Как оснастить хвостохранилище контрольно-измерительной аппаратурой: 7 шагов от проекта до журнала

Типовая ситуация на действующем накопителе: по проекту семидесятых годов на дамбе стояло тридцать пьезометров, в паспорте они числятся, на местности находится семь, из которых замеряются три. Формально контрольно-измерительная аппаратура есть. Фактически состояние сооружения никто не контролирует, и первое же обследование заканчивается записью о неработоспособности системы наблюдений.

Разбираем практику: как оснастить дамбу хвостохранилища аппаратурой заново или довести существующую систему до рабочего состояния. Теорию наблюдений — какие параметры и зачем контролируют, как они связаны с критериями безопасности — не повторяем, она в отдельном материале: натурные наблюдения на ГТС. Здесь только последовательность действий.

Основание работы — обязанность собственника или эксплуатирующей организации обеспечивать контроль состояния сооружения, установленная Федеральным законом от 21.07.1997 № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений». Это контур 117-ФЗ со своим надзором; экспертиза промышленной безопасности по 116-ФЗ здесь не применяется и ничего не заменяет. На горно-обогатительном комбинате параллельно идёт второй контур — по 116-ФЗ, куда попадают пульпонасосная станция, сосуды под давлением, трубопроводы. Требования к порядку эксплуатации накопителей и ведомственные разъяснения публикуются на сайте Ростехнадзора, действующие редакции нормативных актов — на официальном портале правовых актов.

Семь шагов оснащения

1. Проанализируйте проект и фактическое состояние дамбы. Поднимите проект, исполнительную документацию, материалы по всем наращиваниям, архив журналов наблюдений и паспорт КИА. Затем выйдите на объект и сопоставьте с натурой: фактические отметки гребня и берм, ширина надводного пляжа, положение уреза, состояние низового откоса, выходы фильтрации, места высачивания, заболоченность у подошвы, состояние дренажа и мерных устройств. Отдельно составьте ведомость существующих точек КИА: найдена, не найдена, работоспособна, требует восстановления. Без этой ведомости любой проект оснащения будет фантазией на тему проекта тридцатилетней давности.
2. Определите контролируемые параметры и створы. Параметры назначаются исходя из класса и типа сооружения: пьезометрические уровни в теле и основании, фильтрационный расход и мутность, осадки и горизонтальные смещения, поровое давление при активном намыве, уровень воды и длина пляжа. Створы размещаются поперёк напорного фронта и обязательно в характерных местах: максимальная высота дамбы, участок со слабым основанием, примыкание к борту долины, зона выхода фильтрации, участок с зафиксированными ранее деформациями, район водосбросного сооружения. Типовая ошибка — равномерная расстановка «по линейке» без привязки к зонам риска.
3. Подготовьте проект размещения КИА. Документ должен содержать схему створов с координатами и отметками каждой точки, конструкции пьезометров с указанием интервалов установки фильтров, типы марок и реперов, схему опорной геодезической сети, методики измерений, требования к приборам и их поверке, ведомость объёмов работ. Проект разрабатывается с учётом фильтрационных расчётов: пьезометр, фильтр которого установлен не в том слое, даёт формально корректные, но бессмысленные значения. Здесь же закладывается перспектива наращивания дамбы, иначе новые ярусы похоронят точки через два сезона.
4. Смонтируйте пьезометры, марки и реперы с привязкой к опорной сети. Начинайте с опорной геодезической сети: глубинные или грунтовые реперы выносятся за пределы зоны влияния сооружения, на устойчивое основание, и от них дальше отсчитывается всё. Пьезометрические скважины бурят с отбором и описанием керна — это одновременно уточнение геологического разреза, за которое не придётся платить отдельно. Устья оборудуют оголовками с крышками, замками и несмываемой маркировкой, площадки — так, чтобы к ним был доступ техники и зимой. Поверхностные марки закладывают на гребне и бермах, глубинные — там, где нужна осадка тела и основания раздельно. Каждая точка сразу заносится в ведомость с координатами, отметкой и датой установки.
5. Выполните первичные измерения и примите нулевой отсчёт. После стабилизации скважин — а это не один день — проводится первый полный цикл: нивелирование всех марок от опорной сети, определение плановых координат, замер уровней во всех пьезометрах, замер фильтрационного расхода и отбор проб на мутность, фиксация уровня воды в накопителе и отметки гребня. Результат оформляется актом приёмки системы наблюдений и ведомостью нулевого цикла. Нулевой отсчёт — юридически значимый документ: от него считаются все последующие осадки и смещения, и повторить его задним числом невозможно.
6. Назначьте ответственных и утвердите регламент измерений. Приказом по предприятию закрепляются ответственный за безопасную эксплуатацию ГТС, исполнители по видам измерений — инженер-гидротехник по пьезометрии и фильтрации, геодезист или подрядная организация по деформациям, персонал насосной станции по уровням и визуальным осмотрам. Регламент устанавливает периодичность в обычном режиме и в особые периоды, порядок передачи данных, сроки обработки и — обязательно — кто именно, в какой срок и кого извещает при выходе показателя за предупреждающее значение К1 и предельно допустимое К2. Регламент увязывается с утверждёнными критериями безопасности и с программой натурных наблюдений: три документа должны описывать один и тот же набор точек.
7. Организуйте ведение журналов и ежегодную обработку данных. Заведите журналы по видам наблюдений и требуйте записи в момент измерения, с указанием даты, времени, исполнителя, уровня воды и погодных условий. Раз в год выполняйте полную обработку: графики изменения каждого показателя во времени в совмещении с уровнем воды, профили депрессионной поверхности по створам, графики накопленных осадок и смещений от нулевого цикла, сопоставление с К1 и К2, оценка тренда и вывод о работоспособности сооружения. Годовой отчёт о состоянии ГТС — рабочий материал для преддекларационного обследования и для актуализации декларации безопасности, а не документ «для проверки».

