CC BY
27
© Ю.В. Федотова, A.B. Зорин, 2015
УДК 622.271.333; 550.834; 551.502(470.21) Ю.В. Федотова, А.В. Зорин
АНАЛИЗ МЕТЕОДАННЫХ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ ВНУТРИКАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА И СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МАССИВА ДЛЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ УСТУПОВ РУДНИКА «ЖЕЛЕЗНЫЙ» АО «КОВДОРСКИЙ ГОК»
Рассматриваются результаты анализа влияния метеорологических факторов на изменение сейсмического режима массива горных пород Ковдорского месторождения. Показано, что с увеличением количества атмосферных осадков происходит повышение обводненности массива горных порол в процессе заполнения водой пор и трещин в породе, которое приводит к активизации процессов трещинообразования. Такие процессы имеют ярко выраженный сезонный характер. Из 23 случаев обрушений, зафиксированных в карьере 20 произошло в период с апреля по октябрь. Причина этих обрушений аналогична природе селевых потоков и сходу снежных лавин, основными предикторами которых являются угол наклона склона и образование критической массы вещества на склоне. Метеорологические условия в данных случаях явились катализаторами этих событий.
Ключевые слова: сейсмический режим, метеорологические факторы, обводненность, устойчивость уступов карьера
Регистрация сейсмических событий в районах производственной деятельности горнодобывающих предприятий позволила установить изменчивость их сейсмического режима, которая обусловлена наличием возмущающих факторов: техногенных (взрывные работы при отбойке руды на рудниках) и природных (обводненность пород).
Влияние природных факторов на состояние массива горных пород ранее было выявлено при эксплуатации многих месторождений. Известны случаи, когда резкие изменения атмосферного давления, связанные с прохождением атмосферных фронтов, совпадали с местными землетрясениями. Такие же явления фиксировались и на Кольском полуострове [1—9].
Поля напряжений в массивах горных пород асейсмичных районов формируются не столько действием современных тектонических процессов (хотя они и присутствуют), сколько проводимыми при отработке месторождений крупномасштабными горными работами, которые вносят весомый вклад в процесс перерас-
пределения напряжений, приводя к накоплению потенциальной энергии в отдельных участках массива. Когда в них накапливается её избыток, она преобразуется в кинетическую энергию в виде геодинамических процессов (от растрескивания массива, до подвижек по тектоническим нарушениям) [10-12].
В уступах бортов карьеров такие процессы приводят к раскрытию трещин, что сопровождается образованием отдельных блоков по ранее сформированным плоскостям отрыва. В этот период происходят изменения сейсмического режима, при которых увеличивается количество регистрируемых событий.
Иерархично-блочный массив горных пород, характеризующийся наличием разномасштабной трещиноватости, приводит к перенасыщению жидкостью приповерхностного слоя горных пород в периоды интенсивного снеготаяния и обильных дождей в весенний и осенний периоды. Особенно при резких перепадах суточной температуры и атмосферного давления, способствующих интенсивному развитию процессов трещинообразования в массиве.
В зависимости от пористости и влагопроницаемости пород, слагающих отрабатываемое месторождение, сейсмическая реакция массива на влияющие факторы может быть различной. Поскольку развитие трещиноватости и влагонасыщение массива горных пород приводит к уменьшению сцепления межблоковых связей и, как следствие, нарушению устойчивости уступов карьера, актуальным представляется изучение взаимосвязей метеорологических факторов, таких как температура, атмосферные осадки и обводненность пород с сейсмической активностью массива. При этом вода, проникающая в массив горных пород с поверхности, увеличивает давление в порах и трещинах, является своеобразной «смазкой» на границе между блоками и способствует их смещению друг относительно друга.
