Короткопериодные смещения на границах тектонических разломов Таштагольского месторождения Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622.831

Т.В. Лобанова, Е.В. Васильева*

ОАО «ВостНИГРИ», Новокузнецк *ИГД СО РАН, Новосибирск

КОРОТКОПЕРИОДНЫЕ СМЕЩЕНИЯ НА ГРАНИЦАХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ ТАШТАГОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Изложена сущность методики и приведены результаты GPS-мониторинга короткопериодных смещений породного массива в районе тектонических разломов Таштагольского месторождения в 2005-2009 гг. в периоды ведения очистных работ и производства массовых взрывов.

T.V. Lobanova, E.V. Vasilyeva*

OAO «VostNIGRI» (Eastern Scientific-Research Ore Mining Institute), Novokuznetsk, Russian Federation,

* Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk,

Krasny Prospekt 54, 630091, Russian Federation

SHORT-PERIOD DISPLACEMENTS AT THE TASHTAGOL DEPOSIT TECTONIC FAULT BORDERS

The paper states the main point of a short-period rock mass displacement GPS-monitoring procedure and sets forth the results of the monitoring for tectonic faults area at the Tashtagol deposit in 2005-2009 for the periods of winning works and large-scale blasting.

Для исследования уровня и характера геодинамических процессов в зоне техногенного влияния горных разработок Таштагольского железорудного месторождения в 2005-2009 гг. проведены мониторинговые наблюдения за сдвижением горных пород в районах подвижных тектонических структур с использованием методов космической геодезии. Основные замеры выполнены на участках разломов "Холодный", "Нагорный", "Кондомский" и "Шахтерский" (рис. 1) с использованием 4-х приемников Trimble 4600 LS. Измеряемые базовые линии образованы на основе наблюдательной станции за сдвижением земной поверхности и проходят через центральные сечения мульды сдвижения, сформировавшейся в процессе отработки месторождения. Базовая станция, относительно которой выполнялись наблюдения и обработка результатов, была расположена в Юго-Восточном геодинамическом блоке, а измеряемые базовые расстояния находились в Восточном блоке или на границе этих блоков, что позволило определить движения различных блоков в процессе изменения напряженно-деформированного состояния в районе разработки месторождения.

В процессе GPS-съемки накопление данных от спутников производилось в течение 3-9 ч с интервалом 15 с в один файл данных на каждой станции, которые при постобработке с помощью специальной утилиты Convert to RINEX программного обеспечения Trimble Geomatics Office были преобразованы в Rinex-файлы. Эти многочасовые файлы в дальнейшем были

разбиты на файлы по 20 мин, каждый из которых был обработан с использованием программного обеспечения Trimble Geomatics Office. В результате обработки вычислены координаты X, Y, Z, расстояния и

превышения между реперами.

Рис. 1. Схема геодинамического полигона для наблюдения активности разломов Таштагольского месторождения. Разломы: 1 - 5 - Холодный, Кондомский, Нагорный, Шахтерский, Диагональный, соответственно; 6 -субмеридиональное тектоническое нарушение; 7 - 10 - границы: зон обрушения, трещин, опасных сдвижений, мульды сдвижения

Максимальные величины смещений (табл.) на разломах были зафиксированы в 2006 и 2007 гг. Выделяются смещения на разломе

"Нагорный", которые в период увеличения интенсивности сейсмических событий на месторождении достигали 100-150 мм. Характерно, что крупные толчки и микроудары, произошедшие в этот период, зарегистрированы в висячем боку рудного тела в зоне влияния разлома (рис. 2).

