Гидрогеология и инженерная геология МТПИ

Лаборатория оказывает следующие услуги:

Лаборатория определяет следующие физико-механические свойства связных грунтов и скальных пород:

I. По связным грунтам:

• 1. Плотность

• 2. Объемная масса

• 3. Гранулометрический состав гравийно-галечниковых отложений

• 4. Гранулометрический состав дисперсных грунтов

• 5. Влажность

• 6. Гигроскопическая влажность

• 7. Пластичность

• 8. Максимальная молекулярная влажность

• 9. Набухание

• 10. Размокание

• 11. Компрессионные испытания

• 11. Компрессионные испытания

• 13. Сдвиговые испытания грунтов в естественном состоянии с предварительным уплотнением

• 14. Сдвиговые испытания грунтов в естественном состоянии без предварительного уплотнения

• 15. Сдвиговые испытания грунтов в водонасыщенном состоянии с предварительным уплотнением

• 16. Сдвиговые испытания грунтов в водонасыщенном состоянии без предварительного уплотнения

II. По скальным породам:

• 1. Плотность

• 2. Объемная масса

• 3. Объемная масса

• 4. Естественная влажность

• 5. Пористость

• 6. Предел прочности при расколе

• 7. Предел прочности при сжатии — в естественном состоянии

• 8. Угол внутреннего трения

• 9. Сцепление

• 10. Предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии

• 11. Коэффициент размягчения

• 12. Коэффициент крепости по Протодьяконову.

Разрабатывает методики и проводит исследования по изучению инженерно-геологических и гидрогеологических условий месторождений твёрдых полезных ископаемых на разных стадиях разведки, мероприятия по предотвращению негативных последствий развития инженерно­геологических процессов и повышению устойчивости горных выработок.

Выполняет исследования по определению физико- механических и других свойств горных пород для обоснования проектирования и строительства инженерных сооружений.

Круг решаемых вопросов инженерно-геологических и гидрогеоло-гических исследований на разных стадиях геологоразведочных работ.

• 1. Обоснование способов вскрытия и системы разработки, конструкция карьеров и подземных выработок, проектов организации производства строительных (наземных, подземных) работ, оценки устойчивости горных пород в откосах уступов и бортах карьеров, в подземных выработках и отвалах, конструкция крепи и выбора технологических оборудований, системы осушения, мероприятий, предотвращающих негативные последствия при разработке месторождений, свойства направляемых в отвалы горных пород и некондиционных полезных ископаемых (кислотность, засоленность, содержание химическим активных и токсичных веществ, самовозгорание и др.). Они должны базироваться на условия функционирования бинарной системы «геологическая среда – сооружения инженерные работы»: прогноз условия разработки месторождений (инженерно- геологическая характеристика горных пород и их пространственная изменчивости, устойчивость пород в бортах карьеров и подземных выработок, характер инженерно-геологических и гидрогеологических явлений в горных выработках, особенности обводнения горных выработок, общий водоприток, мероприятия по осушению разработок и безопасному ведению горных работ, оценка химического состава дренажных вод); прогнозная оценка влияния горных работ и осушения месторождения на объекты окружающей природной среды (изменение напряженного состояния горно-геологического массива и состояние устойчивости пород, возможности негативных процессов и явлений на территории месторождения и сопредельных площадях, развитие депрессионной воронки, характер режима уровней подземных вод и обусловленные этими изменениями гидрогеологические условия района, загрязнение природных вод, возможность просадки горных пород в результате отработки месторождения и как следствие этого заболачивание поверхности и др.).

• 2. Обводненность месторождений, требующих предварительного и систематического осушения водоносных горизонтов, зон и комплексов (вынужденные мероприятия, применяемые для обеспечения устойчивости горных пород в горных выработках и безопасности ведения горных работ), нередко значительно изменяют баланс подземных вод, истощают их ресурсы и нарушают условия водоснабжения населенных пунктов, промышленных объектов и сельскохозяйственных мероприятий, которые являются важнейшими задачами, не только гидрогеологической точки зрения, но и инженерно-геологического изучения.

• 3. Оценка степени техногенных изменений геологической среды в зонах хвостохранилищ и состояние устойчивости их плотин с оценкой кальматации намывной пульпы, а также типизации по вредности выбрасываемых вредных отходов и рекомендации дополнительных объемов для хранения промышленных отходов, улучшению состояния геологической среды в зонах влияния хвостохранилищ.

• 4. Изучение и оценка состояния геологической среды «промышленного опустынивания» территории горнорудных районов Узбекистана: установление факторов и причин формирования промышленных пустынь; выявление источников, видов, степень деградировано-нарушенных земель и основные негативные компоненты промышленных пустынь; разработка критериев формирования промышленных пустынь и рекомендации по снижению отрицательного влияния горнодобывающей промышленности на геологическую среду в зонах промышленного опустынивания.

• 5. Рациональное размещение отвалов пустых пород, некондиционных руд (утилизации) гонного производства, оценкой и прогнозом их устойчивости, влияние их на состояние гидрогеологических и инженерно-геологических условий подотвалного хозяйства, а также защитой прилегающих территорий от их вредного влияния.

• 6. Вопросы о возможности использования горных выработок на отработанных месторождениях или отдельных их участках для объектов различного назначения (гаражей, складов, различных производственных предприятий и др.).

• 7. азработка предложений и рекомендаций по рациональному использованию геологической среды и ее охране от отрицательного воздействия предприятий горнорудного производства.

• 8. Кругу нерешенных гидрогеологических и инженерно-геологических вопросов, связанных с разведкой и разработкой нефти, газа и урановых месторождений, которые предусматриваются в перспективе.

