ФНиП  "Правила обеспечения устойчивости бортов карьеров..." (Приказ РТН №439) действуют три года. Что изменилось для горнодобывающей отрасли? Часть II. Новые требования контролирующих органов

← к сайту Полтора года назад мы составили для наших заказчиков краткий обзор ключевых изменений, вызванных утверждением новых правил. Описали новые возможности, которые дают ФНиП и новые требования Ростехнадзора к предприятиям, с которыми мы сталкиваемся. Во многом данный текст является актуальным и сегодня, вместе с тем улучшилось понимание требований РТН. Публикуем данный текст с дополнениями в двух частях.

В первой части мы написали о прогрессивных изменениях, которые оказывают большое влияние на горнодобывающую отрасль. Вторая часть посвящена наиболее частым требованиям (и предписаниям) Ростехнадзора, основанным на ФНиП 439. Важный дисклеймер: многие из описываемых требований относятся в первую очередь к объектам ОГР II класса опасности, в тексте это отдельно не отмечается.

За время действия "Правил обеспечения устойчивости..." стало ясно, какие требования к предприятиям предъявляются Ростехнадзором, прежде всего при согласовании планов развития горных работ. Наиболее частыми требованиями (а иногда и предписаниями), на наш взгляд, являются следующие:

• разработка геомеханических моделей;
• выполнение оценки рисков;
• выполнение прогноза устойчивости;
• проведение инженерно-геологического районирования;
• организация специальных групп по мониторингу / ведение мониторинга.

Далее приведём краткие объяснения этих понятий, расскажем как выполнить эти работы так, чтобы удовлетворить требованиям контролирующих органов и обеспечить их полезность для предприятия.

1. Геомеханические модели

Наличие геомеханической модели - одно из самых частых требований Ростехнадзора к предприятиям. У многих до сих пор возникают вопросы, что это. Наше определение: геомеханическая модель - это база имеющих пространственную привязку данных о геомеханических (геологических, структурно-геологических, гидрогеологических, физико-механических) условиях месторождения.

Определения геомеханической модели приводились неоднократно, в том числе на русском языке и авторами рассматриваемых ФНиП (например, тут, тут и тут). Исходя из пп. 19, 20 ФНиП все эти определения не противоречат друг другу и новым регламентирующим документам.

Трёхмерная геомеханическая модель обычно разрабатывается в ГГИС системах (Micromine, Leapfrog и т.п.) в виде каркасной геологической модели руды и вмещающих пород, и блочной модели, содержащей геомеханические показатели горных пород месторождения. Последнюю могут также называть собственно геомеханической моделью или моделью породного массива.

Двухмерная геомеханическая модель может представлять собой планы и разрезы, которые должны содержать информацию о геологических, инженерно-геологических, структурно-геологических и гидрогеологических особенностях.

Разработка и постоянная актуализация геомеханической модели (а также различных баз данных о физико-механических свойствах, структурных и гидрогеологических условиях) способствуют накоплению знаний о месторождении без привязки к опыту конкретных сотрудников. То есть благодаря применению геомеханической модели каждый новый проект или план развития горных работ карьера/рудника должен становиться экономичнее и безопаснее. Естественно для этого нужны соответствующие компетенции проектировщиков и сотрудников. Кроме того, геомеханическая модель упрощает прогноз опасных геомеханических процессов при развитии горных работ.

Важным условием для обеспечения эффекта от применения модели является её трёхмерный вид, так как он позволяет построить любые расчетные модели и разрезы в несколько кликов и обеспечивает однозначность данных на участках между разрезами. Можно сказать, что двухмерный вид модели делает почти невозможным её эффективное использование и развитие.

Пополнение геомеханической модели согласно п. 20 должно производиться не реже одного раза в год. Учитывая требование п. 18 и п. 11 Приложения 1 о необходимости выполнения геолого-структурного картирования, эти задачи рационально совмещать, пополняя геомеханическую модель результатами ежегодного картирования.

2. Оценка геомеханических рисков

Согласно дополнениям к ФНП №439, риск определяется как сочетание вероятности обрушений и тяжести их последствий. С позиций экономики риск - это вероятность возникновения затрат. Рассчитать его можно как произведение вероятности на тяжесть последствий (рассчитанную, например, в виде объёма обрушения).

При проектировании карьера выполняется количественная оценка рисков, основанная на расчёте вероятностей опасных событий. При эксплуатации карьера применяется качественная оценка рисков, базирующаяся на экспертной оценке вероятности.

Одна из целей оценки рисков – принятие оптимальных управленческих решений. Например, сравнивая вероятные затраты от обрушения транспортного съезда с затратами на проектирование и разнос борта, можно определить целесообразность разноса. Аналогично, риск потери оборудования и травмирования персонала можно сравнить со стоимостью современных инструментов для мониторинга, которые позволят устранить опасность.

