации 
............................................. 
58 
3 


Библиографический список 
.............................................................. 66 
5. Определение аналитических зависимостей изменения 
инженерно-геологических параметров в заданном направлении ...... 68 
Библиографический список 
.............................................................. 81 
6. Проектирование сетей инженерно-геологических и 
гидрогеологических изысканий ............................................................ 82 
Библиографический список 
.............................................................. 99 
7. Комплексный мониторинг на объектах горной 
промышленности и строительстве 
...................................................... 100 
Библиографический список 
............................................................ 112 
 
4 


Предисловие 
Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания на сегодняшний день неотъемлемая часть любой геотехнологии (открытой, подземной, строительной, физико-химической и т.д.). От правильности оценки инженерно-геологических условий и достоверности получаемой информации на стадиях разведки месторождений 
зависит успех их дальнейшего освоения.  
Данное учебное пособие предназначено для изучения дисциплины 
«Применение инженерно-геологических, гидрогеологических и геофизических методов исследований для информационного обеспечения геотехнологий», в том числе выполнения практических и расчетно-графических работ. Приведенные примеры и задания для самостоятельного изучения способствуют лучшему усвоению материала. 
В работе приведены краткие сведения о факторах освоения месторождений твердых полезных ископаемых, фундаментальных основах инженерно-геологического и гидрогеологического обеспечения геотехнологий, методах проведения изысканий на объектах горнодобывающей отрасли и строительства. Рассмотрены статистические способы обработки данных опробования, методы проектирования сетей выработок при проведении инженерно-геологических исследований, а также принципы проектирования и организации мониторинга на горных предприятиях. 
Рассмотренные в данном учебном пособии вопросы способствуют 
формированию у учащихся компетенций в области геологического 
обеспечения недропользования, а также методов и средств получения, хранения, анализа, обработки и интерпретации информации.  
5 


1. ЦЕЛИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ  
И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ  
НА ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ГОРНОГО 
ПРЕДПРИЯТИЯ И СТРОИТЕЛЬНЫХ 
ПЛОЩАДКАХ 
Мировое потребление минеральных ресурсов на протяжении всего XX и начала XXI в. отличается постоянным ростом, вовлечением 
новых полезных ископаемых в промышленную переработку, а также 
высокой неоднородностью залегания по регионам. Развитые и некоторые развивающиеся страны с высоким уровнем промышленного 
производства в десятки и сотни раз по валовому объему используют 
природного сырья больше в сравнении со странами Африки, ЮгоВосточной Азии. Кроме того, на сегодняшний день значительное 
число месторождений рудных, угольных и нефтегазоносных провинций, многие из которых используются уже более сотни лет, значительно истощены. Ярким тому примером служит ряд месторождений 
цветных, черных и благородных металлов, а также камнесамоцветного сырья на Среднем и Южном Урале. Перечисленные факторы, а 
также высокая стоимость, в некоторых случаях и невозможность 
транспортирования минеральных ресурсов, обусловливают необходимость разработки месторождений полезных ископаемых со сложными горно-геологическими условиями: большие глубины залегания, низкое содержание полезных компонентов, высокая обводненность, низкая устойчивость горных пород в массиве, распространение многолетней мерзлоты.  
Сложившиеся условия определяют:  
1. Увеличение объемов вскрышных пород и хвостов (на некоторых 
разрезах Кузнецкого бассейна в ближайшие годы коэффициент вскрыши превысит отметку в 10 м3/т). Сформированные отвалы, гидроотвалы, хвостохранилища представляют высокую экологическую 
опасность, 
особенно 
вместе 
со 
сложными 
инженерногеологическими и гидрогеологическими условиями территории. 
2. Высокую аварийную опасность на предприятиях добывающей 
отрасли.  
В последнее десятилетие в России и мире при ведении открытых 
горных работ увеличилось количество нештатных ситуаций, связанных со значительными объемами оползневых масс: отвал разреза 
«Заречный» (27 млн м3, Россия, Кузбасс, 2015 г.), хвостохранилище 
6 


