Исследование геодинамической активности массива горных пород на карьерах и хвостохранилищах Качканарского горно-обогатительного комбината

Приведены методика и результаты исследования современной геодинамической активности массива горных пород Качканарского горно-обогатительного комбината. Определение параметров цикличных короткопериодных геодинамических движений осуществляется в виде непрерывного мониторинга комплексами спутниковой геодезии за системой пунктов в течение нескольких часов или суток. Необходимость в проведении исследований по организации геодинамического мониторинга на карьерах Качканарского ГОКа обусловлена особенностями тектонического строения вмещающего массива, в частности, влиянием серии активных тектонических нарушений, пересекающих карьеры и хвостохранилища. Установлены амплитуды сдвижений и деформаций в горизонтальной плоскости, по высоте и в трехмерном пространстве. Выполнен двумя независимыми методами анализ точности геодезических построений. Определены методами Фурье-анализа, по пространственно-временным рядам смещений, преобладающие частоты короткопериодных цикличных движений, при этом оценивались графики периодограмм, пиковые значения которых соответствуют периоду короткопериодных деформаций. Показана роль цикличных геодинамических движений в формировании общего напряженно-деформированного состояния района размещения карьеров и хвостохранилищ ЕВРАЗ КГОК. При этом указанные геодинамические движения приводят к формированию усталостных эффектов в конструкциях и материалах, «расшатыванию» массива горных пород, слагающих прибортовой массив, изменению прочностных свойств грунтов, находящихся в основании инженерных сооружений, проявлению эффекта тиксотропии.

Панжин А.А., Панжина Н.А. Исследование геодинамической активности массива горных пород на карьерах и хвостохранилищах Качканарского горно-обогатительного комбината // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 178–187. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-178-187.

Панжин Андрей Алексеевич¹ — кандидат технических наук, ученый секретарь, panzhin@igduran.ru,
Панжина Наталия Александровна¹ — младший научный сотрудник, panzhinа@bk.ru,
¹ Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075 г. Екатеринбург, ГСП-219, Мамина-Сибиряка 58

Панжин А.А.

1. Влох Ю.В. Перспективы развития Качканарского ГОКа // Горный журнал. — 2016. — № 7. — С. 46—50.

2. Кузнецов А.Г., Лытин О.В., Просвирякова Р.П. Хвостохранилище Качканарского ГОКа и перспективы его развития // Горный журнал. — 2003. — № 9. — С. 93—95.

3. Яковлев А.В., Волкодаева М.С., Ермаков Н.И. Тектоническая дезинтеграция массива потенциально оползневого участка борта главного карьера Каканарского ГОКа // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2004. — № 7. — С. 32—35.

4. Зотеев В.Г., Зотеев О.В. Нетипичные деформации бортов глубоких рудных карьеров и меры по их предотвращению // Горный журнал. — 2007. — № 1. — С. 40—45.

5. Покровский Г.И., Войнич-Сяноженцкий Т.Г. Анализ причин аварий грунтовых подпорных сооружений водохозяйственных систем комплексного назначения // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 2. С. 47—52.

6. Сашурин А.Д., Мельник В.В. Использование геоэлектрических методов для оценки геомеханических и гидрогеологических параметров природных и техногенных горных массивов дамбы хвостохранилища Качканарского ГОКа // Горный информационноаналитический бюллетень. — 2002. — № 12. — С. 85—87.

7. Глотов В.Е., Глотова Л.П., Бульбан А.П., Митрофанов И.Д. Хвостохранилище Карамкенского горно-металлургического комбината: инженерно-геологические проблемы и причины аварийного разрушения // Вестник ДВО РАН. — 2010. — № 3. — С. 31—39.

8. Сашурин А.Д. Геомеханика в горном деле: фундаментальные и прикладные исследования // Горный журнал. — 2012. — № 1. — С. 29—32.

9. Сашурин А.Д. // Формирование напряженно-деформированного состояния иерархически блочного массива горных пород // Проблемы недропользования. — 2015. — № 1 (4). С. 38—44.

10. Коновалова Ю.П. Особенности учета геодинамических факторов при выборе безопасных площадок размещения ответственных объектов недропользования // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 6—17.

11. Панжин А.А. Исследование гармоник квазипериодических современных деформаций породного массива на больших пространственно-временных базах. // Горный информационно-аналитический бюллетень. –2010. — № 9. — С. 312—331.

12. Панжин А.А. Исследование короткопериодных деформаций разломных зон верхней части земной коры с применением систем спутниковой геодезии. // Маркшейдерия и недропользование. — № 2(8). — 2003. — C. 43—54.

13. Kenneth M. Cruikshank, Curt D. Peterson. Current State of Strain in the Central Cascadia Margin Derived from Changes in Distance between GPS Stations // Open Journal of Earthquake Research. — 2015. Vol. 4. — pp. 23—36.

14. He X., Hua X., Yu K., Xuan W., Lu T., Zhang W., Chen X. Accuracy enhancement of GPS time series using principal component analysis and block spatial filtering // Advances in Space Research. — 2015. — Vol. 55, Issue 5. March. — pp. 1316—1327.

15. He X., Montillet J.-P., Fernandes R., Bos M., Yu K., Hua X., Jiang W. Review of current GPS methodologies for producing accurate time series and their error sources // Journal of Geodynamics. — 2017. — Vol. 106. May. — pp. 12—29.

16. Фоминых В.Г., Самойлов П.И., Максимов Г.С., Макаров В.А. Пироксениты Качканара. Свердловск: Урал. фил. АН СССР, 1967. 84 с.

17. Свидетельство о государственной регистрации базы данных. База экспериментальных данных о параметрах современных геодинамических движений. /Сашурин А.Д., Мельник В.В., Панжин А.А. и др.; заявитель и правообладатель Институт горного дела УрО РАН (ИГД УрО РАН). — №2014620345.

18. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика: от движений земной коры до мониторинга ответственных объектов // Физика Земли. — 2019. — № 1. — С. 78—103.

19. Doglioni C. A Classification of induced seismicity // Geoscience Frontiers. — 2018. — Vol. 9. — pp. 1903—1909.