Научная статья на тему 'Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09. 01. 2018'

Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09. 01. 2018 Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
175
63
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УДАРООПАСНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ / ТЕХНОГЕННОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ / ГОРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИЙ УДАР / НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ / ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ / ГЕОДИНАМИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ / ROCKBURST-HAZARDOUS DEPOSIT / INDUCED EARTHQUAKE / TECTONIC ROCKBURST / STRESS-STRAIN STATE / UNDERGROUND MINERAL MINING / GEODYNAMICALLY ACTIVE STRUCTURES

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Пантелеев А.В.

Рассмотрено сейсмическое событие, произошедшее 09.01.2018 на Расвумчоррском руднике (месторождение «Апатитовый Цирк»), которое сопровождалось сильным звуковым эффектом, сотрясением массива и дневной поверхности, существенными разрушениями выработок и ощущалось как работниками рудника, так и жителями городов Кировск и Апатиты. Нарушение приконтурной части массива горных выработок выявлено в стометровом диапазоне высотных отметок. Объем массива, в котором зафиксированы разрушения, достигает 135 000 м3. Отмечены сложности прогноза подобных событий, и определенные проблемы их классификации. Предложено новое определение техногенного землетрясениядля классификации динамических явлений на рудниках. Представлены фактические материалы по обследованию горных выработок 09.01.2018 непосредственно после произошедшего события, анализ сейсмических данных автоматизированной системы контроля состояния массива Расвумчоррского рудника. Рассмотрены геологические, геомеханические и горно-технические факторы, оказывающие влияние на геодинамический режим данного участка массива, на основе чего предложены гипотеза о происхождении события и его классификации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Козырев А.А., Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Пантелеев А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Hypothesis of strong seismic event origin in Rasvumchorr Mine on January 9, 2018

In spotlight is a strong magnitude 3.3 seismic event which took place on Jan 9 2018 in Rasvumchorr Mine, Apatite Circus deposit, with big noise, underground and surface shaking, appreciable damage of mine workings, and was felt both by mine personnel and residents of Kirovsk and Apatity towns. The damaged zone in adjacent rock mass is revealed within the elevation range of 100 m. The volume of damaged rocks reaches 135000 m3. Such rank events are observed in the Khibiny rockburst-hazardous rock mass at a period of 5-10 and more years, are hard to predict and very hazardous. They induce heavy damage in mines and on ground surface, violate production process and, what is specifically critical, threaten the health of miners. The difficulties of predicting and classifying such events are described. A new definition of an induced earthquake is proposed for the classification of seismic events in mines. The actual survey results obtained in underground excavations immediately after the seismic event of Jan 9, 2018 are presented, and the automated seismic audit data in Rasvumchorr Mine are analyzed. The geological, geomechanical and geotechnical factors that have influence on geodynamic behavior in the rock mass area under analysis are discussed, and the hypothesis of the origin of the event and its classification are proposed.

Текст научной работы на тему «Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09. 01. 2018»

УДК 551.2/.3+УДК 622.83

А.А. Козырев, И.Э. Семенова, О.Г. Журавлева, А.В. Пантелеев

ГИПОТЕЗА ПРОИСХОЖДЕНИЯ СИЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО СОБЫТИЯ НА РАСВУМЧОРРСКОМ РУДНИКЕ 09.01.2018*

Аннотация. Рассмотрено сейсмическое событие, произошедшее 09.01.2018 на Расвум-чоррском руднике (месторождение «Апатитовый Цирк»), которое сопровождалось сильным звуковым эффектом, сотрясением массива и дневной поверхности, существенными разрушениями выработок и ощущалось как работниками рудника, так и жителями городов Кировск и Апатиты. Нарушение приконтурной части массива горных выработок выявлено в стометровом диапазоне высотных отметок. Объем массива, в котором зафиксированы разрушения, достигает 135 000 м3. Отмечены сложности прогноза подобных событий, и определенные проблемы их классификации. Предложено новое определение техногенного землетрясениядля классификации динамических явлений на рудниках. Представлены фактические материалы по обследованию горных выработок 09.01.2018 непосредственно после произошедшего события, анализ сейсмических данных автоматизированной системы контроля состояния массива Расвумчоррского рудника. Рассмотрены геологические, геомеханические и горно-технические факторы, оказывающие влияние на геодинамический режим данного участка массива, на основе чего предложены гипотеза о происхождении события и его классификации.

