CC BY
36
СЕМИНАР 3
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -
2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
В
© А.И. Клименко, Б.К. Телибаев, А.С. Федянин , 2001
УДК 622.831
А.И. Клименко, Б.К. Телибаев, А.С. Федянин
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРА МУРУНТАУ
разрывными нарушениями более высоких порядков. Наличие крупных тектонических нарушений, ослабление прочностных свойств горных пород в зоне их влияния, интенсивный гидротермальный метасамотоз пород способствуют возникновению деформационных процессов на локальных участках бортов карьера Мурунтау.
За период с 1979 года на карьере Мурунтау было зарегистрировано 27 деформаций откосов уступов бортов карьера. Основной объем составили оползни и обрушения (80 %), остальные нарушения классифицировались как осыпи. Объемы зон нарушений варьируют от 900 м_53_0 (деформация 30, северо-запад, сентябрь 1995г.) до 230 т.м_53_0 (деформация 24, южный борт, февраль 1991 г.). Участки нарушения устойчивости, по месту дислокации, делятся на две основные группы. К первой группе относятся деформации
располагающиеся в зоне влияния Южного разлома. Вторая группа, включающая наибольшее количество деформаций, приурочена к зоне влияния северо-восточного и древнего субмеридианального разломов, на Северном борту карбЪрговными факторами спо-ствующими развитию деформаций в пределах Северного борта карьера послужили:
структурном отношении месторождение Мурунтау располагается в сложнодислоцированных терри-генных отложениях нижнего палеозоя, слагающих фундамент восточной Туранской плиты. Месторождение находится в Южно-тамдытауской структурно-
фациальной зоне и локализируется в песчано-слан-цевых и глинисто-сланцевых отложениях Бессопан-ской свиты. Структуру района определяет Тасказганская антиклиналь. В западной части она простирается в северо-восточном направлении, к востоку осевая плоскость антиклинали приобретает юго-восточное направление. Площадка карьера приурочена к ее южному крылу, осложненному локальной синклинальной складкой. Породы крыла разбиты многочисленными дизъюнктивными нарушениями, которые делятся на четыре основные группы: субширотные, северо-восточные, субмери-дианальные и послойные субсогласные нарушения. Месторождение контролируется разломом I порядка широтного простирания. Непосредственно рудовмещающей структурой является синклинальная складка II порядка, которая осложнена мелкой складчатостью и оперяющими указанный разлом
• сложное тектоническое строение, которое выражается в наличии крутопадающих разломов, параллельных направлению уступов, а также секущих разломов, обуславливающих боковое сползание пород (деформации № 4, 7, 11, 15, 16, 22, 26, 27, 30);
• наличие прослоев милонити-зированных углисто-слю-дистых сланцев с низким коэффициентом сцепления (де-формации № 3, 9, 10, 20).
Вероятность деформирования Северного борта карьера в зоне влияния северо-восточного и суб-меридианального разломов, обусловила необходимость проведения комплекса исследований по оценке устойчивости и определению плоскости возможного сдвижения пород, включающего геофизические исследования методом вертикального электрозондирования (ВЭЗ) и интерпретацию данных геофизического исследования скважин.
Основным геоэлектрическим признаком, позволяющим прогнозировать интенсивность развития деформационных процессов, является зависимость удельного электрического сопротивления (Дк) пород массива от его напряженно-деформированного состояния.
Согласно результатам исследований, при испытании образцов карбонатных руд было выявлено уменьшение Дк образцов пород, слои которых ориентированы перпендикулярно направлению действия нагрузки. При этом в результате увеличения нагрузки до 0,5 от разрушающей, удельное электрическое сопротивление уменьшается на 50-60 % и далее остается практически постоянным. Для образцов, у которых слои ориентированы параллельно действию нагрузки отмечается снижение Дк (изменения составляют до 40 %) с последующим резким возрастанием до 90 % от значений зарегистрированных без нагрузки.
Вертикальное электрозондирование на карьере Мурунтау проводится с использованием аппаратуры типа АНЧ-3 в комплекте со стационарным генератором, дающим возможность подавления промышленных помех за счет высоких токов. Станции для производства режимных наблюдений ВЭЗ представляют собой ряд металлических электродов длиной 0,8 м, внедренных в массив на глубину до 0,4 м на расстояниях установленных модификацией симметричной установки. По результатам исследований на стационарно оборудованных точках отмечается, что на участках, непосредственно примыкающих к зоне вероятного деформирования, падение сопротивления накануне его возникновения составляет до 40 %, при этом необходимо учитывать, что амплитуда изменения Rk зависит от качества заземления токового электрода. Необходимость получения результатов высокой точности обуславливает проведение контрольных замеров в обратном ходе со 100 % повто-
рением. В случае если данные прямого и обратного хода различались более чем на 10 %, результаты отбраковывались и проводились повторные наблюдения. Интерпретация данных зондирования производилась по модифицированному методу О. Котфуда с помощью ЭВМ типа 1ВМ-386, при этом основная проблема решения обратной задачи ВЭЗ - влияние принципа эквивалентности и неустойчивости решения, преодолевалась путем введения априорной информации: определением количества слоев, контролем точности полученных параметров разреза. Параметры геоэлектрических моделей по кривым ВЭЗ Северного борта карьера с пикета 1 по 5 представлены в таблице.
