Повышение эффективности и безопасности разработки сложноструктурных месторождений полезных ископаемых

СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ	3
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ	7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	18
Список публикаций автора	21



      ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
      Актуальность исследования. Задачи обеспечения устойчивости карьерных откосов начали выделяться в самостоятельное направление науки еще в середине ХХ века в связи с развитием открытого способа разработки месторождений. Ш. Кулон впервые сформулировал фундаментальное уравнение предельного равновесия, и на его основе разработал способ для расчета подпорных стенок грунтовых откосов. Основными учеными, положившими начало в становлении данного направления исследований можно считать де Сазийи (1851 г.), Ренкина (1857 г.), Винклера (1872 г.), Буссинеска (1885 г.), Кульмана (1886 г.), Кеттера (1903 г.), Петерсона и Хольтина (1916 г.), проф. Н.П. Пузыревского (1923 г.), проф. К. Терцаги (1925 – 1948 гг.), чл.-корр. АН СССР Н.М. Гервеванова (1931-1948 гг.), проф. В.А. Флорина (1936-1961 гг.), чл.-корр. АН СССР В.В. Соколовского (1942-1961 гг.), проф. С.С. Голушкевича (1948 г.), проф. Н.Н. Маслова (1949 -1982 гг.) и другие. 
      Настоящий уровень развития открытых горных работ характеризуется освоением месторождений со сложными горно-геологическими условиями, интенсификацией горных работ, значительным увеличением параметров карьеров. Для открытых разработок сложноструктурных месторождений полезных ископаемых характерны увеличение глубины карьеров и сроки их эксплуатации, интенсификация и концентрация горных работ, а также появление высокопроизводительной техники и высокотехнологичных способов отработки. Большое разнообразие горно-геологических и горнотехнических условий открытых разработок привели к созданию огромного количества методов и способов расчета устойчивости карьерных откосов. В связи с этим при решении задач устойчивости карьерных откосов выбор оптимальной расчетной схемы, соответствующей конкретным горно-геологическим условиям и обеспечивающей необходимую точность решения, является важнейшей задачей.  
      Рациональная и безопасная отработка сложноструктурных месторождений зависит от успешного решения вопросов устойчивости карьерных откосов, которые в свою очередь зависят от степени достоверности  знаний о физико-механических свойствах горных пород,  структурно-тектонических особенностях прибортовых массивов, механизме деформирования карьерных откосов, а также правильности выбора методов расчета устойчивости откосов и мероприятий по обеспечению их устойчивости на стадии их формирования и на проектных контурах карьера. Именно с этих позиций мы собираемся проанализировать современный уровень развития в решении вопросов устойчивости карьерных откосов применительно к сложноструктурным месторождениям полезных ископаемых.
      Целью диссертационной работы является повышение эффективности и безопасности разработки сложноструктурных месторождений полезных ископаемых путем обоснования оптимальных параметров устойчивых откосов при оформлении их под экономически целесообразными и технически возможными углами.  
      Идея работы заключается в использовании многолетних данных научных исследований для установления закономерностей изменения состояния и свойств пород карьерных массивов, определяющих условия устойчивости карьера на различных технологических этапах и в разработке методики, включающей оперативное определение инженерно-геологических характеристик, вещественного состава и оценку экологической и геомеханической опасности карьерных откосов на различных стадиях их формирования.  
      Основные задачи исследований:
      - выявление основных технологических и инженерно-геологических факторов, определяющих устойчивость и оптимальные параметры карьеров:
      - установление причин нарушения устойчивости карьерных массивов;  
      -оценка характера изменения напряженно-деформированного состояния и свойств массива;
      -  проведение лабораторных исследований по изучению прочностных свойств карьерных массивов;
      - изучение структуры массива и составление карты трещиноватости и структурных разрезов;
      - обоснование расчетных схем для каждой выделенной зоны.
      Методы исследований. Анализ и обобщение материалов изысканий прошлых лет; лабораторные и натурные исследования с применением инженерно-геологических, гидрогеологических и маркшейдерско-геодезических методов; аналитические расчеты с использованием методов предельного равновесия.
      Научная новизна:
      1.  Установление закономерностей изменения прочностных свойств и структурных особенностей горного массива по площади и глубине.
      2. Обоснования методики расчета параметров устойчивых откосов, позволяющих управлять временной устойчивостью откосов карьеров на разных стадиях их формирования и вносящих существенный вклад в расширение познания геомеханических процессов при разработке сложноструктурных месторождений.
