Способ предупреждения чрезвычайных ситуаций на калийных рудниках геофизическими методами

 

Использование: для предотвращения затопления калийных рудников. Сущность изобретения: исследуют геологическое строение водозащитной толщи и осуществляют наблюдения за изменением ее состояния комплексом геофизических методов. На основании анализа полученных данных оценивают строение и состояние водозащитной толщи на базе создаваемых моделей распределенных в пространстве физических свойств и границ скачка свойств среды. В случае выявления аномальных зон, представляющих опасность для затопления калийных рудников, очистную выемку калийных руд под ними ведут с оставлением целиков и применением специальных горных мер охраны. Технический результат: более обоснованное предупреждение чрезвычайных ситуаций путем применения наиболее рационального комплекса геофизических методов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения затопления калийных рудников.

На Верхнекамском месторождении калийных солей водозащитной толщей является часть водонепроницаемого разреза горного массива (мощностью 50-140 м), расположенная между отрабатываемым горными работами пространством и горизонтом, содержащим слабоминерализованные воды, имеющим активный водообмен с выше залегающими пресноводными горизонтами мощностью от 150 до 350 м.

Аномальные особенности в геологическом строении водозащитной толщи, представляющие опасность для затопления калийных рудников надсолевыми водами, делятся (по степени опасности) на две группы. К первой группе относятся зоны развития гипергенных сильвинитов, трещиноватости, сдвиговых дислокаций. Ко второй группе относятся зоны с неполным разрезом водозащитной толщи, развития динамических разновидностей каменной соли, пликативных дислокаций с амплитудой более 10 м, замещением каменной солью промышленных пластов (см., например, Джиноридзе Н.М. Часть III. Геологические основы безопасной эксплуатации рудников в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей. Обоснования к основным положениям проекта "Указаний по защите рудников от затопления и охране объектов на земной поверхности от вредного влияния подземных горных выработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей". С-Петербург, АО "ВНИИГалургии", 1993).

На различных стадиях освоения месторождения применяются наземные, подземные (в том числе скважинные) и наземно-подземные методы и комплексы геофизики.

Геофизические методы изолированно не могут решать задачи обеспечения безопасного ведения горных работ в силу недоопределенности обратных задач и в связи с этим неоднозначности интерпретации. Конечная цель - оценка строения и состояния изучаемого объекта на базе создаваемых моделей распределенных в пространстве физических свойств и границ скачка свойств среды.

Такая модель является результатом постановок комплекса, методов и комплексной интерпретации материалов полевых и натурных наблюдений.

Комплексность - необходимый критерий применения методов геофизики.

Формирование комплекса геофизических методов производится с соблюдением следующих требований. Комплекс должен быть а) информативным, б) технологичным, в) оперативным в выдаче результатов интерпретации, г) экологически "чистым", д) экономичным.

В организованной на Верхнекамье системе исследовательских работ важнейшую роль играют геофизические методы исследований, ориентированные на изучение строения и контроль состояния водозащитной толщи, выявление потенциально опасных зон, прогноз возникновения и развития негативных процессов.

Наблюдения, проводимые в непрерывном режиме на цифровых сейсмических станциях на рудниках, охватывают спектр динамических событий, начиная от разрушения целиков и кончая крупными (M = 3,0 - 4,5) землетрясениями. В результате специальной обработки информации выделяются сейсмоактивные участки и оценивается реальная степень сейсмической опасности отдельных сейсмоактивных зон [1] . Наземную невзрывную малоглубинную сейсморазведку высокого разрешения по методике общей глубинной точки выполняют по опорным профильным линиям. При этом ее сопровождают геомеханическим анализом напряженно-деформированного состояния горного массива. На отдельных участках, где проводятся шахтные сейсморазведочные исследования с частными задачами, интервалы между опорными отражающими границами получают с высокочастотным заполнением. В итоге строят сейсмогеологические разрезы повышенной детальности [2].

Измерения гравитационного поля производят на земной поверхности в горной выработке, полученные данные обрабатывают по методике векторного сканирования градиентов и затем моделируют плотностной разрез по гравитационному полю. Путем выявления плотностных неоднородностей изучается геологическое строение водозащитной толщи [3].