Анализ данных и обсуждение результатов
В работе [13] приведены сводные данные по зафиксированным случаям деформаций массива горных пород в разных частях карьера и причинам, в результате которых они произошли. Всего в карьере с 1987 по 2015 год зафиксировано 23 случая обрушений. В таблице приводятся выдержки из этих данных, демонстрирующих несколько случаев, когда при определении вида и причины нарушения устойчивости уступов борта карьера приводится обводненность массива в качестве одного из влияющих факторов.
to Таблица
05
Случаи нарушения устойчивости уступов
№ Местоположение деформации Год Вид и причина нарушения устойчивости Инженерно-геологическая характеристика участка борта
Борт Горизонты
1 Северовосточный +214-+190м 1987 Свободное обрушение. Несоответствие проектного угла откоса физико-механическим свойствам пород. Участок оползня приурочен к долине бывшего ручья «Железорудный», почти полностью сложен выветрелыми рыхлыми и переувлажненными разностями пироксени-тов и оливинитов. Сверху участок перекрыт маломощным слоем моренных отложений.
2 Юго- восточный +142 -+94 м 1990 Техногенный сейсмогравита-ционного типа оползень-сдвиг по плоскостям скольжения. Повышенная трещиннова-тость, параллельность плоскостей скольжения, наличие обводненной глинки трения со слюдистым материалом Зона взаимоперехода пироксенитов и ий-олитов. Материнские породы интенсивно трещиноваты и дезинтегрированы, наличие трещин азимутом 300° и гулом падения 40°, заполненных выветрелым материалом материнских пород.
3 Северовосточный +142 -+130м 1992 Осыпь. Воздействие подземных вод. Обрушение. Воздействие технологических взрывов в совокупности с действием интенсивных ливневых дождей по ослабленным трещинам. Вывал. Нисходящие источники по трещинам с глинкой трения, влияние технологических взрывов. Пироксениты слабокарбонатизированные по трещинам, мощностью от нескольких мм до 10-20 см, различной степени тре-щиноватости, наличие двух систем трещин с параметрами: угол падения 50-85°, азимут падения 225-240° и угол падения 50-85°, азимут падения 180-206°. Участок борта расположен на пересечении зон первого и второго порядков разрывных нарушений.
4 Юго- восточный +166-+142м 2006 Свободное обрушение. Параллельность азимутов простираний трещин азимуту простирания заоткошенного участка борта. Повышенная трещиноватость и обводнённость пород. Участок сложен слабо выветрелыми серыми, зеленовато-серыми фенитами средне-мелкозернистой структуры, такситовой структуры и расположен в зоне разрывного нарушения 1 порядка в наиболее нарушенной её части. Данный блок характеризуется широким развитием тектонических нарушений 2 и 3 порядка северозападного и широтного простирании, падающими в сторону выемки.
5 Северовосточный +70-+40м 2006 Свободное обрушение. Неблагоприятно залегающие зоны тектонического нарушения 1-го порядка, осложнённой зонами сближенных субпараллельных трещин центрок-линального типа. Повышенная трещиноватость и обводнённость пород. Участок сложен пироксенитами зеленова-то-серого цвета, пронизанных многочисленными карбонатитовыми прожилками, разбитых трещинами 3-4 порядков на блоки размером от 0.4 до 1м.
6 Западный +214-+190м 2008 Свободное обрушение. Параллельность азимутов простираний трещин азимуту простирания заоткошенного участка борта. Повышенная трещиноватость и обводненность пород. Участок сложен массивными темноокра-шенными ийолитами и расположен в области распространения двух деформационных зон 2-го порядка.
Окончание табл.
№ Местоположение деформации Год Вид и причина нарушения устойчивости Инженерно-геологическая характеристика участка борта
Борт Горизонты
7 Восточный +55-+70м 2009 Свободное обрушение. Параллельность азимутов простираний трещин азимуту простирания заоткошенного участка борта. Повышенная трещиноватость массива, наличие напорных и действие паводковых вод. Данный блок сложен дезинтегрированными массивными ийолитами и расположен в области распространения двух тектонических зон 2-го порядка.
8 Юго- восточный +40 -+25м 2011 Свободное обрушение. Несоответствие параметров уступа физико-механическим и инженерно-геологическим характеристикам массива в пределах данного участка борта. Участок борта обводнён (присутствие наледи на уступе и потоков воды по плоскости). Участок уступа сложен, в основном, фе-нитами с редкими останцами ийолитов. Карбонатитовые дайки, секущие породы, слагающие уступ, ориентированы по падению, в основном, в сторону центра карьера. Плоскость, по которой произошло обрушение, развивается по дайке кар-бонатитов, мощностью ~0,1м и имеет азимут падения 325° и угол падения 47°.
Результаты гидрогеологических исследований, проведенные ранее на карьере рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» [14], показали, что подземные воды на устойчивость бортов в целом не влияют, т.к. водоносный горизонт распространен только в верхней части (на глубину до 50м), в четвертично-моренных отложениях и зоне повышенной трещиноватости. По разрывным нарушениям 1-го порядка подземные воды прослеживаются до глубин 120-150м. Но имеет место переток фильтрующихся откосами верхних уступов подземных вод на нижележащие горизонты, вплоть до дна карьера. В связи с суровым климатом перетекающие воды оказывают существенное влияние на устойчивость уступов путем расклинивающего воздействия льда в зимние периоды, размягчающего воздействия на породы в весенне-осенние периоды и создания благоприятных условий развития процессов выветривания.
Анализ влияния изменений метеорологических параметров на процессы трещинообразования массива горных пород в пределах карьера рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» проводился для баз данных зарегистрированных сейсмических событий и метеорологических параметров за 2012 год. Рассматриваемый период был выбран на основании оценки качества и полноты данных, а также вследствие устойчивой работы сейсмической и метеорологической систем.
На рис. 1 приведены графики изменений среднемесячных значений притоков воды к общекарьерной системе осушения за 2012 год.
Рис. 1. Среднемесячные прнтокн воды к системе осушения месторождения за 2012 год
Как видно из приведенных графиков, изменение величин во-допритоков в разных частях карьера в течение года отличаются. Так, суммарные водопритоки Восточного куста (1, 2 ряды и ПЛ -178м) в 2-3 раза больше чем величины водопритоков по Северному и Западному рядам. Особенно ярко различия видны во второй половине года, когда появляются резкие колебания величин притока воды по Восточному борту карьера (резкое снижение в июле-августе и резкое повышение в октябре-ноябре).
Процесс трещинообразования в массиве сопровождается генерированием сейсмических волн. В целом микросейсмическая активность рассматривается как отражение процессов, происходящих как в глубине породного массива, так и непосредственно в приповерхностной зоне. При этом сейсмическая активность является индикатором влияния времени и степени активности горных работ на устойчивость контролируемого участка массива горных пород.
Необходимость применения системы микросейсмического мониторинга обуславливается тем фактом, что в результате проведения наблюдений данным методом трещины локализуются в объеме, что даёт трёхмерную картину участка массива, в отличие от двухмерной картины, предоставляемой с использованием традиционных методов поверхностного мониторинга.
Распределение сейсмоактивности по месяцам года (рис. 2) показывает, что максимум сейсмоактивности приходятся на весенние (апрель - июнь), и осенние (сентябрь — октябрь) периоды.
120 100
4
/\ § % */
1 й / \ \ V / Гх /
N 1 V / \ \ N Ч V \ ч / N /
■ кол-во
2
■Сумиярняя ЭНфШЯ, Дж
1.00Е+0? 1.00Е+0 I 1.00Е+03 I ,№Е+0:
Рис. 2. Распределение зарегистрированных событий и их суммарной энергии по месяцам в течение 2012 года
Из представленных данных следует, что сейсмоактивность имеет значительную сезонную зависимость. Это позволяет предположить, что в процессах формирования напряженного состояния массива вблизи поверхности существенно влияние оказывают сезонные явления (интенсивное снеготаяние, ливневые дожди). С учетом того, что существенный рост сейсмоактивности в эти же временные периоды наблюдался и в предыдущие годы, можно утверждать, что процессы снеготаяния существенным образом влияют на напряженно-деформированное состояние породного массива в приконтурной зоне карьера.
Таким образом, можно говорить о том, что зарегистрированные сейсмические события являются следствием изменений состояния массива, вызванными внешними факторами. На основе выполненных исследований сейсмического режима прибортового массива пород подтверждено, что локализация сейсмических событий в законтурном массиве пород приурочена к нарушениям сплошности массива пород [8].
Для выполнения исследований использовались данные системы комплексного мониторинга состояния атмосферы внутри-карьерного пространства, в состав которой входит мониторинг метеоусловий, приводящих к скоплению загрязняющих веществ в рабочих зонах карьера, мониторинг загрязнения атмосферы внутрикарьерного пространства, позволяющий соотносить уровни загрязнения с той или иной метеоситуацией и снегосъемка, характеризующая распределение загрязнения по глубине карьера. Метеопосты располагаются ЭТ3 (нижний) на гор. — 35 м, ЭТ2 гор.+202 м (восточный борт), ЭТ4 гор.+202 м (западный борт), ЭТО гор.+295 м, ЭТ1 (верхний) на гор.+465 м. Перепад высот между постами составляет 665 метров. Поскольку метеопост ЭТ4 установлен недавно, для проведения анализа изменения параметров метеоданных за 2012 год информация по нему не использовалась.
В процессе проведения работ по оценке влияния природных факторов, для каждого из выбранных периодов строились зависимости изменения температуры, влажности и давления по станциям наблюдений и анализировались графики их изменений во времени.
Рассмотрим результаты анализа двух периодов — мая (когда зарегистрировано максимальное количество событий (рис. 3) и сентября (рис. 4).
Рис. 3. Графики изменений метеорологических параметров по станции БТ1 (верхняя) за май 2012 года, где номер идентификатора соответствует номеру регистрации дня недели в базе данных)
.20 -1 I I I-LJ-1-LJ-1 I I I- 920
ТЕМР -VLAO---DAVL
Рис. 4. Графики изменений метеорологических параметров по станции БТ3 (нижняя) за май 2012 года,, где номер идентификатора соответствует номеру регистрации дня недели в базе данныгх)
Как видно из данных, приведенных на графиках (рис. 3), наблюдаются различные колебания изменения значений регистрируемых параметров в течение рассматриваемого периода времени. На верхней станции при относительно небольшом разбросе
колебаний значений температуры и давления, наблюдаются резкие колебания влажности при их общем повышенном уровне, что свидетельствует о процессе интенсивного снеготаяния. Резкие выбросы колебаний значений атмосферного давления в течение суток способствуют повышению пористости пород и проникновению влаги в массив, приводящей к увеличению водопритоков в карьере.
Если сопоставить данные, приведенные на графиках рис. 3 с изменениями значений анализируемых параметров на нижней станции (рис. 4), то можно увидеть следующую тенденцию. С увеличением глубины в карьере разброс колебаний значений влажности несколько уменьшается и стабилизируется. При этом временные периоды водопритоков также уменьшаются. Это связано с увеличением значений атмосферного давления.
На основании данных графиков можно судить о качестве изменений параметров и выявлять факторы, влияющие на синхронность и асинхронность колебаний, а также зависимости совокупности факторов, приводящих к колебаниям значений метеопараметров в противофазе.
Для того чтобы исключить из рассмотрения данные (резкие колебания значений), связанные с аппаратурными погрешностями, далее для каждого из выбранных периодов по дням (рис. 5) строились зависимости изменения температуры, влажности и давления по каждой из станций наблюдений.
100 80 60 40 20 о -20
оооосооооооооо ос-оосоооооооэосооооооооо
осоосооооооооосооооооосо
_ _
\
1040
юоо
9Й0
920
---ТЕМР
- \T_AG - ■ - ПА\Т
Рис. 5. Графики изменений метеорологических параметров по станции в течение суток
Как видно из графиков, приведенных на рис. 5, для временной отметки 9:00 рассматриваемого периода наблюдаются различные по интенсивности колебания значений анализируемых параметров. Так, резкое падение атмосферного давления (барическая яма), сопровождается локальными понижениями температуры воздуха и небольшим увеличением влажности.