      Научные положения, выносимые на защиту:
      - Исходя из задач и функций управления устойчивостью откосов, разработана методика, обеспечивающая контроль управления устойчивостью бортов карьеров при разработке сложноструктурных месторождений действующих в следующих рамках их формирования: строительства, освоения проектной мощности, начало оформления постоянных бортов карьера на предельном контуре, доработка карьера.
      -обоснование, контроль и прогноз устойчивости откосов на основе систематического изучения деформаций при развитии инженерно-геологических явлений, сопровождающих открытую разработку и выявление характерных периодов их развития, когда существенно меняются как задачи управления устойчивостью откосов, так и функции геолого-маркшейдерского обеспечения: 
      -параметры устойчивого откоса для сложно-структурных месторождений определяются на основе выбора адекватной геомеханической модели включающей: геолого-геомеханическую оценку месторождения; обоснование расчетных прочностных свойств массива и методику расчета устойчивости, учитывающую геометрию откоса, инженерно-геологическую ситуацию, нагрузку на откос, время стояния и время до конца отработки.
       -обязательным мероприятием при обеспечении устойчивости карьерных откосов является мониторинг безопасности, который включает выполнение маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений за состоянием бортов карьеров и отвалов, оценку и прогноз геомеханических процессов, разработку рекомендаций по оперативному изменению параметров технологических схем бортов карьера.
      Практическая значимость работы. 
      - состоит в разработке методики включающей инженерно-геологический и геомеханический комплекс работ по изучению, прогнозу и контролю состояния и свойств карьерных массивов, позволяющих управлять параметрами карьерных откосов в период проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации, а также обеспечивающей промышленную и экологическую безопасность горных работ.
      Научное значение-работы.
      - установление влияния структурных особенностей массива на геомеханические процессы развития сдвиговых деформаций и изменения во времени прочности пород для прогнозирования устойчивости уступов и бортов карьеров;
      - задача устойчивости откосов решается в объемной постановке с учетом изменения во времени напряженно-деформированного состояния массива.
      Реализация результатов работы. Полученные результаты использовались в Проекте № 30913 «Исследование и обоснование устойчивых параметров бортов карьера и откосов отвалов для разработки Горевского свинцово-цинкового месторождения под защитой дамбы 2-1 очереди от р.Ангара на основании обобщения имеющихся данных с результатами изучения физико-механических свойств, и трещиноватости пород в бортах карьера, отвалов и их основания, полученных при бурении скважин с отбором керна», № 30236 «Исследование и обоснование устойчивых параметров откосов уступов и бортов карьера Кия-Шалтырского нефелинового рудника при отработке месторождения на полную глубину», № 30107/РА-Д-09-302/5 «Обоснование устойчивых параметров откосов уступов и бортов карьера Мазульского известкового рудника при доработке запасов до отметки +5м», № 30479 «Исследование и обоснование устойчивых параметров откосов уступов и бортов карьера Эльдорадо при отработке месторождения до отметки 520 м
      Апробация работы. Основное содержание диссертации докладывалось на международных и Всероссийских научно-практических конференциях: X Юбилейная Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 80-летию образования Красноярского края «Молодежь и наука» (г.Красноярск, 2014); международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект свободный – 2015» посвященная 70-летию Великой победы; международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект свободный – 2017»; на научных семинарах кафедры «Маркшейдерского дела» СФУ ИГДГиГ. 
      Личный вклад автора. Автор самостоятельно выполнил анализ научно-технической литературы по теме диссертационных исследований, лабораторные эксперименты, обработал и интерпретировал результаты съемок трещиноватости, обработал результаты лабораторных и натурных испытаний прочностных характеристик карьерных массивов «Горевского ГОКа», «Эльдорада», «Кия-Шалтырского нефелинового рудника», «Мазульского известкового рудника», выбрал и обосновал расчетные модели  объектов исследований, произвел расчеты устойчивости. 
      Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 публикациях, из них 5 в журналах, включенных в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, определяемый ВАК Минобрнауки России.
      Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения и   приложений. Текстовая часть объемом  253 страницы печатного текста содержит  182  рисунка, 38 таблиц, список использованных источников из  171  наименовани, а также 3 приложения.


      ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
      В первой главе рассмотрено современное состояние изученности вопросов обеспечения устойчивости для сложноструктурных месторождений. выявлены и раскрыты основные критерии успешного обеспечения устойчивости карьерных откосов, включающие степень достоверности  знаний о физико-механических свойствах горных пород,  структурно-тектонических особенностях прибортовых массивов, механизме деформирования карьерных откосов, а также правильности выбора методов расчета устойчивости откосов и мероприятий по обеспечению их устойчивости на стадии их формирования и на проектных контурах карьера.
      Во второй главе рассмотрены научно-методические основы для определения физико-механических свойств горных пород. Обоснованы расчетные прочностные свойства горных пород для «Кия-Шалтырского нефелинового рудника», карьера «Эльдорадо», «Горевского свинцово-цинкового» месторождения, карьера «Мир». Изучены физико-механические свойства пород «Горевского свинцово-цинкового месторождения» с помощью метода обратных расчетов оползней, а также посредствам лабораторных испытаний. 
      В третьей главе представлены методические основы исследования структурно-тектонических особенностей прибортовых массивов. Изучены структурно-тектонические особенности прибортовых массивов исследуемых месторождений и получены данныхе полевых замеров. Выявлены основные симтемы трещин, оказывающие влияние на устойчивость откосов уступов и бортов карьеров. Усовершенствованы методики съемки структуры прибортового массива. 
      В четвертой главе изучено современное состояние откосов уступов и бортов карьеров, а также причины деформирования откосов исследуемых месторождений. Основными факторами, определяющими устойчивость бортов и уступов, являются: структурно-тектонические особенности прибортовых массивов; технология ведения горных работ при разработке месторождения открытым способом; геометрические параметры, высота и результирующий угол откоса и инженерно-геологические условия: строение, физико-механические свойства вмещающих пород и породных контактов; изменение напряженного состояния горных пород в прибортовой зоне в процессе дальнейшей углубки карьера в результате разгрузки массива; дополнительная пригрузка откосов, либо участков, прилегающих к их бровкам и др.; технология ведения буровзрывных работ. Специфической особенностью сложно структурных месторождений, в отличие от других месторождений, является непрерывное изменение всех факторов, определяющих устойчивость их внешних откосов.
      В пятой главе рассмотрена методическая основа для оценки устойчивости откосов уступов и бортов карьеров в анизатропном массиве. Обоснованы расчетные показатели физико-механических свойств горных пород в массиве. Выполнены расчеты параметров устойчивых откосов для «Кия-Шалтырского нефелинового рудника», карьера «Эльдорадо», «Горевского свинцово-цинкового месторождения», карьера «Мир». Исследовано влияние погрешности определения прочностных характеристик  (? и k) на предельную высота откоса.
      В шестой главе рассмотрен	 вопрос геолого-маркшейдерского обеспечения мониторинга состояния устойчивости карьерных откосов 	для сложно структурных месторождений. Представлена научно-методическая основа концепции геомеханического мониторинга. Разработаны системы геомеханического мониторинга прибортовых массивов на карьерах при отработке 	сложно структурных месторождений. Усовершенствованы методы маркшейдерских наблюдений за устойчивостью прибортовых массивов на карьерах.  
      На основе выполненных исследований обоснованы следующие научные положения, выносимые на защиту:
      Исходя из задач и функций управления устойчивостью откосов, разработана методика, обеспечивающая контроль управления устойчивостью бортов карьеров при разработке сложноструктурных месторождений действующих в следующих рамках их формирования: строительства, освоения проектной мощности, начало оформления постоянных бортов карьера на предельном контуре, доработка карьера.
      Исходя из задач и функций управления устойчивостью карьерных откосов при разработке сложно структурных месторождений, характеризуемых разнообразием и изменчивостью геологического строения, необходимо постоянно проводить исследования, направленные на получение достоверной информации о структурных особенностях прибортового массива, его прочностных свойствах, гидрогеологических условиях и т.д. Такие исследования должны проводиться на всех этапах формирования карьерных откосов (строительство карьера, освоения проектной мощности, начало оформления постоянных бортов карьера на предельном контуре, доработка карьера) в рамках единой системы. 
      В результате комплексных исследований можно проводить оценку и прогноз геомеханических процессов, происходящих в прибортовых массивах карьера и разработку рекомендаций по параметрам карьерных откосов с целью повышения эффективности и безопасности ведения горных работ.
