Hydrodynamic and hydrostatic forces as factors affecting tailing dump stability

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study of the processes occurring deep in the earth's crust has always been a relevant research topic. The results of these studies allowed development and safe mining of mineral deposits in various conditions. The growth in the consumption of extracted resource and the increase in the scale of mining are forcing enterprises to search for the solutions to complex engineering and technical problems, one of which is the problem of displacement of rock masses and the earth's surface in industrial production-affected areas including tailings dams. The purpose of this study is to improve the operation safety of tailing dams. The object of the study is embankment dams of dressing plant tailing dumps. The subject of the study is deformation processes occurring in dam bodies and slope surfaces. The main research methods used in the work are: the study of safe operation methods for tailing dams based on the operating conditions of Uchalinskoye tailing dump using the modern methods of stability assessment, analysis and generalization of domestic and foreign experience, as well as the study of current methods of geomechanical monitoring of deformation processes – engineering and geological, geophysical, mine surveying and hydrogeological ones. The article describes geographic, hydrographic, climatic, geological and mining operation conditions of the tailing dump of Uchalinsky GOK (Ore Mining and Processing Plant) JSC. The influence of hydrodynamic and hydrostatic forces on embankment tailing dam stability is substantiated. Based on the data obtained and the research methods used, it is concluded that hydrodynamic and hydrostatic forces are fundamental destructive factors affecting dams. The results of these studies can be applied at the design stage of hydraulic structures, since they will supplement theoretical knowledge about the impact of liquid waste on the safety of tailing dams and earth-filled dams, as well as allow detecting deformation processes at their initial development stage and making decisions on their elimination.

About the authors

D. Sh. Sharipov

Snezhinsk Physics and Technology Institute, Branch of National Research Nuclear University “Moscow Engineering Physics Institute”

