Развитие научно-методических основ мультимасштабного мониторинга горнотехнических объектов Баренцева Евро-Арктического региона

Горнопромышленные предприятия имеют значительное число основных технологических и вспомогательных объектов, которые являются потенциально опасными, и в отдельных случаях отнесены в категорию особо ответственных объектов. Разработка месторождений, особенно в арктических условиях, приводит к нарушению гидрогеологического режима, активизации тектонических разломов и современных движений земной коры, проседаниям, сдвижениям, подвижкам, оползням пород, интенсивному заводнению техногенных пустот, и пр. Эти проявления могут быть «спусковым механизмом» для нарушений функциональности и, возможно, разрушений объектов горного производства, что приведет к значимым социально-экономическим потерям: токсичное загрязнение земель, рек и озер, разрушение близлежащих населенных пунктов и промышленных объектов, человеческие жертвы, остановка горнодобывающего предприятия, и, как следствие, экономический ущерб, измеряющийся порой сотнями миллионов долларов. Наиболее известные чрезвычайные ситуации и аварии: Качканарский ГОК (РФ), рудник Эль-Кобра (Чили), Карамкенский ГМК (РФ) углеобогатительная фабрика в Буффало-Крик (Западная Виргиния, США), шахта «Преставель» (Италия), хвостохранилище в Колонтаре (Венгрия), ОАО «Аммофос» (РФ), ОАО «Уралкалий» (РФ) и др. Обязательным условием обеспечения промышленной иэкологической безопасности объектов отходов горного производства должен являться комплексный мультимасштабный мониторинг их состояния, проведение которого позволяет выявить на ранней стадии развитие опасных фильтрационно-деформационных процессов и своевременно принять управленческое решение по предотвращению развития чрезвычайной и аварийной ситуации. На ряде горнодобывающих предприятий ведутся мониторинговые исследования: Козырев А.А., Калашник А.И., Каспарьян Э.В., Рыбин В.В. и др. (Кольский полуостров), Сашурин А.Д., Панжин А.А., Шабаров А.Н., Кузьмин Ю.О. и др. (Урал), Опарин В.Н., Потапов В.П., Михайлов В.О., Кашников Ю.А., Кузьмин Ю.О. и др. (Западная Сибирь), Мусагалиева Ж.Е., Кожаев Ж.Т. и др. (Казахстан). Предложен и развивается новый подход для решения задач геомониторинга, базирующийся на применении современных информационных технологий: «Большие данные» и «Облачные технологии». Большое количество горнотехнических объектов, в том числе гидротехнические сооружения, отнесены к категории опасных и технически сложных объектов, которые требуют регулярных обследований и мониторинга. Одними из таких горнотехнических объектов являются гидротехнические сооружения (ГТС) хвостохранилищ обогатительных фабрик добывающих предприятий, с системами ограждающих насыпных сооружений (ограждающих дамб), нарушение устойчивости и функциональности которых может привести к крупной аварии. Оценка надежности, безопасности и устойчивости уступов, склонов и других элементов ограждающих дамб ГТС хвостохранилищ является крайне важной задачей. Выявление водонасыщенных зон и фильтрационных процессов в горнотехнических объектах также является актуальной научно-практической задачей для целей обеспечения их механической устойчивости и противофильтрационной функциональности. Развитие научно-методических основ получения надежных исходных данных наблюдений, установление взаимосвязей параметров исследуемой среды с воздействующими нагрузками, для последующей обработки и интерпретации данных, позволит существенно повысить достоверность исследований, снизить роль субъективных факторов в процессе интерпретации данных. Зарубежными исследователями, в частности, сотрудниками университетов: University of Novi Sad, Province of Vojvodina, Serbia; Cagliari, Sardinia, Italy; Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazil и др., показано успешное применение неразрушающего подповерхностного зондирования георадарными технологиями различных гидротехнических сооружений. Отмечена оперативность получения информации в режиме “insitu”, однако в подавляющем большинстве случаев отсутствуют обоснованные геофизические признаки для интерпретации полученных данных. Космические и цифровые технологии обеспечивают дистанционный сбор уникальных тематических пространственных данных о состоянии горнотехнических объектов и окружающей природной среды на мультимасштабных территориях площадью в несколько десятков тысяч квадратных километров. Среди научных организаций, внесших существенный вклад в развитие фундаментальных основ в области дистанционного зондирования горнопромышленных комплексов: Горный институт КНЦ РАН; Московский государственный университет геодезии и картографии; Санкт-Петербургский государственный горный университет; Санкт-Петербургский государственный аграрный университет; Научно-исследовательский институт прикладной информатики и математической геофизики Балтийского федерального университета; Национальный исследовательский Томский политехнический университет; Пермский государственный национальный исследовательский университет; Пермский государственный аграрно технологический университет; Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН;Сургутский государственный университет; Сибирский государственный университет геосистем и технологий; Уральский государственный горный университет; Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет); Сибирский федеральный университет; Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН и др. Основные направления исследований относятся к картографированию и геологоразведке месторождений полезных ископаемых, надзору и контролю строительства, изучению опасных природно-техногенных процессов, а также решению проблем промышленной и экологической безопасности сооружений. Большое значение будет иметь разработка гидрогеомеханических 3D моделей контролируемых горнотехнических объектов, мультимасштабное их исследование и обработка полученных данных с применением цифровых технологий. Фундаментальная проблема комплексногомониторинга горнотехнических объектов в евро-арктических условияхявляется актуальной и имеет научное и практическое значение. Целью данного проекта является развитие научно-методических основ комплексного мультимасштабного гидрогеомеханического мониторинга горнотехнических объектов Баренцева Евро-Арктического региона для обеспечения их промышленной и экологической безопасности.. Объектами исследований будут являться горнотехнические объекты горного производства (ГТС хвостохранилищ, ГТС промышленных водоемов и накопителей, карьеры, котлованы, эстакады, фундаменты и т.п.) горнопромышленных предприятий Кольского полуострова: АО «Кольская ГМК», АО «Ковдорский ГОК», ГОК «Олений ручей», КФ АО «Апатит», АО «ОЛКОН».