Анализ изменения значений метеорологических параметров во времени показал, что плоские линии образуются при отключении электроэнергии, при этом фазовые скачки напряжения в сети отмечаются нелогичными отрицательными данными или нулями. Суточный ход наблюдаемых метеопараметров находится в пределах нормы согласно сезонам. Резкие провалы атмосферного давления (барические ямы) наблюдаются только в атмосфере самого карьера: гор. — 35 м и гор.+202 м. На гор. +465 м наблюдаются только пики атмосферного давления. На гор. +295 м отмечаются скачки атмосферного давления, как вверх, так, и вниз, но при этом атмосферное давление меняется наиболее плавно, и очень незначительно количество случаев скачкообразного его изменения.
Природа этих явлений в атмосфере карьера и в надкарьер-ной атмосфере различна. Резкие изменения метеорологических параметров в атмосфере карьера никак не связаны с проведением взрывных работ. Даже если совпадают даты, что очень редко, то не совпадает время этих явлений. Проведение массовых взрывов не оказывает влияния на температурную стратификацию атмосферы карьера.
Розы ветров на гор. — 35 м и гор.+202 м имеют свои особенности, обусловленные внутри карьерными циркуляциями воздуха. Роза ветров на гор.+295 м достаточно соответствует аналогичной климатической характеристики. На гор.+465 м роза ветров формируется под влиянием пограничного слоя атмосферы.
Выводы
Как было показано проведенными ранее исследованиями с увеличением количества атмосферных осадков происходит повышение обводненности массива горных пород в процессе заполнения водой пор и трещин в породе, приводит к активизации процессов трещинообразования, и как следствие, к регистрируемому росту сейсмической активности. Такие процессы имеют ярко выраженный сезонный характер. Сезонные увеличения водоприто-ков приводят к влагонасыщенности ослабленных зон, по которым вода поступает с поверхности вглубь массива.
Процесс водонасыщения массива приводит к разрушению породы за счет сдвиговых микроподвижек по плоскостям трещин и нарушений, в том числе с оставлением на них штрихов и борозд скольжения. Разрушение может происходить двумя путями: либо в случае подвижки блоков по разделяющему их разрушению, заполненному водой (механизм «проскальзывания»), либо при образовании новых трещин за счет резкого изменения температурного режима («разрывной механизм»). Это подтверждается увеличением количества естественных событий в сутки с большой энергией, а также ростом суммарной длины трещин.
Вследствие этого при разработке месторождения приходится затрачивать усилия по отведению воды из рабочей зоны и поддержанию устойчивости уступов карьера.
В данной работе приведены результаты обработки данных системы мониторинга изменений атмосферных параметров (температура, давление, влажность) карьера рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» за 2012 год и выполнены сопоставления с сейсмическим режимом этого периода.
Проведенный анализ баз данных непрерывной регистрации сейсмических событий позволил выделить в течение года временные промежутки резкого изменения анализируемых параметров, связанные с процессами разрушения массива горных пород и подтвердил сезонную изменчивость количества регистрируемых событий.
Из 23 случаев обрушений, зафиксированных в карьере 20 произошло в период с апреля по октябрь. Им предшествовали продолжительные осадки или периоды значительных водоприто-ков за счет паводковых вод. Причина этих обрушений аналогична природе селевых потоков и сходу снежных лавин, основными предикторами которых являются угол наклона склона и образование критической массы вещества на склоне. Метеорологические условия в данных случаях явились катализаторами этих событий. В дальнейшем планируется их прогнозирование.
В целом, проведенные исследования показали, что процессы изменения метеорологических факторов неоднозначно влияют на сейсмический режим массива (в сезонные увеличения водоприто-ков значительно, а в другие периоды в основном обуславливают аппаратные погрешности регистрации данных). Это обуславливает необходимость учитывать изменение состояния массива горных пород в пределах карьерной выемки под влиянием природных (гидрологический режим) факторов. При этом необходимым ме-
роприятием по повышению устойчивости как уступов карьера, так и прибортового массива является организация эффективного водоотлива и соответствующих дренажных систем, способствующих снижению водопритоков в карьер и его осушению.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рубцов Г.И. Структурные неоднородности рудного массива, прогноз и предотвращение горных ударов // Безопасность труда в промышленности - 1979. — №7. - С.22-24
2. Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках. - М.:ЛГИ, 1997. - 376с.
