Діагностика технічного стану ґрунтової дамби хвостосховища Вільногірського ГМК геофізичними методами та заходи з підвищення рівня екологічно безпечної експлуатації

Abstract

Мета. Обґрунтування можливості та доцільності застосування геофізичного методу природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) для діагностики технічного стану ґрунтової дамби Вільногірського гірничо-металургійного комбінату (ВГМК) та розробка заходів щодо підвищення рівня екологічної безпеки подальшої експлуатації хвостосховища. Методика. Застосовані сучасні стандартизовані методи досліджень, які включають польові вимірювання та аналітичну інтерпретацію геофізичних даних. У роботі використані результати спостережень за закладною контрольно-вимірювальною апаратурою (п’єзометри, геодезичні марки), яка розміщена в тілі гідротехнічної споруди (ГТС). Результати. Візуальні обстеження та дані контрольно-вимірювальної апаратури мають значущу кореляцію з результатами досліджень технічного стану ГТС геофізичним методом ПІЕМПЗ. На підставі результуючих даних розроблені різні варіанти технічних рішень і заходів з підвищення рівня надійності та безпеки експлуатації ГТС. Наукова новизна. Вперше для ґрунтової дамби хвостосховища ВГМК обґрунтовано можливість застосування методу ПІЕМПЗ по визначенню ділянок підвищеної фільтрації, зон розущільнення та потенційних формувань тріщин відриву і зсувних площин в тілі ГТС, які не мають проявів зовнішніх ознак порушення технічного стану. Удосконалення методики контролю та інструментальних досліджень за надійною і безпечною роботою хвостосховища дозволяє також розробити науково обґрунтовані заходи з підвищення рівня екологічної та експлуатаційної безпеки огороджувальних дамб. Практична значимість. Застосування та впровадження геофізичного методу ПІЕМПЗ у систему діагностичних моніторингових спостережень за технічним станом ГТС хвостосховища значно підвищує достовірність та інформативність отриманих даних про напружено-деформаційний стан дамби, надає змогу відслідковувати зміни та встановлювати ділянки підвищеної фільтрації і обводнення. Такий підхід дозволяє прогнозувати стан споруди на різних рівнях експлуатації, а також розробляти як оперативні, так і довготермінові заходи з підвищення рівня екологічної і технічної безпеки, особливо в умовах постійного нарощування висоти захисних дамб та збільшення корисних ємностей хвостосхвищ. Purpose. To substantiate the possibility and feasibility of using the geophysical method of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth (NPEMFE) to diagnose the technical condition of the soil dam of the Vilnohirsk Mining and Metallurgical Plant and to develop measures to improve the level of environmental safety of the tailings dump's further operation. The methods. Modern standardised research methods were used, including field measurements and analytical interpretation of geophysical data. The paper uses the data from the results of observations of the embedded control and measuring equipment (piezometers, geodetic marks) located in the body of the hydraulic structure. Findings. Visual inspections and data from control and measuring equipment have a significant correlation with the results of studies of the technical condition of the soil dam using the geophysical method of NPEMFE. Based on the resulting data, various options for technical solutions and measures to improve the reliability and safety of the soil dam operation have been developed. The originality. Scientific and practical substantiation of the possibility of applying the NPEMFE method to identify areas of increased filtration, zones of compaction and potential formation of detachment cracks and shear planes in the body of the tailings dam, which do not show external signs of technical condition. Improvement of the methodology for monitoring and instrumental studies of the reliable and safe operation of the tailing dump allows developing reasonable measures to improve the level of environmental and operational safety of the enclosing dams. Practical implementation. The application and implementation of the NPEMFE geophysical method in the system of diagnostic monitoring observations of the technical condition of the soil dam significantly increases the reliability and informativeness of the data obtained on the stress-strain state of the dam, makes it possible to track changes and identify areas of increased filtration and watering. This approach makes it possible to predict the state of the structure at different levels of operation, as well as to develop both operational and long-term measures to improve environmental and technical safety, especially in the context of a constant increase in the height of protective dams and an increase in the useful capacity of tailings ponds.