1. Инженерно-геологические изыскания при открытом способе разработки полезных ископаемых: стадийность, задачи, содержание и методы.

Задачи и содержание инженерно-геологических исследований для горнодобывающей

промышленности характеризуются специфичес­кими особенностями, обусловленными:

- большими глубинами, площадями и объемами разрабатыва­емых пород, содержащих полезные ископаемые;

- в перспективе преобладанием открытого способа (в карьерах)

- разработкой месторождений со сложными инженерно-гео­логическими и гидрогеологическими условиями, в областях с гор­ным рельефом, распространением многолетней мерзлоты и т. п.;

- вовлечением в разработку месторождений с малым содержа­нием полезного ископаемого с применением высокопроизводитель­ной крупногабаритной механизации, что приводит к извлечению больших масс «пустых» пород;

- необходимости глубокого и интенсивного водопонижения, осушения месторождений, отрабатываемых подземными и откры­тыми способами

В комплекс сооружений горнодобывающих предприятий и горнообогатительных комбинатов (ГОК) при открытой разработке входят – карьеры с рабочими и нерабочими бортами, с бермами и откосами, въездные и выездные траншеи, внутренние и внешние авто- и железные дороги, водоотводные и осушительные канавы, внутренние и внешние отвалы, обогатительные фабрики.

На стадии поисковых геологосъемочных работ, в результате которых выявляются перспективные районы с различными месторождениями полезных ископаемых, должна быть дана региональная характеристика гидрогеологических и ИГ условий. Применительно к типам месторождений и виду полезного ископаемого выполняется районирование территории. Территории, прилегающие к основным месторождениям, на которых возможно размещение объектов ГОКа, подвергаются ИГ обследованию на уровне требований Проекта районных планировок промузлов и градостроительства. В зависимости от сложности геологической среды, рельефа, вида и залегания полезного ископаемого дополнительные маршрутные ИГ картирование с применением геофизических методов исследований рекомендуется выполнять в масштабах 1:100 000 – 1: 50 000 с детализацией на типичных уастках до 1: 25 000 – 1: 10 000.

Стадия предварительной геологоразведки месторождения. Если исходить из требования о ГГ и ИГ, а при необходимости и геокриологическом обоснованиях принципиальных решений ТЭО отработки месторождения, об ориентировочном размещении отвалов, объектов ГОКа, рекультивации и инженерной защите территории, то необходимы:

- ГГ и ИГ наблюдения, опробование и применение комплексного геофизического каротажа

- ГГ и ИГ картирование территории месторождения и прилегающего района, целенаправленное для выявления важных для обоснования поставленных задач, основных особенностей строения и неотектонических движений, микросейсмических условий, закономерностей формирования, распространения, движения и количественных характеристик подземных вод, экзогенных геологических процессов, роли природных и техногенных факторов в их развитии; детальность зависит от факторов ранее описанных и выполняется в масштабах 1: 10 000 – 1: 5 000 (на участках месторождений и площадках объекта ГОКа) 1:25 000 – 1: 10 000 (прилегающих участках)

- создание сети для наблюдения за режимом: а) подземных вод и обводненности территории по опорным скважинами родникам и б) современных геологических и ИГ процессов

В программах комплексных исследований на новых месторождениях и при реконструкции ГОКа должно быть предусмотрено полноценное решение главного вопроса – обоснование выбора наиболее эффективного способа отработки полезного ископаемого – открытой, подземной или комбинированной, с надежным обеспечением безопасной технологии горных работ. На стадии предварительной геологоразведки месторождения необходимо проведение специальных ИГ изысканий для обоснования проектных решений с детальностью проработок на уровне схем для разных объектов ГОКа. ТЭО должно составлять примерно 40-50% общего объема изыскательских работ.

Стадия детальной геологоразведки месторождения. Главной задачей изысканий является ИГ обоснование проекта разработки выбранным способом, включая прогноз негативных горно-геологических процессов, которые возникнут при проходке и добыче ископаемого и мероприятия по их управлению и обеспечению безопасности ведения горных работ. одновременно должны проводится специализорованных ИГ изыскания для проектирования объектов ГОКа.