3. Ермаков Н.И. Геомеханика и конкурентноспособность горных предприятий Урала. Екатеринбург, УрО РАН, 2004, с.2-22.
4. Нивин В.А. Геоэкологические следствия и приложения водородной дегазации недр (на примере щелочных массивов Кольского полуострова) // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Материалы III-ей Всероссийской научной конференции с международным участием. Часть 2. -Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2010. С. 121-125.
5. Козырев А.А., Аккуратов М.В., Федотова Ю.В., Жукова С.А. Влияние обводненности пород на сейсмичность. // Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов. Труды Всероссийской (с международным участием) научной конференции. г. Апатиты, 28-30 сентября 2009 г. -Апатиты: Геологический институт КНЦ РАН. 2009. С. 243-247.
6. Федотова Ю.В., Жукова С.А. Влияние природных факторов на проявления техногенной сейсмичности. // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных, Материалы шестой Международной сейсмологической школы. - Обнинск: ГС РАН, 2011, С. 340-343
7. Козырев А.А., Федотова Ю.В., Аккуратов М.В., Жукова С.А. Взаимосвязь обводненности пород и сейсмичности в зоне стыковки подземного рудника и карьера // Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов: сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию Горного института КНЦ РАН. — Апатиты; СПб., 2011. С. 385-390
8. Федотова Ю.В. Анализ сейсмичности зоны деформации на ОАО «Ков-дорский ГОК» // Открытые горные работы в XXI веке. Сборник материалов Международной научно-практической конференции 4-7 октября 2011, г. Красноярск. ООО НТЦ «Горное дело», Москва, 2011. Т2. С.361-367
9. Жукова С.А., Федотова Ю.В. Использование данных метео- и гидромониторинга для выявления периодов активизации сейсмической активности на рудниках ОАО «Апатит» Мониторинг природных и техногенных процессов при ведении горных работ: сб.докл. Всеросс. науч. — техн. конф. с ме-ждунар. участием 24-27 сентября 2013г./ Российская академия наук, Отделение наук о земле РАН, Горный ин-т Кольского научного центра РАН. — Апатиты; СПб., 2013. с.273-280.
10. Козырев А.А., Панин В.И., Федотова Ю.В. Техногенная сейсмичность как отражение самоорганизации геологической среды в природно-
технических системах // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: сб. научн. трудов. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2011. - Т. 1. - С. 227-231.
11. Kozyrev A.A., Panin V.I., Semenova I.E., Fedotova Yu.V., Rybin V.V. Geomechanical support of geotechnical solutions in high stress mining //Journal of Mining Science. - 2012. - Vol. 48, Issue 2. - рр. 241-248.
12. Kozyrev A., Panin V.and Fedotova Iu. Mining-Induced Seismicity in the Kola Peninsula Mines. Journal of Civil Engineering and Architecture, ISSN 19347359, USA. July.2013, Volume 7, No.7 (Serial No.68), pp. 897-906.
13. Геомеханическое и техническое обоснование возможности укруче-ния бортов карьера рудника «Железный» в конечном положении на основе изменения представления о геолого-структурном строении массива и анализа фактического состояния бортов и уступов карьера в контурах тэо кондиций. Регламент по х/д №26115 от 01.04.2013г. между Горным ин-том КНЦ РАН и ОАО «Ковдорский ГОК», научн. рук. Козырев А.А., отв. исп. Рыбин В.В.; Горный институт КНЦ РАН, 2013 (табл.1.14 Таблица паспортов потерь устойчивости уступами и группами уступов (паспортов деформаций). Фонды института.