алюминиевого завода AjkaiTimfoldgyarZrt (1,1 млн м3, Венгрия, в 
районе г. Айка, 2010 г.), отвал ОАО «Михайловский ГОК» 
(10 млн м3, Россия, Курская область, 2015 г.), борт разреза «Черниговец» (более 200 тыс. м3, Россия, Кузбасс, 3 человека погибло), хвостохранилище Карамкенского ГОКа (2 млн м3, Россия, Магаданская 
обл., 2009 г.) и ряд других менее масштабных происшествий. Основными их причинами являются нарушение технологического процесса 
(несоблюдение действующих норм и правил эксплуатации производственных объектов, отклонение от проектных режимов ведения работ) и недостаток или разрозненность и отсутствие структурированности информации о текущем состоянии природной среды (дефицит 
данных об инженерно-геологических и гидрогеологических условиях 
территории, отсутствие качественного прогноза изменения параметров эксплуатируемого объекта и т.д.). Второй фактор не позволяет 
своевременно предпринимать необходимые проектные и технологические решения по стабилизации ситуации на горном предприятии 
[1-4]. 
Прогнозирование поведения крупных техногенных массивов, 
сформированных в последнее пятидесятилетие в отечественной 
практике горного дела, осложняется отсутствием опыта их сооружения в прошлом, что в конечном итоге определяет необходимость 
проведения постоянных наблюдений за изменением инженерногеологической, гидрогеологической и геомеханической обстановки, 
позволяющих оценить влияние природных и техногенных факторов 
на устойчивость откосных сооружений. 
Таким образом, на всех стадиях жизненного цикла природнотехнической системы (ПТС) в рамках горного производства необходимо осуществлять комплексные гидрогеологические и инженерногеологические исследования для обеспечения промышленной и экологической безопасности, а также бесперебойного функционирования.  
ПТС - целостная, упорядоченная в пространственно-временном 
отношении совокупность взаимодействующих компонентов, включающая орудия, продукты и средства труда, естественные и искусственно измененные природные тела, а также естественные и искусственные поля. В рамках добывающего предприятия примерами 
природно-технических систем являются: карьер, шахта, отвал, эксплуатационная скважина, хвостохранилище, транспортная сеть и т.д. 
Взаимодействие природных и технических составляющих проявляется 
в 
разнообразных 
гидрогеологических, 
инженерногеологических, геомеханических, гидрологических, атмосферных и 
7 


биологических процессах. В горном деле с учетом специфических 
условий: климата, поверхностной гидросети, подземных вод, типа 
полезного ископаемого, технологии ведения вскрышных работ и отработки рудного тела или пласта, наличия большого количества сопутствующих производств и т.д. формируются горнопромышленные 
природно-технические системы (ГПТС) [1]. 
Жизненный цикл предприятия - совокупность стадий, в том числе 
создание, рост, зрелость, спад, реорганизация (реструктуризация) 
или санация, ликвидация, которые предприятие, как субъект хозяйствования, проходит в процессе функционирования. 
Е.А. Каменев определяет жизненный цикл горного предприятия в 
качестве оптимизационной модели функционирования горного предприятия, обеспечивающей достижение оптимального сочетания экономических интересов недропользователя, состояния и перспектив 
развития минерально-сырьевой базы, сохранения потенциала недр 
для будущих поколений, уровня использования технической базы 
при соблюдении природоохранных требований. Моделирование 
жизнедеятельности горного предприятия осуществляется в целях 
принятия оптимального решения при разработке вариантов технических проектов планирования, проектирования, строительства (реконструкции), эксплуатации и его ликвидации с учетом изменения рыночной конъюнктуры. Жизненный цикл охватывает период времени 
от подготовки сырьевой базы и эксплуатации до полной доработки 
запасов и ликвидации предприятия [5]. 
Для длительно функционирующих предприятий, разрабатывающих крупные месторождения (группы месторождений) с долгосрочной обеспеченностью подготовленными запасами, приведенная последовательность этапов разработки предстает в усложненном виде: 
разведочные работы могут выполняться поэтапно и одновременно с 
эксплуатацией; стабильная добыча также может неоднократно сменяться фазами роста и спада производства. Таким образом, этапы 
жизненного цикла теряют линейную последовательность, при этом 
возникают «возвратные» связи между периодами, которые позволяют вводить в эксплуатацию дополнительные участки. 
График объемов добываемого сырья (часто его называют графиком жизненного цикла) предприятия со сложной системой разрабатываемых месторождений отличается большим количеством периодов спада и подъема. При этом с течением времени может меняться и 
проектная мощность, как это показано на рис. 1.1. Для успешной реализации всех этапов жизненного цикла необходимо качественное 
8 


инженерно-геологическое и гидрогеологическое обеспечение, основой которых являются инженерно-геологические и гидрогеологические исследования [5]. 
Задачу получения информации о состоянии исследуемого массива 
пород необходимого объема и достоверности в требуемые сроки и с 
минимальными временными и материальными затратами можно решить лишь в случае, если соответствующие исследования будут проводиться по методике, базирующейся на достижениях современной 
науки (инженерной геологии, геодинамики, гидрогеологии, физики, 
статистики и др.). Основным источником достоверной информации о 
состоянии массивов пород являются инженерно-геологические исследования. 
 
Рис. 1.1. График жизненного цикла Кировского рудника апатитов 
Для определения данного термина введем понятие инженерногеологические работы - это производственный или научный процесс, занимающий определенное место в системе хозяйственной деятельности человека, в ходе которого получается информация производственного или научного характера. Ее используют при планировании, проектировании, строительстве, эксплуатации сооружений, 
рекультивации, а также при проведении мероприятий, обеспечивающих рациональное использование и охрану окружающей среды, в 
том 
числе 
ее 
геологической 
составляющей. 
Инженерногеологические работы производственного характера, выполняемые 
при проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений (в том числе шахт, карьеров и других объектов горного 
производства), в отличие от научных исследований принято называть 
инженерно-геологическими изысканиями. Таким образом, инженерно-геологическая информация - конечный продукт, потребляемый на 
стадиях проектирования, строительства, эксплуатации и консервации 
9 


Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину