Задачи геофизики и геомеханики в обеспечении безопасного ведения горных работ на калийных рудниках
А.А. Барях , И.А. Санфиров, А.Г. Ярославцев
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация
Russian Mining Industry №4S / 2025 p. 140-145
Резюме: Представлены методические основы сейсмогеомеханических исследований в пределах крупнейшего в Европе Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей. Подобные исследования ведутся не один десяток лет, что позволяет определить в качестве основных направлений – мониторинг воздействия горных работ на вмещающий породный массив в пределах действующих рудников и контроль развития аварийных ситуаций. В рамках данных направлений сейсмогеомеханические исследования включают малоглубинную сейсморазведку высокого разрешения и геомеханическую интерпретацию получаемых данных. Содержание аппаратурно-методической составляющей сейсморазведочных исследований сформировано с учетом специфики решаемых задач, сейсмогеологических и поверхностных условий в пределах урбанизированных территорий. В этой связи применяются специально разработанные невзрывные источники малой мощности и телеметрические портативные цифровые сейсмостанции с широким частотным и динамическим диапазоном. Геомеханическая оценка и прогноз безопасных условий подработки водозащитной толщи основываются на математическом моделировании изменения напряженно-деформированного состояния подработанного породного массива под воздействием горных работ. Методика расчетов базируется на модели упругопластической среды, которая в области действия напряжений сжатия реализуется в варианте параболического критерия Кулона–Мора. Результаты подобных комплексных исследований проиллюстрированы практическими примерами для различных горнотехнических ситуаций на действующих калийных рудниках и в аварийных ситуациях.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, геомеханика, сейсморазведка, калийный рудник, мониторинг, прогноз, водозащитная толща
Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания «ГИ УрО РАН» (рег. номер 124020500031-4 и рег. номер 124020500029-1).
Для цитирования: Барях А.А., Санфиров И.А., Ярославцев А.Г. Задачи геофизики и геомеханики в обеспечении безопасного ведения горных работ на калийных рудниках. Горная промышленность. 2025;(4S):140–145. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-140-145
Информация о статье
Поступила в редакцию: 29.06.2025
Поступила после рецензирования: 18.08.2025
Принята к публикации: 25.08.2025
Информация об авторах
Барях Александр Абрамович – доктор технических наук, академик РАН, научный руководитель, Горный институт Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2737-6166; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Санфиров Игорь Александрович – доктор технических наук, профессор, директор, Горный институт Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-9190-4296; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Ярославцев Александр Геннадьевич – кандидат технических наук, заведующий сектором моделирования сейсмоакустических процессов, Горный институт Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-0766-5104; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Rauche H. Die Kaliindustrie im 21, Jahrhundert. Springer Vieweg; 2015. 560 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46834-0
2. Барях А.А., Смирнов Э.В., Квиткин С.Ю., Тенисон Л.О. Калийная промышленность России: проблемы рационального и безопасного недропользования. Горная промышленность. 2022;(1):41–50. https://doi.org/10.30686/16099192-2022-1-41-50Baryakh А.А., Smirnov E.V., Kvitkin S.Y., Tenison L.O. Russian potash industry: Issues of rational and safe mining. Russian Mining Industry. 2022;(1):41–50. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-1-41-50
3. Лаптев Б.В. Историография аварий при разработке соляных месторождений. Безопасность труда в промышленности. 2011;(12):41–46. Режим доступа: https://safety.ru/sites/default/files/2011-12-41-46.pdf (дата обращения: 09.06.2025).Laptev B.V. Historiography of accidents in the development of salt deposits. Occupational Safety in Industry. 2011;(12):41–46. (In Russ.) Available at: https://safety.ru/sites/default/files/2011-12-41-46.pdf (accessed: 09.06.2025).
4. Земсков А.Н., Кудряшова О.С., Заалишвили В.Б., Шамрин М.Ю. Разработка мероприятий по предотвращению затопления рудника Дехканабадского калийного завода (Узбекистан). Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022;(2):270–283.Zemskov A.N., Kudryashova O.S., Zaalishvili V.B., Shamrin M.Yu. Development of measures to prevent flooding of the mine of the Dehkanabad potash plant (Uzbekistan). Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2022;(2):270–283. (In Russ.)
5. Whyatt J.K., Varley F.D. Catastrophic failures of underground evaporite mines. In: 27th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, West Virginia, July 29 – July 31, 2008. National Institute for Occupational Safety and Health, USA; 2008, pp. 113–122.
6. Шиман М.И. Предотвращение затопления калийных рудников. М.: Недра; 1992. 160 с.
7. Зубов В.П., Смычник А.Д. Снижение рисков затопления калийных рудников при прорывах в горные выработки подземных вод. Записки Горного института. 2015;215:29–37. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5180 (дата обращения: 09.06.2025).Zubov V.P., Smychnik A.D. The concept of reducing the risks of potash mines flooding caused by groundwater inrush into excavations. Journal of Mining Institute. 2015;215:29–37. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5180 (accessed: 09.06.2025).
8. Baryakh A.A., Sanfirov I.A., Fedoseev A.K., Babkin A.I., Tsayukov A.A. Seismic-geomechanical control of water-impervious strata in potassium mines. Journal of Mining Science. 2017;53(6):981–992. https://doi.org/10.1134/S1062739117063041
9. Wang D.-J., Tang H., Shen P., Cai Y. A parabolic failure criterion for transversely isotropic rock: modification and verification. Mathematical Problems in Engineering. 2019:8052560. https://doi.org/10.1155/2019/8052560
10. Gu J., Li K., Su L. Modified nonlinear Mohr – Coulomb fracture criteria for isotropic materials and transversely isotropic UD composites. Mechanics of Materials. 2020;151:103649. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2020.103649
11. Yaroslavtsev A.G., Baryakh A.A., Sanfirov I.A., Fedoseev A.K., Tsayukov A.A. Engineering seismic application in geomechanical calculations of complex mine technical objects. In: 12th Conference and Exhibition Engineering Geophysics 2016, Anapa, April 25–29, 2016. Curran Associates, Inc.; 2016, pp. 154–160.
12. Sanfirov I.A., Stepanov Yu.I., Fat’kin K.B., Gerasimova I.Yu., Nikiforova A.I. Shallow geophysical exploration of the Upper Kama Potash Salt Deposit. Journal of Mining Science. 2013;49(6):902–907. https://doi.org/10.1134/S1062739149060087
13. Миньков С.И., Бобров В.Ю., Санфиров И.А., Ярославцев А.Г., Мехонин Е.А. Импульсный пороховой источник упругих колебаний. Патент РФ RU234713U1. Опубл. 06.06.2025.
14. Yaroslavtsev A.G., Bobrov V.Y., Zhikin A.A. Engineering 3D seismic survey on the potash mine territory. In: 13th Conference and Exhibition Engineering Geophysics 2017, April 2017. European Association of Geoscientists & Engineers; 2017, pp. 1–9. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201700411
15. Ярославцев А.Г., Жикин А.А. Особенности цифровой обработки сейсморазведочных данных при изучении малоглубинной калийной залежи. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(5):188–193.Yaroslavtsev A.G., Zhikin A.A. Features of digital processing of seismic data in the study of shallow potash deposit. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2012;(5):188–193. (In Russ.)