      С увеличением глубины карьеров влияние угла наклона бортов на экономические показатели резко возрастают, занижение угла ведет к большим затратам за счет увеличения объема вскрышных работ, а завышение - к оползням и обрушениям уступов и бортов карьеров. Поэтому обеспечение устойчивости карьерных откосов в их предельном положении при максимально допустимых углах наклона является важной технологической и экономической задачей.
      Существуют критерии, которым соответствует управление устойчивостью откосов. Известно, что управление любыми системами и процессами предусматривает целенапраленные действия, основанные на информации о состоянии объекта управления и окружающей среды при обязательном наличии обратной связи.
      Управляемыми могут быть динамичные повторяющиеся во времени процессы, поддающиеся на заданный режим функционирования на основе получаемой информации о ходе процесса и окружающей среде.
      Для управления устойчивостью откосов необходимы следующие условия:
      периодическое изменение положения откоса (или его поверхности) во времени и пространстве;
      возможность получения информации о состоянии откоса и окружающей среды в каждом промежуточном (фиксированном) его положении;
      возможность учета полученной информации при выработке команды управления для перевода откоса в следующее фиксированное положение.
      Следовательно, нельзя управлять устойчивостью нерабочего борта в предельном его положении после того как все работы по оформлению уступов завершены. Необходимо стремиться в первый период работы карьера не доводить нерабочие борта до предельного положения. 
      Эффективное управление любым процессом требует наличия достоверной информации об окружающей среде. Такой информацией являются результаты геологических, гидрогеологических и инженерно- геологических исследований.
      Концепция непрерывного геолого-геомеханического мониторинга, включает оперативное определение инженерно-геологических характеристик, вещественного состава и оценку экологической и геомеханической опасности на различных стадиях формирования карьерных откосов. 
      В рамках работы была разработана методика управления устойчивостью бортов и уступов карьеров, включающая решение следующих задач:
      - установление устойчивых параметров и поддержание в устойчивом состоянии откосов уступов и бортов при минимально возможном объеме вскрыши в условиях строительства, эксплуатации и погашения карьера;
      - оценка устойчивости откосов при проектировании и корректировке устойчивых параметров при развитии горных работ в плане и по глубине;
      - оценка фактического состояния откосов и прогноз их устойчивости в процессе эксплуатации; охрана объектов, жизненно важных для горного предприятия;
      - ликвидация последствий возникающих нарушений устойчивости;;
      - проведение работ по постановке бортов на предельный контур;
      - разработка методики систематического контроля и целенаправленного воздействия на условия и факторы, определяющие устойчивость горных пород в откосах;
      - геомеханическое обоснование мер по ликвидации нарушений устойчивости, контроль за их реализацией и оценка их эффективности;
      - осуществление оперативного контроля за состоянием уступов и бортов карьеров и прогноз нарушений устойчивости откосов от начала строительства до погашения или консервации карьера;
      - внедрение рекомендаций по устойчивым параметрам бортов карьеров в производство на этапе проектирования открытых горных работ на базе геолого-маркшейдерской информации ?167?.
      Обобщенная структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
      Реализация данной методики на карьерах позволяет обеспечить безопасные условия труда и бесперебойный режим работы горнодобывающего предприятия.
      Обоснование, контроль и прогноз устойчивости откосов на основе систематического изучения деформаций при развитии инженерно-геологических явлений, сопровождающих открытую разработку и выявление характерных периодов их развития, когда существенно меняются как задачи управления устойчивостью откосов, так и функции геолого-маркшейдерского обеспечения.
      Ведение открытых горных работ изменяет природное напряженно-деформированное состояние горных пород, слагающих уступы, борта карьеров в результате чего возникают геомеханические процессы, приводящие к деформациям карьерных откосов.  Деформации откосов уступов и бортов карьеров приносят большой урон горнодобывающему предприятию, так как нарушают нормальный режим его работы и подвергают опасности работников. На геомеханические процессы существенное влияние оказывают природные условия, в которых функционирует карьер, а также горнотехнические факторы. 
      Прогнозирование и предупреждение деформаций откосов на карьере невозможно без анализа их состояния на текущий период, в зависимости от влияющих факторов. С этой целью было выполнено обследование состояния откосов уступов и бортов карьера сложно структурных месторождений.
      Обследование поверхностей откосов на изучаемых месторождениях и анализ их устойчивости показывает, что в скальных и полускальных трещиноватых породах при вполне устойчивом состоянии всего борта карьера в целом наблюдаются деформации отдельных участков уступов.
