Engineering and Geophysical Research of the Tailing Dump under the Conditions of Growing Soils of the Base

The relevance of the work is due to the risks of an uncontrolled increase in circulating water leaks through sides and bed of the dam, caused by thawing of permafrost soils in the Far North. The main aim of the work is to scientifically substantiate a set of engineering measures to reduce filtration consumption and restore and maintain the waterproofing of the tailing dump. The object of the study was the tailing dump of the concentration plant, with adjoining filter walls. The tailing dump has been exploited since 1996; for the last 20 years, circulating water leaks into the shunting tank located below were recorded. Within the water area of the tailing dump and at the landfalls, geophysical surveys were carried out from ice by the TEM (transient electromagnetic) method. The obtained geoelectric sections made it possible to form a holistic view of the structure of the filtration zones in the right and left bank junctions. The data obtained will be used for planning anti-filtration arrangement

Problems of controlling water filtration in hydraulic structures in permafrost regions

Актуальность работы обусловлена экологическими рисками в связи с техногенным растеплением многолетнемерзлых грунтов в местах складирования отходов горно-добывающих предприятий в условиях Крайнего Севера. Цель: анализ мирового опыта по проблемам деградации мерзлоты, развития фильтрационных каналов в трещиноватых тектонических зонах, влекущих утечки оборотных вод из хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий, и поиску технологических решений, направленных на снижение фильтрационного потока и предотвращение экологических проблем. Методы: ретроспективный анализ публикаций, отобранных в результате поиска в отечественных и международных библиографических базах данных, включая реферативный журнал ВИНИТИ РАН, Российский индекс научного цитирования и библиографический указатель Scopus компании Elsevier, с 2000 г. по настоящее время. Результаты. Контроль и предотвращение фильтрации вод через плотины хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий и прилегающий горный массив в условиях вечной мерзлоты осуществляется преимущественно при помощи мероприятий по управлению температурным режимом грунтов, сооружению противофильтрационных экранов и завес, использования тампонажных технологий. Основные освещенные в литературе методы тампонажа включают использование растворов на основе портландцемента, облегчающих добавок (алюмосиликатные микросферы), расширяющего компонента и жидкости затворения (раствор хлористого кальция); тампонажных смесей на основе гипса, бруситового каустического порошка, сернокислого магния, торфа. Перспективным направлением в разработке противофильтрационных мероприятий на предприятиях, расположенных в районах Севера и вечной мерзлоты, является использование криогелей, создающих завесу, которая упрочняется при замораживании и оттаивании. Анализ публикаций за период с 2000 г. по настоящее время показал, что несмотря на актуальность проблемы утечек фильтрационных вод на хвостохранилищах горнодобывающих предприятий, отмечается ограниченность опубликованных разработок и недостаток технической литературы по этому направлению.The relevance of the research is caused by the environmental risks in relation to the technogenic thawing of permafrost soils in the waste storage sites of mining enterprises in the Far North. The main aim of the research is the analysis of world experience on the problems of the permafrost degradation, the filtration channels in fractured tectonic zones development, which cause leakage of circulating water from tailings of mining and processing enterprises, and the search for technological solutions aimed at reducing the filtration flow and preventing environmental problems. Methods: retrospective analysis of publications selected as a result of a search in domestic and international bibliographic databases, including the abstract journal VINITI RAS, Russian Science Citation Index and Scopus bibliographic index from Elsevier, from 2000 to the present. Results. Controlling filtration in tailing dams in permafrost conditions is primarily carried out using management of thermal cycles of soils, constructing anti-seepage screens and curtains, as well as using grouting techniques. The main approaches described in research literature include the use of solutions of artificial cement, lightweights (aluminocilicate microspheres), expanding component and tempering fluids (calcium chloride solution); gypsum-based grouting mixtures, brucite caustic solution, magnesium sulphate, and turf. The use of cryogels constructing a screen that become firmer during freezing-thawing cycles is another promising technique in designing anti-seepage constructions in North and permafrost regions. The analysis of publications from 2000 to the present has shown that despite the urgency of the mine drainage problem, there is a limitation of published research and a lack of technical literature in this area

Problems of controlling water filtration in hydraulic structures in permafrost regions