По данным исследований построен разрез северного борта карьера по пикетам ВЭЗ (рис. 1), где на геоэлектрических моделях, видны геоэлектрические слои с пониженным значением кажущегося сопротивления (Rk), на которых можно выделить участки пониженных значений Rk, соот-
ветствующие зонам повышенного горного давления. На основании результатов режимных наблюдений на стационарно оборудованных точках ВЭЗ, был сделан вывод о существовании зоны повышенных напряжений прослеживающейся с отметки 40-45 м (пикет 1) с постоянным заглублением от 85 м (пикет 2) до 125 м (пикет 3) и выходом в борт карьера в районе горизонтов +495...+465 м. Данные ВЭЗ о расположении зоны повышенных напряжений надежно корел-лируют с данными глубокого разведочного бурения, характеризующими выделенный участок, как зону тектонических нарушений.
Пологое залегание зоны повышенных напряжений обуславливает малую вероятность формирования поверхности скольжения с образованием оползня Северного борта карьера, при этом очевидно, что зона разгрузки напряжений ранее спровоцировала серию деформаций откосов уступов в предельном положении (гор +495 .+465 м).
Таблица
ПАРАМЕТРЫ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПО КРИВЫМ ВЭЗ СЕВЕРНОГО БОРТА КАРЬЕРА (ПИКЕТЫ 1-5)
Пикет 1 Пикет 2 Пикет 3 Пикет 4 Пикет 5
С Сопро- Мощ- С Сопро- Мощ- С Сопро- Мощ- С Сопро- Мощ- С Сопро- Мощ-
л тивле- ность, л тивле- ность, л тивле- ность, л тивле- ность л тивле- ность,
о ние, м о ние, м о ние, м о ние, м о ние, м
й Ом*м й Ом*м й Ом*м й Ом*м й Ом*м
1 10,5 0,74 1 640,0 0,7 1 800,0 1,8 1 120,0 0,80 1 252,0 1,2
2 30,0 8,5 2 340,0 1,7 2 427,0 3,9 2 285,0 2,3 2 200,0 5,7
3 115 31,7 3 79,0 1,2 3 2570,0 2,9 3 54,0 5,35 3 105,0 79,0
4 23,0 4 166,0 79,0 4 75,0 4 23,0 64,0 4 11,7
5 5 23,0 5 5 2275,0 5
Ошибка модели Ошибка модели Ошибка модели 0,059 Ошибка модели Ошибка модели
0,062 0,035 0,066 0,03
Проведение режимных наблюдений на стационарно оборудованных станциях ВЭЗ позволяет регистрировать изменения Rk пород массива во времени, что дает возможность прогнозировать степень устойчивости Северного борта карьера. Результаты проведенных электрозондирований отображаются в графиках отражающих зависимость кажущегося сопротивления от напряженно-деформированного состояния массива, при этом длительные режимные наблюдения позволяют использовать аппарат математической статистики, значительно повышающий достоверность построения динамической модели участка. При обработке результатов наблюдений методом ВЭЗ (рис. 2) оцениваются относительные изменения Rk от исходных значений во времени на двух разносах токовых электродов (100 и
56 м) при размере приемной линии МЫ/2=12 м.
Анализ кривых электрозондирования свидетельствует о стабильности значений кажущегося сопротивления во времени, за исключением данных по разносу АВ/2=56 м, что связано с местоположением токового электрода в зоне тектонического нарушения, выполненной интенсивно оквар-цованными породами. Интерпретация данных режимных наблюдений с 1993 г. показывает, что накануне обрушения, кажущееся сопротивление упало до 42 %, а непосредственно перед регистрацией деформации (04.06.96 г.) возросло до исходного уровня, при этом для разноса АВ/2=100 м рост сопротивления начался за год до обрушения, после которого сопротивление резко снизилось. Результаты электрозондирований за период с 1996 по 2000 гг. говорят о стабильности исследуемого массива.
Случаев деформирования участков уступов Северного борта карьера за указанный период не отмечено.
Таким образом, развивая сеть стационарно оборудованных точек ВЭЗ на ответственных участках прибортового массива, и проводя на них режимные наблюдения можно отслеживать изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород во времени, определять наиболее напряженные поверхности при-бортовых массивов.
Комплексное использование геофизических и маркшейдерских методов исследования, путем совмещения центров станций ВЭЗ с реперами маркшейдерских наблюдательных станций, позволяет осуществлять надежный контроль за состоянием исследуемого массива горных пород, обеспечивая максимальную безопасность горных работ.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Клименко А.И., Телибаев Б.К., Федянин А.С. - Навоийский ГМК, Узбекистан.