На этой стадии сохраняются 4 группы главных задач для комплексных исследований:

1. Детальное ИГ изучение свойств, состояния и поведение массивов пород полезного ископаемого и вмещающих пород;

2. ГГ изучение месторождения и детальное обоснование системы его осушения, оценка влияния подземных вод на состояние массивов пород;

3. Окончательный выбор устойчивых площадей для отвалов, их параметров, технологии укладки и обоснование инженерных мероприятий по стабилизации;

4. ИГ обоснование проектирования разных объектов ГОКа

Для решения задач первых двух групп необходимо детальное фациально-литологическое расчленение массивов пород месторождений, изучение складчатых и разрывных тектонических структур и трещиноватости, ИГ типизации массивов.

Достоверное изучение пьезометрических уровней подземных вод в различных частях массива и на разных глубинах, из состава и режима, гидравлической связи между отдельными горизонтами обеспечивается особой технологией бурения скважин, дополнительными наблюдениями и поинтервальными измерениями с помощью двойных тампонов.

Водопритоки и прорывы вод в шахты и карьеры должны прогнозироваться по месту их проявления и ориентировочным расходам, что требует выполнение специальных опытных ГГ работ (кустовых и других откачек) по схемам в зависимости от особенностей геологического строения и проектируемых систем водопонижения.

Не менее разнообразны и важны ИГ и горно-геомеханические задачи на стадии проекта отработки месторождения подземным способом и в карьерах. Изучение таких геомеханических характеристик как деформируемость, сопротивление сдвигу, сжатию и разрыву при разных нагрузках, разрыхляемость, размываемость, газо- и водопроницаемость, напряженное состояние массива, должно осуществляться на данной стадии несколькими методами, но обязательно натурными опытами с учетом реальных природных условий. Определение сопротивления сдвигу неоднородных трещиноватых пород разного литологического состава, степени увлажнения, выветрелости и напряженности, с учетом изменения во времени этого показателя при вскрытии, является одной из главных задач геомеханических исследований для обоснования проекта открытым способом. Изменяющиеся показатели прочности необходимы для оценки устойчивости бортов и откосов карьера на основе расчетов инженерными и численными методами и физического моделирования с эквивалентным материалом.

Обязательной задачей на стадии проекта подземной и открытой разработки месторождений с глубиной 100 м и более является изучение полей естественных напряжений. Используя натурные геомеханические в разведочных горных выработках, а при глубокозалегающих месторождениях методы «гидроразрыва» и сейсмоакустические, определяют показатели суммарного поля напряжений массива пород.

Стадия эксплуатационной разведки . разработка месторождений происходит под постоянным геологическим контролем и при дополнительных геологоразведочных работах и опробованиях по уточнению пространственного распространения рудных тел.

Основными задачами ИГ службы в периоды строительства и эксплуатации ГОКа являются:

- натурная проверка достоверности оценок, устанавливаемых при изысканиях, для проектов и рабочей документации: А) по закономерностям и общей обводненности месторождений, мест и расходов водопритоков, прорывов вод, плывунов и газов; Б) по состоянию и деформациям массивов пород, вскрываемых при отработке месторождения, интенсивности и характере ИГ процессов, общей и локальной устойчивости во ремени бортов карьеров, откосов выемок, сводов и стенок подземных выработок

- проведение ИГ, ГГ, ГК и геомеханических натурных наблюдений и экспериментов в целях установления характера изменений геологической среды под воздействием горнодобывающих работ и оценки степени ее опасности

- всесторонний анализ материалов коплексных наблюдений и дополнительных исследований при строительстве предприятий и эксплуатации ГОКа, рекомендации и обоснование инженерных мероприятий по изменению горнопроходческих работ, уточнение методов и типа крепления подземных выработок, стабилизации бортов карьеров и по системам водопонижения для обеспечение эффективной и безопасной отработки

- ИГ контроль и участие в дополнительных инженерных мероприятиях