О механизмах разрушения массива горных пород и закономерностях формирования опасных зон в окрестности элементов горной технологии

Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Жукова С.А.
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №1S / 2023 стр. 69-74

Резюме: В статье представлено обобщение результатов многолетних исследований по проблеме формирования опасных зон при ведении горных работ для природно-технической системы Хибин. Определены основные механизмы разрушения массива горных пород и закономерности формирования трех типов опасных зон в окрестности элементов горной технологии с учетом параметров техногенного поля напряжений, структурных неоднородностей и свойств пород. Выявлены зоны высокой вероятности возникновения наиболее опасных геодинамических явлений, реализующихся вследствие активизации разломов и подвижек по ним структурных блоков; зоны, где динамические события, реализуются в непосредственной близости от фронта горных работ или в целиках на фоне концентрации сжимающих напряжений, уровень которых приближается или превышает предел прочности пород на сжатие; зоны, в которых происходят сейсмические события в подработанных породах, сопровождающие процессы формирования и развития трещин отрыва в консольных зависаниях. Предложены варианты прогноза и локализации каждого из типов зон повышенной геодинамической активности.

Ключевые слова: удароопасность, горный удар, техногенное землетрясение, индуцированная сейсмичность, мониторинг, Хибинский массив, напряженно-деформированное состояние, механизмы разрушения, горные работы

Для цитирования: Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Жукова С.А. О механизмах разрушения массива горных пород и закономерностях формирования опасных зон в окрестности элементов горной технологии. Горная промышленность. 2023;(S1):69–74. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-69-74

Информация о статье

Поступила в редакцию: 28.02.2023

Поступила после рецензирования: 15.03.2023

Принята к публикации: 21.03.2023

Информация об авторах

Семенова Инна Эриковна – кандидат технических наук, зав. лабораторией прогноза удароопасности рудных месторождений, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Журавлева Ольга Геннадьевна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории прогноза удароопасности рудных месторождений, отдел геомеханики, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Жукова Светлана Александровна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории прогноза удароопасности рудных месторождений, отдел геомеханики, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Askaripour M., Saeidi A., Rouleau A., Mercier-Langevin P. Rockburst in underground excavations: A review of mechanism, classification, and prediction methods. Underground Space. 2022;7(4):577–607. https://doi.org/10.1016/j.undsp.2021.11.008

2. Mazaira A., Konicek P. Intense rockburst impacts in deep underground construction and their prevention. Canadian Geotechnical Journal. 2015;52(10):1426–1439. https://doi.org/10.1139/cgj-2014-0359

3. Hudyma M., Brown L., Cortolezzis D. Seismic risk in Canadian mines. CIM MEMO; 2016. 14 p.

4. Gibowicz S., Lasocki S. Seismicity induced by mining: Ten years later. Advances in Geophysics. 2001;44:39–183. https://doi.org/10.1016/S0065-2687(00)80007-2

5. Kozlowska M., Orlecka-Sikora B., Dineva S., Rudzinski L., Boskovic M. What governs the spatial and temporal distribution of aftershocks in mining‐induced seismicity: insight into the influence of coseismic static stress changes on seismicity in Kiruna Mine, Sweden. Bulletin of the Seismological Society of America. 2021;111(1):409–423. https://doi.org/10.1785/0120200111

6. Мельников Н.Н. (ред.) Сейсмичность при горных работах. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН; 2002. 325 с.

7. Козырев А.А., Панин В.И., Семенова И.Э., Журавлева О.Г. О геодинамической безопасности горных работ в удароопасных условиях на примере Хибинских апатитовых месторождений. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018;(5):33–44. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20180504

8. Каспарьян Э.В., Федотова Ю.В., Кузнецов Н.Н. Развитие представлений о естественном напряженном состоянии массивов скальных пород. Вестник Кольского научного центра РАН. 2019;(3):65–79. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.3.65-79

9. Козырев А.А., Савченко С.Н., Панин В.И., Семенова И.Э., Рыбин В.В., Федотова Ю.В. и др. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. Апатиты: КНЦ РАН; 2019. 431 с. https://doi.org/10.37614/978.5.91137.391.7

10. Онохин Ф.М. Особенности структур Хибинского массива и апатит-нефелиновых месторождений. Л.: Наука; 1975. 105 с.

11. Зак С.И., Каменев Е.А., Минаков Ф.В. и др. Хибинский щелочной массив. Л.: Недра, 1972. 176 с.

12. Виноградов Ю.А., Асминг В.Э., Кременецкая Е.О., Жиров Д.В. Современная сейсмичность на территории Мурманской области и ее проявление в горнопромышленных зонах. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2016;(1):62–70.

13. Сырников Н.М., Тряпицын В.М. О механизме техногенного землетрясения в Хибинах. Доклады Академии наук СССР. 1990;314(4):830–833. Режим доступа: https://www.mathnet.ru/links/60295dd4b2e15c8db3c78a40004057c2/dan48980.pdf

14. Баранов С.В., Виноградов А.Н., Николаева С.Б., Петров С.И. Сейсмичность Кольского полуострова по инструментальным данным. В кн.: Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: материалы 6-й Междунар. сейсмологической школы, г. Апатиты, 15–19 августа 2011 г. Обнинск: Геофизическая служба РАН; 2011. С. 47–51.

15. Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Пантелеев А.В. Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09.01.2018. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(12):74–83. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-12-0-74-83

16. Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Жукова С.А. Сейсмичность как отражение изменений напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе ведения горных работ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(6):46– 58. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_6_0_46

17. Козырев А.А., Онуприенко В.С., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Развитие инструментального и методического обеспечения контроля наведенной сейсмичности на Хибинских апатит-нефелиновых месторождениях. Горный журнал. 2020;(9):19–26. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.09.02

18. Виноградов С.Д., Пономарев В.С. Экспериментальное изучение сейсмического режима. Природа. 1999;(3):77–89.

19. Семенова И.Э., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Развитие зон сейсмической активности в подработанной толще пород при комбинированной отработке месторождений кировского рудника. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022;(6):104–111. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20220611