CC BY
51
-------------------------------------------------- © А.С. Алферова, 2011
УДК 622.831:622.502.551.14.550343.4 А. С. Алферова
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ УДАРОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ НА ПРИМЕРЕ ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО БОКСИТОВОГО РУДНИКА *
Рассмотрена схема активизации суффозионно-карстовых процессов. Обоснована приуроченность карстовых провалов к границам геодинамически активных блоков. Ключевые слова: горно-тектонический удар, геодинамическая опасность, тектоническое нарушение, карстовые провалы.
Гехногенная сейсмичность в последние десятилетия становится важным объектом исследования сейсмологов, строителей наземных и подземных сооружений, специалистов в области горного дела и специалистов по охране и защите окружающей среды. Техногенная сейсмичность имеет различные формы проявления: от слабых толчков до наиболее опасных и разрушительных техногенных землетрясений, которые на российских и зарубежных месторождениях уже не редкость и их число растет с увеличением глубины ведения горных работ и масштабов разработок. Такие события имели место на месторождениях Г ермании, Индии, Польше, США. В России наиболее сильные горно-тектонические удары происходили на Северо- и ЮжноУральских бокситовых месторождениях, на Кольском полуострове, руднике «Таштагол», а также на угольных шахтах Кузбасса.
В научной литературе нет единого мнения по поводу классификации горнотектонических ударов. Однако большинство исследователей сходятся во мнении, что горно-тектонические удары
должна характеризовать классификация по выделяемой энергии. Большая выделяемая сейсмическая энергия (107-1012 Дж) и приуроченность к тектоническим нарушениям является характерным отличительным признаком горнотектонических от других видов горных ударов.
Весной 1990 года на ЮжноУральском месторождении бокситов произошел один из сильнейших горнотектонических ударов, который привел к закрытию шахты «Кургазакская». Южно-Уральские бокситовые месторождения расположены в западной части Челябинской области, в районе города Усть-Катава, в бассейне рек Ай, Юрюзань и Сим.
На всех шахтах Южно-Уральских бокситовых месторождений наблюдаются суффозионно-карстовые процессы, которые активизируются при осушении водоносных карбонатных пород. В насыщенных водой покровных отложениях возникает гидродинамическое давление, в результате мелкозернистый материал выносится в ранее осушенные карстовые полости водоносного горизонта с образованием воронкообразных
*Статья выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., ГК П1406.
Рис. 1. Принципиальная схема формирования суффозионно-карстовых процессов при осушении Южно-Уральского бокситового месторождения [1]
1^1 -1; ЕЕ-2; Н-"-Ч- 3;
^Н-7;^
5;
6;
1 - известняки; 2 - аллювиальные отложения; 3 - уровень подземных вод в естественных условиях; 4 - уровень подземных вод в нарушенных условиях; 5 - рудное тело; 6 - покровные отложения; 7 - ствол шахты; 8 - суффозионно-карстовые воронки
форм на поверхности и промытых тектонических нарушений в массиве, рис.1. Суффозионно-карстовые процессы оказывают негативное влияние на окружающую среду. Происходит деформация поверхности, вода из образующихся в речном русле провалов начинает поступать в шахту. Возрастает сброс шахтных вод в бассейн реки.
Самую большую опасность представляют провалы, которые образуются прямо в русле реки, потому что их трудно обнаружить, и они могут функционировать по многу месяцев. То есть вода из реки Ай много месяцев напрямую поступала в горные выработки. Разрастаясь, провалы в русле реки Ай принимали громадные размеры с глубиной до 21 м.
На реке Ай в пределах ЮжноУральских бокситовых рудников было образовано 20 крупных провалов. По ре-
зультатам геодинамического районирования в зоне влияния границ блоков находится 15 провалов, рис.2. Таким образом, в зонах влияния границ находится 75 % всех провалов. Это говорит о том, что места пересечения геодинамически активных зон являются участками повышенной опасности по провалообра-зованию.
Комиссия по расследованию причин горно-тектонического удара на шахте «Кургазакская» связала этот
Рис. 2. Схема структурной приуроченности карстовых провалов на Южно-Уральских бокситовыьхрудниках. [2], с добавлениями автора
1 - карстовые провалы; 2 - эпицентр горно-тектонического удара; 3 - контуры полей; 4 - границы блоков
удар с высокими напряжениями в массиве. Но одной из таких причин могло стать толчкообразное смещение и снижение трения между крыльями, что привело к «распиранию» крупных тектонических нарушений в результате заполнения их речной водой.
В настоящее время на месторождениях во всем мире происходят горнотектонические удары (техногенные землетрясения), которые приводят к разрушениям выработок и крепи на больших площадях, нарушению или остановке технологического процесса, к оседанию поверхности, к сейсмическому эффекту, к повышению опасности для других производств (например, сейсмический эффект может вызвать аварии на опасных химических производствах и т.д.), к повышению геодинамического риска, негативному
1. Плотников П.И. Защита окружающей среды при разработке рудных месторождений. М.: Наука, 1985 г.
2. Батугин А.С. Тектонофизическая модель горно-тектонических ударов с подвижка-
социальному эффекту, а иногда и к человеческим жертвам. Как следствие, происходит негативное воздействие на окружающую среду, а приостановка производственных процессов приводит к значительным финансовым убыткам.
В связи с увеличением масштабов инженерной деятельности человека геодинамическая опасность превратилась в самостоятельную составляющую экологической опасности. Естественное напряженное состояние недр и их структурное строение рассматриваются как характеристики окружающей среды, от которых зависит экологическая безопасность человечества. Выход проблемы техногенных геодинамиче-ских явлений на геоэкологический уровень требует совершенства методов их прогноза и профилактики.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ми крыльев крупных тектонических нарушений. М.: Труды научного симпозиума «Неделя горняка - 2010»: сборник статей. Отдельный выпуск ГИАБ, 2010 г.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ ------------------------------------
Алферова Анастасия Сергеевна - аспирант, anastasiyaalferova@gmail.com Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
A
