Организация маркшейдерских наблюдений за деформациями на месторождении Юбилейное ООО «Башкирская медь»

Юбилейное медно-колчеданное месторождение расположено на восточном склоне Южного Урала на территории Хайбуллинского района Республики Башкортостан. Месторождение локализуется в Бурибайском рудном районе. Геологический разрез месторождения сложен вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами Верхнего Силура, перекрываемые сверху мощной толщей 50-70м юрских глин, постилающимися в основании глиноподобной корой выветривания, мощностью 25-30м. Высота участков бортов, представленных рыхлыми породами и породами коры выветривания, составляет 50-100м. В структурном отношении месторождение представляет собой Ирендыковский антиклинорий. Балансовые запасы месторождения представлены шестью рудными телами, локализующимися на глубинах 501270м. Руды месторождения представлены двумя разновидностями: золотосодержащими рудами зоны окисления и первичными колчеданными рудами. Околорудная толща вмещающих пород активно подвержена процессам серицитизации, хлоритизации и окварцевания.

Месторождение отрабатывают комбинированной открыто-подземной геотехнологией. В настоящее время отметка дна карьера +170 м, предельная отметка дна карьера месторождения Юбилейное составляет +100м. С конца 2010 года осуществляется строительство штольни и стволов «Южный Вентиляционный» и «Клетевой» для перехода на добычу подземным способом.

Вскрытие месторождения осуществляется комбинированным способом: верхняя часть - капитальной траншеей внутреннего заложения до гор. 390 м, остальные горизонты - системой внутренних съездов со спиральной формой трассы и руководящим уклоном 80 %, при ширине транспортной бермы 22 м. Развитие горных работ осуществляется в северо-восточном направлении от лежачего бока к висячему. В рудной зоне направление работ по простиранию от висячего бока к лежачему. Технология ведения горных работ на карьере - цикличная, выемочно-транспортно-отвальная с взрывной подготовкой скальной горной массы к выемке. Транспортировка вскрышных пород во внешние отвалы и руды на склад осуществляется автомобильным большегрузным транспортом.

При общей удовлетворительной устойчивости бортов карьера отмечаются локальные деформации в рыхлых породах (осыпи, вывалы, промоины и др.). В настоящее время выявлены две деформации, одна расположена на западе непосредственно над капитальной штольней, другая на юго-востоке карьера под трассой капитальной траншеи. Первые подвижки западной деформации произошли 19 ноября 2012 года. В пределах гор. 375-270м произошел вывал в объеме 2760 м3. Одновременно в юго-восточной части борта в объеме 1668 м3 произошел вывал в пределах гор. 344–312м. Произошедшие деформации не нарушают работ по добыче руды на карьере, однако, дальнейшее их развитие может привести к завалу портала штольни и нарушению трассы капитальных траншей карьера. Для установления границ распространения и вида деформаций горных пород, определения скорости и величин деформаций, критической величины смещений, предшествующих началу активной стадии деформирования и предрасчета развития деформаций во времени при углубке карьера необходима организация маркшейдерских наблюдений путем заложения наблюдательных станций.

Наблюдательная станция представляет собой совокупность профильных линий состоящих из рабочих реперов, располагаемых в пределах деформируемого массива и опорных реперов, находящихся вне зоны влияния открытых горных работ. Рабочие реперы закладываются так, чтобы была обеспечена безопасность наблюдателя при работе на этих реперах.

Деформация на западе карьера находится над порталом штольни. Профильная линия № 1 (рис 1) закладывается на горизонте 360м, отступив 7 м от нижней бровки, в связи с возможным развитием данной деформации (рекомендуется 15 реперов). Профильная линия № 2 закладывается в пределах транспортной полосы горизонта 269м перед порталом штольни (рекомендуется 12 реперов). Расстояния между рабочими реперами принимаются - 15 м.

Рис. 1. Наблюдательная станция №1 для изучения деформационных процессов на юго-востоке карьера.

Деформация на юго-востоке карьера находится под капитальной трассой. Профильная линия №1 (рис 2 ) закладывается на верхней бровке капитальной трассы горизонта 344м (рекомендуется 10 реперов), профильная линия №2 на верхней бровке горизонта 310м (рекомендуется 9 реперов). Расстояния между рабочими реперами принимаются - 15 м.

Рис. 2. Наблюдательная станция № 2 для изучения деформационных процессов на юго-западе карьера.

Конструкция реперов должна быть простой, и способ закладки их должен обеспечить: прочную связь репера с горной породой, чтобы сдвижения репера точно соответствовали сдвижениям пород; сохранность и неизменность положения реперов на срок их службы, а также удобство пользования ими. В качестве рабочих реперов выбраны забивные. Для закладки реперов в скальных породах выбуривается углубление, в котором бетонируется металлический штырь. На рис 3 показан забивной репер, представляющий собой металлический штырь диаметром 25 - 35 мм, с глубиной заложения 1,2 м.

Рис. 3. Рабочий репер забивного типа: 1 – металлический штырь; 2 – песок.

По заложенным рабочим реперам выполняются контрольные наблюдения. При необходимости производится развитие сети рабочих реперов.