Ключевые слова: удароопасные месторождения, техногенное землетрясение, горно-тектонический удар, напряженно-деформированное состояние, подземная разработка месторождений полезных ископаемых, геодинамически активные структуры.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-74-83

Введение

Интенсивное ведение крупномасштабных горных работ на месторождениях существенно изменяет напряженное состояние массивов и может приводить к возникновению мощных горных ударов. Эта проблема по-прежнему остается актуальной для многих рудников мира [1—3]. Не являются исключением и тектонически напряженные Хибинский и Ловозерский массивы, где ведение горных работ сопровождается проявлениями горного давления в динамической форме. Наиболее опасными и трудно прогнозируемыми являются мощные сейсмические события, которые происходят

с периодичностью 5—10 и более лет. В качестве примеров можно привести следующие события в Хибинском массиве — техногенные землетрясения на Кукисвумчоррском месторождение Кировского рудника в апреле 1989 г. (маг-нитуда М « 4,2) [4] и в октябре 2010 г. (М1 = 3,5) [5]; и в Ловозерском массиве — техногенное землетрясение на руднике «Умбозеро» в 1999 г. с магнитудой М = 4,4 [4]. Отметим, что в целом сейсмический режим на территории Мурманской области оценивается как стабильно невысокий [6].

Очередное сейсмическое событие такого ранга произошло 9 января 2018 г.

* Исследования выполнены в рамках темы НИР 0226-2016-0004_ГоИ «Исследование процессов энергообмена в геологической среде горнотехнических систем для обеспечения геодинамической безопасности разработки недр Северо-Запада Арктического региона».

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 12. С. 74-83. © А.А. Козырев, И.Э. Семенова, О.Г. Журавлева, А.В. Пантелеев. 2018.

на Расвумчоррском руднике. Событие сопровождалось сильным звуком, сотрясением массива и земной поверхности, которое ощущалось не только работниками рудника, но и жителями городов Ки-ровск и Апатиты. Магнитуда события — 3,3 (по данным КоФ ФИЦ ЕГСРАН [7]). Гипоцентр события располагался в лежачем боку центральной части месторождения «Апатитовый Цирк» на отметке +500 м (по данным Автоматизированной системы контроля состояния массива Рас-вумчоррского рудника (АСКСМ-Р) КФ АО «Апатит»).

Результаты обследования

горных выработок

Проведенное комиссионное обследование доступных для посещения горных выработок показало, что разрушению подверглись выработки лежачего бока на отметках от +425 м до +530 м. Отмечены нарушения бетонного креп-

ления, разрушения приконтурной части массива, смещение конструктивных элементов, вспучивание подошвы, смещение торкрет-бетонного крепления относительно массива (рис. 1). Объем массива, в котором произошли разрушения выработок, составил около 135 000 м3.

На рис. 2 показаны участки разрушения выработок, спроецированные на разрез вкрест простирания рудной залежи, а также примерный радиус очага («100 м), рассчитанный по данным АСКСМ-Р (энергия события по данным АСКСМ-Р составила «5 ■ 108 Дж).