Электроразведкой выделяют зоны повышенной и пониженной проводимости с обработкой и интерпретацией получаемых данных в системе программ "Зонд".

Из числа электроразведочных методов используют также радиолокационное зондирование для выявления в водозащитной толще карстовых полостей и зон трещиноватости [4, 5].

Недостатком известных геофизических методов является отсутствие анализа всего получаемого комплекса геофизических данных [1-5].

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является более обоснованное предупреждение чрезвычайных ситуаций на калийных рудниках путем применения наиболее рационального комплекса геофизических методов.

Поставленная цель достигается тем, что путем анализа комплекса полученных геофизических данных выявляют аномальные зоны в водозащитной толще и очистную выемку калийных руд под ними ведут с оставлением целиков и применением специальных горных мер охраны.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Исследуют геологическое строение водозащитной толщи и осуществляют наблюдения за изменением ее состояния в непрерывном режиме на цифровых сейсмических станциях с выделением сейсмоактивных участков, проводят невзрывную сейсморазведку высокого разрешения методом общей глубинной точки с сопровождающим геомеханическим анализом напряженно-деформированного состояния толщи и с выполнением на отдельных участках шахтных акустических исследований для получения детальных сейсмогеологических разрезов, измеряют гравитационное поле на земной поверхности и в подземных горных выработках с обработкой полученных данных по методике векторного сканирования градиентов и моделированием плотностного разреза, выделяют электроразведкой зоны повышенной и пониженной проводимости с обработкой и интерпретацией данных в системе программ "Зонд", в том числе используют радиолокационное зондирование.

Затем путем анализа комплекса полученных данных оценивают строение и состояние водозащитной толщи на базе создаваемых моделей распределенных в пространстве физических свойств и границ скачка свойств среды. В случае выявления аномальных зон, представляющих опасность для затопления калийных рудников, очистную выемку калийных руд под ними ведут с оставлением целиков и применением специальных горных мер охраны.

ЛИТЕРАТУРА 1. Маловичко А. А. , Кустов А.К., Шулаков Д.Ю. Землетрясение в районе Второго Березниковского пруда 9 октября 1997 г. Материалы Международной конференции 1997 г. "Горные науки на рубеже XXI века" г.Екатеринбург, УрО РАН, 1998, 628 с.

2. Санфиров И.А. Рудничные задачи сейсморазведки МОГТ. УрО РАН, Екатеринбург, 1996, 167 с.

3. Новоселицкий В. М. и др. Принцип сканирования в векторной обработке геолого-геофизических полей. Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций. Тез. докл. межд. симпозиума РМ-95, Москва-Пермь, 15-21 сентября 1995 г. - Пермь 1995. с. 113-114.

4. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка, М., Недра, 1988, 395 с.

5. Колесников В.П. Обработка и интерпретация результатов вертикального электрического зондирования на ЭВМ. М., Недра, 1981.

Формула изобретения

Способ предупреждения чрезвычайных ситуаций на калийных рудниках геофизическими методами, отличающийся тем, что исследуют геологическое строение водозащитной толщи и осуществляют наблюдения за изменением ее состояния в непрерывном режиме на цифровых сейсмических станциях с выделением сейсмоактивных участков, проводят невзрывную сейсморазведку высокого разрешения методом общей глубинной точки с сопровождающим геомеханическим анализом напряженно-деформированного состояния горного массива и с выполнением на отдельных участках шахтных акустических исследований для получения детальных сейсмогеологических разрезов, измеряют гравитационное поле на земной поверхности и в подземных горных выработках с обработкой полученных данных по методике векторного сканирования градиентов и моделированием плотностного разреза, применяют электроразведку с выделением зон повышенной и пониженной проводимости, в том числе используют радиолокационное зондирование, на основании анализа комплекса полученных данных оценивают строение и состояние водозащитной толщи на базе создаваемых моделей распределенных в пространстве физических свойств и границ скачка свойств среды и в случае выявления аномальных зон, представляющих опасность для затопления калийных рудников, очистную выемку калийных руд под ними ведут с оставлением целиков и применением специальных горных мер охраны.