Выявление периодов неустойчивости при формировании обрушений подработанной толщи пород в тектонически напряженном Хибинском массиве

О.Г. Журавлева, С.А. Жукова
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 100-106

Резюме: Статья посвящена исследованию состояния массива горных пород на основе оценки количественных параметров сейсмического процесса в подработанной толще пород. На примере апатит-нефелиновых месторождений Хибинского массива показано, что динамика параметров энергетического индекса и кумулятивного кажущегося объема отражает процессы изменения напряжений в массиве горных пород (в том числе после взрывного воздействия). Определены границы области исследования консольной части массива горных пород на Кукисвумчоррском и Юкспорском месторождениях для исключения данных о сейсмичности, соответствующих районам активного ведения горных работ. Выявлены периоды, характеризующие устойчивое состояние массива, при котором обрушение пород консоли не происходило в периоды, когда активно начинался процесс трещинообразования и обрушения пород консоли. Установлено, что временные вариации кажущегося объема и энергетического индекса могут применяться для оценки состояния массива и потенциальной опасности разрушения его участков. Динамика этих параметров для определенного объема горных пород отражает фазы нагружения и разупрочнения. Результаты исследования получены в самом общем виде и для больших по объему участков массива горных пород, несмотря на это они хорошо коррелируют с данными о фактических обрушениях подработанной толщи пород.

Ключевые слова: сейсмический мониторинг, наведенная сейсмичность, подземные горные работы, процессы обрушения подработанных пород, энергетический индекс, кумулятивный кажущийся объем, апатит-нефелиновые месторождения, Хибинский массив

Благодарности: Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда (проект №22-17-00248). Авторы выражают огромную благодарность главному инженеру Кировского филиала АО «Апатит» и специалистам службы прогноза и предотвращения горных ударов Кировского филиала АО «Апатит» за предоставление данных сейсмического мониторинга.

Для цитирования: Журавлева О.Г., Жукова С.А. Выявление периодов неустойчивости при формировании обрушений подработанной толщи пород в тектонически напряженном Хибинском массиве. Горная промышленность. 2023;(5S):100–106. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-100-106

Информация о статье

Поступила в редакцию: 07.10.2023

Поступила после рецензирования: 22.11.2023

Принята к публикации: 03.12.2023

Информация об авторах

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; https://orcid.org/0000-0002-8986-9559; 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; https://orcid.org/0000-0003-0769-6584; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Абрашитов А.Ю., Шабаров А.Н., Корчак П.А., Куранов А.Д. Опыт взаимодействия с горным предприятием при решении проблем геодинамической безопасности. Горный журнал. 2023;(5):40–48. https://doi.org/10.17580/gzh.2023.05.06

2. Рассказов И.Ю., Федотова Ю.В., Аникин П.А., Сидляр А.В., Корчак П.А. Совершенствование автоматизированной системы геомеханического мониторинга и раннего предупреждения опасных геодинамических явлений. Горный информационноаналитический бюллетень. 2022;(12-1):106–121. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_106

3. Рукавишников Г.Д., Мулёв С.Н., Гаврилов А.Г. Опыт применения и перспективы развития системы сейсмического мониторинга ГИТС на Таштагольском железорудном месторождении. Горная промышленность. 2023;(S1):90–95. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-90-95

4. Верхоланцев А.В., Дягилев Р.А., Шулаков Д.Ю., Шкурко А.В. Мониторинг сейсмического воздействия взрывов на карьере «Шахтау». Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019;(2):59–69. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190207

5. 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/10.30686/16099192-2022-6-95-102

6. 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

7. van Aswegen G. Routine seismic hazard assessment in some South African mines. In: Potvin Y., Hudyma M. (eds) RaSiM6: Proceedings of the Sixth International Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines Proceedings. Australian Centre for Geomechanics, Perth; 2005, pp. 437–444. https://doi.org/10.36487/ACG_repo/574_45

8. Мельников Н.Н. (ред.) Методы и системы сейсмодеформационного мониторинга техногенных землетрясений и горных ударов. Новосибирск: СО РАН; 2010. Т. 2. 261 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/21804

9. Liu J.-p., Xu S.-d., Li Y.-h., Lei G. Analysis of rock mass stability based on mining-induced seismicity: A case study at the Hongtoushan copper mine in China. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019;52(1):265–276. https://doi.org/10.1007/s00603-018-1541-y

10. Nordström E., Dineva S., Nordlund E. Back analysis of short-term seismic hazard indicators of larger seismic events in deep underground mines (LKAB, Kiirunavaara Mine, Sweden). Pure and Applied Geophysics. 2020;177:763–785. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02352-8

11. Dehn K.K., Butler T., Weston B. Using the energy index method to evaluate seismic hazards in an underground narrow-vein metal mine. In: Paper presented at the 52nd U.S. Rock Mechanics / Geomechanics Symposium, Seattle, Washington, June 2018. Available at: https://www.researchgate.net/publication/329628956

12. Li Y., Hongwei D., Lei W., Qin Y., Xu X. Method for identifying and forecasting mining-induced earthquakes based on spatiotemporal characteristics of microseismic activities in Fankou lead/zinc mine. Minerals 2022;12(3):318. https://doi.org/10.3390/min12030318

13. Mendecki A.J. Real time quantitative seismology in mines: Keynote address. In: Rockburst and Seismicity in Mines-RaSiM2: Proceedings of the 3rd International Symposium on Rockbursts and Seismicity in Mines, Kingston, Ontario, Canada. Rotterdam: Balkema; 1993, pp. 287–295. Available at: https://www.researchgate.net/publication/259741668

14. Mendecki A.J. Seismic monitoring in mines. London: Chapman and Hall; 1997. 262 p. https://doi.org/10.1007/978-94-009-1539-8

15. van Aswegen G., Butler A. Applications of quantitative seismology in South African gold mines. In: Rockburst and Seismicity in Mines-RaSiM2: Proceedings of the 3rd International Symposium on Rockbursts and Seismicity in Mines, Kingston, Ontario, Canada. Rotterdam: Balkema; 1993. pp. 261–266. Available at: https://www.researchgate.net/publication/259741923

16. Rebuli D.B., van Aswegen G. Short term seismic hazard assessment in S.A. gold mines. In: 8th International Symposium of Rockburst and Seismicity in Mines (RaSIM 8). September 2013, pp. 323–331. https://doi.org/10.13140/2.1.1176.3847

17. Xue R., Liang Z., Xu N., Dong L. Rockburst prediction and stability analysis of the access tunnel in the main powerhouse of a hydropower station based on microseismic monitoring. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2020;126:104174. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2019.104174

18. 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

19. Журавлева О.Г., Жукова С.А., Аветисян И.М., Дмитриев С.В. Исследование сейсмической активности при отработке месторождения встречными фронтами. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(12-1):143–154. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_143

20. Семенова И.Э., Аветисян И.М., Земцовский А.В. Геомеханическое обоснование отработки запасов глубокого горизонта в сложных горно-геологических и геодинамических условиях. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(12):65–73. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-12-0-65-73

21. Жукова С.А., Журавлева О.Г., Онуприенко В.С., Стрешнев А.А. Особенности сейсмического режима массива горных пород при отработке удароопасных месторождений Хибинского массива. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(7):5–17. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_7_0_5