Совершенствование автоматизированной системы геомеханического мониторинга и раннего предупреждения опасных геодинамических явлений

Разрабатываемые удароопасные месторождения апатит-нефелиновых руд Хибинского массива, характеризуются сложными геомеханическими условиями. Для геомеханического мониторинга разрабатываемых месторождений используются различные системы (разночастотные сейсмические, деформационные, и т.п., регистрирующие в режиме реального времени или дискретно различные параметры изменения напряженно-деформированного состояния разрабатываемых месторождений. Рассмотрено применение сейсмоакустической системы контроля горного давления «Prognoz-ADS» (разработанной ИГД ДВО РАН, г. Хабаровск). По данным системы «Prognoz-ADS», установленной в 2020 г. на Расвумчоррском руднике, проведен анализ и выявлены закономерности формирования акустически активных зон в местах концентрации напряжений, позволяющих характеризовать геомеханическое состояние удароопасных участков в массиве горных пород. В ИГД ДВО РАН ведется работа по модернизации и совершенствованию системы и ее программного обеспечения, в том числе с учетом нормативных документов Ростехнадзора. Полученные в настоящее время результаты сейсмоакустического мониторинга по данным системы «Prognoz-ADS» определяют перспективный круг задач по модернизации элементов системы и ее программного обеспечения. Дальнейшее совершенствование системы геомеханического мониторинга позволит не только повысить достоверность прогнозных критериев, но и оперативно, и эффективно контролировать и управлять геомеханическими процессами с при ведении горных работ на Расвумчоррском руднике.

Рассказов И. Ю., Федотова Ю. В., Аникин П. А., Сидляр А. В., Корчак П. А. Совершенствование автоматизированной системы геомеханического мониторинга и раннего предупреждения опасных геодинамических явлений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 12-1. – С. 106–121. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2022_121_0_106.

Работа выполнена в рамках темы НИР, а также при поддержке КФ АО «Апатит». Исследования проводились с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения РАН», финансируемого Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования РФ по проекту № 075-15-2021-663.

Рассказов Игорь Юрьевич — чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, директор, Хабаровский ФИЦ ДВО РАН, e-mail: adm@igd.khv.ru, ORCID ID: 0000-0002-2215-6642,
Федотова Юлия Викторовна¹— канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: fjulia@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-8008-9612,
Аникин Павел Анатольевич¹— канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: pav.anik@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-3694-6044,
Сидляр Александр Владимирович¹— канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: alex-igd@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-9619-4334,
Корчак Павел Анатольевич — начальник службы прогноза и предотвращения горных ударов, Управление главного инженера, Кировский филиал АО «Апатит», e-mail: pkorchak@phosagro.ru, ORCID ID: 0000-0002-8641-8971,
¹ Институт горного дела ДВО РАН.

Федотова Ю.В., e-mail: fjulia@mail.ru.

1. Foulger G. R., Wilson V. P., Gluyas J. G., Julian B. R., Davies R. J. Global review of human-induced earthquakes // Earth-Science Reviews. 2017, vol. 178, pp. 438—514. DOI: 10.1016/j.earscirev.2017.07.008.

2. Marcak H., Mutke G. Seismic activation of tectonic stresses by mining // Journal Seismology. 2013, vol. 17, no. 4, pp. 1139—1148.

3. Liu J.-P, Feng X.-T, Van Aswegen G., Blake W., Srinivasan C., Rao M. V. M. S., Zembaty Z. Case histories of rockbursts at metal mines // Rockburst. Mechanisms, Monitoring, Warning, and Mitigation. Chapter 3. 2018, pp. 47—92. DOI: 10.1016/B978-0-12-805054-5.00003-2.

4. Manchao H., Fuqiang R., Dongqiao L. Rockburst mechanism research and its control // International Journal of Mining Science and Technology. 2018, vol. 28, no. 5, рр. 829—837.

5. Адушкин А. А. Развитие техногенно-тектонической сейсмичности в Кузбасе // Геология и геофизика. — 2018. — Т. 59. — № 5. — С. 709—724. DOI: 10.15372/GiG20180510.

6. Рассказов И. Ю. Контроль и управление горным давлением на рудниках Дальневосточного региона. — М.: Изд-во «Горная книга», 2008. — 329 c.

7. Batugin A., Kolikov K., Ivannikov A., Ignatov Yu., Krasnoshtanov D. Transformation of the geodynamic hazard manifestation forms in mining areas / Proceedings of the 19th International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference SGEM-2019. 2019, vol. 19, book 1.3. DOI: 10.5593/sgem2019/1.3.

8. Баранов С. В., Моторин А. Ю., Шебалин П. Н. Пространственное распределение повторных толчков в условиях техногенной сейсмичности // Физика Земли. — 2021. — № 4. — С. 91—100. DOI: 10.31857/S0002333721040025.

9. Козырев А. А., Савченко С. Н., Панин В. И., Семенова И. Э., Рыбин В. В., Федотова Ю. В., Козырев С. А. и др. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. — Апатиты: КНЦ РАН, 2019. — 431 с. DOI: 10.37614/978.5.91137.391.7.