      
     
       Рисунок 1 – Методика управления устойчивостью прибортовых массивов на карьерах

      На всех изучаемых карьерах наблюдается осыпеобразования. Наиболее сильно осыпи прослеживаются в массивах уступов сложенных глинистыми и хлоритоидными сланцами, углеродистыми и сланцеватыми известняками, глинистыми и слюдистыми кварц-карбонатными породами, в особенности ближе к контакту с рудными телами.  На таких участках необходимо применять специальные технологии по укреплению откосов, например, затяжка сеткой высокого уступа в верхней части борта и ограничение его более широкой улавливающей бермой позволит привести борт в нормальном эксплуатационном состоянии.
      По результатам исследования были установлены три стадии развития деформаций откосов в массиве с крутопадающей слоистостью. На первой стадии, задолго до наступления предельного равновесия откоса по потенциальной поверхности скольжения, происходит консольный изгиб слоев «закрепленных» на уровне подошвы выемки, когда за счет межслоевых подвижек нарушается природное сцепление по их контактам. На второй стадии начинается излом слоев по системе продольных нормальных трещин и их разворот. На третьей стадии происходит опрокидывание слоев со сдвигом по сформировавшейся на второй стадии поверхности скольжения. 
      На всех изучаемых карьерах выделены наиболее опасные участки, которые потенциально подвержены оползневым явлениям, что позволяет производить контроль проектных решений, а также прогнозировать и предупреждать деформации откосов на любых стадиях формирования карьера. 
      Параметры устойчивого откоса для сложно-структурных месторождений определяются на основе выбора адекватной геомеханической модели включающей: геолого-геомеханическую оценку месторождения; обоснование расчетных прочностных свойств массива и методику расчета устойчивости, учитывающую геометрию откоса, инженерно-геологическую ситуацию, нагрузку на откос, время стояния и время до конца отработки.
      При решении задач обеспечения устойчивости откосов в зависимости от горно-геологических и технологических условий разработки месторождения выбирается геомеханическая модель, а затем после детального анализа – расчетная схема, по которой производится расчет параметров предельного откоса или откоса с заданным коэффициентом запаса устойчивости. 
      Для обоснования расчетных схем и выбора геомеханической модели нами в главе 1 были проанализированы литературные источники по этому разделу. 
      Было установлено, что методологическую основу при исследовании устойчивости прибортового массива горных пород составляет системный подход, так как объекты, изучаемые в горно-геологическом аспекте, являются системными по своей сущности и внутреннему строению. При изучении устойчивости приоткосного массива определяются только те качества слагающих элементов и только те отношения между ними, которые определяют устойчивость системы (борта) как единого целого. Поэтому каждая подсистема должна быть рассмотрена с детальностью, необходимой и достаточной для оценки той системы, куда они входят как составной элемент. Это относится не только к прибортовому массиву, но и к его геомеханической модели, которая также является системой и состоит из составных частей (элементов).
      Произведен анализ элементов геомеханических моделей. Структурная модель отражает природные и техногенные условия горного массива. Она характеризует объект: строение всей толщи пород, условия залегания отдельных слоев, тектонические нарушения, положение депрессионных кривых, конструктивные особенности борта, наличие внешней нагрузки.
      В настоящее время наиболее широкое распространение получила геомеханическая модель, основанная на достижении одновременного предельного равновесия для всей поверхности скольжения. В соответствии с этим нами выбраны геомеханические модели, основанные на инженерном (не строгом) подходе к решению задач.
      Характеристики физико-механических свойств пород прибортового массива устанавливаются на основе лабораторных, натурных испытаний, обратных расчетов искусственных или естественных оползней, а также на основе комплексного использования результатов испытаний и обратных расчетов. Наиболее объективные характеристики свойств пород с учетом их строения и состояния могут быть получены при анализе маркшейдерско-геодезических наблюдений за деформациями карьерных откосов.
      Известно, что местоположение поверхности скольжения определяется геологическим строением прибортового массива и соотношением между удерживающими и сдвигающими усилиями. Характер поверхности скольжения определяет и метод расчета устойчивости. В связи с этим от степени точности изучения геологических особенностей составления геологического разреза оползневого откоса зависит надежность выбранной расчетной модели (схемы). Показатели прочности горных пород, на величины которых сказывается состав, плотность, влажность, трещиноватость, особенности деформирования во времени, при конкретном строении толщи пород, являются наиболее сложным объектом изучения. Поэтому определение их путем обратных расчетов по наблюдениям за оползневыми деформациями представляет большой практический интерес.
