Взаимосвязь водопритоков в горные выработки и сейсмичности удароопасного Ловозерского редкометалльного месторождения
A.И. Калашник
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №3 / 2025 стр.132-137
Резюме: Ловозерское месторождение, расположенное в арктической зоне, представлено двумя пологими согласно залегающими залежами редкоземельных и редкометалльных руд, разрабатываемыми рудником «Карнасурт». Вмещающие и рудосодержащие породы являются удароопасными, что предопределяет постоянную необходимость решения задач геодинамической безопасности при ведении горных работ. Вместе с тем выработки рудника характеризуются высокими водопритоками, оказывающими существенное влияние на ведение горных работ. Основной целью данного исследования являлось выявление взаимосвязи водопритоков в горные выработки и сейсмичности массива пород Ловозерского редкометалльного месторождения. Выполнена статистическая обработка объемов воды, собираемой рудником, за 4 года с оценкой усредненной динамики изменения водооткачки по месяцам в течение календарного года. Рассмотрены факторы, определяющие поступление воды в горные выработки рудника. Выявлены тенденции водопритоков, связанные с арктическими сезонными климатическими изменениями. Выполнен анализ зафиксированных сейсмостанцией рудника сейсмических событий, в результате которого события классифицированы по выделяемой энергии и сфокусированы по сезонам календарного года. Установлена взаимосвязь числа и мощности сейсмических событий с интенсивностью водопритоков в горные выработки. Полученные результаты подтверждаются графическими и эмпирико-аналитическими зависимостями и данными инструментальных натурных наблюдений. Дана рекомендация по необходимости учета выявленных зависимостей для целей обеспечения геодинамической безопасности ведения горных работ на руднике «Карнасурт», выработки которого подвергаются обильным водопритокам.
Ключевые слова: Арктика, Ловозерское редкометалльное месторождение, удароопасность, рудник Карнасурт, водопритоки, сейсмичность, геодинамическая безопасность
Благодарности: Исходные данные были подготовлены д-ром техн. наук А.В. Ловчиковым. Автор считает своим долгом выразить благодарность памяти доктора технических наук Ловчикова А.В., которым по заданию и замыслу автора были собраны исходные данные по водопритокам в выработки рудника «Карнасурт» и сейсмичности пород Ловозерского массива. Первоначально статья задумывалась в соавторстве, но в 2023 г. Александр Васильевич безвременно ушел из жизни. Поэтому обработка, анализ, интерпретация и осмысление полученных результатов, формулирование выявленных тенденций, установление взаимосвязи притоков воды в выработанное пространство рудника и сейсмичности пород вмещающего массива, а также написание статьи выполнено автором. Данная статья определенным образом посвящена памяти Ловчикова А.В., внесшего большой вклад в безопасность отработки удароопасного Ловозерского месторождения.
Для цитирования: Калашник A.И. Взаимосвязь водопритоков в горные выработки и сейсмичности удароопасного Ловозерского редкометалльного месторождения. Горная промышленность. 2025;(3):132–137. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-3-132-137
Информация о статье
Поступила в редакцию: 19.02.2025
Поступила после рецензирования: 10.04.2025
Принята к публикации: 15.04.2025
Информация об авторе
Калашник Анатолий Ильич – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории геофлюидомеханики, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-6567-2877, Scopus ID 7004943696, Researcher ID E-3197-2017; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Козырев А.А., Ловчиков А.В., Бессонов И.И., Панин В.И., Боборыкин В.И., Белов Н.И. и др. Указания по безопасному ведению горных работ на ловозерском месторождении, склонном к горным ударам. Апатиты: Кольский научный центр РАН; 1988. 77 с.
