CC BY
46
УДК 550.3:537.811
В.Ф. Гордеев, Ю.П. Малышков, С.Г. Шталин, С.Ю. Малышков, В.И. Поливач Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск М.М. Задериголова ООО «ГЕОТЭК», Москва
ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ПО ПАРАМЕТРАМ ЕСТЕСТВЕННОГО ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
Верхнекамское месторождение калийных солей является одним из крупнейших в мире, запасы которого составляют более 3 млрд. тонн, а соляная залежь распространяется с севера на юг на 200 км шириной до 50 км и занимает площадь 6,5 тыс. кв. км. Добыча полезных ископаемых требует соответствующую инфраструктуру, как промышленного, так и социального назначения.
Появившийся провал осенью 2007 года в черте города Березники заставил всех по-новому взглянуть на старую проблему подработанных территорий и в авральном режиме отселять население и переносить все коммуникации. Особую обеспокоенность вызывает эксплуатация газопроводов-отводов Чусовой - Березники - Соликамск 1,2 (ЧБС-1,2) на участках, подрабатываемых ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит». Существует реальная угроза внезапного нарушения устойчивости поверхности подземными выработками. Следовательно в результате возможна реальна ситуация разрушения газопроводов-отводов ЧБС-1,2, что приведет к техногенной катастрофе с людскими жертвами и на продолжительный период к полному прекращению подачи газа всем потребителям.
В докладе представлены материалы площадных измерений параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) вдоль ЧБС-1,2, общей протяженностью около 40 км. Выделено 9 зон с аномальными значениями параметров ЕИЭМПЗ, 6 из которых, подтверждены геофизическими исследованиями на предмет превышения деформаций земной поверхности.
V.F. Gordeev, Yu.P. Malyshkov, S.G. Shtalin, S.Yu. Malyshkov, V.I. Polivach Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, Tomsk M.M. Zaderigolova GEOTEK, Ltd., Moscow
EVALUATION OF THE ANTHROPOGENIC SAFETY OVER DEVELOPED TERRITORIES BY THE PARAMETERS OF A NATURAL PULSE ELECTROMAGNETIC FIELD OF THE EARTH
Verhnekamskoe potassium salt deposit is one of the biggest in the world with more than 3 billion tons of its reserves. The deposit extends from north to south by 200 km and in width up to 50 km making total area about 6.5 thousand km2. Minerals mining require certain infrastructure for its both industrial and social purpose.
In the autumn 2007 within Berezniki city arisen rock failure has forced everyone to look in a new way on bygone problem over developed territories and in emergency regime to resettle the population and to transfer all communications. Special alarm is caused by operation of Chusovoy - Berezniki - Solikamsk 1,2 (ChBS-1,2) gas-pipeline-bend over the areas developed by Silvinit Pub. Co. and Uralkaliy Pub. Co. There is a real hazard of sudden stability failure of a surface by underground developments. Consequently as a result of possible anthropogenic influence it is
real for the situation of destruction of ChBS-1,2 gas-pipeline-bend that for a long period will lead to a complete cessation of gas supply to all consumers.
In the report materials of the areal measurements of the parameters of a natural pulse electromagnetic field of the Earth (NPEMFE) along ChBS-1,2 total length of which is about 40 km are presented. 9 zones are allocated with anomalous values of the NPEMFE parameters, 6 of which are confirmed by geophysical studies on the subject of deformation excess of the Earth surface.
В областях рудно-добывающей промышленности большие массивы на поверхности Земли оказываются над подработанными территориями, которые в любой момент могут не выдержать техногенных нагрузок и оказаться в эпицентре провалов. Одной из таких территорий является северный Урал, в районе городов Березники и Соликамск, где на протяжении многий лет добывается калийная соль и большие территории, включая города и промышленные предприятия, в настоящее время находятся над подработанными участками Земли. Имеется печальный опыт когда, в районе г. Березники, уже не однократно появлялись провалы. Особую обеспокоенность вызывает эксплуатация газопроводов-отводов Чусовой -Березники - Соликамск 1,2 (ЧБС-1,2) на участках, подрабатываемых ОАО «Уралкалий» и ОАО «Сильвинит». Существует реальная угроза внезапного нарушения устойчивости поверхности подземными выработками. Следовательно в результате возможного техногенного воздействия реальна ситуация разрушения газопроводов-отводов ЧБС-1,2, что на продолжительный период приведёт к полному прекращению подачи газа всем потребителям.