Классификация события

При классификации события специалисты КФ АО «Апатит» в основном придерживались мнения, что произошел горно-тектонический удар, специалисты ГоИ КНЦ РАН считали, что произошедшее событие скорее является техногенным землетрясением. Проблема в том,

Рис. 1. Примеры разрушений в выработках в результате горно-тектонического удара Fig. 1. Damages in underground excavations after tectonic rock bursts

что определения горно-тектонического удара и техногенного землетрясения очень схожи [8] и предполагают и в том, и в другом случае «мгновенную подвижку пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве геомеханического пространства рудника, в том числе с образованием систем оперяющих трещин». Основное отличие заключается в том, что в случае техногенного землетрясения предполагаются «повреждения и разрушения на земной поверхности».

Аргументами за то, что произошло техногенное землетрясение, были следующие соображения:

• сейсмическое событие ощущалось как в г. Кировске, расположенном в 5,5 км от Расвумчоррского рудника, так и в г. Апатиты — 18 км от места события.

• магнитуда события по данным КоФ ФИЦ ЕГС РАН 3,3 близка к магнитуде события 2010 г. (3,5), которое было классифицировано как техногенное землетрясение.

• объем, в котором зафиксированы разрушения выработок, превышает параметры разрушений 2010 г.

Аргументом против техногенного землетрясения (за горно-тектонический удар) было неполное соответствие произошедшего 09.01.2018 г. события определению.

+200 ^Д +300

Рис. 2. Проекция участков разрушения, торцевого взрыва и местоположения очага ГТУ на разрез 7 Fig. 2. Projection of damaged zones, frontal explosion and tectonic rock burst focus position on cross section 7

Действительно, разрушения на земной поверхности не зафиксированы, однако, специального обследования, которое могло бы их выявить, не проводилось. В итоге по формальным признакам событие классифицировано как горно-тектонический удар.

Для того чтобы избежать подобных разночтений в дальнейшем, авторы предлагают добавить в определение техногенного землетрясения кроме качественных параметров количественный, а именно величину энергии сейсмосо-бытия — Е > 108 Дж.

При рассмотрении произошедшего сейсмического события учитывали как естественные (геологические, климатические и гидрогеологические) факторы, так и техногенное воздействие (горнотехнические факторы) на массив горных пород.

Наиболее информативными данными, фиксирующими изменение геодинамической ситуации во времени являлись данные автоматизированной системы контроля состояния массива Расвумчор-рского рудника, предоставленные службой прогноза и предотвращения горных ударов (СППГУ) КФ АО «Апатит». Кроме того использовали данные о геологическом строении месторождения, параметрах исходного поля напряжений (имеется значительная база измерений ^И:и), а также расчетные данные о трансформации напряженно-деформированного состояния (НДС) в окрестности фактических очистных выемок [9].

Геологические

и геодинамические факторы

Значительная часть зон сейсмической активности, не связанная с отработкой блоков-целиков и процессами обрушения подработанного массива приурочена к разломным структурам. В этом случае принято говорить о геодинамической активности разлома.

Одним из кольцевых разломов, сыгравшим существенную роль в формировании структуры и геодинамических особенностей Хибинских апатит-нефелиновых месторождений является Главный разлом мощностью до п ■ 10 м. К нему примыкает серия оперяющих разломов, в частности, круто падающий радиальный разлом, прослеженный в пределах рудного тела, месторождения «Апатитовый Цирк» в районе 8—10 разрезов («оперяющий радиальный разлом» на рис. 3, а). При проходке выработок лежачего бока на участке, примыкающем к восточному борту данного разлома, отмечались интенсивные формы проявления горного давления, вплоть до горных ударов, например в 1993 г. Горные удары происходили и в других местах, расположенных в зоне влияния данного радиального разлома — в 1976, 2002, 2007 гг. При этом следует отметить, что максимальные разрушения приконтур-ной части выработок тяготели к маломощным трещинам (до 0,5 м), являющимися ответвлениями этого разлома.

Все участки разрушения приконтур-ной части выработок и большинство зарегистрированных сейсмических событий 9 января 2018 г., тяготеют к полого-наклонной окисленной зоне мощностью 0,6—1,0 м, проходящей во вмещающих породах лежачего бока согласно залеганию рудного тела (выделена пунктиром на рис. 3, б).