Таблица Результаты наблюдений короткопериодных смещений в районах тектонических разломов Таштагольского месторождения

Разлом Максимальные абсолютные смещения, мм

горизонтальные вертикальные

2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2005 г. г. ю о 0 2 г. Г'' о 0 2 г. 00 о 0 2 г. О', о 0 2

Холодный 22 34 33 32 12 30 39 75 48 26

Нагорный 18 37 78 46 15 20 108 146 97 57

Кондомский 35 50 56 21 19 28 36 51 35 59

Шахтёрский 17 34 27 9 27 22 74 44 23 64

Рис. 2. План горных выработок горизонта -350 м Таштагольской шахты

Высокий уровень короткопериодных смещений в 2006 г. зафиксирован также на разломе "Шахтерский", где наиболее рельефно выразился скачкообразный характер изменения амплитуды смещений [1]. Аналогичные скачкообразные короткопериодные смещения отмечены и на других разломах в соответствующие периоды проявления толчков, при которых скорости деформирования земной поверхности возрастали в 2 раза и более.

Наличие короткопериодных смещений горного массива и некоторая их взаимосвязь с сейсмической активностью месторождения установлены в горных выработках Таштагольского месторождения в результате непрерывных мониторинговых наблюдений с использованием лазерного дальномера [2], а также в районах тектонических нарушений на земной поверхности Шерегешевского месторождения [3].

В 2009 г. уровень смещений на разломах "Холодный" и "Нагорный" даже в период массового взрыва блока 3 в этаже (-140)-(-70) м (рис. 3) существенно ниже, чем в предыдущие годы (табл.). На разломах "Кондомский" и "Шахтерский" возросли вертикальные смещения, а на разломе "Шахтерский" увеличились и горизонтальные смещения. Вероятнее всего, рост смещений на этих разломах обусловлен активизацией сдвижений при массовых взрывах, произведенных в периоды наблюдений 29.06.2009 г. и 02.08.2009 г.

20 2 15

* 10

0 С

1 5 Э- 0

и -5

-10

— Массовый взрыв

/ \/

\ У

\r~fy '

І-+20 -*-+13

к-+4

10

оооооооооооооооооо

аі6\об

Время, ч : мин

г

О ■

-10

—Массовый взрыв

, д//’

оооооооооооооооооо

М ^ О М О I"' ' ^ ^ ^ _

9 ^ 9 ^ ^ °

1П

Время, ч : мин

н+20 -*-+13

к-+4

50 \ 40 I 30

I

20

с*

К

3 ю

<ю

О 0 -10

Массовый взрыв

, /7*\\ Аґ і

' \у 1 V/

о о о о о

^ ^ 9 ^ Т1!

сК 6> о о о

Время, ч : мин ■-+20 -*-+13 -А-+4

Рис. 3. Смещение земной поверхности на разломах "Холодный" (реперы +20 и +13) и "Нагорный" (репер +4) 02.08.2009 г. в период массового взрыва блока

3

Обобщение выполненных исследований за период 2005-2009 гг. позволяет сделать вывод, что при выемке рудных запасов удароопасных месторождений на границах тектонических разломов возникают

короткопериодные смещения горных пород до 50-150 мм, приводящие к увеличению скоростей деформирования земной поверхности, в 2 раза и более превышающих обычный уровень, и геодинамическим явлениям в шахте с сейсмической энергией до 109 Дж.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лобанова Т.В. Исследование геомеханического состояния породного массива при формировании и проявлении горных ударов на Таштагольском руднике // ФТПРПИ. -

2008. - № 2. - С. 38-46.

2. Лобанова Т.В., Моисеев С.В. Результаты комплексной оценки напряженно-деформи-рованного состояния горного массива Таштагольского месторождения геофизическими и геодезическими методами // ФТПРПИ. - 2009. - № 3. - С. 31-39.

2. Лобанова Т.В., Новикова Е.В. Влияние массовых взрывов на деформирование горных пород Шерегешевского железорудного месторождения // ГЕ0-Сибирь-2009. Т. 2. Недропользование. Горное дело. Новые направления и технология поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых: сб. матер. V Междунар. научн. конгресса "ГЕ0-Сибирь-2009", 20 - 24 апреля 2009 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА,

2009. - С. 205-209.

© Т.В. Лобанова, Е.В. Васильева, 2010