Использование критериев геодинамического прогноза по данным сейсмического мониторинга при отработке угольного пласта

Приведены краткие описания системы сейсмического мониторинга GITS, функционирующей на шахте «Осинниковская» (АО «Распадская угольная компания»), а также алгоритмов обработки сейсмической информации. В качестве энергетической характеристики сейсмической активности массива использован показатель F, включающий сейсмическую деформацию и суммарную сейсмическую активность массива за расчетный интервал времени. Представлены результаты математического моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в виде карт с изолиниями коэффициента концентрации вертикальных напряжений, вертикальных и горизонтальных смещений в пласте и кровле пласта Елбанский-5. Сопоставление результатов математического моделирования и сейсмического мониторинга позволило выявить взаимосвязь коэффициента концентрации вертикальных напряжений в кровле пласта и комплексного сейсмического параметра, причем именно использование интегральных показателей данных параметров и позволяет повысить информативность в 1,5–2,5 раза. В качестве второго геомеханического параметра, характеризующего опасность динамического явления, предложено использовать расстояние от обнажения до точки максимума и информирующего параметра. На основе результатов комплексных экспериментальноаналитических исследований разработаны номограммы для геодинамического прогноза по геофизическим и геомеханическим параметрам. Для условий шахты «Осинниковская» разграничительная линия «опасно-неопасно» описывается показательной функцией, при этом диапазоны значений следующие: комплексного сейсмического параметра 30–680 ед. и для интегрального показателя комплексного сейсмического параметра 25–138 ед.; расстояние от обнажения до точки максимума 5,0–37,0 м.

Разумов Е. Е., Простов С. М., Петрова О. А. Использование критериев геодинамического прогноза по данным сейсмического мониторинга при отработке угольного пласта // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 11. – С. 139–151. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_11_0_139.

Разумов Егор Евгеньевич¹ — аспирант; старший научный сотрудник, e-mail: razumov@vnimi.ru, АО «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела — межотраслевой научный центр ВНИМИ»,
Простов Сергей Михайлович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: psm.kem@mail.ru,
Петрова Ольга Александровна — канд. техн. наук, доцент, Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: ol_petrova@mail.ru,
¹ Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева.

Разумов Е.Е., e-mail: razumov@vnimi.ru.

1. Сидляр А. В., Грунин А. П., Константинов А. В. Результаты применения геоакустической системы контроля горного давления «Prognoz-ADS» на удароопасных месторождениях Дальнего Востока и других регионов России / Молодые ученые — Хабаровскому краю: Материалы XXV краевого конкурса молодых ученых. — Хабаровск: ТОГУ, 2023. — С. 59—61.

2. Константинов А. В., Гладырь А. В. Проектирование универсальной измерительно-аналитической платформы для исследования состояния породного массива // Известия вузов. Горный журнал. — 2019. — № 4. — С. 24—32. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-24-32.

3. Терешкин А. А., Цой Д. И., Рассказов М. И., Константинов А. В. Исследование параметров удаленности сигналов акустической эмиссии с помощью прибора локального контроля «Prognoz-L» // Глобальная наука и инновация 2021: Центральная Азия. — 2021. — № 1(12). — С. 24—28.

4. Shaporeva G., Bizyaev A., Yakovitskaya G. Analysis of electromagnetic emission signals accompanying the process of rock destruction / Progress through Innovations: Proceedings VII International Academic and Research Conference of Graduate and Postgraduate Students. Novosibirsk, 2018, pp. 159—160.

5. Вострецов А. Г., Бизяев А. А., Яковицкая Г. Е. Экспериментальные исследования по синхронной регистрации механических и электромагнитных параметров сигналов ЭМИ при нагружении образцов горных пород // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. — 2018. — № 3(40). — С. 38—46. DOI: 10.17212/1727-2769-2018-3-38-46.

6. Вострецов А. Г., Кулаков Г. И., Бизяев А. А., Яковицкая Г. Е. Измерительная система синхронной регистрации сигналов ЭМИ и механических параметров деформирования образцов горных пород в лабораторных экспериментах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2017. — № 6. — С. 204—210. DOI: 10.15372/FTPRPI20170622.

