Комплексный анализ результатов мониторинга устойчивости уступов карьера с использованием геофизических методов исследования

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-87-92

В.В. Рыбин, А.И. Калашник, К.Н. Константинов, А.Ю. Дьяков, Ю.А. Старцев, Д.В. Запорожец
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 87-92

Резюме: Решение круга вопросов, связанных с обеспечением безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, основывается на постоянном контроле устойчивости борта карьера в целом, проблемных участков борта и отдельных уступов. При этом важное значение в общей системе мониторинга устойчивости элементов открытой системы разработки имеет контроль геомеханического состояния приконтурного массива с использованием локальных геофизических методов, который позволяет более подробно исследовать состояние уступов и групп уступов в ответственных зонах карьера и на этой основе разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасности производства. Одними из основных взаимообусловленных факторов, влияющих на устойчивость карьерных уступов, являются, с одной стороны, размеры нарушенной зоны, зависящей как от природной, так и от техногенной трещиноватости массива пород, с другой стороны, уровень грунтовых вод, изменяющийся во времени в зависимости от сезона. В связи с важностью совместного учёта перечисленных факторов предложен комплексный методический подход исследования водонасыщенности и структурной нарушенности массива пород в борту глубокого карьера, заключающийся в выполнении периодических, сезонно синхронизированных геофизических исследований методами сейсмического профилирования и георадарного зондирования и позволяющий определять зоны повышенного водонасыщения и нарушенности прибортового массива. Методический подход позволяет оценивать влияние основных изменяющихся во времени влияющих факторов (водонасыщение, природная и техногенная нарушенность, аномалии физических свойств массива пород) на устойчивость карьерных уступов и предоставляет научно-техническую основу для разработки инженерных мероприятий по повышению безопасности открытых горных работ на больших глубинах.

Ключевые слова: геомеханика, геофлюидомеханика, рудный карьер, коэффициент Пуассона, модуль упругости, водонасыщенность, структурная геология, сейсмический метод, георадиолокация, комплексирование

Для цитирования: Рыбин В.В., Калашник А.И., Константинов К.Н., Дьяков А.Ю., Старцев Ю.А., Запорожец Д.В. Комплексный анализ результатов мониторинга устойчивости уступов карьера с использованием геофизических методов исследования. Горная промышленность. 2023;(5S):87–92. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-87-92

Информация о статье

Поступила в редакцию: 05.10.2023

Поступила после рецензирования: 07.11.2023

Принята к публикации: 20.11.2023

Информация об авторах

Рыбин Вадим Вячеславович – доктор технических наук, главный научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация

Калашник Анатолий Ильич – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация

Константинов Константин Николаевич – научный сотрудник, 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.

Дьяков Андрей Юрьевич – научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация Старцев Юрий Алексеевич – научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация

Запорожец Дмитрий Владимирович – научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация

Список литературы

1. Розанов И.Ю., Ковалев Д.А. Результаты анализа данных радарной системы мониторинга устойчивости борта карьера «Железный» АО «Ковдорский ГОК». Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(12-1):122–133. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_122

2. Рыбин В.В., Константинов К.Н., Каган М.М., Панасенко И.Г. Принципы организации комплексной системы мониторинга устойчивости объектов горнодобывающего предприятия. Горный журнал. 2020;(1):53–57. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.10

3. Каспарьян Э.В., Кожуховский А.В., Розанов И.Ю. Опыт организации мониторинга устойчивости бортов и уступов карьера. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2015;(5):67–74.

4. Rybin V., Konstantinov K., Starcev Y. The elastic characteristics of the rock massif in the open pit wall: Analysis of the dynamics of changes. In: 21st International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2021, 16–22 August, 2021. 2021;12(7.1):487–494. https://doi.org/10.5593/sgem2021/1.1/s03.060

5. Жуков А.А., Пригара А.М., Царев Р.И., Ворошилов В.А. Решение горнотехнических задач на месторождении калийных солей методами геофизики. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(5-1):82–91. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_51_0_82

6. Мусалев Д.Н., Прохоров Н.Н., Клабук А.М. Опыт георадиолокационных исследований при научно-техническом сопровождении горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. Горный журнал. 2018;(8):42–47. https://doi.org/10.17580/gzh.2018.08.05

7. Соловьев Е.Э., Саввин Д.В., Федорова Л.Л. Исследование геокриологических условий массива мерзлых горных пород неразрушающими электромагнитными методами. Горный журнал. 2019;(2):31–37. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.02.06

8. Bricheva S.S., Deev E.V., Dubrovin I.O., Doroshenkov M.M., Entin A.L., Panin A.V. Ground-penetrating radar evidence of faulting in unconsolidated coarse sediments. In: NSG2021 27th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, August 2021, pp. 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.202120241

9. Ercoli M., Cirillo D., Pauselli C., Jol H.M., Brozzetti F. Ground-penetrating radar signature of Quaternary faulting: a study from the Mt. Pollino region, southern Apennines, Italy. Solid Earth. 2021;12(11):2573–2596. https://doi.org/10.5194/se-12-2573-2021

10. Bano M., Tsend-Ayush N., Schlupp A., Munkhuu U. Ground-penetrating radar imaging of near-surface deformation along the Songino active fault in the vicinity of Ulaanbaatar, Mongolia. Applied Sciences. 2021;11(17):8242. https://doi.org/10.3390/app11178242

11. Chamyal L.S., Joshi P., Vasaikar S., Maurya D.M. Neotectonic characterization of the Narmada-Son Fault (NSF) using field and GPR data, Gujarat, western India. Journal of the Palaeontological Society of India. 2022;67(1):72–84.

12. Kobayashi T., Sun C., Choi J.-H. Near-surface fault investigation by Ground Penetrating Radar (GPR) surveys. Journal of the Geological Society of Korea. 2022;58(4):445–455. (In Korean) https://doi.org/10.14770/jgsk.2022.58.4.445

13. Bali B.S., Wani A.A. Analysis of neotectonic structures in the piedmont region of PirPanjal Range NW Himalaya by integrating geomorphic indicators coupled with geophysical transects (GPR). Natural Hazards. 2021;105(2):2869–2882. https://doi.org/10.1007/s11069-020-04428-4

14. Мельников Н.Н., Калашник А.И., Запорожец Д.В., Дьяков А.Ю., Максимов Д.А. Опыт применения георадарных подповерхностных исследований в западной части российского сектора Арктики. Проблемы Арктики и Антарктики. 2016;(1):39–49. Режим доступа: https://www.aaresearch.science/jour/article/view/49