Анализ источников водного питания прорывов глинистых отложений в горные выработки Соколовского месторождения

Для добычи полезных ископаемых подземным способом серьезную угрозу представляют прорывы подземных вод и обводненных пород из вышележащих осадочных отложений. При системе работ с обрушением кровли, область дезинтеграции над очистными выработками нарушает естественное залегание водоупорных и водоносных горизонтов. Создаются условия для накопления и переноса вод в горные выработки, которые приводят к авариям, вплоть до катастрофических масштабов. Целью исследований является определение пространственно-временного распределения прорывов и выявление источников водного питания прорывов для снижения геотехнических рисков работы ш. Соколовская в условиях производства работ под комплексом водоносных горизонтов осадочных пород. Методами исследований служат классификация и анализ данных мониторинга прорывов, сопоставление распределения прорывов с геостатистическими параметрами основных водоносных горизонтов. Подавляющая часть масштабных аварий, вызванных прорывами, приурочена к центральной и северной зонам воронкообразования на земной поверхности. Наиболее рискованным этапом отработки рудного тела являются начальная стадия очистных работ на нижнем рабочем горизонте. Источниками водного питания основной части прорывов являются области высоких остаточных столбов мелового горизонта на севере и западе Соколовского месторождения. Рациональный целевой дренаж, направленный на осушение выявленных участков водоносного комплекса, является оптимальным способом снижения риска аварий.

Ефремов Е.Ю. Анализ источников водного питания прорывов глинистых отложений в горные выработки Соколовского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 56–67. DOI: 10.25018/0236-14932020-31-0-56-67.

Работа выполнена в рамках Государственного задания № 075—00581—19— 00. Тема № 0405—2019—007. Тема 3 (2019—2021 гг.).

Ефремов Евгений Юрьевич — научный сотрудник Института горного дела Уральского отделения РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58, e-mail: Efremov-eu@mail.ru

1. Szwedzicki T. Geotechnical precursors to large-scale ground collapse in mines // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. — 2001. — V.38. — № 7. — pp. 957–965

2. Brady B.H. G., Brown E.T. Rock Mechanics: For Underground Mining. — Springer Science & Business Media, 2007. — 628 p.

3. Sun W., Zhou W. Jiao J Hydrogeological Classification and Water Inrush Accidents in China’s Coal Mines // Mine Water and the Environment. — 2016. — V.35. — № 2. — pp. 214–220. — doi.org/10.1007/s10230—015—0363—3.

4. Seymour C. Mining disasters — What lessons can be learnt // Conference Paper Conference: Queensland Mine Safety Conference: Queensland, Australia 2005. — pp. 19—31 [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.qldminingsafety.org.au/_ dbase_upl/SafeConf05.pdf 04.12.2018.

5. Vutukuri V.S., Singh R.N. Mine Inundation-Case Histories // Mine water and the environment. — 1995. — V. 14. — №1. — pp. 107–130.

6. Job B. Inrushes at British collieries: 1851 to 1970. // Colliery Guardian.– 1987. — V. 235. — № 5. — pp. 192–201.

7. Анализ инженерных решений при спасении людей на шахте «Западная-Капитальная» ООО «Компания «Ростовуголь» во время аварии 23.10.03 / С.Г. Пелих, В.В. Родимов, В.Е. Борзяк, В.П. Шаповалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2005. — №2. — С. 191—193

8. Трифонова П. «Алроса» начнет восстанавливать рудник «Мир» в 2020 году // Ведомости. — 27 апреля 2018 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www. vedomosti.ru/business/articles/2018/04/27/768142-alrosa-nachnet 21.02.2019.

9. Bringemeier D. Inrush and mine inundation — A real threat to Australian coal mines? // International Mine Water Association Annual Conference: Bunbury, Australia 30.09.2012 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/281593908_ Inrush_and_mine_inundation_-_A_real_threat_to_Australian_coal_mines.

10. Overburden failure and the prevention of water and sand inrush during coal mining under thin bedrock / Yang W. Xia X. Zhao G. Ji Y. Shen D. // Mining Science and Technology (China). — 2011. — V. 21. — № 5. — pp. 733–736.

11. Zhou W., Li G. Impact of karst water on coal mining in North China // Environmental Geology. — 2006. — V.49. — №3. — pp. 449–457. — DOI: 10.1007/s00254—005—0102— 3.

12. Дубынин Н.Г., Храмцов В.Ф., Шеховцов В.С. Предотвращение прорывов глинистых пород при разработке рудных месторождений. — Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1989. — 124 c.

13. Усанов С.В. Крутиков А.В. Мельник Д.Е. Обеспечение промышленной безопасности при разработке соколовского железорудного месторождения подземным способом в условиях обводненной налегающей толщи // Проблемы недропользования. — 2018. — № 4. — C. 82–89. — DOI: 10.25635/2313—1586.2018.04.082.

14. Hoek E. Prediction of Hazards in Underground Excavations // IFAC Proceedings Volumes. — 1985. — V.18. — № 6. — pp. 1–5.

15. Sokolov I.V., Smirnov A.A., Antipin Y.G., Baranovsky K.V., Nikitin I.V., Rozhkov A.A. Experimental investigation of underground mining of high-grade quarts in Kyshtym mine. // Journal of mining science. — 2018. — V.54. — №1. — P.85—93.

16. Далатказин Т.Ш. Исследование минерального состава глинистых отложений коры выветривания при выполнении геодинамической диагностики для обеспечения безопасности объектов недропользования // Проблемы недропользования. — 2018. — № 3. — С. 39–43 DOI: 10.25635/2313—1586.2018.03.039.

17. Ведерников А.С. Уточнение сейсмичности месторождений в «асейсмичном» районе республики Казахстан // Проблемы недропользования. — 2018. — № 4. — С.23–28. — DOI: 10.25635/2313—1586.2018.04.023

18. Ведерников А.С., Григорьев Д.В., Зуев П.И. Опыт проведения геофизических исследований при сейсмомикрорайонировании территорий особо ответственных объектов // XV Уральская молодежная научная школа по геофизике: сб. науч. ст. 2016. — С.56—60[In Russ]

19. Особенности напряженного состояния горного массива Соколовского железорудного месторождения / А.Е. Балек, А.А. Панжин, Ю.П. Коновалова, Д.Е. Мельник // Инновационные геотехнологии при разработке рудных и нерудных месторождений: Междунар. научно-техн. конф., 7, Екатеринбург, 11.04.2018: сб. докл. / отв. за вып. Н.Г. Валиев. — Екатеринбург: УГГУ. — 2018. — C. 256–265.

20. Учет специфики комбинированной разработки рудных месторождений при натурных замерах напряженного состояния породного массива / Балек А.Е., Панжин А.А., Коновалова Ю.П., Мельник Д.Е. // Горный журнал. — 2018. — № 4. — С. 20–27. — DOI: 10.17580/gzh.2018.04.04.

21. Ефремов Е.Ю. Обоснование критерия завершения процесса воронкообразования // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. — 2018. — №4. — C.12–22.

22. Ma D., Cai X., Li Q., Duan H. In-Situ and Numerical Investigation of Groundwater Inrush Hazard from Grouted Karst Collapse Pillar in Longwall Mining. // MDPI. — 2018. — V 10. — № 9. — DOI: 10.3390/w10091187

23. Wang Y., Geng F., Yang Sh., Jing H., Meng B. Numerical simulation of particle migration from crushed sandstones during groundwater inrush. // Journal of Hazardous Materials. — 2019. — V 362. — pp. 327—335. — DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.09.011