Diagnostics of the technical condition of the tailing dam of the Vilnog

Authors

  • Л.М. Рудаков Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна Author
  • Д.С. Пікареня Технічний університет «Метінвест Політехніка», м. Запоріжжя, Україна Author
  • О.В. Орлінська Технічний університет «Метінвест Політехніка», м. Запоріжжя, Україна Author
  • Г.В. Гапіч Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.324

Keywords:

tailing dump, soil dam, geophysical methods, environmental safety

Abstract

Purpose. To substantiate the possibility and feasibility of using the geophysical method of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth (NPEMFE) to diagnose the technical condition of the soil dam of the Vilnohirsk Mining and Metallurgical Plant and to develop measures to improve the level of environmental safety of the tailings dump's further operation. The methods. Modern standardised research methods were used, including field measurements and analytical interpretation of geophysical data. The paper uses the data from the results of observations of the embedded control and measuring equipment (piezometers, geodetic marks) located in the body of the hydraulic structure. Findings. Visual inspections and data from control and measuring equipment have a significant correlation with the results of studies of the technical condition of the soil dam using the geophysical method of NPEMFE. Based on the resulting data, various options for technical solutions and measures to improve the reliability and safety of the soil dam operation have been developed. The originality. Scientific and practical substantiation of the possibility of applying the NPEMFE method to identify areas of increased filtration, zones of compaction and potential formation of detachment cracks and shear planes in the body of the tailings dam, which do not show external signs of technical condition. Improvement of the methodology for monitoring and instrumental studies of the reliable and safe operation of the tailing dump allows developing reasonable measures to improve the level of environmental and operational safety of the enclosing dams. Practical implementation. The application and implementation of the NPEMFE geophysical method in the system of diagnostic monitoring observations of the technical condition of the soil dam significantly increases the reliability and informativeness of the data obtained on the stress-strain state of the dam, makes it possible to track changes and identify areas of increased filtration and watering. This approach makes it possible to predict the state of the structure at different levels of operation, as well as to develop both operational and long-term measures to improve environmental and technical safety, especially in the context of a constant increase in the height of protective dams and an increase in the useful capacity of tailings ponds.

References

1. Ніколаєва, І.О. (2017). Екологічний аудит промислових хвостосховищ із застосуванням контрольних списків як передумова підвищення їх екологічної безпеки. дис. … на здобуття канд. техн.: 21.06.01. Державна екологічна академія післядипломної освіти та управління.

2. Рудаков, Л. (2023). Екологічна та експлуатаційна безпека хвостосховищ: аналіз аварій, причин та методів діагностики технічного стану. Екологічна безпека та природокористування , 46 (2), 66–84. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2023.2.66-84

3. Хвостосховища і шламонакопичувачі: ДБН В.2.4.-5:2012. К.: Мінрегіонбуд України, 2012.

4. Williams, DJ (2021). Lessons from tailings dam failures – where to go from here? Minerals , 11 (8), 853. https://doi.org/10.3390/min11080853

5. Хвостосховище в б. Скажена. Нарощування основної дамби до відмітки 133,00 м. Реконструкція. Робочий проект. (2004).Державний науково-дослідний та проектно-вишукувальний інститут «УкрНДІводоканалпроект».

6. Гідротехнічні споруди. Основні положення: ДБН В.2.4-3:2010. (2008).Мінрегіонбуд України. (Державний стандарт України).

7. Kuzmenko, E., Bagriy, S., Artym, V., Artym, I., Dzoba, U., & Kamaeva, I. (2021). Distribution of mechanical stress and its relationship to the natural pulsing electromagnetic field in complex rock masses. 15th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment . https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215k2079

8. Вишукування, проектування і територіальна діяльність. Вишукування. Інженерні вишукування для будівництва: ДБН А.2.1-1:2014. (2014). Мінрегіонбуд України, 2014.

9. Kuzmenko, E., Bahrii, S., & Dzoba, U. (2019). The depth range of the Earth'snatural pulse electromagneticfield (or ENPEMF). Journal of Geology, Geography and Geoecology , 27 (3), 466–477. https://doi.org/https://doi.org/10.15421/111870

10. Chushkina, I. V., Pikarenia, D. S., Orlinska, O. V., & Maksymova, N. M. (2020). Experimental substantiation of the NPEMFE geophysical method to solve engineering and geological problems. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Geology. Geography. Ecology" , (51), 109–123. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2019-51-08

11. Hao, G.-C., Bai, Y.-X., Liu, H., Zhao, J., & Zeng, Z.-X. (2018). The Earth's natural pulse electromagnetic fields for earthquake time-frequency characteristics: Insights from the EEMD-WVD method. Island Arc , 27 (4). https://doi.org/10.1111/iar.12256

12. Пікареня, Д.С., & Орлінська, О.В. (2009). Досвід застосування методу природнього імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) для вирішення інженерно-геологічних задач. Видавницто «СВІДЛЕР».

13. Пікареня, Д.С., Орлінська, О.В., Зберовський, А.В., & Лазніков, А.М. (2012). Дослідження міцнісних та фільтраційних властивостей гідротехнічної споруди у балці Скажена Вільногірського ГМК . Збірник наукових праць НГУ, 37 , 310–315.

14. Rudakov, L.M., Hapich, H.V., Orlinska, O.V., Pikarenia, D.S., Kovalenko, V.V., Chushkina, I.V., & Zaporozhchenko, V. Y. (2020). Problems of technical exploitation and ecological safety of hydrotechnical facilities of Irrigation Systems. Journal of Geology, Geography and Geoecology , 29 (4), 776–788. https://doi.org/10.15421/112070

15. Hapich, H, Orlinska, O., Pikarenia, D., Chushkina, I., Pavlychenko, A., & Roubík, H. (2023). Prospective methods for determining water losses from irrigation systems to ensure food and water security of Ukraine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , (2), 154–160. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-2/154

16. Orlinska, O., Pikarenia, D., Chushkina, I., Maksymova, N., Нapich, H., Rudakov, L., Roubík, H., & Rudakov, D. (2022). Features of water seepage from the retention basins of irrigation systems with different geological structures. Industrial, Mechanical And Electrical Engineering . https://doi.org/10.1063/5.0109330

17. Дудля, М.А., & Садовенко,І.О. (2007). Техніка та технологія буріння гідрогеологічних свердловин: Підручник (За ред. акад. НАН України Г.Г. Півняка) Національний гірничий університет.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 80 (2025)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.