Актуальность работы обусловлена экологическими рисками в связи с техногенным растеплением многолетнемерзлых грунтов в местах складирования отходов горно-добывающих предприятий в условиях Крайнего Севера. Цель: анализ мирового опыта по проблемам деградации мерзлоты, развития фильтрационных каналов в трещиноватых тектонических зонах, влекущих утечки оборотных вод из хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий, и поиску технологических решений, направленных на снижение фильтрационного потока и предотвращение экологических проблем. Методы: ретроспективный анализ публикаций, отобранных в результате поиска в отечественных и международных библиографических базах данных, включая реферативный журнал ВИНИТИ РАН, Российский индекс научного цитирования и библиографический указатель Scopus компании Elsevier, с 2000 г. по настоящее время. Результаты. Контроль и предотвращение фильтрации вод через плотины хвостохранилищ горно-обогатительных предприятий и прилегающий горный массив в условиях вечной мерзлоты осуществляется преимущественно при помощи мероприятий по управлению температурным режимом грунтов, сооружению противофильтрационных экранов и завес, использования тампонажных технологий. Основные освещенные в литературе методы тампонажа включают использование растворов на основе портландцемента, облегчающих добавок (алюмосиликатные микросферы), расширяющего компонента и жидкости затворения (раствор хлористого кальция); тампонажных смесей на основе гипса, бруситового каустического порошка, сернокислого магния, торфа. Перспективным направлением в разработке противофильтрационных мероприятий на предприятиях, расположенных в районах Севера и вечной мерзлоты, является использование криогелей, создающих завесу, которая упрочняется при замораживании и оттаивании. Анализ публикаций за период с 2000 г. по настоящее время показал, что несмотря на актуальность проблемы утечек фильтрационных вод на хвостохранилищах горнодобывающих предприятий, отмечается ограниченность опубликованных разработок и недостаток технической литературы по этому направлению.The relevance of the research is caused by the environmental risks in relation to the technogenic thawing of permafrost soils in the waste storage sites of mining enterprises in the Far North. The main aim of the research is the analysis of world experience on the problems of the permafrost degradation, the filtration channels in fractured tectonic zones development, which cause leakage of circulating water from tailings of mining and processing enterprises, and the search for technological solutions aimed at reducing the filtration flow and preventing environmental problems. Methods: retrospective analysis of publications selected as a result of a search in domestic and international bibliographic databases, including the abstract journal VINITI RAS, Russian Science Citation Index and Scopus bibliographic index from Elsevier, from 2000 to the present. Results. Controlling filtration in tailing dams in permafrost conditions is primarily carried out using management of thermal cycles of soils, constructing anti-seepage screens and curtains, as well as using grouting techniques. The main approaches described in research literature include the use of solutions of artificial cement, lightweights (aluminocilicate microspheres), expanding component and tempering fluids (calcium chloride solution); gypsum-based grouting mixtures, brucite caustic solution, magnesium sulphate, and turf. The use of cryogels constructing a screen that become firmer during freezing-thawing cycles is another promising technique in designing anti-seepage constructions in North and permafrost regions. The analysis of publications from 2000 to the present has shown that despite the urgency of the mine drainage problem, there is a limitation of published research and a lack of technical literature in this area

Technogenic effect on the environment in the Russian Arctic by the example of the Norilsk industrial area