Исходя из радиуса ареала, в котором ощущалось событие, и характера разрушений выработок можно предположить его более глубинный характер. Событие спровоцировало подвижку по Разлому-1 по типу правого сдвига со смещением лежачего бока. Затем произошло смещение блока в треугольнике: кольцевой разлом-1 — разломы Р-2 и Р-3. И в результате — выброс в СКШ-2, смещение массива относительно торкрет-бетонной крепи, вспучивание подо-

Рис. 3. Распределение событий и местоположение геологических структур на исследуемом участке месторождения«Апатитовый цирк» в плане: ретроспектива геодинамических событий (а); сейсмические события 9 января 2018 г. (б)

Fig. 3. Events and location of geological structures in the Apatite Circus deposit area under analysis in plane view: retrospective geodynamic events (a); seismic events on January 9, 2018 (b)

швы в СКШ-1 с образованием трещин отрыва в плоскости перпендикулярной Разлому-1 (рис. 2).

Для Хибинского массива характерно сезонное повышение сейсмичности в период паводков [10] за счет увеличения обводненности разломных структур, выполненных тонкодисперсным материалом. Данный фактор способствует релаксации накопленных напряжений на более низком энергетическом уровне, что снижает уровень опасности возникновения землетрясений по естественным геодинамическим причинам.

Структурные блоки, расположенные вне областей существенного водосбора, способны накапливать значительную потенциальную энергию с последующим срывом по одному из контактов, что про-

воцирует возникновение сильных сейсмических событий с большим объемом разрушений подземных и наземных объектов. Событие, анализируемое в данной статье, относится к этому типу.

Все зарегистрированные проявления горного давления на рудниках Хибин можно разделить на три группы по механизму подготовки и реализации [11]:

• вследствие техногенной активизации и подвижек по существующим разломам;

• в результате развития лавинно-не-устойчивого слияния техногенных трещин в новые крупные разрывы или разрушения барьеров между сближенными очистными пространствами или разломами, или между очистным пространством и разломом;

• формирования трещин отрыва в подработанной консоли пород висячего бока.

Наиболее сложным с точки зрения временного прогноза является первый случай — активизация и подвижка по существующим разломам, что и произошло при реализации рассматриваемого ГТУ.

Напряженно-деформированное состояние массива

Напряженно-деформированное состояние месторождений Хибинского массива относится к гравитационно-тектоническому типу со значительным превалированием уровня тектонических (горизонтальных) напряжений над гравитационной составляющей (в 2—3 раза). При этом на месторождении «Апатитовый Цирк» по результатам измерений напряжений методом разгрузки установлено, что исходные максимальные сжимающие напряжения действуют в направлении, близком к простиранию рудной залежи, а их уровень на отрабатываемых в настоящее время горизонтах варьирует в пределах 30+50 МПа во вмещающих породахи 25+45 МПа в рудном теле. Минимальная компонента напряжений соответствует собственному весу пород и меня-

ется в зависимости от рельефа гористой дневной поверхности, имея более высокие показатели в висячем боку рудной залежи, где работы ведутся под необрушенным массивом.

Расчеты 3D моделирования НДС для горнотехнической ситуации на момент события показали (рис. 4), что наиболее высокая концентрация сжимающих напряжений характерна для зоны опира-ния подработанного массива — на некоторых участках до 100 МПа, а также участков в окрестности продвигающегося фронта горных работ — до 70 МПа. В лежачем боку рудной залежи уровень напряжений близок к исходному фону и в зоне рассматриваемого события составляет 35+40 МПа с небольшой концентрацией до 55—60 МПа у фронта работ в районе разрезов 7—8. То есть сам по себе уровень действующих напряжений для данного участка массива не является критическим и не мог привести к такому объему разрушений, тем более, что мероприятия по приведению выработок в устойчивое состояние были выполнены. Однако анализ действующих касательных напряжений показал, что их величины близки к критическим, причем одна из площадок действия т со-

Рис. 4. Расчетные данные о поле напряжений при состоянии горных работ на начало 2018 г. Fig. 4. Calculated data on stress state under mining operations by early 2018

[ торцевой взрыв ■ число событий Рис. 5. Количество сейсмических событий и торцевых взрывов, зарегистрированных в районе ГТУ за период 01.01.2017-14.01.2018 г.