Пространственное представление рисков в виде карт рисков способствует повышению безопасности, давая работникам предприятия понимание о наличии и уровне опасностей на определенных участках.

Для более полного погружения в тему советуем отличные Методические указания по оценке рисков развития деформаций, мониторингу и управлению устойчивостью..., в которых авторы "Правил..." более детально разъясняют их требования.

3. Прогноз устойчивости

Требуется от предприятий при составлении ПРГР в случае возникновения деформационных процессов при ведении горных работ и при приближении к проектному контуру. Прогноз устойчивости представляет собой оценку устойчивости рабочих положений карьера на планируемые периоды.

Постоянное ведение геолого-структурного картирования и пополнение геомеханической модели значительно повышает эффективность прогноза устойчивости при составлении ПРГР. Это позволяет заранее выявить участки карьера, на которых будут происходить деформации всех известных видов: общего, планарные, клиновидные и т.д.

Следует отметить, что для эффективного прогноза устойчивости уступов необходимо помимо ПО Slide2 и его аналогов, использовать инструменты для специальных расчётов устойчивости, такие как Digger, RocPlane, Swedge, sBlock и т.п. Также важно понимать и учитывать изменчивость уровня подземных вод в карьере.

4. Инженерно-геологическое районирование

Районирование, требующееся пунктом 23, должно выполняться по прочности горных пород и по структурным условиям. То есть должны выделяться раздельно скальные, полускальные, дисперсные горные породы и выделяться зоны распространения различных систем трещин.

Районирование необходимо при проектировании карьеров и составлении ПРГР для дифференцированного обоснования параметров уступов. При разработке трёхмерных геомеханических моделей районирование производится в виде структурных доменов. Используя их разрабатываются трехмерные модели карьеров, в которых углы и бермы уступов изменяются от участка к участку. Таким образом, районирование позволяет уменьшить вскрышу, уточнить прогноз устойчивости, минимизировать обрушения.

5. Мониторинг деформаций

Ростехнадзор предписывает создание специальных групп по наблюдению за устойчивостью или привлечение специализированных организаций к мониторингу (согласно пункту 57 ФНП №439). Организуются данные группы, как правило, из геомехаников, маркшейдеров, геологов предприятия. В их обязанности помимо мониторинга входит проведение инженерно-геологического районирования, оценка рисков, прогноз устойчивости и пр. Необходимо отметить, что обязательным по ФНиП является визуальный мониторинг, который необходимо вести ежемесячно с ведением журнала. В ранее упомянутых "Методических указаниях..." приводится действенные рекомендации по визуальному мониторингу, описываются важные аспекты визуального наблюдения, включая методы описания деформаций.

В первой части статьи мы указали на позитивные изменения в требованиях к деформационному мониторингу. Необходимо добавить, что современные инструменты для мониторинга позволяют проводить мониторинг на порядок эффективнее чем традиционные благодаря высокой точности, частоте и густоте съёмки. Кроме того нужно заметить, что сегодня существует большое разнообразие инструментов, каждый из которых может быть применим для конкретных условий. То есть под каждый объект можно выбрать оптимальный инструмент исходя из ожидаемой динамики деформирования объекта: критических деформаций, длительности деформирования перед обрушением и т.д.

Например, для отвалов и угольных разрезов оптимальным инструментом является, по нашему мнению, аэросъёмка с фотограмметрической обработкой или лазерное сканирование. Это объясняется тем, что обрушения развиваются достаточно долго и плавно и перед обрушениями деформации могут достигать десятков сантиметров, вместе с тем метод очень производителен и позволяет с высокой скоростью снимать большие площади. При этом для угольных разрезов крайне важен гидрогеологический мониторинг из-за значительного влияния подземных вод на устойчивость. Для рудных карьеров же требуются более точные и частые наблюдения, поскольку даже довольно крупные обрушения могут происходить, предваряясь небольшими (первые сантиметры) смещениями. Для мониторинга локальных деформаций (заколов, трещин на бермах уступов) необходимо использовать экстензометры (особенно автоматизированные) и т.д.

Все указанные задачи могут выполняться специалистами компаний или сторонними организациями. Из нашего опыта наиболее успешным подходом является разработка геомеханической модели, количественная оценка рисков и постановка мониторинга деформаций специалистами специализированных организаций. Данные работы могут выполняться одновременно с проектированием карьера. Геотехники предприятий обычно занимаются оценкой рисков, прогнозом устойчивости и мониторингом. Учитывая новизну описываемых работ и дефицит опытных специалистов, очень важно проводить обучение данных сотрудников.

В заключение хотим сказать, что наша компания выполняет в комплексе все работы, описанные в данной статье. У нас есть понимание необходимого минимума работ, который позволяет обеспечить выполнение требований одновременно с тем, чтобы эти работы были полезны для предприятия. Пишите нам на почту info@scientia.ru.