Как поступать при утрате скважин и марок

Утрата точек на растущем накопителе — не исключение, а норма: очередной ярус намыва перекрывает бермы, техника сносит оголовки, скважины заиливаются. Порядок действий:

• Зафиксируйте утрату документально. Акт с указанием точки, даты последнего измерения и причины. Молчаливое исчезновение точки из журнала выглядит на проверке как фальсификация ряда.
• Проверьте, восстановима ли скважина. Заиленный пьезометр часто оживает после промывки и прокачки с последующей контрольной проверкой отклика на изменение уровня. Это заметно дешевле нового бурения.
• Дублируйте точку до утраты, а не после. Перед наращиванием яруса новая скважина бурится рядом и включается в параллельные измерения со старой на несколько циклов. Перекрытие рядов позволяет перенести историю на новую точку с обоснованной поправкой.
• Выносите реперы за пределы зоны влияния. Опорный репер на берме сам садится вместе с дамбой, и весь ряд осадок оказывается занижен. Переход на устойчивую сеть — повод пересчитать архив, а не начинать с нуля.
• Не обнуляйте ряд без необходимости. Если старая и новая точки связаны геодезически и геологически, ряд сшивается расчётом. Полный перезапуск наблюдений означает потерю десятилетий истории деформаций и прямое замечание при обследовании.
• Восстанавливайте архив. Даже неполные старые журналы, ведомости съёмок и отчёты проектных организаций дают опорные точки для тренда. Оцифруйте их до того, как папки окончательно потеряются при очередной смене подрядчика.

Ошибки, которые дорого стоят

• фильтр пьезометра установлен не в контролируемом слое — прибор работает, данные бессмысленны;
• створы размещены без учёта фактических зон фильтрации, выявленных при обследовании;
• нулевой отсчёт принят до стабилизации скважин и не переснят;
• марки заложены в теле свежего намыва и садятся вместе с ним;
• оголовки без крышек и замков — скважины забиваются грунтом за один сезон;
• измерения ведёт подрядчик, а данные не передаются владельцу в обработанном виде;
• схема КИА не обновлена после наращивания дамбы, новые ярусы не контролируются.

Что получается на выходе

Комплект по итогам работы: ведомость фактического состояния существующей КИА, проект размещения аппаратуры, исполнительная схема с координатами точек, акт приёмки системы наблюдений, ведомость нулевого цикла, приказ о назначении ответственных, регламент измерений, журналы и первый годовой отчёт. Этого достаточно, чтобы система наблюдений считалась работоспособной, а сооружение — контролируемым.

Отдельная статья расходов и рисков на том же объекте — техника, которая идёт по 116-ФЗ: пульпонасосные агрегаты, сосуды под давлением, трубопроводы, подъёмные механизмы. Истёкший срок безопасной эксплуатации всплывает на проверке независимо от состояния дамбы, а ждать эксперта с нужной областью аттестации неделями там, где объект уже под предписанием, дорого. НПИ «Недра» сделало под такие случаи сервис «Блиц-эксперт»: заявку сразу видят все аттестованные эксперты, первый свободный берёт её в работу, цена по тарифу института видна до регистрации, срок — от одного дня, заключение приходит с электронной подписью, счёт и акт — в личном кабинете.

По накопителям НПИ «Недра» выполняет обследование дамбы, проект размещения КИА, бурение и оборудование пьезометрических скважин, закладку геодезической сети, нулевой цикл измерений, разработку программы наблюдений и критериев безопасности, обработку накопленных рядов. Опишите объект в форме заявки — инженер оценит, что из существующей аппаратуры реально восстановить, а что придётся бурить заново.

Фото: kenhodge13, Flickr, CC BY 2.0