References

  1. Клюев Н.Н. Природно-ресурсная сфера России и тенденции ее изменения // Вестник Российской академии наук. 2015. № 7. С. 579–592. https://doi.org/10.7868/S0869587315050035
  2. Клюев Н.Н. Природно-ресурсный комплекс России: траектория «неустойчивого» развития // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2014. № 5. С. 7–22.
  3. Межеловский Н.В., Монастырных О.С., Бучкин М.Н., Вилькович Р.В., Килипко В.А., Мишин С.А. Инвестиционный анализ воспроизводства минерально-сырьевой базы России // Разведка и охрана недр. 2012. № 2. С. 90–102.
  4. Шелкунов Т.Г. Особенности реализации инновационных проектов в горнодобывающей промышленности России // Экономика в промышленности. 2015. № 4. С. 32–38.
  5. Орлов В.П. Минерально-сырьевые ресурсы и геополитика // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2011. № 2. С. 23–26.
  6. Толстых Н.И. Проблемы правового регулирования недропользования при разработке месторождений общераспространенных полезных ископаемых // Недропользование XXI век. 2007. № 6. С. 2–7.
  7. Александрова В.И. Моделирование и ГИС-технологии // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. № S6. С. 34–44.
  8. Пигарева Т.А., Абакумов Е.В. Биологические параметры почв и техногенных субстратов хвостохранилищ предприятия по добыче железной руды // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 1. С. 28–33.
  9. Калашник Н.А. Компьютерное моделирование насыпной земляной плотины как прототип ограждающей дамбы хвостохранилища // Международный научно-исследовательский журнал. 2012. № 4. С. 54–55.
  10. De Carvalho D.W. The ore tailings dam rupture disaster in Mariana, Brazil 2015: what we have to learn from anthropogenic disasters // Natural Resources Journal. 2019. Vol. 59. Iss. 2. P. 281–300.
  11. De Carvalho D.W. The brumadinho dam rupture disaster, Brazil 2019: analysis of the narratives about a disaster from the perspective of disaster law // Revista de Estudos Constitucionais, Hermeneutica e Teoria do Direito. 2020. Vol. 12. Iss. 2. P. 227–238. https://doi.org/10.4013/rechtd.2020.122.04
  12. Stanwick P.A., Stanwick S.D. The vale Brazilian dam collapse: an ethical and engineering disaster // American Journal of Sciences and Engineering Research. 2019. Vol. 2. Iss. 6. P. 6–11.
  13. Kossoff D., Dubbin W.E., Alfredsson M., Edwards S.J., Macklin M.G., Hudson-Edwards K.A. Mine tailing dams: characteristics, failure, environmental impacts, and remediation // Applied Geochemistry. 2014. Vol. 51. P. 229–245. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.09.010
  14. Буренкова В.В., Буренков П.М. Отечественный опыт оценки фильтрационной прочности несвязанных грунтов тела плотины и основания // Природообустройство. 2020. № 4. С. 84–91.
  15. Саинов М.П., Чечеткин И.П. Оценка трещиностойкости ядра каменно-земляной плотины с учетом порового давления // Вестник Евразийской науки. 2020. № 4.. URL: https://esj.today/PDF/09SAVN420.pdf (11.11.2020).
  16. Калашник А.И., Калашник Н.А., Запорожец Д.В. Исследование состояния насыпного гидротехнического сооружения на моренном основании // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2014. № 6. С. 93–98.
  17. Потапов И.А., Шименкова А.А., Потапов А.Д. Зависимость суффозионной устойчивости песчаных грунтов различного генезиса от типа фильтрата // Вестник Московского государственного строительного университета. 2012. № 5. С. 79–86.
  18. Кашарин Д.В., Тхай Тьи Тхи Ким. Повышение устойчивости основания мобильных дамб для инженерной защиты зданий от затопления // Инженерностроительный журнал. 2013. № 4. С. 51–59.
  19. Максимов Д.А. Механизмы негативного влияния локальных нарушений фильтрационной устойчивости на надежность насыпных гидротехнических сооружений // Проблемы недропользования. 2018. № 2. С. 90– 97. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2018.02.090
  20. Юркевич Н.В., Юркевич Н.В., Гуреев В.Н., Мазов Н.А. Проблемы контроля фильтрации вод через гидротехнические сооружения в условиях вечной мерзлоты // Известия томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 4. С. 126–138.
  21. Колосов М.А., Беляков П.В. Эрозия грунтовых насыпных плотин при подтоплении весенними паводками // 27-е пленарное Межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: материалы конф. Ижевск, 2012. С. 136–138.
  22. Козионов А.П., Пяйт А.Л., Мохов И.И., Иванов Ю.П. Алгоритм на основе модели передаточной функции и одноклассовой классификации для обнаружения аномального состояния дамб // Информационно-управляющие системы. 2015. № 6. С. 10–18. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2015.6.10
  23. Косиченко Ю.М. Исследования в области борьбы с фильтрацией и эксплуатационной надежности грунтовых гидротехнических сооружений // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2012. № 2.. URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb4-rec574-field12.pdf (11.11.2020).
  24. Шешуков Е.Г., Курцева К.П. Численное исследование краевых задач нелинейной фильтрации // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2012. № 9-10. С. 158–166.
  25. Давлатшоев С.К. Гидрогеохимический мониторинг в основании плотины на водорастворимых породах // Тинчуринские чтения: XIV Междунар. молод. науч. конф. Казань, 2019. С. 203–207.
  26. Попьельски П., Дабска А. Численная модель суффозии // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. В.Е. Веденеева. 2014. Т. 271. С. 23–33.
  27. Васильева Е.В., Яковенко Е.А. Повышение безопасности плотин и дамб // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2017. № 4.. URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb4-rec340-field12.pdf (11.11.2020).
  28. Бакланова Д.В. Расчет фильтрации через земляные дамбы на проницаемом основании // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2016. № 1.. URL: http://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec402-field6.pdf (11.11.2020).
  29. Бакланова Д.В. Расчетное обоснование вероятности разрушения потенциально опасных участков крупного канала от фильтрационных воздействий // Природообустройство. 2013. № 2. С. 43–48.
  30. Калашник Н.А. Оценка надежности насыпного грунтового сооружения при образовании в его теле зоны повышенной фильтрации // Вестник Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 11. № 2. С. 69–74. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.2.69-74
  31. Хайруллина Е.А. Воздействие фильтрационных вод шламохранилища с солесодержащими отходами на поверхностные и подземные воды // Географический вестник. 2018. № 2. С. 145–155. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2018-2-145-155
  32. Жиленков В.Н., Халенева М.Л. О некоторых средствах обеспечения фильтрационной прочности грунтовых плотин, подвергшихся внешнем промораживанию // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. 2013. Т. 269. С. 40–51.
  33. Иванов Д.В., Давлетзянов И.И., Маланин В.В. Сравнительный анализ способов фильтрации при определении концентрации растворенных форм металлов в природных и сточных водах // Российский журнал прикладной экологии. 2020. № 3. С. 17–22.
  34. Павлов С.Х., Оргильянов А.И., Бадминов П.С., Крюкова И.Г. Фильтрационные утечки из золошлакоотвала и их взаимодействия с геологической средой // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2014. Т. 7. С. 100–115.
  35. Любимова Т.В., Латыш А.А. Динамика изменения уровня подземных вод в зоне грунтовых плотин // Геология, география и глобальная энергия. 2020. № 4. С. 84–88.
  36. Бальзанников М.И., Родионов М.В. Грунтовые плотины с низовыми откосом, допускающим пропуск паводковых вод // Вестник Волжского регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. 2012. Т. 15. С. 99–104.
  37. Круглов Г.Г., Линкевич Н.Н., Немеровец О.В. Фильтрация в обход подпорных гидротехнических сооружений // Наука и техника. 2020. Т. 19. № 3. С. 252– 257. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-3-252-257
  38. Дьяконова Т.А., Писарев А.В., Хоперсков А.В., Храпов С.С. Математическая модель динамики поверхностных вод // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика. 2014. № 1. С. 35–45. https://doi.org/10.15688/jvolsu1.2014.1.4
  39. Кузнецов Д.В. Сценарий аварий грунтовых плотин при переливе воды через гребень плотины методом анализа дерева отказов // Вестник Московского государственного строительного университета. 2016. № 4. С. 94–107.
  40. Пряхина Г.В., Боронина А.С., Попов С.В., Распутина В.А., Войнаровский А.Е. Физическое моделирование разрушение грунтовой дамбы водохранилища в процессе переполнения водоема // Известия Русского географического общества. 2019. Т. 151. № 2. С. 51–63. https://doi.org/10.31857/S0869-6071151251-63
  41. Дьяченко К.Н., Зверев А.В. Причины образования дефектов в дамбах обвалования при их эксплуатации в условиях Дальнего Востока // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2017. № 6. С. 96–105. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2017-6-8
  42. Стефанишин Д.В., Штильман В.Б. К оценке вероятности перелива воды через гребень плотины // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 9. С. 70–78. https://doi.org/10.5862/MCE.35.9
  43. Богославчик П.М. Расчетная модель размыва грунтовых плотин при переливе // Наука и техника. 2018. Т. 17. № 4. С. 292–296. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-4-292-296
  44. Богославчик П.М., Евдокимов В.А., Немеровец О.В. Условия разрушения крепления низового откоса грунтовой плотины при переливе воды через гребень // Вода. Газ. Тепло 2020: материалы Междунар. науч.- техн. конф. Минск, 2020. С. 257–260.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».