Прогнозирование сейсмического воздействия от промышленных взрывов с учетом энергетических характеристик взрывчатых веществ в условиях Кедровского угольного разреза

Предложена методика прогнозирования сейсмического воздействия, возникающего при ведении взрывных работ на предприятиях минерально-сырьевого комплекса. Проанализированы существующие подходы к оценке локальной магнитуды: по поверхностным и объемным волнам, а также с использованием шкал Рихтера, моментной, энергетической и локальной магнитуды, изначально созданной для условий Южной Калифорнии.  В основе предложенного подхода лежит регрессионный квантильный анализ, устанавливающий связь между энергией взрываемого заряда за ступень замедления и значением локальной магнитуды. Энергия сейсмического события рассчитывалась через массу взрывчатых веществ с учетом удельной теплоты взрыва для разных типов зарядов. В ходе работы установлено, что между логарифмом энергии взрыва и локальной магнитудой существует статистически значимая линейная зависимость. Полученная регрессионная квантильная модель прошла комплексную проверку, включавшую тесты на нормальность распределения остатков, гомоскедастичность и отсутствие автокорреляции. Для повышения точности прогнозирования были рассчитаны уравнения квантильной регрессии для 10, 50 и 90% квантилей, что позволило учесть разброс данных и предложить консервативную оценку. Разработанный методический аппарат позволяет осуществлять прогноз сейсмовзрывного воздействия от промышленных взрывов с необходимым уровнем надежности. Исследование вносит вклад в решение актуальной задачи обеспечения промышленной безопасности при ведении взрывных работ.

Афанасьев П. И., Ахметов А. Р., Фадеев А. А., Шмонин И. В. Прогнозирование сейсмического воздействия от промышленных взрывов с учетом энергетических характеристик взрывчатых веществ в условиях Кедровского угольного разреза // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2-1. – С. 5–18. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_5.

Исследования проведены в рамках мероприятия № 1 Комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 11 мая 2022 г. № 1144-р. 

Афанасьев Павел Игоревич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Afanasev_PI@pers.spmi.ru,
Ахметов Адиль Русланович¹ — студент, e-mail: s201038@stud.spmi.ru, 
Фадеев Александр Александрович² — технический директор,
Шмонин Иван Викторович² — заместитель технического директора по БВР, e-mail: shmonin@kru.ru, 
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,
² АО «УК «Кузбассразрезуголь».

Афанасьев П.И., e-mail: Afanasev_PI@pers.spmi.ru.

1. Shabarov A. N., Kuranov A. D., Kiselev V. A. Assessing the zones of tectonic fault influence on dynamic rock pressure manifestation at Khibiny deposits of apatite-nepheline ores // Eurasian Mining. 2021, vol. 36, no. 2, pp. 3—7. DOI: 10.17580/em.2021.02.01.

2. Мороз Н. Е., Гендлер С. Г., Вьюников А. А., Разумов Е. Е. Применение геомеханического показателя качества породы RQD для прогноза газодинамических явлений при проходке выработок на руднике «Интернациональный» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 4. — С. 628—639.

3. Саадун А., Фредж М., Букарм Р., Хаджи Р. Анализ дробления с использованием цифровой обработки изображений и эмпирической модели (KuzRam): сравнительное исследование // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 822—832. DOI: 10.31897/PMI.2022.84.

4. Ишейский В. А., Рядинский Д. Э., Магомедов Г. С. Повышение качества дробления горных пород взрывом за счет учета структурных особенностей взрываемого массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 9-1. — С. 79—95. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_79.

5. Должиков В. В., Рядинский Д. Э., Яковлев А. А. Влияние интервалов замедления на амплитуды волн напряжений при изучении модели взрыва системы скважинных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 18—32. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_18.

6. Коршунов В. А., Павлович А. А., Бажуков А. А. Оценка сдвиговой прочности горных пород по трещинам на основе результатов испытаний образцов сферическими инденторами // Записки Горного института. — 2023. — Т. 262. — С. 606—618.

7. Маринин М. А. Расчет параметров буровзрывных работ на заданный гранулометрический состав взорванной горной массы при открытой разработке месторождений полезных ископаемых // Горный журнал. — 2025. — № 3. — C. 79—86. DOI: 10.17580/gzh.2025.03.11.