Становится понятным актуальность, разработки автоматической системы мониторинга напряженно-деформированного состояния грунтов на подрабатываемых территориях.
Имея положительный опыт работ при создании комплекса по оценке устойчивости оползневого склона на магистральном газопроводе в Удмуртии, руководство «Газпромтрансгаз-Чайковский» предложило создать систему мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтов по трассе магистрального газопровода Чусовой-Березники-Соликамск (ЧБС1-2), который проходит в районе подрабатываемой территории Пермского края.
В июле - августе 2009 года, были проведены площадные измерения по трассе магистрального газопровода ЧБС пространственных вариаций ЕИЭМПЗ, с целью выделения мест с аномальными параметрами НДС грунтов и обоснованием структуры комплекса по мониторингу территорий, который бы обеспечил безаварийную работу газовых коммуникаций.
По разработанной в ИМКЭС СО РАН методике исследований пространственных вариаций параметров ЕИЭМПЗ, было обследовано более 50 погонных километров территории, по которой проходит газопровод ЧБС. Приведем некоторые результаты маршрутных измерений параметров ЕИЭМПЗ. На рис. 1 представлены пространственные вариации параметров ЕИЭМПЗ на отводе (длиной 2,2 км) от магистрального газопровода ЧБС до БПКРУ-4. Измерения проводились в июле и более детально (с шагом в 20 м)
в августе 2009 г. Критерием аномальных зон считается интенсивность, превышающая фоновые значения не менее чем в 2 раза. Из рис. 1. видно, что не аномальной зоной является область в середине маршрута длиной 300-400 метров. По оси абсцисс отложено расстояние, по оси ординат интенсивность импульсного потока (имп/мин), принимаемого по направлению север-юг (Ы), запад-восток ^2). Измерения проводились вдоль трубы на расстоянии 10-20 м от нее.
Отвод на БКПРУ-4
250
200
СО
С
О
X
ш
о
О
х
со
X
о
X
а>
150
100
50
лД/ Iх' 1
V \ Ґ /ЧЛ.У / "\ .. ! А J
'і ) \ \ / V і.
Iі \ / Г л
у } \у •
Ь2- август 2005 — • — Ь2- июль 2009 3 -
1 —і— 1 1 —і— і
Расстояние, м
Рис. 1. Пространственные вариации интенсивности ЕИЭМПЗ по маршруту от
ЧБС-1,2 до БКПРУ-4
На рис. 2 приведены результаты исследований на магистральном газопроводе ЧБС-1, где по оси абсцисс представлен километраж от г. Чусовой. Из рисунка видно, что аномальная зона находится в районе от 168 до 170 км. Более детальные измерения были проведены в августе месяце, где видно, что аномальная зона проявляется от 168 до 169 км и далее от 171 до 172 км.
600
СО
С
2
О
X
ш
л
о
х
со
X
о
X
О)
450
300
150
і
- ■- Ик — * —Ае ЭЛЬ
густ $ 1 н • ■
Гі! ф. ¡,|і
5. і м 1 1 і
' ■ 1 |«ІМЧц 1 **г 1 1 к 1 N 1 І.Ч 9 • 1 і 7 і Гі • • і
Расстояние, км
Рис. 2. Зависимость интенсивности ЕИЭМПЗ вдоль газопровода ЧБС-1
Проведя анализ всех измерений, нам удалось выделить зоны геодинамических аномалий и привязать их на местности, результаты
представлены на рис.3, О - отмечены особо опасные области, О -промежуточные.
Рис. 3. Результаты геодинамического картирования районов подрабатываемых территорий газопроводов ЧБС-1,2
В заключении можно сказать, что уже на данном этапе, метод, основанный на регистрации ЕИЭМПЗ, получил широкое практическое применение в инженерной геологии для оценки устойчивости оползневых склонов и определения напряженно-деформированного состояния грунтов на подрабатываемых территориях. Экономических эффект трудно оценить в рублевом эквиваленте, поскольку наряду с чисто экономическими характеристиками речь идет и о безопасности людей, проживающих на техногеноопасных территориях.
© В.Ф. Гордеев, Ю.П. Малышков, С.Г. Шталин, С.Ю. Малышков,
В.И. Поливач, М.М. Задериголова, 2010