14. Reshetnyak S.P. Melikhova G.S., Fedotova Yu.V., Melikhov M.V. Problems of Deep Open Pits Closure in the Kola Peninsula // Mine Water and Environment: Conference proceedings. - Ostrava, Czech Republic 2008, pp. 171174. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Федотова Юлия Викторовна — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, [email protected],
Зорин Александр Владимирович — кандидат географических наук, научный сотрудник, [email protected],
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук,
UDC 622.271.333; 550.834; 551.502(470.21)
ANALYSIS OF METEOROLOGICAL DATA RECEIVED FROM THE MONITORING SYSTEM FOR IN-PIT ATMOSPHERE STATE AND ROCK MASS SEISMICITY FOR ASSESSING SLOPE STABILITY, ZHELEZNY MINE, JSC KOVDORSKY GOK
Fedotova Iu.V., Ph.D. (Eng.), Senior Researcher, e-mail: [email protected], Mining Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Russia, Zorin A.V., Ph.D. (Geography), Researcher, e-mail: [email protected], Mining Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Russia.
The paper observes analysis results of meteorological factors impact on change of seismic behavior of the Kovdor rock mass. It has been shown that the rock mass flooding increases with increase of atmospheric precipitations when pores and fissures are filled with water. This results in activating fracturing processes. Such processes have strongly marked seasonal character. From 23 failures registered in the open-pit 20 cases occurred from April to October. The cause of failures is similar to nature of mud flows and snow avalanches which main predictors are angle of slope and generation of substance's critical mass on a slope. In these cases meteorological conditions are catalyzers of the failures.
Key words: seismic behavior, meteorological factors, flooding, slope stability
REFERENCES
1. Rubcov G.I. Strukturnye neodnorodnosti rudnogo massiva, prognoz i predotvrash-henie gornyh udarov (Structural heterogeneity of the ore array, the forecasting and prevention of rock bursts) // Bezopasnost' truda v promyshlennosti, 1979. No7. pp. 22-24.
2. Prognoz i predotvrashhenie gornyh udarov na rudnikah (The forecasting and prevention of rock bursts in the mines). Moscow: LGI, 1997. 376 p.
3. ErmakovN.I. Geomehanika i konkurentnosposobnost' gornyh predprijatij Urala (Ge-omechanics and competitiveness of mining enterprises of the Urals). Ekaterinburg, UrORAN, 2004, pp. 2-22.
4. NivinV.A. Geojekologicheskie sledstvija i prilozhenija vodorodnoj degazacii nedr (na primere shhelochnyh massivov Kol'skogo poluostrova) (Geoecological consequences and applications of hydrogen degassing of the earth's interior (on the example of alkaline massifs of the Kola Peninsula)) // Jekologicheskie problemy severnyh regionov i puti ih reshenija. Materialy Ill-ej Vserossijskoj nauchnoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. V 2. Apatity: Izd-vo Kol'skogo nauchnogo centra RAN, 2010. pp. 121-125.
5. Kozyrev A.A., AkkuratovM.V., Fedotova Yu.V., Zukova S.A. Vlijanie obvodnen-nosti porod na sejsmichnost' (Influence of water cut of rocks on seismicity) // Kompleksnye geologo-geofizicheskie modeli drevnih shhitov. Trudy Vserossijskoj (s mezhdunarodnym uchastiem) nauchnoj konferencii. Apatity, 28-30 sentjabrja 2009. Apatity: Geologicheskij institut KNC RAN. 2009, pp. 243-247.
6. Fedotova Yu.V., Zukova S.A. Vlijanie prirodnyh faktorov na projavlenija tehnogennoj sejsmichnosti (Influence of natural factors on the existence of induced seismic-ity) // Sovremennye metody obrabotki i interpretacii sejsmologicheskih dannyh, Materialy shestoj Mezhdunarodnoj sejsmologicheskoj shkoly. Obninsk: GS RAN, 2011, pp. 340-343.
7. Kozyrev A.A., Fedotova Yu.V., Akkuratov M.V., Zukova S.A. Vzaimosvjaz' obvod-nennosti porod i sejsmichnosti v zone stykovki podzemnogo rudnika i kar'era (Relationship of water content of rocks and seismicity in the zone joining the underground mine and pit) // Problemy i tendencii racional'nogo i bezopasnogo osvoenija georesursov: sb. dokladov Vserossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, pos-vjashhennoj 50-letiju Gornogo instituta KNC RAN. Apatity; SPb., 2011. Pp. 385-390.