8. Афанасьев П. И., Павлович А. А., Мельников Н. Я., Николаев Р. В. Особенности распространения сейсмовзрывных волн в скальных прибортовых массивах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 1-1. — С. —0. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_11_0_.

9. Мороз Н. Е., Гендлер С. Г., Романевич К. В. Оценка опасности газодинамических явлений на основе анализа натурных и лабораторных исследований скоростей распространения упругих волн во вмещающих горных породах кимберлитовой трубки «Интернациональная» // Горная промышленность. — 2025. — № 2. — C. 65—72. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-2-65-72.

10. Павлович А. А., Мельников Н. Я., Свириденко А. С., Шепель А. М. Выявление особенностей деформирования бортов карьеров с использованием физического моделирования // Горный журнал. — 2025. — № 3. — C. 72—79. DOI: 10.17580/gzh.2025.03.10.

11. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Фатеев А. В., Шевкунова Е. В., Ворона У. Ю., Сережников Н. А. Сейсмический эффект промышленных взрывов в Западной Сибири и наведенная сейсмичность // Вопросы инженерной сейсмологии. — 2018. — T. 45. — № 4. — C. 5—24. DOI: 10.21455/VIS2018.4-1.

12. Адушкин В. В. Развитие техногенно-тектонической сейсмичности в Кузбассе // Геология и геофизика. — 2018. — T. 59. — № 5. — C. 709—724. DOI: 10.15372/GiG20180510.

13. Панжин А. А. Исследования природной и техногенной сейсмичности Кузнецкого угольного бассейна // Проблемы недропользования. — 2024. — № 1. — С. 102—114. DOI: 10.25635/2313-1586.2024.01.102.

14. Khallurin V. I., Rauеtian Т. О., Richards P. O. The seismic signal strength of chemical explosions // Bulletin of the Seismological Society of America. 1998, vol. 88, no. 6, pp. 1511—1524. DOI: 10.1785/BSSA0880061511.

15. Зуева И. А. Особенности взрывной сейсмичности на территории Республики Карелия за 2017—2018 гг. // Вестник ВГУ. Серия: Геология. — 2018. — № 1. — С. 76—81. DOI: 10.17308/geology.2019.1/1719.

16. Ванек И., Затопек А., Карник В., Кондорская Н. В., Ризниченко Ю. В., Саваренский Е. Ф., Соловьев С. Л., Шебалин Н. В. Стандартизация шкал магнитуд // Известия АН СССР. Серия Геофизическая. — 1962. — № 2. — С. 108—111.

17. Петрова Н. В., Габсатарова И. П., Курова А. Д. О влиянии глубины и расстояния на оценки магнитуд по поверхностным волнам / Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Тезисы XV Международной сейсмологической школы. — Обнинск, 2021. — 67 с.

18. Мамыров Э. Обоснование взаимосвязи магнитуды по объемным волнам с сейсмическим моментом землетрясений // Вестник Института сейсмологии Национальной академии наук Кыргызской Республики. — 2013. — № 1. — С. 50—58.

19. Гончаров А. И., Куликов В. И., Эткин М. Б., Камчыбеков М. П. Сейсмический эффект Камбаратинского взрыва // Динамические процессы в геосферах. — 2012. — № 3. — С. 48—57.

20. Mushtaq M. N., Tahir M., Iqbal M. T., Shah M. A., Iqbal S., Iqbal T. Calibration of local magnitude scale for Hindukush continental subduction zone // Earthquake Science. 2021, vol. 34, no. 2, pp. 114—122. DOI: 10.29382/eqs-2020-0022.

21. Етирмишли Г. Д., Абдуллаева Р. Р., Исмаилова С. С., Казымова С. Э. Сейсмичность Азербайджана и прилегающих территорий в 2016—2017 гг. // Землетрясения Северной Евразии. — 2022. — № 25. — С. 56—65. DOI: 10.35540/1818-6254.2022.25.04.

22. Richter C. F. An instrumental earthquake magnitude scale // Bulletin of the Seismological Society of America. 1935, vol. 25, pp. 1—32.

