Новый подход к снижению риска крупных техногенных землетрясений, основанный на результатах микросейсмического мониторинга
Беседина А.Н., Кочарян Г.Г.
Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №S1 / 2023 стр. 28-34
Резюме: В основе предлагаемого подхода лежит известное из лабораторных экспериментов положение о том, что текущие фрикционные свойства поверхности скольжения отражаются и на очаговых параметрах отдельных индуцированных микросейсмических событий, и в характеристиках сейсмоакустического шума, источники которого локализованы в зоне разлома. Методика основана на оценке величины приведенной сейсмической энергии, что позволяет судить о вероятности реализации накопленной в массиве упругой энергии в виде динамических событий. На примере данных, зарегистрированных на Коробковском железорудном месторождении Курской магнитной аномалии, проведена оценка очаговых параметров сейсмических событий, индуцированных взрывами. На основе полученных результатов показано, что на шахте «КМА–руда» зарегистрирован рой инициированных массовым взрывом микроземлетрясений с низкой скоростью распространения разрыва. Показана перспективность применения методов машинного обучения для определения времени и магнитуды готовящегося динамического события в режиме реального времени на основе данных лабораторных экспериментов с АЭ. Полученные результаты могут быть использованы для краткосрочного прогноза крупных динамических событий в условиях работающего рудника. Проведенный анализ показал перспективность создания новых методов мониторинга напряженных массивов при ведении горных работ с целью предупреждения инициирования крупных землетрясений, связанных с динамическим смещением по тектоническим разломам.
Ключевые слова: горные работы, горные удары, техногенные землетрясения, сейсмический мониторинг, сейсмическая энергия, скалярный сейсмический момент, удароопасность массива
Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ проект №22-17-00204 (Кочарян Г. Г.) и госзадания №122032900172-5 (Беседина А.Н.).
Для цитирования: Беседина А.Н., Кочарян Г.Г. Новый подход к снижению риска крупных техногенных землетрясений, основанный на результатах микросейсмического мониторинга. Горная промышленность. 2023;(S1):28–34. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-28-34
Информация о статье
Поступила в редакцию: 27.01.2023
Поступила после рецензирования: 20.02.2023
Принята к публикации: 21.02.2023
Информация об авторах
Беседина Алина Николаевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
Кочарян Геворг Грантович – доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора по науке, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского Российской академии наук г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Адушкин В.В., Турунтаев С.Б. Техногенная сейсмичность – индуцированная и триггерная. М.: ИДГ РАН; 2015. 364 с.
2. Foulger G.R., Wilson M.P., Gluyas J.G., Julian B.R., Davies R.J. Global review of human-induced earthquakes. Earth-Science Reviews. 2018;178:438–514. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.07.008
3. Kozyrev A.A., Kasparyan E.V., Fedotova Iu.V. Monitoring of mining-induced seismicity in the Khibiny rock massif. In: Rock Dynamics – Experiments, Theories and Applications. Proceedings of the 3rd International Confrence on Rock Dynamics and Applications (RocDyn-3), June 26–27, 2018, Trondheim, Norway. London: CRC Press; 2018, pp. 469–474.
4. Adushkin V.V. Tectonic earthquakes of anthropogenic origin. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2016;52(2):173–194. https://doi.org/10.1134/S1069351316020014
5. Heesakkers V., Murphy S., Reches Z. Earthquake rupture at focal depth, part I: structure and rupture of the Pretorius fault, TauTona Mine, South Africa. Pure and Applied Geophysics. 2011;168(12):2395–2425. https://doi.org/10.1007/s00024-011-0354-7
6. Sainoki A., Mitri H.S. Dynamic behaviour of mining-induced fault slip. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014;66:19-29. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2013.12.003
7. Bai J., Dou L., Li J., Zhou K., Cao J., Kan J. Mechanism of Coal Burst Triggered by Mining-Induced Fault Slip Under High-Stress Conditions: A Case Study. Frontiers of Earth Science. 2022;10:884974. https://doi.org/10.3389/feart.2022.884974
8. Kremenetskaya E.O., Triapitsin V.M. Induced seismicity in the Khibiny massif (Kola Peninsula). Pure and Applied Geophysics. 1995;145(1):29–37. https://doi.org/10.1007/BF00879481
9. Kocharyan G., Qi C., Kishkina S., Kulikov V. Potential triggers for large earthquakes in open pit mines: a case study from Kuzbass, Siberia. Deep Underground Science and Engineering. 2022;1(2):101–115. https://doi.org/10.1002/dug2.12028
10. Корчак П.А., Жукова С.А., Меньшиков П.Ю. Становление и развитие системы мониторинга сейсмических процессов в зоне производственной деятельности АО «Апатит». Горный журнал. 2014;(10):42–46. Режим доступа: https://rudmet.ru/journal/1354/article/23221/
11. Козырев А.А., Онуприенко В.С., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Развитие инструментального и методического обеспечения контроля наведенной сейсмичности на Xибинских апатит-нефелиновых месторождениях. Горный журнал. 2020;(9):19–26. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.09.02
12. Кочарян Г.Г. Возникновение и развитие процессов скольжения в зонах континентальных разломов под действием природных и техногенных факторов. Обзор современного состояния вопроса. Физика Земли. 2021;(4):3–41. https://doi.org/10.31857/S0002333721040062
13. Козырев А.А., Семенова И.Э., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Факторы изменения сейсмического режима и локализации опасных зон при крупномасштабном техногенном воздействии. Горная промышленность. 2022;(6):95–102. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-95-102
14. Козырев А.А., Жукова С.А., Батугин А.С. О влиянии обводненности массива на его сейсмическую активность при разработке апатитовых месторождений Хибин. Горный журнал. 2021;(1):31–36. https://doi.org/10.17580/gzh.2021.01.06
15. Scholz C.H. Earthquakes and friction laws. Nature. 1998;391:37–42. https://doi.org/10.1038/34097
16. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС; 2016. 424 c.
17. Беседина А.Н., Кишкина С.Б., Кочарян Г.Г. Параметры источников роя микросейсмических событий, инициированных взрывом на Коробковском железорудном месторождении. Физика Земли. 2021;(3):63–81. https://doi.org/10.31857/S0002333721030030
18. Григорьев А.М. Геомеханическое обоснование подземной разработки железорудных месторождений КМА под обводненной толщей пород: дис. … канд. техн. наук. Белгород; 2008. 148 с.
19. Кейлис-Борок В.И. Исследование механизма землетрясений. М.: Изд-во АН СССР; 1957. 148 с.
20. Gibowicz S., Kijko A. An Introduction to Mining Seismology. International Geophysics; 1994. 399 p.
21. Brune J. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes. Journal of Geophysical Research. 1970;75(26):4997– 5009. https://doi.org/10.1029/JB075i026p04997
22. Madariaga R. Dynamics of an expanding circular fault. Bulletin of the Seismological Society of America. 1976;66(3):639–666. https://doi.org/10.1785/BSSA0660030639
23. Gibowicz S., Harjes H.-P., Schäfer M. Source parameters of seismic events at Heinrich Robert mine, Ruhr Basin, Federal Republic of Germany: Evidence for non-double-couple events. Bulletin of the Seismological Society of America. 1990;80(1):88–109. https://doi.org/10.1785/BSSA0800010088
24. Остапчук А.А., Кочарян Г.Г., Морозова К.Г., Павлов Д.В., Гридин Г.А. Особенности формирования динамического сдвига в тонком слое гранулированного материала. Физика Земли. 2021;(5):91–103. https://doi.org/10.31857/S0002333721050136
