Эрозионные врезы в солях. Обнаружение шахтной сейсморазведкой и геомеханическое обоснование их природы

Представлены результаты шахтной сейсморазведки методом отраженных волн по методике общей глубинной точки на поперечных волнах с разделением отражений, их геологическая интерпретация и геомеханическое обоснование природы выявленных структур. Разработанный авторами статьи способ разделения волновых полей позволил впервые в истории геологоразведки Верхнекамского месторождения солей в явном виде обнаружить геологические структуры, известные в структурной геологии, но ни разу не зафиксированные ранее на Верхнекамском месторождении. Подробно рассмотрена геологическая интерпретация эрозионного вреза, обнаружение которого является важным шагом на пути к безопасной эксплуатации калийных рудников. Перечислены условия формирования эрозионных врезов и приведено геомеханическое обоснование процесса формирования трещин в сводовой части поднятий. Показано, что разработанный способ позволяет значительно повысить детализацию и достоверность формируемых геологических моделей. Введение сейсморазведочных работ на поперечных волнах с разделением отражений в практику опережающих геологоразведочных работ позволяет сделать их более информативными, выявить аномалии, локализация которых была ранее недоступна, и, следовательно, резко снизить риск возникновения аварийных ситуаций при подземной отработке Верхнекамского месторождения солей.

Ключевые слова: Верхнекамское месторождение солей, геофизика, метод отраженных волн, методика общей глубинной точки, способ шахтной сейсморазведки на поперечных волнах с разделением отражений, геология, геомеханика, эрозионный врез, зона трещиноватости, водозащитная толща, инверсионный рельеф, антиклиналь, трещины отрыва.

Как процитировать:

Пригара А. М., Грибков Д. С., Аптуков В. Н., Царев Р. И., Жуков А. А. Эрозионные врезы в солях. Обнаружение шахтной сейсморазведкой и геомеханическое обоснование их природы // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 2. – С. 72–85. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_2_0_72.

Благодарности:

Информация об авторах:

Пригара Андрей Михайлович^1,2 — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: Andrey.Prigara@uralkali.com, ORCID ID: 0000-0003-0129-6133,
Грибков Дмитрий Сергеевич¹ — научный сотрудник, e-mail: Dmitry.Gribkov@uralkali.com,
Аптуков Валерий Нагимович^1,2 — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: valeryaptukov@gmail.com,
Царев Роман Ильич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: Roman.Tsarev@uralkali.com, ORCID ID: 0000-0002-7794-411X,
Жуков Александр Анатольевич¹ — канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: Aleksandr.Zhukov@uralkali.com, ORCID ID: 0000-0003-3819-4309,
¹ АО «ВНИИ Галургии»,
² Пермский государственный национальный исследовательский университет.

 

Контактное лицо:

Пригара А.М., e-mail: Andrey.Prigara@uralkali.com.

Список литературы:

1. Кудряшов А. И. Верхнекамское месторождение солей. 2-е изд., перераб. — М.: Эпсилон Плюс, 2013. — 368 с.

2. Голубев Б. М. Строение соляной толщи Верхнекамского месторождения: Автореф. дисс. … канд. геол.-минерал. наук. — Пермь: ПГУ, 1972. — 31 с.

3. Jackson M. P. A., Hudec M. R. Salt tectonics principles and practice. Cambridge, 2017, 498 p.

4. Барях А. А., Евсеев А. В. Ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 9. — С. 5—29. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29.

5. Зубов В. П., Ковальский Е. Р., Антонов С. В., Пачгин В. В. Повышение безопасности рудников при отработке Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 5. — С. 22—33. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33.

6. Milanovic P., Maksimovich N., Meshcherikova O. Dams and Reservoirs in Evaporites. Switzerland: Springer, 2019, 170 p.

7. Giannino F., Leucii G. Electromagnetic Methods in Geophysics: Applications in GeoRadar, FDEM, TDEM, and AEM, 1st Edition. Hoboken: Wiley, 2021, 304 p.

8. Teare B. L., Ruiz H., Agbona A., Wolfe M., Dobreva I., Adams T., Selvaraj M., Hays D. Effect of soil water on gpr estimation of bulked roots, methods, and suggestions // Research Square. 2021, pp. 1—19. DOI: 10.21203/rs.3.rs-907807/v1.

9. Gendzwill D. J., Randy Brehm. High-resolution seismic reflections in a potash mine // Geophysics. 1993, vol. 58, no. 5, pp. 741—748.

10. Rapetsoa M. K., Manzi M. S. D., Westgate M., Sihoyiya M., James I., Onyebueke E., Kubeka P., Durrheim R. J., Kgarume T. Cost-effective in-mine seismic experiments to image platinum deposits and associated geological structures at Maseve platinum mine, South Africa // Near Surface Geophysics. 2022, vol. 20, no. 6, pp. 572—589. DOI: 10.1002/nsg.12216.