23. Петрова Н. В., Курова А. Д. Сопоставление систем классификации землетрясений в локальных магнитудах ML в некоторых регионах Северной Евразии // Российский сейсмологический журнал. — 2023. — Т. 5. — № 2. — С. 61—76. DOI: 10.35540/2686-7907.2023.2.05. 

24. Кочарян Г. Г., Будков А. М., Кишкина С. Б., Иванченко Г. Н. О генезисе Бачатского землетрясения 2013 года // Геодинамика и тектонофизика. — 2019. — T. 10. — № 3. — C. 741—759. DOI: 10.5800/GT-2019-10-3-0439.

25. Haigang Zheng, Zhejun Li, Xianliang Huang, Yuanchao Lu, Yikun Wang, Jinshui Huang, Hongyu Ni, Ziwen Bao, Peng Shu Magnitude and seismogenic fault determination of ground effects paleosismic-induced at Huoshan and Guzhen in Anhui province, China // Geodesy and Geodynamics. 2025, vol. 16, no. 4, pp. 479—487. DOI: 10.1016/j.geog.2025.02.002.

26. Адушкин В. В., Ловчиков А. В., Гоев А. Г. О возникновении катастрофического горно-тектонического удара на руднике «Умбозеро» в Ловозерском массиве в Центральной части Кольского полуострова // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. — 2022. — T. 504. — № 1. — C. 85—90. DOI: 10.31857/S2686739722050036.

27. Левин Б. В., Сасорова Е. В., Борисов С. А., Борисов А. С. Оценка параметров слабых землетрясений и их сигналов // Вулканология и сейсмология. — 2010. — № 3. — С. 60—70.

28. Kostylev D., Kostyleva N. V. The first results of the seismic monitoring system of the Solntsevsky open pit coal mine area (on Sakhalin Island) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 946, article 012002. DOI: 10.1088/1755-1315/946/1/012002.

29. Соловицкий А. Н. Об изучении региональных закономерностей сейсмичности в Кузбассе // Международный научно-исследовательский журнал. — 2024. — Т. 10. — С. 43. DOI: 10.60797/IRJ.2024.148.6.

30. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Фатеев А. В., Шевкунова Е. В., Подкорытова В. Г., Куприш О. В. Наведенная сейсмичность в угольных и железорудных районах Кузбасса // Российский сейсмологический журнал. — 2020. — № 2(3). — С. 88—96.

31. Брыксин А. А., Селезнев В. С. Влияние техногенных факторов на сейсмичность районов Кузбасса и озера Байкал // Геология и геофизика. — 2012. — Т. 53. — № 3. — С. 399—405.

32. Еманов А. А., Еманов А. Ф., Фатеев А. В., Лескова Е. В. Одновременное воздействие открытых и подземных горных работ на недра и наведенная сейсмичность // Вопросы инженерной сейсмологии. — 2017. — Т. 44. — № 4. — С. 51—62. DOI: 10.21455/VIS2017.4-3.

33. Xu Li, Guangyao Si, Bobo Shi, Wenzhuo Cao, Wu Cai, Joung Oh, Ismet Canbulat Statistical properties of seismic foreshocks and aftershocks associated with longwall mining: Implications from the epidemic type aftershock sequence model // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2024, vol. 16, no. 12, pp. 4878—4894. DOI: 10.1016/j.jrmge.2024.02.021.

34. Massey Jr. F. J. The Kolmogorov–Smirnov test for goodness of fit // Journal of the American Statistical Association. 1951, vol. 46, no. 253, pp. 68—78. DOI: 10.2307/2280095.

35. Breusch T. S., Pagan A. R. A simple test for heteroscedasticity and random coefficient variation // Econometrica. 1979, vol. 47, no. 5, pp. 1287—1294. DOI: 10.2307/1911963.

36. Статников К. А., Крученицкий Г. М. Статистическое моделирование глобальной тектонической активности и возможности физической интерпретации его результатов // Пространство и Время. — 2015. — Т. 1—2 (19—20). — С. 314—317.

37. Koenker R., Hallock K. Quantile regression // Journal of Economic Perspectives. 2001, vol. 15, no. 4, pp. 143—156.