Применение методов шахтной геофизики для решения задач горно-геологического направления

Карагандинский угольный бассейн характеризуется сложным строением. Наличие зон геологической нарушенности, таких как тектонические нарушения, размывы, изменчивая гипсометрия пласта и др., затрудняет проведение подземных горных работ. В настоящее время в мировой практике шахтная геофизика широко применяется с целью изучения геологического строения и решения различных горнотехнических задач. В Карагандинском бассейне в конце XX в. стали применяться методы шахтной геофизики. К таким методам относятся шахтная сейсморазведка и электроразведка. Первоначально сейсморазведочные работы выполнялись методом отраженных волн по методике общей глубинной точки. Однако по-прежнему актуальной остается проблема получения объективного изображения геологической среды, связанная с особенностями возбуждения упругих волн в шахтных условиях (особенности генерируемого волнового поля, закономерности его распространения, направленность источника). Разработан и применён метод шахтной сейсморазведки, основанный на регистрации каналовых и граничных волн, позволяющий получить детальную геолого-геофизическую модель участка месторождения. За счет обработки обоих типов волн достигается повышение разрешающей способности метода с получением информации как об угольном пласте, так и о вмещающих породах, а также о состоянии кровли пласта. Приведена методика измерений в шахтных условиях, показаны результаты опробования методики выполнения полевых работ в условиях шахт, получены сейсмические и диэлектрические характеристики с высокой контрастностью и четкой прослеживаемостью нарушенных зон.

Садчиков А. В., Замалиев Н. М., Ахматнуров Д. Р., Мусин Р. А., Ганюков Н. Ю. Применение методов шахтной геофизики для решения задач горно-геологического направления // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 6. – С. 109–124. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_6_0_109.

Исследование было профинансировано Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках программно-целевого финансирования для реализации научной и научно-технической программы IRN №BR24993009.

Садчиков Александр Викторович¹ — канд. техн. наук, cтарший преподаватель, e-mail: a.sadchikov@kstu.kz, ORCID ID: 0000-0002-6022-2073,
Замалиев Наиль Мансурович¹ — доктор PhD, и.о. доцента, e-mail: nailzamaliev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0628-2654,
Ахматнуров Денис Рамильевич¹ — доктор PhD, руководитель лаборатории, e-mail: d.akhmatnurov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9485-3669,
Мусин Равиль Альтавович¹ — доктор PhD, e-mail: R.A.Mussin@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-1206-6889,
Ганюков Никита Юрьевич¹ — магистр, научный сотрудник, e-mail: nikitagd99@mail.ru, ORCID ID: 0009-0008-9716-9473,
¹ Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова, Караганда, Казахстан.

Замалиев Н.М., e-mail: nailzamaliev@mail.ru.

1. Белоусов Ф. С. Изучение состояния пород переходных зон в условиях их естественного залегания методами шахтной сейсморазведки при комбинированной разработке кимберлитовых трубок // Инженерная физика. — 2021. — C. 49—56. DOI: 10.25791/infizik.1.2021.1187.

2. Ярославцев А. Г., Клестов И. М. Особенности обработки данных шахтной сейсморазведки с целью разделения P и S волн // Горное эхо. — 2020. — № 3. — С. 101—106. DOI: 10.7242/ echo.2020.3.20.

3. Канарейкин Б. А., Сальников А. С., Напреев Д. В., Мосягин Е. В., Гошко Е. Ю. Первый опыт изучения складчатой структуры угольных пластов в Горловском антрацитовом бассейне методом сейсморазведки // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2022. — № 2. — С. 99—107. DOI: 10. 33764/2618-981X-2022-2-2-99-107.

4. Новгородцева Л. А., Туманов В. В., Шаповалов О. Л., Бородин Д. С., Ялпута Е. А. Изучение предпосылок применения микросейсмических методов для выявления газоносных структур в условиях шахтного поля ш. «Калиновская-Восточная» // Журнал теоретической и прикладной механики. — 2023. — № 4. — С. 89—105. DOI: 10.24412/0136-4545-2023-4-89-101.