2. Ловчиков А.В. Сильнейший горно-тектонический удар на подземных рудниках и в шахтах России: рудник «Умбозеро», 17 августа 1999 года (магнитуда m = 5, энергетический класс k = 11,8). Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН; 2022. 127 с. https://doi.org/10.37614/978.5.91137.456.3
3. Адушкин В.В., Ловчиков А.В., Гоев А.Г. О возникновении катастрофического горно-тектонического удара на руднике «Умбозеро» в Ловозёрском массиве в центральной части Кольского полуострова. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2022;504(1):85–90. Adushkin V.V., Goev A.G., Lovchikov A.V. The occurrence of a catastrophic rockburst at the Umbozero mine in the Lovozero massif, central part of the kola peninsula. Doklady Earth Sciences. 2022;504(1):305–309. https://doi.org/10.1134/S1028334X22050038
4. Моторин А.Ю., Жукова С.А., Баранов С.В., Шебалин П.Н. Воздействие обводненности среды на продуктивность природно-техногенной сейсмичности (на примере Хибинского массива). Физика Земли. 2024;(2):14–25. https://doi.org/10.31857/S0002333724020025 Motorin A.Y., Zhukova S.A., Baranov S.V., Shebalin P.N. Impact of water saturation of the medium on the productivity of natural-anthropogenic seismicity: A case study of the Khibiny massif. Fizika Zemli. 2024;(2):14–25. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0002333724020025
5. Козырев А.А., Батугин А.С., Жукова С.А. 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 Kozyrev A.A., Batugin A.S., Zhukova S.A. Influence of water content on seismic activity of rocks mass in apatite mining in Khibiny. Gornyi Zhurnal. 2021;(1):31–36. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2021.01.06
6. Maystrenko Yu.P., Brönner M., Olesen O., Saloranta T.M., Slagstad T. Atmospheric Precipitation and Anomalous Upper Mantle in Relation to Intraplate Seismicity in Norway. Tectonics. 2020;39(9):e2020TC006070. https://doi.org/10.1029/2020TC006070
7. Kozłowska M., Orlecka‐Sikora B., Dineva S., Rudziński Ł., 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
8. Pintori F., Serpelloni E., Longuevergne L., Garcia A., Faenza L., D'Alberto L. et al. Mechanical response of shallow crust to groundwater storage variations: Inferences from deformation and seismic observations in the Eastern Southern Alps, Italy. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2021;126(2):e2020JB020586. https://doi.org/10.1029/2020JB020586
9. Davis A., Zhan G., Sims N., Metheny M., Whitehead C. Is treatment of mine dewatering water necessary prior to rapid infiltration basin recharge? A case study. Mine Water and the Environment. 2022;41(1):58–73. http://doi.org/10.1007/s10230-021-00839-2
10. Enany P., Shevchenko O., Drebenstedt C. Experimental evaluation of airlift performance for vertical pumping of water in underground mines. Mine Water and the Environment. 2021;40(4):970–979. https://doi.org/10.1007/s10230-021-00807-w
11. Fan K., Li W., Wang Q., Liu S., Xue S., Xie C., Wang Z. Formation mechanism and prediction method of water inrush from separated layers within coal seam mining: A case study in the Shilawusu mining area, China. Engineering Failure Analysis. 2019;103:158–172. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.04.057
12. Wu L., Bai H., Ma D. Prediction and prevention of water inrush hazards from bed separation space. Mine Water and the Environment. 2021;40(3):657–670. https://doi.org/10.1007/s10230-020-00748-w
13. Калашник А.И., Дьяков А.Ю. Оценка нарушенности скальных пород георадарным зондированием с использованием водонасыщения для контрастности. Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2019;22(1):129–137. Режим доступа: https://vestnik.mauniver.ru/show.shtml?art=2001 (дата обращения: 27.02.2025). Kalashnik A.I., Dyakov A.Yu. Evaluation of rock disturbance by GPR sensing using water saturation for contrast. Vestnik of MSTU. 2019;22(1):129–137. (In Russ.) Available at: https://vestnik.mauniver.ru/show.shtml?art=2001 (accessed: 27.02.2025).
14. Смирнов В.Б., Пономарев А.В., Исаева А.В., Бондаренко Н.Б., Патонин А.В., Казначеев П.А. и др. Флюидная инициация разрушения в сухих и водонасыщенных горных породах. Физика Земли. 2020;(6):86–105. https://doi.org/10.31857/S0002333720060095 Smirnov V.B., Isaeva A.V., Bondarenko N.B., Potanina M.G., Ponomarev A.V., Patonin A.V. et al. Fluid initiation of fracture in dry and water saturated rocks. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020;56(6):808–826. https://doi.org/10.1134/S1069351320060099
15. Калашник А.И. Влияние водопритоков на прочностные характеристики пород Ловозерского редкометалльного месторождения. Горные науки и технологии. 2024;9(4):387–394. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2023-09-160 Kalashnik A.I. Effect of water inflows on the strength characteristics of the Lovozero rare-metal deposit rocks. Mining Science and Technology (Russia). 2024;9(4):387–394. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2023-09-160
