Геофизический мониторинг криогенного состояния горных пород бортов и откосов горнотехнических сооружений на территории Якутии

Для обеспечения безопасности работ, устойчивости горно-технических сооружений в криолитозоне необходима достоверная, достаточно полная и своевременная информация об изменении геокриологических условий массива горных пород в процессе разработки месторождения. Рассмотрены возможности применения комплекса геофизических методов для мониторинга деградации многолетнемерзлых пород, от которых зависит устойчивость бортов, откосов и отвалов. Представлены результаты геофизических исследований состояния массива горных пород борта карьера месторождения строительного песка «Хатынг-Юряхское», расположенного возле г. Якутска. С мая по август по профилю вдоль борта карьера проведены измерения методами георадиолокации (георадар «ОКО-2», 250МГц), электротомографии (электроразведочная аппаратура «Скала-48К12») и инструментального бурения. Проведенные комплексные геофизические исследования позволили проследить сезонно-талый слой, базальный горизонт, выявить линзы галечников и оценить геокриологические условия горных пород борта карьера. При анализе данных особое внимание уделено определению глубины сезонно-талого слоя. Для мониторинга криогенного состояния массива горных пород предложена методика разносезонных измерений, которая предполагает применение метода георадиолокации для исследований верхней части разреза (до 4 м) и электротомографии для оценки геокриологических условий на глубине от 1 до 10 м.

Куляндин Г. А., Федорова Л. Л., Федоров М. П. Геофизический мониторинг криогенного состояния горных пород бортов и откосов горнотехнических сооружений на территории Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7-1. – С. 105–115. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_71_0_105.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № 0297-2021-0020, ЕГИСУ НИОКТР № 122011800086-1) с использованием оборудования ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН грант № 13.ЦКП.21.0016.

Куляндин Гаврил Александрович¹ — канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: kgavrilu@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-7029-0777,
Федорова Лариса Лукинична¹ — канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, e-mail: lar-fed-90@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0002-5002-6140,
Фёдоров Максим Петрович¹ — научный сотрудник, e-mail: mpfedoroff@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6722-2861,
¹ Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН.

Куляндин Г.А., e-mail: kgavrilu@yandex.ru.

1. Рыльникова М. В., Зотеев О. В., Никифорова И. Л. Развитие нормативной базы в области обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и отвалов // Горная промышленность. — 2018. — № 3(309). — С. 95—98.

2. Koroleva E. S., Khairullin R. R., Babkina E. A., Slagoda E. A., Khomutov A. V., Melnikov V. P., Babkin E. M., Tikhonravova Y. V. Seasonal thawing local changes indicators for UAV-based cryolithozone mapping // Doklady Earth Sciences. 2020, vol. 491, no. 1, pp. 179—182. DOI: 10.1134/ S1028334X20030095.

3. Хосоев Д. В., Панишев С. В., Максимов М. С. Инженерно-геокриологические условия эльгинского месторождения // Горная промышленность. — 2021. — № 2. — С. 96—100.

4. Шестернёв Д. М., Чжан Р. В., Кузьмин Г. П., Великин С. А., Павлова Н. А., Литовко А. В. Мониторинг природно-технических систем в криолитозоне Якутии / Материалы XI Международного симпозиума по проблемам инженерного мерзлотоведения: сборник тезисов. — Якутск: Изд-во ИПМ им. Мельникова СО РАН, 2017. — 123 с.

5. Casagli N., Intrieri E., Tofani V., Gigli G., Raspini F. Landslide detection, monitoring and prediction with remote-sensing techniques // Nature Reviews Earth & Environment. 2023, no. 4, pp. 51—64. DOI: 10.1038/s43017-022-00373-x.

6. Auflič M. J., Herrera G., Mateos R. M., Poyiadji E., Quental L., Severine B. Landslide monitoring techniques in the Geological Surveys of Europe // Landslides. 2023, vol. 20, pp. 951—965.

7. Бондур В. Г., Захарова Л. Н., Захаров А. И., Чимитдоржиев Т. Н., Дмитриев А. В., Дагуров П. Н. Мониторинг оползневых процессов с помощью космических интерферометрических радаров l-диапазона на примере обрушения склона берега реки Бурея // Исследование Земли из космоса. — 2019. — № 5. — С. 3—14.

8. Lissak C., Bartsch A., De Michele M., Gomez С., Olivier M., Raucoules D., Roulland T. Remote sensing for assessing landslides and associated hazards // Surveys in Geophysics. 2020, vol. 41, pp. 1391—1435.

9. Ricardo G., Irasema A. The use of UAVs for landslide disaster risk research and disaster risk management: a literature review // Journal of Mountain Science. 2021, vol. 18, pp. 482—498. DOI: 10.1007/s11629-020-6467-7.

10. Симонян В. В., Волков В. И. Оценка риска застроенных склоновых систем по данным геодезического мониторинга // Геодезия и картография. — 2021. — № 10. — С. 42—51. DOI: 10.22389/0016-7126-2021-976-10-42-51.

11. Дьяков А. Ю., Калашник А. И. Методические основы георадарных исследований горнотехнических объектов. — Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2021. — 110 с.

12. Судакова М. С., Брушков А. В., Великин С. А., Владов М. Л., Зыков Ю. Д., Неклюдов В. В., Оленченко В. В., Пушкарев П. Ю., Садуртдинов М. Р., Скворцов А. Г., Царев А. М. Геофизические методы в геокриологическом мониторинге // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. — 2022. — № 6. — С. 141—151. DOI: 10.33623/0579-9406-2022-6-141-151.

13. Madear C., Asimopolos L., Asimopolos N., Madear G. Rockmass fracture analysis at cărpiniş travertine quarry using ground penetrating radar and geophysical methods // Mining Revue. 2023, vol. 29, pp. 75—81. DOI: 10.2478/minrv-2023-0017.

14. Бричева С. С., Бобачев А. А., Матасов В. М. Опыт комплексирования георадара и высокоразрешающей электротомографии в ландшафтных исследованиях / Научно-практическая конференция в смешанном онлайн-оффлайн формате: Георадар-2021: сборник тезисов. — М., 2022. — С. 77—82.

15. Оленченко В. В., Осипова П. С. Электротомография аллювиальных отложений при поисковых работах на россыпное золото // Геология и геофизика. — 2022. — Т. 63. — № 1. — С. 117—129. DOI: 10.15372/gig2020171.

16. Соловьев Е. Э., Саввин Д. В., Федорова Л. Л. Исследование геокриологических условий массива многолетнемерзлых пород неразрушающими электромагнитными методами // Горный журнал. — 2019. — № 2. — С. 31—37.

17. Fedorova L. L., Kulyandin G. A., Savvin D. V. Geocryological analysis of rocks to predict adverse freeze-and-thaw effects // Journal of Mining Science. 2019, vol. 55, pp. 1023—1031.

18. Соколов К. О., Федорова Л. Л., Федоров А. А. Алгоритм обработки и интерпретации георадиолокационных данных при изучении геокриологических структур многолетнемерзлых пород // Известия Уральского государственного горного университета. — 2020. — № 3(59). — С. 5—80.

19. Федорова Л. Л., Саввин Д. В., Фёдоров М. П., Куляндин Г. А., Стручков А. С. Георадиолокационный мониторинг состояния грунтов дорожных конструкций, эксплуатируемых в условиях криолитозоны // Дороги и мосты. — 2017. — № 2(38). — С. 12.

20. Смелов А. П., Сурнин А. А. Золото города Якутска // Наука из первых рук. — 2010. — Т. 34. — № 4. — С. 4.