Research of gas-explosive objects in the upper part of the section using unmanned aerial vehicles. Article 1.

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-147-154

Читать на русскоя языкеI.V. Bogoyavlensky
Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation
Russian Mining Industry №4 / 2024 p.147-154

Abstract: The main goal of this work is to study the specifics of karst sinkholes as a particularly dangerous natural and man-made phenomenon, the formation of which can be often associated with degassing of the Earth. It is shown that the hazard of karst formation in the upper part of the section increases due to the uniform filling of karst cavities with gas. The presence of gas in cavities can lead to abnormally high or even superlithostatic reservoir pressure, creating gas-dynamic processes that destroy rocks, forming cavity roofs and leading to gas blowouts/explosions. The results of analytical studies of natural and man-made karst threats in a number of regions of Russia and Turkmenistan with a search time of more than 250 years are presented. Based on the Earth remote sensing data from space and UAV data, regional and local studies of the karst phenomena were carried out in the Perm region in the areas of Uralkali PJSC operations (the cities of Berezniki and Solikamsk) and in the Tula region near the village of Dedilovo. When interpreting satellite images in the area of the village of Dedilovo, more than 130 karst sinkholes were identified, some of which are associated with gas-dynamic processes. This indicates the increased danger of this study area. The results of studying karst sinkholes and caves in Russia, as well as in other regions of the world, obtained by the author, formed the special section of a constantly expanding database in the Arctic and World Ocean Geoinformation System (AMO GIS). In continuation of this research, the Article 2 will provide a detailed description of the methodology and results of studying the DKP-2019 sinkhole in the vilage of Dedilovo using unmanned aerial vehicles based on photogrammetric processing with building 3D models.

Keywords: Dedilovo, Dedilovsky failure, karst, gas blowout, unmanned aerial vehicles, UAV, photogrammetric processing, three-dimensional models

Acknowledgements: The work was performed within the framework of the state assignment on the topic “Improving the efficiency and environmental safety of oil and gas resources development in the Arctic and subarctic zones of the Earth under changing climate conditions” (122022800264-9).

For citation: Bogoyavlensky I.V. Research of gas-explosive objects in the upper part of the section using unmanned aerial vehicles. Article 1. Russian Mining Industry. 2024;(4):147–154. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-147-154

Article info

Received: 11.06.2024

Revised: 18.07.2024

Accepted: 19.07.2024

Information about the author

Igor V. Bogoyavlensky – Research Associate, Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

References

1. Филиппов А.Г. Пещера Ботовская. В кн.: Шелепин А.Л. (ред.) Атлас пещер России. М.: РГО; 2019. С. 623–635.

2. Waltham T. The 2005 Tiankeng Investigation Project in China. Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers. 2006;4(1): 1–6. Available at: https://www.researchgate.net/publication/26448086 (accessed: 17.05.2024).

3. Максимович Г.А., Быков В.Н. Пещеристые полости и их роль в строении коллекторов нефти и газа. В кн.: Пещеры. Пермь: ПГУ; 1972. Вып. 12-13. С. 146–155. Режим доступа: http://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-v1213.pdf (дата обращения: 17.05.2024).

4. Авдонина Л.И., Дахнов В.Н. Роль методов промысловой геофизики при изучении закарстованных зон в разрезах скважин. В кн.: Труды Московский институт нефтехимической и газовой промышленности. М.: Недра; 1966. Вып. 56.

5. Абдрахманов Р.Ф., Мартин В.И., Попов В.Г., Рождественский А.П., Смирнов А.И., Травкин А.И. Карст Башкортостана. Уфа: Институт геологии УНЦ РАН; 2002. 385 с.

6. Чекулаев В.В., Курбаниязова И.И. Краткий обзор современного карстообразования на территории Тульской области. В кн.: Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов: сб. науч. тр. 5-й Междунар. науч.-техн. интернет-конференции. Тула: ТулГУ; 2020. С. 348–354. Режим доступа: http://kadastr.org/conf/2019/pub/geolog/kratkii-obzor-sovremennogo-karstoobrazovaniya-na-t.htm (дата обращения: 16.06.2024).