5. Мельник В. В., Замятин А. Л. Оценка точности и информативности геофизических методов для решения задач картирования структурных неоднородностей в шахте // Проблемы недропользования. — 2024. — № 1. — С. 90—101. DOI: 10.25635/2313-1586.2024.01.090.

6. Далатказин Т. Ш., Ведерников А. С., Григорьев Д. В., Замятин А. Л., Зуев П. И. Опыт применения геофизических методов в комплексе геодинамической диагностики горного массива // Горная промышленность. — 2022. — № 1. — С. 105—110. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-1S105-110.

7. Eiichi Arai State-of-the-art geophysics for metal exploration // Resource Geology. 2021, vol. 71, no. 4, pp. 470— 491. DOI: 10.1111/rge.12271.

8. Анциферов А. В., Туманов В. В., Новгородцева Л. А., Анциферов В. А., Бородин Д. С. Возможности обнаружения трещиноватых газонасыщенных зон на шахтных полях с использованием микросейсм // Труды РАНИМИ. — 2023. — Т. 20-21. — С. 101—111.

9. Соловьев А. В. Количественные оценки скоростей тектонических процессов: методология и результаты / Современные проблемы наук о Земле. Тезисы Всероссийской научной конференции. — М., 2022. — С. 64—66.

10. Акматов Д. Ж. Методика численного моделирования полей напряжений в районе размещения угольных шахт // Горная промышленность. — 2023. — № 1. — С. 39—44.

11. Батугин А. С. Общие закономерности проявления сильных горных ударов и индуцированных землетрясений на участках земной коры с предельно напряженным состоянием // Горный журнал. — 2021. — № 1. — С. 22—27. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.04.

12. Новгородцева Л. А., Ялпута Е. А., Шалованов О. Л., Бородин Д. С. Предпосылки применения микросейсмических наблюдений для изучения опасных скоплений метана в приразломных зонах // Журнал теоретической и прикладной механики. — 2022. — № 4. — С. 86—95. DOI: 10.24412/0136-4545-2022-4-86-96.

13. Тарасов С. А. Уточнение скоростного разреза осадочной толщи методом Накамуры на новых сейсмических станциях ИДГ РАН // Российский сейсмологический журнал. — 2020. — Т. 2. — № 4. — С. 43—50.

14. Ali M. I., Dirawan G. D., Idkhan A. M., Hasim A. H. Identification of potential mineral in a mining area plan using geoelectrical investigation // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 1, no. 4, pp. 433—441.

15. Chunlin Liu, Guoxun Li, Chuantao Yu Methods for the geophysical exploration and sustainable utilisation of coalbed methane resources in abandoned mines of Shanxi, China // Sustainability. 2024, vol. 16, no. 7, article 2677. DOI: 10.3390/su16072677.

16. Gong Yu-Fei, Zhu Chen-Yang, Zhu Guo-Wei Analysis of physical parameters of materials similar to coal and rock mass based on geophysical model construction of mines // Applied Geophysics. 2023, vol. 1, pp. 116—120. DOI: 10.1007/s11770-022-0957-z.

17. Садчиков А. В., Желаева Н. В., Токушева Ж. Т., Пономарёва М. В. Применение методов сейсмотомографии для решения различных задач в горно-геологическом направлении // Вестник Киевского национального университета им. Тараса Шевченко. — 2021. — С. 50—54. DOI: 10.17721/1728-2713.92.07.

18. Yue Niu, Enyuan Wang, Zhonghui Li, Feng Gao, Zhizhen Zhang, Baolin Li, Xin Zhang Identification of zones dangerous for coal and gas emissions by inversion of electric potential in the process of developing deep coal seams // Mining Mechanics and Rock Mining. 2022, vol. 55, pp. 3439—3450. DOI: 10.1007/s00603-022-02804z.

19. Hinojosa H. R., Kirmizakis P., Soupios P. Historic underground silver mine workings detection using 2D electrical resistivity imaging (Durango, Mexico) // MDPI Minerals. 2022, vol. 12, article 491. DOI: 10.3390/min12040491.