CC BY
46
УДК 622.831 Т.В. Лобанова
ОАО «ВостНИГРИ», Новокузнецк Е.В. Новикова
Институт горного дела СО РАН, Новосибирск
СПУТНИКОВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА РАЗВИТИЕМ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАЙОНАХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ТАШТАГОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
T. V. Lobanova
OAO VostNIGRI (Eastern Scientific-Research Ore Mining Institute), Novokuznetsk, Russia E.V. Novikova
Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Science, Novosibirsk, Russia
SATELLITE OBSERVATIONS OVER GEODYNAMIC ACTIVITY IN THE TECTONICALLY FAULTED AREAS IN TERMS OF THE TASHTAGOL DEPOSIT
The paper states the main point of a procedure developed for GPS-monitoring of short-period movements in a rock mass located in areas of tectonic faults. The effect of the procedure applied at the Tashtagol deposit in 2005-2007, in the course of longwall works and large-scale blasting is presented.
Район Таштагольского месторождения отличается блочным строением [1-3]. Исследованиями ВНИМИ, КузПИ и МГУ на основе геодинамического районирования и геоморфологических исследований на месторождении выявлена система глубинных разломов, большая часть которых в настоящее время находится в зоне влияния горных разработок Восточного участка. Наличие выявленных тектонических структур подтверждено инструментально ВостНИГРИ по результатам наблюдений за сдвижением горных пород [4, 5].
Опираясь на исследования ИГД УрО РАН по выявлению короткопериодных деформаций [6], в ВостНИГРИ поставлена задача оценки активности тектонических разломов в районе Таштагольского месторождения методами спутниковой геодезии. В 2005-2007 гг. на Таштагольском месторождении выполнено три серии GPS-наблюдений за процессами сдвижения в районе тектонических разломов. Съемка велась по двенадцати направлениям, охватывающим разломы: Холодный, Кондомский, Нагорный, Шахтерский, Диагональный, субмеридиональное тектоническое нарушение (рис. 1).
Измерения были выполнены комплексом спутниковой геодезии, состоявшим из четырех одночастотных приемников фирмы Trimble серии 4600 LS. За базовую точку, относительно которой выполнялись наблюдения, был взят пункт полигонометрии (п.п.) 1111, находящийся в Юго-Восточном геодинамическом блоке вне зоны влияния горных разработок.
Наблюдаемые пункты располагались в районе разломов, длины базовых линий колебались от 70 до 2 200 м. Базовый (неподвижный) приемник был
установлен на п.п. 1111, мобильные приемники (роверы) перемещались по измеряемым пунктам.
Рис. 1. Схема геодинамического полигона для наблюдения активности разломов в районе Таштагольского месторождения:
1, 2, 3, 4, 5 - разломы, соответственно, Холодный, Кондомский, Нагорный, Шахтерский, Диагональный; 6 - субмеридиональное тектоническое нарушение
В процессе GPS-съемки на каждом пункте производилось накопление данных от спутников в течение 3-9 часов в один файл данных в быстростатическом режиме с периодичностью съема показаний 15 секунд. Полученные многочасовые файлы данных при постобработке с помощью специальной утилиты Convert to RINEX программного обеспечения Trimble Geomatics Office были преобразованы в Rinex-файлы и разбиты на файлы по 20 минут, каждый из которых был обработан в Trimble Geomatics Office. В результате обработки вычислены координаты X, Y, Z, расстояния и превышения между реперами. После уравнивания установлено, что ошибка
определения положения реперов не превышает 2 мм в плане и 3 мм по высоте.
На разломах «Холодный» и «Нагорный» в 2007 г. выполнено 6 серий наблюдений (табл. 1). В период массового взрыва блока 8, проведенного 22.07.2007 г., съемка осуществлялась в течение трех дней (за день до взрыва блока 8 в этаже (-280) - (-210) м, в день взрыва и в день после взрыва) в период с 21.07. по 23.07.2007 г. по 9 часов в сутки. По результатам съемки определены координаты X, У, Ъ реперов на разломе Холодном (реперы +20 и +13) и на разломе Нагорном (репер +4), вычислены смещения горных пород по направлениям координатных осей. Следует отметить практически одинаковый характер смещения реперов +20 и +13, отражающий стабильное состояние массива горных пород в районе разлома по ручью «Холодный ключ». Максимальные смещения во все периоды наблюдений отмечены по разлому «Нагорный», при этом более высокий уровень смещений зафиксирован после массового взрыва в вертикальной плоскости и в направлении оси X.
При массовом взрыве блока 8 установлена особенность в изменении горизонтальных (А£) и вертикальных (ЛИ) смещений земной поверхности (табл. 1) между участками «Юго-Восточный» и «Восточный».
Таблица 1. Результаты GPS-наблюдений в районе разломов в периоды массовых взрывов и очистных работ по Восточному участку Таштагольского
месторождения в 2007 г.
Базовая линия Максимальные абсолютные величины горизонтальных ( А£ ) и вертикальных ( А/г) смещений, мм, по периодам наблюдений
24.06.07 г. 21.07.07 22.07.07 г. 23.07.07 21.09.07 г. 22.09.07 г.
