Инженерно-геологическое и геомеханическое обеспечение размещения отвальных насыпей на намывных основаниях в регионе Курской магнитной аномалии

Выпуск № 5-2011

При эксплуатации железорудных месторождений КМА возникает необходимость в изъятии значительных земельных площадей в плодородной черноземной зоне России. Их значительную часть занимают гидроотвалы и хвостохранилища ГОКов КМА. Сокращение отчуждаемых земель невозможно без выполнения комплекса инженерно-геологических и гидрогеомеханических исследований намывных техногенных массивов для последующего решения вопросов реконсервации, наращивания намывом гидротехнических сооружений или размещения на них «сухих» отвалов. Инженерно-геологическое обоснование технических решений по увеличению вместимости сооружений позволяет обеспечить промышленную и экологическую безопасность гидроотвально-хвостовых хозяйств и улучшить их экономические показатели. Выполнение этих работ соответствует Федеральным Законам №№ 116 и 117 от 1997 г. и нормативным документам о ликвидации и консервации гидротехнических сооружений [1].

Железорудные месторождения Курской магнитной аномалии располагаются, в основном, в пределах Белгородской, Курской и Орловской областей. Запасы железных руд бассейна (богатых, с содержанием общего железа около 63%), приуроченных к древней коре выветривания руднокристаллической толщи, и железистых кварцитов (с содержанием общего железа 38-43%) оцениваются примерно в 50 млрд. т при глубине разведочных выработок до 600 м.

В настоящее время открытые горные работы ведутся на двух группах месторождений КМА: Старо-Оскольской (Белгородская область) и Михайловской (Курская область). Объемы извлекаемой на 3-х горных предприятиях бассейна горной массы в период 2006-2009 гг. приведены в табл.1.

Из  табл.1  следует, что в регионе КМА объем техногенных массивов сухих отвалов и намывных сооружений в 2006-2009 гг. ежегодно увеличивался примерно на 58-60 млн. м³.

Состояние намывных массивов гидроотвалов и хвостохранилищ, как техногенных образований, определяется физико-географическими, инженерно-геологическими и технологическими факторами. Вопросы повышения вместимости намывных сооружений разрешимы лишь при условии их безаварийного функционирования.

С учетом накопленного на объектах КМА и Кузбасса опыта представляются целесообразными следующие инженерно-геологические исследования намывных массивов тонкодисперсных грунтов:

• выделение в пределах намывных территорий пляжной, промежуточной и прудковой зон с использованием аэрофотосъемочных материалов (фотопланов);
• определение положения вкрест фронту намыва, по фронту намыва и по глубине пунктов получения инженерно-геологической информации (ключевых, вспомогательных и дополнительных зондировочных скважин);
• оценка пространственно-временной изменчивости механических свойств и вещественного состава намывных грунтов;
• составление карт инженерно-геологического районирования, на которых показываются однородные по гранулярному и вещественному составу участки намывных массивов и приводится информация об их несущей способности.

На рис.1 представлено районирование намывного массива гидроотвала «Березовый Лог» по несущей способности. Использование аэрофотосъемочных материалов обеспечивает возможность одновременного охвата значительных территорий и минимальную продолжительность пребывания людей и оборудования во внутренних зонах. В качестве основных дешифрировочных признаков рассматриваются тон окраски, структура изображения, его форма.

В гидроотвалы складируют в основном связные и раздельнозернистые вскрышные породы, покрывающие полезную толщу. На КМА – четвертичные суглинки, пески, меломергельные отложения верхнемелового возраста, глины верхнемелового и юрского возраста.