10. Бабелло В. А., Бейдин А. В., Овсейчук В. А., Смолич С. В. Оценка состояния горного массива на основе анализа горно-геологической обстановки и моделирования его напряженности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 12. — С. 41—54. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-41-54.

11. Dong L., Zou W., Sun D., Tong X., Li X., Shu W. Some developments and new insights for microseismic acoustic emission source localization // Shock and Vibration. 2019, vol. 5, рр. 1—15. DOI: 10.1155/2019/9732606.

12. Zhang F., Yang Y., Pahlavan L. Evaluation of Acoustic Emission Source Localization Accuracy in Concrete Structures // Structural Health Monitoring. 2020, vol. 6, pp. 2063—2074, DOI: 10.1177/1475921720915625.

13. Раимжанов Б. Р., Хасанов А. Р., Фарманов О. Э. Исследование геодинамического состояния массива горных пород с целью прогнозирования горных ударов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 10. — С. 29—41. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2021_10_0_29.

14. Айнбиндер И. И., Овчаренко О. В. Особенности геомеханического состояния массива горных пород на глубоких горизонтах рудников «Интернациональный» и «Мир» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 11. — С. 57—69. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-11-0-57-69.

15. Менгель Д. А. Результаты инструментального прогноза удароопасности на шахте «Соколовская» методом акустической эмиссии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 149—160. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-149-160.

16. Tereshkin A. A., Rasskazov I. Yu., Anikin P. A., Gladyr A. V., Migunov D. S. and Rasskazov M. I. Improvement of technology and procedures of local rockburst hazard control // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 773, article 012062. DOI: 10.1088/1755-1315/773/1/012062.

17. Korchak P. Investigation of regularities of brittle fracture formation around mine workings in overstressed rocks at the mines of Kirovsk branch of JSC «Apatit» // E3S Web of Conferences. 2018, vol. 56, no. 6, article 02023. DOI: 10.1051/e3sconf/20185602023.

18. Жукова С. А., Журавлева О. Г., Онуприенко В. С., Стрешнев А. А. Особенности сейсмического режима массива горных пород при отработке удароопасных месторождений Хибинского массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 7. — С. 5—17. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_5.

19. Корчак П. А., Жукова С. А., Меньшиков П. Ю. Становление и развитие системы мониторинга сейсмических процессов в зоне производственной деятельности АО «Апатит» // Горный журнал. — 2014. — № 10. — С. 42—46.

20. Ахметсафина Р. З. Локация акустического источника в однородной среде // Робототехника и техническая кибернетика. — 2016. — № 2. — С. 52—55.

21. Гладырь А. В., Рассказов М. И., Терешкин А. А., Константинов А. В. Опытное исследование точности локации автоматизированной системы геомеханического мониторинга в условиях анизотропии горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — № 1. — С. 78—83. DOI: 10.15372/FPVGN2019060113.

22. Rasskazov I. Y., Migunov D. S., Anikin P. A., Gladyr A. V., Tereshkin A. A., Zhelnin D. O. New-generation portable geoacoustic instrument for rockburst hazard assessment // Journal of Mining Science. 2015, vol. 51, no. 3, pp. 614—623.

23. Anikin P., Kursakin G., Fedotova I. Improvement of the automated seismic and acoustic monitoring system «Prognoz-ADS» main elements // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 192, article 04014. DOI: 10.1051/e3sconf/202019204014.

24. Гладырь А. В., Корчак П. А., Стрешнев А. А., Рассказов М. И., Терешкин А. А. Установка автоматизированной системы контроля горного давления «Prognoz-ADS» на опытном участке Объединенного Кировского рудника АО «Апатит» // Маркшейдерия и недропользование. — 2019. — № 4(102). — С. 52—56.

25. Прохоров К. В., Гладырь А. В., Рассказов М. И. Центр коллективного пользования «Центр исследования минерального сырья» // Горная промышленность. — 2020. — № 4. — С. 120—124. — DOI: 10.30686/1609-9192-2020-4-120-124.

26. Gladyr A., Konstantinov A., Tereshkin A., Miroshnikov V. Development of mathematical algorithm for seismoacoustic signals identification using local geomechanical control means // E3S Web of Conferences. 2019, no. 129, article 01014 DOI: 10.1051/e3sconf/201912901014.

27. Гладырь А. В., Константинов А. В. Разработка алгоритма оптимальной конфигурации наблюдательной сети системы геомеханического мониторинга // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 1. — С. 71—77. DOI: 10.15372/ FPVGN2019060112.

28. Константинов А. В., Ломов М. А., Терешкин А. А., Рассказов М. И., Цой Д. И. Исследование конфигураций приемных антенн наблюдательной сети геофонов системы «Prognoz-ADS» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5-2. — С. 93—102. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_93.

29. Константинов А. В., Рассказов М. И., Цой Д. И. Математические и программные средства оценки распределенной сети геофонов системы геомеханического мониторинга «Prognoz-ADS» // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2021. — № 2. — С. 26—33. DOI 10.21440/0536-1028-2021-2-26-33.