в период прекращения очистных работ МВ - 12:00 в период ведения очистных работ в период ведения очистных работ
до взрыва после взрыва
М ЛЬ М ДЬ М ЛЬ М ЛЬ М Дії М дь М ДЬ
Реперы +20 - +13 пр. л. Д - Д 11 25 10 26 5 7 9 18 9 21 5 37
п.п.1111-репер +20 пр. л. Д - Д 25 41 17 29 14 31 21 32 33 75 8 29 7 34
п.п.1111-репер +13 пр. л. Д - Д 26 44 20 36 13 37 23 39 29 59 8 44
п.п.1111-репер +4 в/б пр. л. Д - Д 36 123 44 46 20 33 54 41 78 123 23 146 47 127
Реперы +13 л/б - +4 в/б пр. л. Д - Д 36 104 47 46 25 20 43 32 73 164 23 123
До массового взрыва 21.07.2007 г. в направлении, близком к простиранию месторождения, наблюдался одинаковый уровень горизонтальных и вертикальных смещений, соответственно 44 и 46 мм. В день проведения массового взрыва 22.07.2007 г. до взрыва в период с 9:00 до 12:00 вертикальные сдвижения в 1,65 раза превышали горизонтальные, а после взрыва горизонтальные сдвижения превысили вертикальные в 1,3 раза, что отражает преобладающее влияние в перераспределении напряжений после взрыва максимальной составляющей поля напряжений в нетронутом массиве.
ОРБ-наблюдения за процессами сдвижения в районе тектонических разломов в период ведения очистных работ при сопоставление их за 20052007 гг. (табл. 2) показывают, что величина как горизонтальных, так и вертикальных смещений на разломах возросла с 3-35 мм в 2005 г. до 7-108 мм в 2006 г. и до 19-146 мм в 2007 г., что свидетельствует о повышении их активности, и выразилось в проявлении серии микроударов в 2006 г. и крупных толчков (класс 6.2-6.9) в 2007 г.
Таблица 2. Результаты наблюдений короткопериодных смещений в районах
тектонических разломов Таштагольского месторождения
Максимальные абсолютные смещения, мм
Район наблюдений
горизонтальные вертикальные
2005 г. 2006 г. 2007 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г.
Разлом «Холодный»:
- АБК шахты 22 34 33 30 39 75
(пр. л. «Д - Д»)
- створ ствола «Северный» 9 7 - 17 17 -
(пр. л. «Шх. Северная»)
- трасса подъёмника 3 10 19 7 25 35
(Юго-Восток)
Разлом «Нагорный» (пр. л. «Д - Д») 18 37 78 20 108 146
Разлом «Кондомский» (пр. л. «Д. Средняя») 35 50 56 28 36 51
Разлом «Шахтёрский»
(пр. л. «Южная по 17 34 27 22 74 44
простиранию»)
В основном на всех разломах зафиксировано увеличение короткопериодных максимальных абсолютных смещений. Исключением является разлом «Шахтерский», где уровень как горизонтальных, так и вертикальных смещений в 2007 г. по сравнению с 2006 г. снизился, однако превышает максимальные смещения 2005 г.
Максимальные величины короткопериодных смещений в 2006-2007 гг. зафиксированы на разломе «Нагорный», которые в период динамической активности на месторождении достигали 100-150 мм. Характерно, что и
крупные толчки, и микроудары, произошедшие в шахте Таштагольского филиала в 2006 г., зарегистрированы в висячем боку рудной зоны.
Преимущественно во всех случаях наблюдений короткопериодных смещений на тектонических нарушениях фиксируется превышение вертикальных смещений над горизонтальными в 1,5—2,5 раза. Близкий уровень горизонтальных и вертикальных смещений отмечен только на разломе по реке Кондоме.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Методические указания по профилактике горных ударов с учетом геодинамики месторождений. - Л.: ВНИМИ, 1983.
2. Батугина И.М., Петухов И.М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. - М.: Недра, 1988.
3. Лукашов А.А. Геоморфологический анализ при поисках и промышленном освоении рудных месторождений: автореф. дисс. ... д-ра геогр. наук : 11.00.04 : защищена 17.05.90 / Лукашов Андрей Александрович. - М., 1990.
4. Квочин В.А., Лобанова Т.В., Скляр Н.И., Климко В.К., Ваганова В.А. Геодинамические процессы при отработке железорудных месторождений Горной Шории // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли : тр. междунар. конф. 4-7 октября 1999 г. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.
5. Квочин В.А., Лобанова Т.В., Клещева А.Ф., Новикова Е.В. Исследование деформационных процессов горного массива Таштагольского месторождения с использованием GPS-технологий в периоды производства массовых взрывов // ГЕО-Сибирь-2006. Т. 5. «Недропользование. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» : сб. матер. междунар. научн. конгресса «ГЕ0-Сибирь-2006», 24-28 апреля 2006 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2006.
6. Панжин А.А. Результаты наблюдений за деформациями породных массивов методами спутниковой геодезии // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли : тр. междунар. конф. 2-4 октября 2001 г. - Новосибирск: Изд-во ИГД СО РАН, 2001.
© Т.В. Лобанова, Е.В. Новикова, 2008