Актуальность работы определяется растущей необходимостью в решении экологических вопросов в арктических регионах Российской Федерации с учетом их особой стратегической значимости для развития страны. Сложность задачи обусловлена, с одной стороны, наличием накопленного экологического ущерба, требующего ликвидации, а с другой - важностью разработки природосберегающих подходов к освоению новых ресурсов в ближайшем будущем. Цель работы заключается в комплексном анализе состояния экосистемы и ее отдельных компонентов в Норильском промышленном районе как одной из значимых ресурсных территорий российской Арктики. Отдельное внимание уделено методам мониторинга окружающей среды и регулирующим сферу экологии документам, которые требуют устранения ряда острых противоречий и законодательных пробелов. Методы исследования включают анализ литературных данных, опубликованных в отечественной и зарубежной печати за последнее десятилетие, по экологическим проблемам российских территорий Арктики в целом и Норильского промышленного района в частности. Для полноты результатов в работе использовался широкий набор библиографических систем, включая Российский индекс научного цитирования, базу данных Scopus, базу данных «Охрана окружающей среды» реферативного журнала ВИНИТИ РАН. Результаты. Выявлены характерные особенности арктических территорий, требующих как нестандартных технологических решений при ведении промышленной деятельности, так и специальных подходов в регулировании и контроле состояния экологии. На примере Норильского промышленного района показаны положительные изменения в экологических аспектах ведения производственной деятельности горно-металлургическим комбинатом, даже несмотря на инцидент с разливом топлива в 2020 г. В то же время предпринимаемых мер пока недостаточно для того, чтобы назвать экологическую обстановку в районе благополучной. Ожидают своего решения проблемы нейтрализации накопленного экологического ущерба. Эффективность запланированных мероприятий по улучшению состояния окружающей среды во многом зависит от изменения законодательных актов, пока слабо учитывающих специфику арктических территорий, а также усматривается в большей коллаборации промышленных предприятий как с научным сообществом, так и с проживающим в зоне их активности местным населением.The relevance of the study is caused by the increased necessity to solve ecological issues in Russian Arctic regions considering their importance for the development of the country. The task complexity lies both in the presence of cumulative environmental damage and the topicality to elaborate sustainable approaches to natural resource development in the near future. The main aim is to analyze the condition of the ecosystem and its separate components in the Norilsk industrial area as one of the significant resource territories in the Russian Arctic. Special attention is paid to techniques of monitoring the environment and official documents regulating ecology that require the elimination of acute contradictions and legislative vacuum. Methods of the research include analyses of research papers published in Russian and foreign sources in the last decade on environmental challenges in the Russian Arctic and especially in the Norilsk industrial area. Various bibliographic systems including the Russian Science Citation Index, Scopus, and «Environment protection» abstract service by VINITI were used. Results. Unique characteristics of Arctic regions were revealed that require both non-traditional technological concepts when conducting an industrial activity, and special approaches when regulating and controlling ecological state. The example of the Norilsk industrial area was used to demonstrate improvements in ecological aspects of industrial activity of mining and smelting enterprise even despite the incident with a fuel spill in 2020. However, the attempted measures are still insufficient to regard the current ecological situation as satisfactory. The problems of neutralization of cumulative environmental damage have awaited solutions. The efficiency of planned measures for improvement of the state of the environment essentially depends on changes in legal acts poorly considering specific features of Arctic territories, as well as on closer collaboration of industrial enterprises both with the scientific community and local residents

Transfer of chemical elements in vapor-gas streams at the dehydration of secondary sulfates

The elemental composition of vapor-gas streams obtained during heating of secondary hydrous sulfates are presented. Samples of abundant sulfate intergrowth were collected at the Belovo waste heaps and heated at 60ºC in experiments to collect condensates of the releasing vapor-gas streams. A wide spectrum of major and trace elements was determined in the condensate. Chemical elements can be absorbed by the water vapor and migrate with this phase during the dehydration of hydrous sulfates. To determine the mechanisms of migration and the sources of elements in vapor-gas streams, a study of the features of certain hydrous sulphates (antlerite, goslarite, starkeyite, gunningite, siderotile, sideronatrite) by stepwise heating up to 60ºC was conducted. Alteration in the phase composition is controlled by powder X-ray diffractometry. It was determined, that antlerite and starkeite remain stable throughout the temperature range. The beginning of the separation of structural water in goslarite and siderotile occurs at 40°C. Goslarite and sideronatrite at 40°C lost water molecules and transformed to gunningite and Na-jarosite, correspondingly. Structure of siderotile was loosened. The modes of occurrence of the chemical elements in sulfates and pore solution determine the concentrations of elements in the condensates

Abstracts of The Second Eurasian RISK-2020 Conference and Symposium

This abstract book contains abstracts of the various research ideas presented at The Second Eurasian RISK-2020 Conference and Symposium.The RISK-2020 Conference and Symposium served as a perfect venue for practitioners, engineers, researchers, scientists, managers and decision-makers from all over the world to exchange ideas and technology about the latest innovation developments dealing with risk minimization