Сейсмические работы при геодинамическом районировании массива горных пород и руд в условиях разработки глубоких рудников

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2018-1-137-46-47

Л.К. Мирошникова, д-р геол.-минерал. наук, доц. кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ФГБОУ ВО«Норильский государственный индустриальный институт»

З.Г. Уфатова, доц. кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ФГБОУ ВО «Норильский государственныйиндустриальный институт»

К.А. Кирпиченков, аспирант кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ФГБОУ ВО «Норильский государственный индустриальный институт»

Актуальность

Геомеханическая модель Талнахского рудного узла на основе геодинамического районирования позволяет разработать технологические регламенты безопасного ведения горных работ, прогнозировать проявления горного давления на глубоких уровнях отработки Октябрьского месторождения. Задачей геодинамического районирования горного массива в полях рудника «Октябрьский» и рудника «Таймырский» является определение блочного строения массива с определенными направлениями и величинами главных напряжений в различных блоках, установление динамического взаимодействия блоков, выделение тектонически напряженных зон. Осуществление геодинамического районирования производится на основе банка данных зарегистрированных сейсмособытий.

Геологическое строение рудной зоны Октябрьского месторождения

Рудная зона представлена тремя промышленными типами сульфидных медно-никелевых руд, залегающих в интервалах глубин от 450 до 1050 м: богатые (сплошные), вкрапленные в интрузии и «медистые» (прожилково-вкрапленные во вмещающих интрузив породах) (рис. 1). Наибольшую сложность в строении рудной зоны вносят различные по ориентировке и амплитуде разрывные нарушения. Рудное тело на таких участках имеет мозаично-блоковое строение вследствие широкого развития сбросовых и сбросово-сдвиговых деформаций, осложненных мелкоамплитудными смещениями и оперяющими трещинами (см. рис. 1).Геологический разрез по разведочному орту (по данным геологического отдела ПО «Норильск- геология», 2011)

Рис. 1 Геологический разрез по разведочному орту (по данным геологического отдела ПО «Норильск-геология», 2011): 1 – сплошные руды; 2 – медистые руды; 3 – вкрапленные руды бедно-вкрапленные; 4 – вкрапленные руды богато-вкрапленные; 5 – габбродолериты; 6 – роговики; 7 – тектонические нарушения; 8 – скважины; 9 – горные выработки

Геотехнология

Октябрьское месторождение в пределах исследуемой территории разрабатывается рудником «Таймырским» и рудником «Октябрьский». В рудном поле рудника «Таймырский» рудные залежи осложнены разрывной тектоникой, здесь выделяется Большой горст, являющийся границей полей рудника «Октябрьский» и рудника «Таймырский» (горизонты -750 м … -1200 м) (рис. 2).Рис. 2 Строение рудого тела в полях рудника «Октябрьский» и рудника «Таймырский» месторождения Октябрьское (по данным геологического отдела рудника «Октябрьский», 2011)

Рис. 2 Строение рудого тела в полях рудника «Октябрьский» и рудника «Таймырский» месторождения Октябрьское (по данным геологического отдела рудника «Октябрьский», 2011)

Строение и напряженное состояние массива горных пород изучается методом геодинамического районирования еще до начала освоения месторождения. Значительные объемы данных об опасных геодинамических процессах в горных массивах стали доступны благодаря активному внедрению сейсмического мониторинга цифровой регистрирующей аппаратуры.

Сейсмический мониторинг на шахтном поле рудника «Октябрьский» и рудничного поля рудника «Таймырский», разрабатывающих западную часть Октябрьского месторождения, осуществляется Центром автоматизированных систем контроля горного давления (ЦАСКГД) на базе сейсмостанции «Норильск», состоящей из 20 подземных сейсмостанций. Контролируемая ими площадь составляет 1,5х2,5 км2, разнос сейсмополигонов по вертикали составляет 550 м, по горизонтали они разнесены в пределах 2 км. Поверхностные сейсмополигоны отсутствют.

Необходимо отметить, что горные удары, микроудары и толчки в массиве в основном отмечались на первом этапе развития очистных работ, характеризующемся выемкой горизонтальных слоев в первой ленте на всю мощность рудного тела, и в большинстве случаев были приурочены к взрывным работам [2, 3].

Основная часть сейсмособытий отмечается в породах кровли и подошве рудного тела, а также в зонах тектонических нарушений (горные сбросы) (см. рис. 1, 2, 3) перед фронтом очистных работ, в породах почвы и кровли рудно го тела в рудном теле (шахта 2, зоны 1–4, панели 3–9), а также в предохранительном целике ВЗС–ВСС (панель 10) рудника «Октябрьский». Наиболее сейсмоактивной зоной являлась южная часть РМ-1ю (панель 9, зона 4). Затем, в плане убывания сейсмоактивности, следуют северная часть РМ-1 (панели 3–5), район целика ВЗС-ВСС, РМ-2 (панели 5–8) и в поле медистых руд (см. рис. 3).Рис. 3 План расположения рудного тела рудника «Октябрьс- кий», отрабатываемого с закладкой выработанного пространства (закладочный массив обозначен серым цветом, отрабатываемые массивы – треугольной заливкой); – места расположения подземных сейсмопавильонов, окружностями отмечены зоны повышенной сейсмоактивности; РМ- разделительный массив: РМ –1с – первый северный; РМ–1ю – первый южный; РМ–2 – второй.

Рис. 3 План расположения рудного тела рудника «Октябрьс-кий», отрабатываемого с закладкой выработанного пространства (закладочный массив обозначен серым цветом, отрабатываемые массивы – треугольной заливкой); Δ– места расположения подземных сейсмопавильонов, окружностями отмечены зоны повышенной сейсмоактивности; РМ- разделительный массив: РМ –1с – первый северный; РМ–1ю – первый южный; РМ–2 – второй.

Обработка и анализ банка данных сейсмособытий за шестилетний период показывает, что крупные сейсмособытия регистрировались в сформированных ранее зонах в полях рудника «Октябрьский» и рудника «Таймырский». Зоны сейсмической активности не меняют своего местоположения и приурочены в основном к тектоническим нарушениям и зонам их влияния (см. рис. 3). Предполагается, что каждому уровню выделенной сейсмической энергии соответствует определенный объем горного массива, при этом, чем больше уровень выделяемой сейсмособытием энергии, тем большим по размерам структурным элементом или объемом массива геосреды он обусловлен [1].

Выводы

Геодинамическое районирование Октябрьского месторождения в районе рудника «Октябрьский» и рудника Таймырский на основе банка данных зарегистрированных сейсмособытий позволяет выделение тектонически напряженных зон, которые обуславливают блочную структуру месторождения, установление динамического взаимодействия блоков.

Ключевые слова: геодинамическое районирование, массив горных пород, сейсмособытия, подземная разработка

Журнал "Горная Промышленность" №1 (137) 2018, стр.46–47