      Элементы геомеханических моделей находятся во взаимосвязи друг с другом. Полученные из обратных расчетов оползней характеристики прочности пород прибортового массива наиболее соответствуют механической модели массива, если как в прямых, так и в обратных расчетах используется одна и та же силовая схема и аналогично определяется форма и местоположение поверхности скольжения. Поэтому для получения наиболее достоверных результатов требуется учет механизма деформирования прибортового массива. При учете в прямых и обратных расчетов одного и того же механизма деформирования, элементы геомеханической модели - методы расчета устойчивости, механическая модель и характеристики прочности пород - будут рассмотрены на одинаковом уровне.
      Широкое использование современной вычислительной техники потребовало разработки теоретических обоснований численно-аналитических способов расчета, позволяющих исключить трудоемкие аналитические расчеты вручную и графические построения. Такой способ разработан сотрудниками кафедры маркшейдерского дела под руководством профессора, доктора техн. наук П.С. Шпакова.
      Методика расчета устойчивости откосов в однородном массиве основана на принципе интегрирования удерживающих и сдвигающих сил по круглоцилиндрической поверхности с применением ПЭВМ. В предложенном способе используется модель "расчлененного откоса" обрушения, разложение сил производится по схеме К. Терцаги, за поверхность скольжения принята круглоцилиндрическая поверхность. Основной недостаток разложения сил по схеме К. Терцаги (неучет сил взаимодействия между блоками) здесь устраняется интегрированием сил по наиболее напряженной поверхности. Положение этой поверхности в массиве устанавливается на основе результатов расчета на ПЭВМ коэффициента устойчивости по ряду потенциальных поверхностей скольжения с использованием метода последовательных приближений. 
      Поэтому для расчета устойчивости изучаемых бортов карьеров нами выбрана именно такая геомеханическая модель. Дополнительным условием использование этой модели является то, что для нее разработан пакет программ, позволяющей с точности 0,001 оценивать параметры устойчивости. Кроме того, решение всех трех задач, определение высоты, угла откоса и коэффициента запаса устойчивости замыкаются, т.е решение любой из трех задач при заданных прочностных характеристиках приводит к одному и тому же результату.  В других методах этого достичь невозможно.
      Обязательным мероприятием при обеспечении устойчивости карьерных откосов является мониторинг безопасности, который включает выполнение маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений за состоянием бортов карьеров и отвалов, оценку и прогноз геомеханических процессов, разработку рекомендаций по оперативному изменению параметров технологических схем бортов карьера.
      В результате геомеханического мониторинга можно проводить оценку и прогноз геомеханических процессов, происходящих в прибортовых массивах карьера и разработку рекомендаций по параметрам карьерных откосов с целью повышения эффективности и безопасности ведения горных работ.
      Геомеханический мониторинг - это комплексная система, включающая в себя: 
      - периодические маркшейдерские и инженерно-геологические наблюдения за состоянием откосов; 
      - исследования инженерно-геологических характеристик состава и свойств горных пород; изучение структурных особенностей прибортового массива;
      - оценку и прогноз геомеханических процессов, происходящих в массиве; 
      - определение параметров устойчивых откосов на основе создания адекватной геомеханической модели массива; 
      - разработку рекомендаций по оперативному изменению параметров бортов карьера и отвалов с целью повышения эффективности и безопасности ведения горных работ.
      Главной целью мониторинга является надежное обеспечение устойчивости уступов и бортов карьеров при разработке сложно структурных месторождений полезных ископаемых открытым способом, сложенных скальными, полускальными, глинистыми и песчано-глинистыми породами, характеризующихся сильной дизъюнктивной и пликативной нарушенностью и интенсивной трещиноватостью горного массива. 
      Концепция непрерывного геолого-геомеханического мониторинга, включает оперативное определение инженерно-геологических характеристик, вещественного состава и оценку экологической и геомеханической опасности на различных стадиях формирования карьерных откосов. 