7. Паллас П.С. Путешествие по разным местам Российского государства. СПб.: Императорская академия наук; 1786. Ч. 2, кн. 1. 476 с.

8. Abich H. Ueber einen in der Nähe von Tula stattgefundenen Erdfall. (mit einer Karte). Melanges physiques et chimiques tires du Bulleetin Physico-Mathematique de L’Academie Imperiale Des Sciences de St. Peterbourg. Tome II. St. Petersbourg, Imprimerie de l’Acabemie des Sciences, 1855, pp. 252–279.

9. Абих Г. Кратерообразные впадины в южной части Тульской губернии. В кн.: Ежегодник по минералогии, геогнозии, геологии и палеонтологии. Гейдельбергский университет; 1855. С. 581–582.

10. Крубер А.А. О карстовых явлениях в России. М.: Тип. Мамонтова; 1901. 34 с.

11. Лунгерсгаузен Ф.В. О провалах на юге Тульской губернии. В кн.: Естествознание и география. 1911. Кн. 3. С. 25–33.

12. Лунгерсгаузен Ф.В. О провалах на юге Тульской губернии. В кн.: Естествознание и география. 1911. Кн. 4. С. 30–43.

13. Рождественский Н. В. Фалдинские и Тихвинские провалы. В кн.: Известия Тульского общества любителей Естествознания. Тула; 1912. Вып. 1. С. 51–71.

14. Федотов С.В., Федотов В.И. Карстовые и псевдокарстовые ландшафты в верховьях рек Оки и Дона на Среднерусской возвышенности. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География, геоэкология. 2018;(1):5–18. Режим доступа: http://www.vestnik.vsu.ru/pdf/geograph/2018/01/2018-01-01.pdf (дата обращения: 17.05.2024). Fedotov S.V., Fedotov V.I. Karst and pseudo-karst landscapes in the headwaters of the Oka and Don rivers on the Central Russian upland. Proceedings of Voronezh State University. Series: Geography. Geoecology. 2018;(1):5–18. (In Russ.) Available at: http://www.vestnik.vsu.ru/pdf/geograph/2018/01/2018-01-01.pdf (accessed: 17.05.2024).

15. Чикишев А.Г. Карст Русской равнины. М.: Наука; 1978. 194 с. Режим доступа: http://www.rgo-speleo.ru/books/chikishevkarst_rus_ravniny.pdf (дата обращения: 17.05.2024).

16. Богоявленский В.И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений горючих ископаемых в криолитосфере Земли. Горная промышленность. 2020;(1):97–118. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-1-97-118 Bogoyavlensky V.I. Natural and technogenic threats in fossil fuels production in the Earth cryolithosphere. Russian Mining Industry. 2020;(1):97–118. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-1-97-118

17. Васильев В.Г. (ред.). Газовые месторождения СССР. Справочник. 2-е изд. М.: Недра; 1968. 688 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/10690 (дата обращения: 17.05.2024).

18. Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. Пермь: Изд-во Пермского ун-та; 1992. 200 с. Режим доступа: http://nsi.psu.ru/labs/gtp/stat/ng_0129.pdf (дата обращения: 17.05.2024).

19. Лаптев Б.В. Аварийные ситуации на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей. Безопасность труда в промышленности. 2009;(8):28–31. Режим доступа: https://www.safety.ru/sites/default/files/2009-8-28-31.pdf (дата обращения: 17.05.2024). Laptev B.V. Emergency situations at the Verkhnekamskoye deposit of potassium-magnesium salts. Occupational Safety in Industry. 2009;(8):28–31. (In Russ.) Available at: https://www.safety.ru/sites/default/files/2009-8-28-31.pdf (accessed: 17.05.2024).