Fig. 5. Number of seismic events and frontal bursts recorded in the tectonic rock burst area over the period of Jan 1, 2017-Jan 14, 2018

впадает по направлению с оперяющей разломной зоной, по которой с большой вероятностью и произошла подвижка.

Сейсмичность

Анализ данных АСКСМ-Р показал, что сейсмическая активность данного участка массива в течение 2017 г.постепенно росла. В первом полугодии 2017 г. число сейсмических событий в день в основном было менее 5, а их суммарная энергия в редких случаях превышала 104 Дж. Начиная с июля 2017 г., наблюдалось постепенное увеличение сейсмической активности, в значительном числе случаев такая активизация происходила после проведения торцевых взрывов. В течение данного периода можно отметить рост как числа регистрируемых сейсмических событий, так и их энергии.

Существенная активизация сейсмичности отмечена в октябре-ноябре 2017 г., зарегистрировано относительно большее число событий, чем в предыдущие периоды, что хорошо видно по данным рис. 5. Причем одно из событий — с энергией порядка 107 Дж (магнитуда по данным АСКСМ-Р составила 1,7; такое событие по классификации может быть отнесено к очень сильным событиям [12]).

Затем наблюдалось некоторое затишье. За два дня до ГТУ на данном участке массива (несколько в стороне от местоположения очага основного события) зарегистрировано сейсмособытие энергетического класса 6. Примерно за 7 ч до реализации ГТУ на отм. +450 м был произведен торцевой взрыв (зарегистрированная энергия 3 ■ 107 Дж), после которого зафиксировано повышение сейсмической активности в течение двух часов (энергетический класс событий — менее 5). Возможно, торцевой взрыв явился триггером, спровоцировав дальнейший катастрофический сценарий развития событий. Максимум как по числу событий, так и по суммарной энергии приходится на день реализации ГТУ, 09.01.2018 г. После чего наблюдалась длительная серия афтершоков, затем сейсмическая активность на данном участке постепенно снизилась.

Несмотря на зафиксированную активизацию в течение года и в последние сутки перед событием, предварительно можно было выделить только зону повышенной сейсмоактивности наряду с другими 2—3 зонами в пределах рудника. То есть сделать однозначный вывод о том, что сильное сейсмическое собы-

тие произойдет именно на этом участке и тем более дать временной прогноз не представлялось возможным. В такой ситуации останавливать горные работы на неопределенный период нет смысла. Единственной мерой, эффективность которой сложно оценить, могло являться ограничение по воздействию на массив взрывов. Независимо от этого, по мнению авторов, мощное сейсмособытие в рассматриваемой зоне могло произойти с высокой вероятностью.

Выводы

По результатам анализа влияющих факторов и причинно-следственных связей происшедшего с проводимыми на месторождении горными работами, авторы склоняются к следующим выводам:

• произошедшее 09.01.2018 г. событие можно классифицировать как техногенное землетрясение, при этом следует внести количественную характеристику энергии сейсмического события в определение техногенного землетрясения;

• предложена гипотеза происхождения события. Произошедшее событие является результатом взброса лежачего бока полого-наклонной окисленной зоны мощностью 0,6—1,0 м (Разлом 1 на рис. 2), проходящей по подстилающим породам согласно залеганию рудного тела;

• величины действующих касательных напряжений в районе реализации мощного сейсмического события близки к критическим, одна из площадок действия ттах совпадает по направлению с полого-наклонной окисленной зоной, что

