Система микросейсмического мониторинга прибортового массива на основе сейсмических датчиков в глубоких скважинах за конечным контуром карьера

Рассмотрены особенности проектирования и реализации сети сейсмического мониторинга за состоянием уступов рудного карьера на основе глубоких наклонных скважин с устьями, вынесенными за пределы его конечного контура. В исследовании использовались данные полученные системой микросейсмического мониторинга рудника «Железный» Ковдорского ГОКа (Мурманская область, Россия). Практика эксплуатация системы показала, что вследствие проводимых в карьере горных работ, срок эксплуатации скважин с сейсмическими датчиками на бортах карьера ограничен. Была поставлена задача разработки конфигурации системы мониторинга, позволяющей обеспечить длительный срок жизни сейсмической сети, не зависящей от проводимых на борту карьера работ. Проанализировано влияние конфигурации сети мониторинга на качество получаемых данных. Изложен и обобщен опыт практической реализации такой системы на действующем горнорудном предприятии. Рассчитаны метрологические характеристики системы мониторинга. Показано, что описанная конфигурация сейсмической сети может обеспечить контроль всего прибортового массива рудника «Железный», за исключением верхних горизонтов юго-западного бортов карьера. Данные, полученные при работе с системой, позволили установить зависимости, связывающие динамику микросейсмической активности в прибортовом массиве пород и развитие деформационных процессов. По результатам работ создана система микросейсмического мониторинга, способная обеспечить устойчивую длительную регистрацию естественной сейсмичности прибортового массива карьера и выявление зон активного трещинообразования. Данный материал представляет интерес для специалистов, занимающихся геофизическим контролем состояния геологических сред при техногенных воздействиях и геомеханикой открытых горных работ.

Козырев А. А., Каган М. М., Чернобров Д. С., Панасенко И. Г. Система микросейсмического мониторинга прибортового массива на основе сейсмических датчиков в глубоких скважинах за конечным контуром карьера // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 12-1. – С. 155–165. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2022_121_0_155.

Козырев Анатолий Александрович¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: a.kozyrev@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0002-8440-4971,
Каган Михаил Моисеевич¹ — старший научный сотрудник, e-mail: m.kagan@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0002-7748-3288,
Чернобров Дмитрий Сергеевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: d.chernobrov@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0002-1602-9217,
Панасенко Игорь Георгиевич¹ — ведущий программист, e-mail: i.panasenko@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0003-1234-4137,
¹ Горный институт Кольского научного центра РАН.

Чернобров Д.С., e-mail: d.chernobrov@ksc.ru.

1. Маловичко Д. А. Оценка сейсмической опасности в рудниках // Российский сейсмологический журнал. — 2020. — № 2(2). — C. 21—38. DOI: 10.35540/2686-7907.2020.2.02.

2. Haile A., Ross D., Maldonado A., Neyaz M., Rajbhandari C. Slope Stability 2020: Proceedings of the 2020 International Symposium on Slope Stability in Open Pit Mines and Civil Engineering. Australian Centre for Geomechanics, Perth, 2020, pp. 415—426. DOI: 10.36487/ acg_repo/2025_23.

3. Goldswain G. Advances in seismic monitoring technologies / Proceedings of the Second International Conference on Underground Mining Technology. Australian Centre for Geomechanics, Perth, 2020, pp. 173—188. DOI: 10.36487/acg_repo/2035_05.

4. Петрик А. И., Быховец А. Н., Сохарев В. А., Переин В. Н., Сердюков А. Л. Модернизация минерально-сырьевой базы в стратегии долгосрочного развития Ковдорского ГОКа // Горный журнал. — 2012. — № 10. — C. 12—18.

5. Козырев А. А., Савченко С. Н., Панин В. И., Семенова И. Э., Рыбин В. В., Федотова Ю. В., Козырев С. А. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. — Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2019. — 470 с. DOI: 10.25702/KSC. 978-5-91137-391-7.

6. Sharon R., Eberhardt E. Guidelines for Slope Performance Monitoring. CSIRO Publishing, Clayton, 2020, 245 p. DOI: 10.1071/9781486311002

7. Rybin V., Panin V., Kagan M., Konstantinov K. Geophysical monitoring as an inherent part of the technological process in deep open pits // Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. 2018, vol. 1, pp. 551—556.

8. Мещеряков К. А., Яценко В. А., Ильясов С. Е., Окромелидзе Г. В. Бурение скважин малого диаметра как способ снижения затрат при строительстве эксплуатационных и разведочных скважин // Территория Нефтегаз. — 2013. — № 10. — С. 28—31.

9. Mounfort P., Mendecki A. Mine seismology reference book: Seismic sensor. Institute of Mine Seismology, 2016, 64 p.

10. Арзуманян А. Г., Гомцян О. А., Севоян О. Ж. Cинхронная система обработки и передачи данных с привязкой к шкале единого мирового времени // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. — 2016. — № 1. — C. 3–7.

11. Mendecki A. Mine seismology reference book: Seismic hazard. Institute of Mine Seismology, 2016, 88 p.

12. Разумов Е. Е., Простов С. М., Мулёв С. Н., Рукавишников Г. Д. Алгоритмы обработки сейсмической информации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 2. — C. 17—29. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_17.

13. Douglas J. Ground motion prediction equations 1964—2019. United Kingdom, Glasgow: University of Strathclyde, 2019, 641 p.

14. Каган М. М., Чернобров Д. С. Особенности распространения сейсмоволн в массиве скальных пород в прибортовой зоне карьера / Мониторинг природных и техногенных процессов при ведении горных работ: сборник научных статей. — СПб.: Реноме, 2013. — C. 222—229.

15. Muqri M. R., Harper N., Muqri H., Wesr B. K. Leveraging the power of Matlab, SPSS, Excel, and Minitab for statistical analysis and inference / 2018 ASEE Annual Conference & Exposition. 2018, pp. 95—102. DOI: 10.18260/1-2--30772.

16. Glazer S. N. Mine Seismology: Data Analysis and Interpretation. Springer International Publishing, 2016, 421 p. DOI: 10.1007/978-3-319-32612-2_3.

17. Каган М. М., Чернобров Д. С. Пространственная кластеризация сейсмоактивности в прибортовой зоне карьера (на примере рудника «Железный» Ковдорского ГОКа) // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № S56. — C. 247—253.

18. Woodward K., Wesseloo J., Potvin Y. A spatially focused clustering methodology for mining seismicity // Engineering Geology. 2018, vol. 232, pp. 104—113.

19. Лютоев В. А. Оценка степени активности разломных зон на основе поведения микросейсм // Успехи современного естествознания. — 2018. — № 12(1). — C. 168—174. DOI: 10.17513/use.36992/

20. Адушкин В. В. Техногенная сейсмичность — индуцированная и триггерная. — М.: ИДГ РАН, 2015. — 364 с.