В настоящее время лаборатория инженерной геологии и гидрогеологии МТПИ ведет научно-исследовательскую и производственную работу в следующих направлениях:

• 1. Комплексное инженерно-геологическое и гидрогеологическое исследование МТПИ на стадии геологоразведочных работ на объектах Госкомгеологии и АГМК и НГМК.

• 2. По теории устойчивости горных выработок; напряженно-деформированного состояния породного массива в связи с образованием карьера и подземной полости; развития инженерно-геологических процессов.

• 3. Использование состояния породного массива глубоких горизонтов МТПИ и прогноз зоны формирования инженерно-геологических процессов.

• 4. Изучение водно-физических и механических свойств карьерных и отсыпных грунтов на плотинах водохранилища Республики Узбекистан.

• 5. В перспективе инженерно-геологические и гидрогеологические работы будут направлены на: — совершенствование инженерно-геологических и гидрогеологических методов изучения и прогнозной оценки глубоких горизонтов рудных месторождений в связи с расширением горных работ на больших глубинах и повышением вероятности возникновения осложнений; — совершенствование методических основ по изучения напряженно-деформацинного состояния массива на различных стадиях разведки и освоения месторождения полезных ископаемых; — разработку методов, аппаратуры и оборудования для изучения свойств и состояния массива скальных пород; — изучения и оценки гидрогеологических и инженерно-геологических процессов в связи с разведкой и разработкой месторождении, их прогноз (тип, места и распространения); — организация и ведение мониторинга геологической среды в целях предупреждения неблагоприятных процессов и явлений; — изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий вероятностных мест захоронения отходов горной промышленности без особого ущерба геологической среде; — изучение и оценка «дренажных вод» (подземные воды, участвующие в обводнении МТПИ и относимые к попутным полезным ископаемым), их качества и запасов, исходя из целевого назначения и стабильности за период водопользования (хозяйственно- питьевых, лечебных и извлечения полезных компонентов); — разработка методических основ прогнозирования по оценке возможных изменений в природной среде, связанных с разведкой и разработкой месторождений полезных ископаемых, а также рекомендаций по учету этих изменений при геолого-экономической оценке месторождения.

• 6. Приводится экспериментальные исследования по определению длительной устойчивости скальных пород, механизм и динамики развития деформации в глубоких горных выработках с использованием стендовой модели и приборов длительной устойчивости и стабилометра.

Основное научное направление лаборатории — разработка теории, рассматривающей условия функционирования бинарной системы «геологическая среда – сооружения и инженерные работы». Исследования условий функционирования системы предполагает изучение, строительство и эксплуатацию шахт и карьеров в сложных геолого- тектонических условиях и обеспечение безопасности ведения горных работ. Тенденция последних лет развития горнорудной промышленности — вовлечение в разведку и отработку месторождений, характеризующихся более сложными инженерно-геологическими условиями и находящимися на глубоких горизонтах. В связи с этим увеличивается техногенная нагрузка на геологическую среду, что приводит к развитию непредвиденных негативных инженерно-геологических процессов, осложняющих отработку месторождений.

Основные научные результаты лаборатории

Выявлены особенности инженерно-геологических условий месторождений горно-складчатых областей в Центральных Кызылкумов. Главная особенность месторождений — рудные тела пересекают несколько литологических разностей пород под большим углом и приурочены к зонам тектонических нарушений. Для них характерно частое чередование различных литологических разностей, невыдержанных по мощности и простиранию, широкое развитие зон рассланцевания и перемятия пород, наличие разнотипных разноориентированных разрывных нарушений. Разработан литологический (для угольных и фосфоритовых месторождений) и литолого-тектонический (всех остальных типов месторождений) принцип инженерно-геологического опробования горных пород при разведке месторождений. Обоснованы места, интервал, количество точек опробования в зависимости от стадии разведки. Разработан принцип составления карт прогноза инженерно-геологической устойчивости к изменению естественной обстановки при разработке месторождения, основанный на многопараметровой геомеханической классификации породного массива. Выделены главные компоненты породного массива (ПМ) в зависимости от удельного веса каждого компонента, методом подбора установлены соответствующие «баллы». Согласно численных значений суммарных геомеханических показателей ПМ выделяются следующие категории устойчивости: устойчивые, среднеустойчивые, неустойчивые.

Устойчивые с высоким инженерно-геологическим потенциалом: породы массивные, слабо трещиноватые (коэффициент трещинной пустотности менее 3%), прочные (предел прочности на сжатие не ниже 50МПа), низкая нарушенность (коэффициент нарушенности менее 5), водостойкие (коэффициент размягчения не ниже 0,9), форма структурного блока благоприятно к устойчивости (трапецеидальная), ориентировка главных напряжений очень пологие (менее 20°) или обратным направлением с бортом и горным выработкам, суммарный показатель качества не ниже 75 баллов, генеральный угол устойчивого заложения бортов (до уровня базиса эрозии) 50-60°.

Среднеустойчивые, переходные, со средним инженерно-геологическим потенциалом: слабо и средне — измененные, умеренно – трещиноватые (коэффициент трещинной пустотности 3-6%), коэффициент размягчения 0,7-0,8, форма структурного блока косоугольная, средне и мало прочная (предел прочности на сжатие 35 — 50МПа), суммарный показатель качества не ниже 50 баллов, генеральный угол устойчивого заложения бортов (до уровня базиса эрозии) 45-50°.

Неустойчивые, с низким инженерно-геологическим потенциалом: сильно трещиноватые (коэффициент трещинной пустотности более 6%), коэффициент размягчения менее 0,7, форма структурного блока многоугольная и бесформенная, мало и слабо прочная (предел прочности на сжатие 35 и менее МПа), суммарный показатель качества ниже 50 баллов, генеральный угол устойчивого заложения бортов (до уровня базиса эрозии) 30-35°.