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

подтверждает высказанную в предыдущем пункте гипотезу;

• массовый взрыв 08.01.2018 г. мог послужить триггером мощного динамического явления в случае достижения самим массивом горных пород предельно неустойчивого состояния;

• развитие событий после подвижки по Разлому 1 по типу правого сдвига могло происходить по следующему сценарию — смещение блока пород, ограниченного Разломами 1, 2 и 3 (рис. 2), в результате чего произошел выброс в конвейерном штреке № 2, смещение массива относительно торкрет-бетонного крепления и вспучивание подошвы в конвейерном штреке № 1 с образованием трещин отрыва в плоскости перпендикулярной Разлому 1;

• детальное изучение разрывных структур с выделением сейсмически активных элементов позволит на стадии проектирования новых горизонтов избежать заложения долгосрочных капитальных сооружений в потенциально опасных зонах и минимизировать риск их разрушения в процессе эксплуатации.

Авторы благодарны руководству КФ АО «Апатит» и сотрудникам службы прогноза и предотвращения горных ударов за предоставленные данные, обсуждение результатов анализа и содействие в исследованиях, а также выражают свою признательность начальнику отдела инноваций Геологического института КНЦ РАН Д.В. Жирову и начальнику КоФ ФИЦ ЕГС РАН А.В. Федорову.

1. Hudyma M., Brown L.,Cortolezzis D. Seismic risk in Canadian mines. CIM MEMO, 2016, Sudbury, 14 p.

2. LasockiS., Orlecka-Sikora B., Mutke G., Pytel W., Rudzinski L. A catastrophic event in Rudna copper-ore mine in Poland on 29 November, 2016: what, how and why. In: Proc. 9th Int. Symp. on-Rockbursts and Seismicity in Mines — RaSiM9, November 15—17, Santiago, Chile (Vallejos J. A., ed.), Editec S. A., Santiago, Chile, pp. 316—324.

3. Van Aswegen G. Seismic Sources and Rock Burst Damage in South Africa and Chile. In: Proc. 9th Int. Symp. on Rockbursts and Seismicity in Mines — RaSiM9, November 15—17, Santiago, Chile (Vallejos J. A., ed.), Editec S.A., Santiago, Chile, pp. 72—86.

4. Козырев А. А., Панин В. И., Савченко С. Н. и др. Сейсмичность при горных работах. — Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. — 325 с.

5. Баранов С. В., Виноградов А. Н., Николаева С. Б., Петров С. И. Сейсмичность Кольского полуострова по инструментальным данным / Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Материалы Шестой Международной сейсмологической школы, г. Апатиты 15—19 августа 2011 г. — Апатиты, 2011. — С. 47—51.

6. Виноградов Ю. А., Асминг В. Э., Кременецкая Е. О., Жиров Д. В. Современная сейсмичность на территории Мурманской области и ее проявление в горнопромышленных зонах // ФТПРПИ. — 2016. — № 1. — С. 62—70.

7. Кольский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра Единая геофизическая служба Российской академии наук. URL: http://www.krsc.ru/?q=ru/news. (Дата обращения: 15.10.2018).

8. Козырев А.А., Семенова И.Э., Рыбин В. В., Панин В. И. и др. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам (Хибинские апатит-нефелиновые месторождения). — Апатиты: ГоИ КНЦ РАН, АО «Апатит», 2016. — 112 с.

9. Козырев А.А., Енютин А. Н., Мальцев В.А., Семенова И.Э. Методика регионального прогноза удароопасности и состояния массива пород и выбора технических решений по обеспечению безопасности и эффективности горных работ / Инновационный потенциал Кольской науки. — Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2005. — С. 52—56.

10. Жукова С.А. Взаимосвязь гидрогеологической обстановки с активизацией сейсмичности на месторождениях «Апатитовый Цирк» и «Плато Расвумчорр» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 1. — С. 319—329.