20. Malovichko D.A., Dyagilev R.A., Shulakov D.Y., Butyrin P., Glebov S.V. Seismic monitoring of large-scale karst processes in a potash mine. In: Controlling seismic hazards and sustainable development of deep mines. New York: Rinton Press; 2009. Vol. 2, pp. 989–1002.

21. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Каргина Т.Н. Катастрофический выброс газа в 2020 г. на полуострове Ямал в Арктике. Результаты комплексного анализа данных аэрокосмического зондирования. Арктика: экология и экономика. 2021;11(3):362–374. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-3-362-374 Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V., Kargina T.N. Catastrophic gas blowout in 2020 on the Yamal Peninsula in the Arctic. Results of comprehensive analysis of aerospace RS data. Arctic: Ecology and Economy. 2021;11(3):362–374. (In Russ.) https:// doi.org/10.25283/2223-4594-2021-3-362-374

22. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R., Sizov O., Kishankov A., Kargina T. Seyakha catastrophic blowout and explosion of gas from the permafrost in the Arctic, Yamal Peninsula. Cold Regions Science and Technology. 2022;196:103507. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103507

23. Bogoyavlensky I.V. Digital remote sensing technologies for studying objects of powerful gas blowouts on the Yamal Peninsula using Unmanned aerial vehicles. In: Geomodel 2021, Gelendzhik, Russia, September 6–10, 2021. European Association of Geoscientists & Engineers; 2021. 6 p. https://doi.org/10.3997/2214-4609.202157120

24. Bogoyavlensky I.V. Perspectives of implementing remote methods for geoecological tasks with creating 3D models. In: Third International conference on geology of the Caspian Sea and adjacent areas, Baku, Azerbaijan, October 16–18, 2019. European Association of Geoscientists & Engineers; 2019. 5 p. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201952014

25. Bogoyavlensky I.V. Results of changes monitoring in the Tula karst sinkhole based on remote sensing from an unmanned aerial vehicle. In: Geomodel 2020, Gelendzhik, Russia, September 7–11, 2020. European Association of Geoscientists & Engineers; 2020. 5 р. https://doi.org/10.3997/2214-4609.202050100

6. Богоявленский И.В. Мониторинговые исследования геологических объектов с применением беспилотных летательных аппаратов. В кн.: Молодые – Наукам о Земле: материалы 10-й Междунар. науч. конф. молодых ученых. М.: Изд. РГГРУ (МГРИ) имени С. Орджоникидзе; 2022. Т. 3. С. 107–111.

27. Богоявленский И.В., Гаврилов А.А. Технология виртуальной реальности при анализе данных дистанционного зондирования, полученных с беспилотного летательного аппарата. В кн.: Новые идеи в науках о Земле: материалы 16-й Междунар. науч.-практ. конф. М.: Изд. РГГРУ (МГРИ) имени С. Орджоникидзе; 2023. Т. 1. С. 172–175.

28. Рябов Г.Г., Сарычев В.И., Жабин А.Б. Экологическая характеристика территории Подмосковного угольного бассейна. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014;(4):25–36. Riybov G.G., Sarichev V.I., Gabin A.B. Environmental characteristics of Moscow coal basin territory. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2014;(4):25–36. (In Russ.)

29. Грязев М.В., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Горнодобывающая отрасль в экономике Тульской области. Состояние и перспективы. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015;(2):57–66. Griyzev M.V., Kachurin N.M., Zakharov E.I. Mining branch of Tula region economy. condition and perspectives. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2015;(2):57–66. (In Russ.)

30. Каширский В.И. Провал грунта в с. Дедилово Тульской области. Сравнительный анализ катастрофических явлений. ГеоИнфо. 18 сентября 2019. Режим доступа: https://geoinfo.ru/products-pdf/proval-grunta-v-sele-dedilovo-tulskojoblasti-sravnitelnyj-analiz-katastroficheskih-yavlenij.pdf (дата обращения: 17.05.2024).