Выявление геодинамически активных блоковых структур в массивах горных пород

Статья посвящена актуальной фундаментальной и прикладной задаче по выявлению межблоковых границ и оценке их геодинамической активности в процессе ведения горных работ. Базовым объектом натурных исследований является рудопородный массив Кемпирсайских хромитовых месторождений, отрабатываемых шахтой «10-летие независимости Казахстана». Для выявления геодинамической активности междублоковых границ вмещающего породного массива были проанализированы замеры фактических радиусов стволов «Вентиляционный», «Клетевой» и «Скиповой» в процессе их проходки. На основании анализа результатов замеров выделены границы блоков по пиковым превышениям проектных радиусов исследуемых стволов. Представлен новый критерий самоорганизации подвижных блоков, определяющих риск возникновения аварийных ситуаций в подземных выработках. При пересечении забоем выработки потенциально опасной границы между подвижными блоковыми структурами происходит резкое ухудшение устойчивости призабойного породного массива, отражаемое скачкообразным увеличением размеров выработки вчерне, с последующим более постепенным их приближением к проектным. Степень геодинамической активности пересекаемой междублоковой границы характеризует отношение градиента скачкообразного увеличения размеров выработки к градиенту их последующего приближения к проектным размерам.

Балек А. Е., Харисов Т. Ф. Выявление геодинамически активных блоковых структур в массивах горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5—2. — С. 30—41. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_30.

Работа выполнена в ходе реализации государственного задания № 075— 00581—19—00, тема № 0405—2019—0007.

Балек Александр Евгеньевич¹ — докт. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геомеханики подземных сооружений, е-mail: balek@igduran.ru;
Харисов Тимур Фаритович¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории геомеханики подземных сооружений, е-mail: timur-ne@mail.ru;
¹ Института горного дела УрО РАН, Екатеринбург, Россия.

1. Чипизубов А. В. Классификация активных разломов по степени активности, возрасту, активизации и достоверности / Тектоника океанов и палеоокеанов: тезисы докладов всесоюзного тектонического совещания. — М., 1991. — С. 25—27.

2. Шерман С. И. Сорокин А. П., Савитский В. А. Новые методы классификации сейсмоактивных разломов литосферы по индексу сейсмичности // Доклады Академии наук. — 2005. — Т. 401. — 3. — C. 395—398.

3. Ассиновская Б. А., Горшков В. П.,Щербакова Н. В., Панас Н. М. Активные разломы, выявленные по данным геодинамических наблюдений в Балтийском море // Инженерные изыскания. — 2013. — 2. — С. 50—55.

4. Баранов Б. В., Гедике К., Фрейтаг Р., Дозорова К. А. Активные разломы юговосточной части камчатского полуострова и командорская зона сдвига // Вестник Камчатской региональной организации Учебно-научный центр. Серия: Науки о Земле. — 2010. — № 2 (16). — С. 66—77.

5. Неведрова Н. Н., Санчаа А. М., Шалагинов А. Е., Пономарев П. В., Рохина М.  Г.  Характеристика  активности  разломных  структур  по  данным  геоэлектрики с контролируемыми источниками (на примере Горного Алтая) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — № 12. — С. 243—259.

6. Панжин А. А., Панжина Н. А. Исследование короткопериодной геодинамики массива горных пород Качканарского горно-обогатительного комбината //  Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2020. — № 2. — С. 318—329.

7. Panzhin A. Identification of geodynamic movements based on the results of geodetic monitoring measurements // E3S WEB OF CONFERENCES. VIII International Scientific Conference “Problems of Complex Development of Georesources” (PCDG 2020). — 2020. — С. 04001. DOI: 10.1051/e3sconf/202019204001.

8. Коновалова Ю. П., Ручкин В. И Оценка влияния короткопериодных геодинамических движений на напряженно-деформированное состояние массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 3—1. — С. 90—104. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0-90—104.

9. Kuzmin Yu. O. Recent geodynamics of dangerous faults. // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. — 2016. — T.52. — №5. — С. 709—722. DOI: 10.1134/S1069351316050074.

10. 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. — С. 1316—1327.

11. Yan Bao, Wen Guo, Guoquan Wang et al. Millimeter-Accuracy Structural Deformation Monitoring Using Stand-Alone GPS // Journal of Surveying Engineering. — 2017. — Vol. 144.

12. Yigit C. O., Coskun M. Z. Yavasoglu H. et al. The potential of GPS precise point positioning method for point displacement monitoring: A case study // Measurement. — 2016. — Vol. 91. –С. 398—404.

13. Далатказин Т. Ш., Зуев П. И. Исследования геодинамической ситуации прибортовых участков с использованием радонометрии при открытом способе разработки месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 3—1. — С. 46—55.

14. Лапин С. Э., Писецкий В. Б., Патрушев Ю. В., Чевдарь С. М. Результаты технологического применения сейсмического метода дистанционной оценки риска потери прочности горного массива в процессе ведения подземных горных работ: сб. науч. ст. Сейсмические технологии-2016 — 2016. — С. 119—121.

15. Балек А. Е., Озорнин И. Л., Каюмова А. Н. Совместные замеры напряженного состояния и модуля упругости породного массива при проходке шахтных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020.– № 3—1.– С 21—36. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0-21—36.

16. J. Wang, E. Li, L. Chen, Y. Han, C. Wang Measurement and analysis of the internal displacement and spatial effect due to tunnel excavation in hard rock // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2019. — V. 84. — С. 151—165.

17. Laubscher D. H. and Jakubec J. The MRMR rock mass classification for jointed rock masses, In Underground Mining Methods: Engineering Fundamentals and International Case Studies (eds. W. A. Hustrulid and R. L. Bullok) // Society of Mining Metallurgy and Exploration, SME, — 2001. — С. 475—481.

18. Avinash P., Murthy V. M. S. R., Prakash A., Singh A. K. Estimation of rock load in development workings of underground coal mines — A modified RMR approach // Current Science. — 2018. — Vol. 114. — No. 10. –С. 2167—2174.

19. Meshram V. M., Dahale P. P., Tiwari M. S., Ramteke S. B. Advancement of support system for underground drift excavation — a review // International Journal of Civil Engineering and Technology. –2018. — Vol. 9. — No 6. — С. 332—339.

20. Sashurin A. D., Panzhin A. A., Kharisov T. F., Knyazev D. Yu. Innovative approaches to rock mass stability in mining high-grade quartz veins // Eurasian Mining. — 2016. — № 2. — С. 3—5.

21. Харисов Т. Ф., Антонов В. А. Исследование деформации горных пород в процессе проходки вертикального ствола // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — № 3. — С. 146—150.

22. Озорнин И. Л., Балек А. Е., Каюмова А. Н. Формирования нагрузок на крепь шахтных стволов в иерархически блочной среде под влиянием современных геодинамических движений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020.– № 3—1.– С 173—181 ISSN 0236—1493. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0-173—181.

23. Боликов В. Е., Тиль В. В., Зайцев Ю. Г. Геомеханические проблемы при проходке и креплении капитальных горных выработок на шахте Центральная // Горный журнал. — 1998.– № 6. — С. 15—17.