Для получения данных о плановых и высотных смещениях реперов применяется система спутниковой навигации GPS. Использование GPS позволит сократить время наблюдений, повысить производительность работ, получить все три координаты репера с точностью, соответствующей инструкции по производству маркшейдерских работ. Для проведения измерений на карьере «Юбилейный» применяют GPS приемники Тrimble Total Station 5700. Базовый приемник в течение всего периода наблюдений располагается на пункте геодезической основы с известными координатами, ровер (второй приемник) перемещается по реперам.

Рекомендуемые режимы работы:

Статическая съемка является наиболее точным методом геодезической съемки. При статической съемке антенна устанавливается над точкой на штативе или другой неподвижной подставке. Наблюдения проводятся синхронно с одинаковыми интервалами эпох и при наличии, по крайней мере, четырех «общих» спутников. Время сеанса обычно составляет около одного часа, может варьироваться в зависимости от условий окружающей среды и длины базовой линии.

Быстрая статическая съемка в значительной мере то же самое, что и статическая съемка за тем исключением, что сеанс измерений может проводиться за более короткий период времени и требует двухчастотных GPS/ГЛОНАСС приемников. Для обеспечения необходимой точности измерений необходимо строго выдерживать время наблюдения на рабочих реперах наблюдательной станции в зависимости от количества видимых спутников. В табл. 1 приводится перечень требований к продолжительности наблюдений при быстростатической съемке.

Таблица 1.

Продолжительность наблюдений при быстростатической съемке.

Количество спутников	Время наблюдения, мин
4	20 и более
5	10 - 15
6 и более	5 - 10

Работы по определению координат реперов профильных линий выполняются в следующей последовательности:

• -    планирование сеансов наблюдений;

• -    полевые работы;

• -    камеральные работы.

На первом этапе полевых работ производится определение координат граничных рабочих реперов профильных линий в статическом режиме наблюдения в течении 40-60 минут. Определение координат промежуточных рабочих реперов наблюдательной станции рекомендуется производить с использованием быстростатического метода, при этом время наблюдений варьируется от 5 до 20 и более минут в зависимости от числа спутников. Режим «Быстрой статики» используется для повторных наблюдений на профильной линии.

Инструментальные наблюдения на станции состоят из работ по привязке геодезической навигационной спутниковой системы на опорном репере карьерной триангуляции; производства начальных наблюдений для определения исходного положения реперов наблюдательней станции в горизонтальной    и    вертикальной    плоскостях;    производства систематических наблюдений за положением реперов для определения их сдвижения.

Начальные наблюдения на станции заключаются: в работе по определению положения реперов наблюдательной станции; в измерении расстояний между реперами по профильным линиям; в съемке трещин на участке наблюдательной станции. Для определения начального положения реперов наблюдательной станции выполняются две независимые серии измерений с интервалом в 3 - 5 дней.

Работы по определению координат реперов включают в себя:

• 1)    настройку прибора в режим, необходимый для измерений;

• 2)    привязку ГНСС на опорном репере «Придорожный» (время стояния на пункте на весь период измерений);

• 3)    съемку рабочих реперов с помощью роверного приемника (время стояния на пункте 60 минут);

• 4)    камеральную обработку данных съемки: передачу данных из контроллера в программу Topocad; вычисление координат рабочих реперов; вычисление горизонтальных и вертикальных смещений, деформаций; составление графической документации исполнительной съемки с указанием всех выше перечисленных параметров.

Помимо GPS-технологий определения координат рабочих реперов, можно воспользоваться упрощенной съемкой рабочих реперов нижних профильных линий, которая включает в себя измерение расстояния от языка оползня до рабочих реперов профильной линии. Упрощенной методикой следует пользоваться между основными съемками, она не исключает необходимость применения GPS-технологий.

В первое время после закладки наблюдательной станции на действующем карьере, с целью выявления характера деформирования бортов карьера, наблюдения проводятся ежемесячно. После 3-4 серий наблюдений и установления скорости смещения прибортового массива периодичность наблюдений изменяется.

Если скорость смещения реперов не превысит 1 мм/сут и затухает во времени, интервалы времени между сериями наблюдений могут быть увеличены до 3 - 4 месяцев и более, однако наблюдения следует проводить не реже 2 раз в год. Серии наблюдений могут быть приурочены к проведению массовых взрывов, после выпадения обильных осадков и т.д. Если скорость смещения реперов постоянна и составляет 0,5 - 1,0 мм/сут., наблюдения проводятся соответственно один раз в два месяца и ежемесячно. При активизации процесса сдвижения интервалы между сериями наблюдений сокращаются до нескольких недель и даже дней. При наблюдениях за активными оползнями со скоростями смещения 10 мм/сут и более серии наблюдений проводятся ежедневно, если скорость смещения реперов увеличивается во времени, то для установления критических скоростей смешений, предшествующих срыву оползней, интервалы времени между сериями наблюдений сокращаются до нескольких часов, в отдельных случаях устанавливаются автоматические сигнализаторы скорости деформаций [1].

Помимо предложенного способа организации маркшейдерских наблюдений могут быть использованы технологии лазерного сканирования. Опорными реперами для установки лазера могут служить два пункта планово-высотного обоснования, расположенного по периметру карьера, находящихся на противоположных сторонах карьера вблизи деформаций.

карьер, деформации, наблюдательная станция, горизонтальные и вертикальные смещения careers, deformation, observation station, horizontal and vertical displacements