8. Fedotova Yu.V. Analiz sejsmichnosti zony deformacii na OAO «Kovdorskij GOK» (Analysis of the seismicity of the deformation zones at JSC «Kovdor GOK») // Otkrytye gornye raboty v XXI veke. Sbornik materialov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii 4-7 oktjabrja 2011, Krasnojarsk. OOONTC «Gornoedelo», Moscow, 2011.V2. pp. 361-367.
9. Zukova S.A., Fedotova Yu.V. Ispol'zovanie dannyh meteo- i gidromonitoringa dlja vyjavlenija periodov aktivizacii sejsmicheskoj aktivnosti na rudnikah OAO «Apatit» Monitoring prirodnyh i tehnogennyh processov privedenii gornyh rabot (Using the data of meteorological and hydraulic monitoring to identify periods of activization of seismic activity in mines of JSC "Apatit" Monitoring natural and technogenic processes in the mining): sb.dokl. Vseross. nauch. — tehn. konf. s mezhdunar. uchastiem 24-27 sentjabrja 2013/ Rossijskaja akademija nauk, Otdelenienauk o zemle RAN, Gornyj in-t Kol'skogo nauchnogo centra RAN. Apatity; SPb., 2013. Pp. 273-280.
10. Kozyrev A.A., PaninV.I., Fedotova Yu.V. Tehnogennaja sejsmichnost' kak otrazhenie samoorganizacii geologicheskoj sredy v prirodno-tehnicheskih sistemah (Induced
seismicity as reflection of geological environment self-organization in natural-technical systems) // Geodinamika i naprjazhennoe sostojanie nedr Zemli: sb. nauchn. trudov. Novosibirsk: IGDSORAN, 2011. V 1. pp. 227-231.
11. Fedotova Yu.V. Panin V.I., Semenova I.E., Fedotova Yu.V., Rybin V.V. Geomechanical support of geotechnical solutions in high stress mining (Geomechanical support of geotechnical solutions in high stress mining) // Journal of Mining Science. 2012. Vol. 48, Issue 2. pp. 241-248.
12. Kozyrev A., Panin V.and Fedotova lu. Mining-Induced Seismicity in the Kola Peninsula Mines.Journal of Civil Engineering and Architecture (Mining-Induced Seismicity in the Kola Peninsula Mines), ISSN 1934-7359, USA.July.2013, Volume 7, No.7 (Serial No.68), pp. 897-906.
13. Geomehanicheskoe i tehnicheskoe obosnovanie vozmozhnosti ukruchenija bortov kar'era rudnika «Zheleznyj» v konechnom polozhenii na osnove izmenenija predstavlenija o geologo-strukturnom stroenii massiva i analiza fakticheskogo sostojanija bortov i ustupov kar'era v konturah TJeOkondicij (Geomechanical and technical substantiation of the possibility of wraparound in the pit walls as the mine is "Iron" in the end position based on the changing notions of structural Geology the structure of the array and analysis of the actual status of the boards and benches in the contours of the feasibility study). Reglament po h/d №26115 ot 01.04.2013 mezhdu Gornym in-tom KNC RAN i OAO «Kovdorskij GOK», nauchn. ruk. Kozyrev A.A., otv. isp. Rybin V.V.; Gornyj institut KNC RAN, 2013 (tabl.1.14 Tablica pasportov poter' ustojchivosti ustupami i gruppami ustupov (pasportov deformacij).Fondy instituta.
14. Reshetnyak S.P. Melikhova G.S., Fedotova Yu.V., Melikhov M.V. Problems of Deep Open Pits Closure in the Kola Peninsula (Problems of Deep Open Pits Closure in the Kola Peninsula) // Mine Water and Environment: Conference proceedings. - Ostrava, Czech Republic 2008, pp. 171-174.