      В состав геомеханического мониторинга входят (рисунок 2):
      - получение комплексных инженерно-геологических характеристик состава и физико-механических свойств пород на карьерах, отвалах и их основаниях для расчета устойчивости и прогнозирования надежности управления состоянием массива;
      - геомеханическое обоснование и исследование структурных и тектонических особенностей разрабатываемых месторождений для расчета устойчивости карьерных откосов и управления состоянием прибортового массива;
      - изучение динамики развития геомеханических процессов в карьерных откосах и отвалах;
      - геомеханическое обоснование и назначение противодеформационных мероприятий прибортового массива, которые базируются на анализе влияния гравитационных, тектонических, фильтрационных, сейсмовзрывных и температурных сил и синтезе их суммарного воздействия;
      - инженерно-геологический и геомеханический комплекс работ по изучению, прогнозу и контролю состояния и свойств карьерных и отвальных массивов, позволяющий управлять параметрами карьерных откосов в период проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации, а также обеспечивающий промышленную и экологическую безопасность горных работ;
      - разработка принципов построения системы геомеханического мониторинга на сложно структурных месторождениях, разрабатываемых открытым способом, который позволит оценить устойчивость и несущую способность сооружений по результатам наблюдений за деформированием этих сооружений;
      - обоснование и разработка эффективной технологии и методики интегрированного мониторинга открытых работ;
      - разработка технологических и организационных основ формирования стратегии развития открытой разработки сложно структурных месторождений;
      - рекомендации по оперативному изменению параметров технологических схем отвалов, бортов карьеров и их развития;
      - обоснование мероприятий и технических решений для обеспечения безопасности ведения горных работ, их технико-экономической эффективности;

      Рисунок 2 – Состав геомеханического мониторинга
      Масштабы влияния карьеров, их отвалов, хвостохранилища, подземной добычи таковы, что их воздействие накладывается друг на друга, создавая сложенные закономерности формирования вторичного поля напряжений. Поэтому при разработке сложно структурных месторождений требуются углубленное изучение и контроль за происходящими процессами во избежание неконтролируемых катастрофических проявлений геомеханических процессов. В таких условиях эффективная и безопасная отработка крупнейших карьеров «Кия-Шалтырского нефелинового рудника», «Эльдорадо», «Мир», «Горевского Гока» возможна только при организации геомеханического мониторинга состояния прибортовых и отвальных массивов карьеров. Нами были разработаны проекты, в которых рассмотрены вопросы создания системы геомеханического мониторинга на основе инструментальных маркшейдерско-геодезических наблюдений за смещениями и деформациями массивов по заложенным реперам профильных линий наблюдательных станций с использованием электронного тахеометра и GPS приемников спутниковой системы позиционирования. 


      ЗАКЛЮЧЕНИЕ
      Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой решена задача повышения эффективности и безопасности разработки сложноструктурных месторождений полезных ископаемых путем обоснования оптимальных параметров устойчивых откосов при оформлении их под экономически целесообразными и технически возможными углами.  
      Основные научные результаты, выводы и рекомендации состоят в следующем:
      1) Для объективного и достоверного определения прочностных характеристик целесообразно проводить комплексные исследования, включающие лабораторные, натурные испытания пород и обратные расчеты произошедших или искусственно вызванных оползней и обрушений откосов с дифференцированным выбором расчетных показателей прочностных свойств пород.
      2) Предложена методика исследования структурно-тектонических свойств массива горных пород, основанная на выявлении наиболее опасных систем трещин с точки зрения устойчивости откосов. Наиболее опасными с точки зрения устойчивости откосов являются продольные и диагональные кососекущие согласнопадающие с откосом уступа трещины. На основе этих данных рекомендованы расчетные схемы устойчивости уступов с учетом трещиноватости горного массива. 
      3) Выявлены основные факторы, определяющие устойчивость бортов и уступов: структурно-тектонические особенности прибортовых массивов; технология ведения горных работ при разработке месторождения открытым способом; геометрические параметры, высота и результирующий угол откоса и инженерно-геологические условия: строение, физико-механические свойства вмещающих пород и породных контактов; изменение напряженного состояния горных пород в прибортовой зоне в процессе дальнейшей углубки карьера в результате разгрузки массива; дополнительная пригрузка откосов, либо участков, прилегающих к их бровкам и др.; технология ведения буровзрывных работ.
      4) На всех изучаемых карьерах наблюдается осыпеобразования. Наиболее сильно осыпи прослеживаются в массивах уступов сложенных глинистыми и хлоритоидными сланцами, углеродистыми и сланцеватыми известняками, глинистыми и слюдистыми кварц-карбонатными породами, в особенности ближе к контакту с рудными телами.  На таких участках необходимо применять специальные технологии по у.......................