11. Козырев А. А., Федотова Ю. В., Журавлева О. Г., Звонарь А. Ю., Запорожец В. Ю. Выделение зон повышенной сейсмоопасности по комплексу прогностических критериев // Горный журнал. — 2010. — № 9. — С. 44—47.

12. Hudyma M.R. Mining-induced seismicity in underground hardrock mines — results of a world-wide survey. Technical report — Australian Centre for Geomechanics. 2004, 138 p. firm

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Козырев Анатолий Александрович1 — доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе, e-mail: kozar@goi.kolasc.net.ru,

Семенова Инна Эриковна1 — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: innas@goi.kolasc.net.ru, Журавлева Ольга Геннадьевна1 — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: ZhuravlevaOG@goi.kolasc.net.ru, Пантелеев Алексей Владимирович1 — ведущий инженер, e-mail: PanteleevAV@goi.kolasc.net.ru, 1 ГоИ КНЦ РАН.

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 12, pp. 74-83.

Hypothesis of strong seismic event origin in Rasvumchorr Mine on January 9, 2018

KozyrevA.A.1, Doctor of Technical Sciences, Professor,

Deputy Director for Scientific Work, e-mail: kozar@goi.kolasc.net.ru,

Semenova I.E.1, Candidate of Technical Sciences,

Leading Researcher, e-mail: innas@goi.kolasc.net.ru,

Zhuravleva O.G1, Candidate of Technical Sciences,

Senior Researcher, e-mail: ZhuravlevaOG@goi.kolasc.net.ru,

Panteleev A.V.1, Leading Engineer, e-mail: PanteleevAV@goi.kolasc.net.ru,

1 Mining Institute — Subdivision of the Federal Research Centre

«Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(Mining Institute KSC RAS), 184209, Apatity, Russia.

Abstract. In spotlight is a strong magnitude 3.3 seismic event which took place on Jan 9 2018 in Rasvum-chorr Mine, Apatite Circus deposit, with big noise, underground and surface shaking, appreciable damage of mine workings, and was felt both by mine personnel and residents of Kirovsk and Apatity towns. The damaged zone in adjacent rock mass is revealed within the elevation range of 100 m. The volume of damaged rocks reaches 135000 m3. Such rank events are observed in the Khibiny rockburst-hazardous rock mass at a period of 5-10 and more years, are hard to predict and very hazardous. They induce heavy damage in mines and on ground surface, violate production process and, what is specifically critical, threaten the health of miners. The difficulties of predicting and classifying such events are described. A new definition of an induced earthquake is proposed for the classification of seismic events in mines. The actual survey results obtained in underground excavations immediately after the seismic event of Jan 9, 2018 are presented, and the automated seismic audit data in Rasvumchorr Mine are analyzed. The geological, geomechanical and geotechnical factors that have influence on geodynamic behavior in the rock mass area under analysis are discussed, and the hypothesis of the origin of the event and its classification are proposed.

Key words: rockburst-hazardous deposit, induced earthquake, tectonic rockburst, stress-strain state, underground mineral mining, geodynamically active structures.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-74-83

ACKNOWLEDGEMENTS

The studies were performed in the framework of the research topics of the 0226-2016-0004_GoI «Study of the processes of energy exchange in the geological environment of mining systems for providing geodynamic safety of the mining development of the North-West Arctic region».

REFERENCES

1. Hudyma M., Brown L.,Cortolezzis D. Seismic risk in Canadian mines. CIM MEMO, 2016, Sudbury, 14 p.

2. Lasocki S., Orlecka-Sikora B., Mutke G., Pytel W., Rudzinski L. A catastrophic event in Rudna copper-ore mine in Poland on 29 November, 2016: what, how and why. In: Proc. 9th Int. Symp. onRockbursts and Seismicity in Mines — RaSiM9, November 15—17, Santiago, Chile (Vallejos J. A., ed.), Editec S. A., Santiago, Chile, pp. 316—324.