7. Tian X., Song D., He X., Khan M., Li Z., Qiu L., Liu X. On the characterization and correlation of the rock failure-induced electromagnetic radiation and micro-vibration // Engineering Geology. 2022, vol. 311, no. 3, article 106879. DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106879.

8. Klyuchkin V., Novikov V., Okunev V., Zeigarnik V. Acoustic and electromagnetic emissions of rocks: insight from laboratory tests at press and shear machines // Environmental Earth Sciences. 2022, vol. 81, no. 64, pp. 1—13. DOI: 10.1007/s12665-022-10189-z.

9. Лебедев М. О., Романевич К. В., Шляев С. А. Метод регистрации естественного электромагнитного излучения горных пород в составе системы комплексного геотехнического мониторинга тоннелей // Метро и тоннели. — 2023. — № 1. — С. 35—40.

10. Frid V., Wang E. Y., Mulev S. N., D. Li X. The fracture induced electromagnetic radiation: approach and protocol for the stress state assessmentfor mining // Geotechnical and Geological Engineering. 2021, vol. 39, pp. 3285—3291. DOI: 10.1007/s10706-021-01682-6.

11. Романевич К. В., Лебедев М. О., Андрианов С. В. Результаты долгосрочного геотехнического мониторинга горных тоннелей с использованием метода электромагнитной эмиссии в период 2009 — 2022 гг. / ГЕОСОЧИ-2022. Тематическая сессия «Современное состояние и перспективы развития инженерной геофизики»: Материалы международной научно-практической конференции. — Тверь: ПолиПРЕСС, 2022. — С. 56—61.

12. Лебедев М. О., Романевич К. В., Мулёв С. Н., Старников В. Н. Предпосылки оперативного прогноза опасных геомеханических явлений при строительстве подземных сооружений метрополитена в Санкт-Петербурге // Горная промышленность. — 2023. — № S1. — 150—158. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-S1-150-158.

13. Егоров А. П., Рыжов В. А. К вопросу систематизации геофизических исследований геомеханического состояния массива горных пород и земной поверхности для оперативного контроля безопасности ведения горных работ на угольных шахтах // Уголь. —2019. — № 10. — С. 22—28.

14. Копылов К. Н., Смирнов О. В., Кулик А. И., Потапов П. В. Испытания автоматизированной системы акустического контроля состояния массива горных пород // Уголь. — 2015. — № 7. — С. 44—47.

15. Meifeng C. Prediction and prevention of rockburst in metal mines. A case study of Sanshandao gold mine // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016, vol. 8, no. 2, pр. 204—211. DOI: 10.1016/j.jrmge.2015.11.002.

16. Manchao H., Fuqiang R., Dongqiao L. Rockburst mechanism research and its control // International Journal of Mining Science and Technology. 2018, vol. 28, no. 5, pр. 829—837. DOI: 10.1016/j. ijmst.2018.09.002.

17. Azhari A., Ozbay U. Evaluating the effect of earthquakes on open pit mine slopes / 50th U.S. Rock Mechanics. Geomechanics Symposium. 2016, Houston, Texas. 2016, pp. 315—324.

18. Williams-Stroud S. C. Earth stress and seismic hazard from the size-frequency distribution of seismic events / 51st U.S. Rock Mechanics. Geomechanics Symposium. 2017, California, SanFrancisco. 2017, pp. 544—550.

19. Разумов Е. Е., Рукавишников Г. Д., Мулев С. Н., Простов С. М. Основные принципы построения систем сейсмического мониторинга при отработке удароопасных угольных пластов // Горный журнал. — 2021. — № 1. — С. 8—12. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.02.

20. Разумов Е. Е., Простов С. М., Петрова О. А. Экспериментально-аналитическое исследование динамики геомеханических процессов при отработке угольного пласта в районе тектонического нарушения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 3. — С. 102—118. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_3_0_102.