11. Rapetsoa M. K., Manzi M. In-mine seismic method for platinum orebody exploration in Maseve Platinum Mine, South Africa / NSG2021 27th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics. 2021, vol. 2021, pp. 1—5. DOI: 10.3997/2214-4609.202120195.

12. Matloga S., Manzi M., Bybee G. Interpretation of legacy 3D seismic data for underground platinum mines: Implication for mine safety / NSG2022 4th Conference on Geophysics for Mineral Exploration and Mining. 2022, vol. 2022, pp. 1—5. DOI: 10.3997/2214-4609.202220153.

13. Mahlalela V., Manzi M. Interpretation of legacy 3D seismic data from oryx mine in South Africa using seismic attributes / NSG2022 4th Conference on Geophysics for Mineral Exploration and Mining. 2022, vol. 2022, pp. 1—5. DOI: 10.3997/2214-4609.202220175.

14. Gillot E., Ponglungca A., Mounier P., Timberlake C. 3D seismic application for Mae Moh coal mine development / 24th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics. 2018, vol. 2018, pp. 1—5. DOI: 10.3997/2214-4609.201802609.

15. Kolesov S., Kuzin A., Kondrashkov V. High-resolution vibroseismology on the mining field / Engineering and Mining Geophysics 2019, 15th Conference and Exhibition. 2019, vol. 2019, pp. 1—9. DOI: 10.3997/2214-4609.201901763.

16. Савич А. И., Коптев В. И., Никитин В. Н., Ященко З. Г. Сейсмоакустические методы изучения массивов скальных пород. — M.: Недра, 1969. — 328 с.

17. Владов М. Л., Капустин В. В., Пятилова А. М., Кувалдин А. В. Георадарные наблюдения для оценки проводимости геологической среды. Лабораторный эксперимент // Геофизические исследования. — 2017. — № 3(18). — С. 5—16. DOI: 2010.21455/gr2017.3-1.

18. Судакова М. С., Владов М. Л. Современные направления георадиолокации // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. — 2018. — № 2. — С. 3—12. DOI: 10.33623/0579-9406-2018-2-3-12.

19. Бабкин А. И. Пространственные интерференционные системы сейсмоакустических наблюдений в условиях горных выработок калийных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 1. — С. 261—267.

20. Бабкин А. И. Шахтная сейсмоакустика по методике многократных перекрытий (на примере Верхнекамского месторождения калийных солей): Автореф. дисс. … канд. техн. наук. — Пермь: Горный институт УрО РАН, 2001. — 36 с.

21. Вагин В. Б. Шахтные сейсмические методы изучения строения массивов соляных пород. — Минск: БелНИЦ «Экология», 2010. — 188 с.

22. Кулагов Е. В. Особенности сейсмических волн, возбуждаемых в массиве соляных пород на Старобинском месторождении // Лiтасфера. — 2012. — № 2 (37). — С. 105—111.

23. Жуков А. А., Пригара А. М., Царев Р. И., Шусткина И. Ю. Способ шахтной сейсморазведки для изучения особенностей геологического строения ВКМС // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 4. — С. 121—136. DOI: 10.25018/02361493-2019-04-0-121-136.

24. Жуков А. А., Пригара А. М., Царев Р. И., Шусткина И. Ю., Ворошилов В. А. Влияние направленности источников и приемников на результаты шахтной сейсморазведки // Геофизика. — 2019. — № 5. — С. 26—36.

25. Пригара А. М. Особенности обработки данных шахтной сейсморазведки на поперечных волнах с разделением отражений / Материалы конференции EAGE «Инженерная и рудная геофизика». — Пермь, 2020. — C. 1—11. DOI: 10.3997/2214-4609.202051166.

26. Царев Р. И., Глухих А. В., Жуков А. А., Морошкина Ю. Н., Пригара А. М., Геологическое обоснование результатов шахтной сейсморазведки на поперечных волнах с разделением отражений ПВРО / Материалы конференции EAGE «Инженерная и рудная геофизика». — Пермь, 2020. — С. 1—8. DOI: 10.3997/2214-4609.202051151.

27. Царев Р. И., Пригара А. М., Жуков А. А. Возможности сейсморазведки на поперечных волнах / Материалы конференции EAGE «Инженерная и рудная геофизика». — Геленджик, 2019. — С. 1—9. DOI: 10.3997/2214-4609.201901765.

28. Пригара А. М., Жуков А. А., Царев Р. И., Шусткина И. Ю., Ворошилов В. А. Патент РФ № 2709415/С1. Способ шахтной сейсмической разведки. 02.04.2019.

29. Михайлов А. Е. Структурная геология и геологическое картирование. — М.: Недра, 1984. — 464 с.

30. Константинова С. А., Аптуков В. Н. Некоторые задачи механики деформирования и разрушения соляных пород. — Новосибирск: Наука, 2013. — 191 с.