3. Van Aswegen G. Seismic Sources and Rock Burst Damage in South Africa and Chile. In: Proc. 9th Int. Symp. on Rockbursts and Seismicity in Mines — RaSiM9, November 15—17, Santiago, Chile (Vallejos J. A., ed.), Editec S. A., Santiago, Chile, pp. 72—86.

4. Kozyrev A. A., Panin V. I., Savchenko S. N. Seysmichnost' pri gornykh rabotakh [Seismicity under mining], Apatity, Izd-vo KNTS RAN, 2002, 325 p.

5. Baranov S. V., Vinogradov A. N., Nikolaeva S. B., Petrov S. I. Seysmichnost' Kol'skogo poluostrova po instrumental'nym dannym [Seismicity of the Kola Peninsula by instrumental data]. Sovremennye metody obrabotki i interpretatsii seysmologicheskikh dannykh. Materialy Shestoy Mezhdunarodnoy seysmologich-eskoy shkoly, Apatity 15—19 August 2011. Apatity, 2011, pp. 47—51.

6. Vinogradov Yu. A., Asming V. E., Kremenetskaya E. O., Zhirov D. V. Sovremennaya seysmichnost' na territorii Murmanskoy oblasti i ee proyavlenie v gornopromyshlennykh zonakh [Modern seismicity in the Murmansk Region territory and, particularly, in the zones of mining operations]. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh. 2016, no 1, pp. 62—70. [In Russ].

7. Kol'skiy filial Federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo uchrezhdeniya nauki Federal'nogo issledovatel'skogo tsentra Edinaya geofizicheskaya sluzhba Rossiyskoy akademii nauk. http://www.krsc. ru/?q=ru/news. (accessed 15.10.2018).

8. Kozyrev A. A., Semenova I. E., Rybin V. V., Panin V. I. Ukazaniya po bezopasnomu vedeniyu gornykh rabot na mestorozhdeniyakh, sklonnykh i opasnykh po gornym udaram (Khibinskie apatit-nefelinovye mestorozhdeniya) [Guidelines on safe mining in rockburst-hazardous conditions (Khibiny apatite-nepheline deposits)], Apatity, GoI KNTS RAN, AO «Apatit», 2016, 112 p.

9. Kozyrev A. A., Enyutin A. N., Mal'tsev V. A., Semenova I. E. Metodika regional'nogo prognoza udaroopas-nosti i sostoyaniya massiva porod i vybora tekhnicheskikh resheniy po obespecheniyu bezopasnosti i effek-tivnosti gornykh rabot [Procedure for regional prediction of rockburst hazard and rock mass behavior, and for selection of technical solutions towards safe and efficient mining]. Innovatsionnyy potentsial Kol'skoy nauki. Apatity, Izd-vo KNTS RAN, 2005, pp. 52—56. [In Russ].

10. Zhukova S. A. Vzaimosvyaz' gidrogeologicheskoy obstanovki s aktivizatsiey seysmichnosti na mestorozhdeniyakh «Apatitovyy Tsirk» i «Plato Rasvumchorr» [Interaction of hydrogeological situation and seismicity activation at the deposits of Apatite Circus and Plato Rasvumchorr]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2015, no 1, pp. 319—329. [In Russ].

11. Kozyrev A. A., Fedotova Yu. V., Zhuravleva O. G., Zvonar' A. Yu., Zaporozhets V. Yu. Vydelenie zon povy-shennoy seysmoopasnosti po kompleksu prognosticheskikh kriteriev [Identification of increased seismic hazard zone by a set of prognostic criteria]. Gornyyzhurnal. 2010, no 9, pp. 44—47. [In Russ].

12. Hudyma M. R. Mining-induced seismicity in underground hardrock mines — results of a world-wide survey. Technical report — Australian Centre for Geomechanics. 2004, 138 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.