Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов
Наведено обґрунтування необхідності застосування геофізичних методів прогнозу і вивчення негативних факторів, обумовлених активізацією геодинамічних процесів у техногенно-геологічних системах вуглевидобувних регіонів. Argumentation of the need for employing geophysical methods to predict and study n...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57121 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов / А.В. Анциферов, А.А. Майборода, А.В. Савченко, В.В. Туманов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 251-266. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860105987456761856 |
|---|---|
| author | Анциферов, А.В. Майборода, А.А. Савченко, А.В. Туманов, В.В. |
| author_facet | Анциферов, А.В. Майборода, А.А. Савченко, А.В. Туманов, В.В. |
| citation_txt | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов / А.В. Анциферов, А.А. Майборода, А.В. Савченко, В.В. Туманов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 251-266. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Наведено обґрунтування необхідності застосування геофізичних методів прогнозу і вивчення негативних факторів, обумовлених активізацією геодинамічних процесів у техногенно-геологічних системах вуглевидобувних регіонів.
Argumentation of the need for employing geophysical methods to predict and study negative impacts caused by activation of geodynamic processes in technogenic-geological systems in coal-mining regions is given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
251
УДК 550.83:622.011
ОБОСНОВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В
УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ РЕГИОНАХ, ПОДВЕРЖЕННЫХ
АКТИВИЗАЦИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Анциферов А. В., Майборода А. А., Савченко А. В.,
Туманов В. В.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Наведено обґрунтування необхідності застосування геофі-
зичних методів прогнозу і вивчення негативних факторів, обумо-
влених активізацією геодинамічних процесів у техногенно-
геологічних системах вуглевидобувних регіонів.
Argumentation of the need for employing geophysical methods to
predict and study negative impacts caused by activation of geodynam-
ic processes in technogenic-geological systems in coal-mining regions
is given.
В результате 200-летнего освоения угольных ресурсов Дон-
басса, сопровождаемого проведением широкомасштабных гор-
ных работ, в его регионах образовалась сложная техногенно-
геологическая система, достигающая глубин более 1000 м и ха-
рактеризующаяся специфическими инженерно-геологическими,
гидрогеологическими, геофизическими и геохимическими осо-
бенностями.
При отработке угольных месторождений активизируются и
развиваются геодинамические процессы, в результате которых
происходит нарушение геостатических и гидростатических при-
родных условий, что крайне негативно сказывается на регио-
нальных и локальных изменениях геологической среды.
Геодинамическими факторами, негативно влияющими на
земную поверхность, являются:
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
252
– процессы сдвижения горных пород и развитие деформа-
ций земной поверхности и, в первую очередь, сосредоточенных
деформаций в зонах влияния тектонических нарушений, выходя-
щих под покровные отложения;
– изменение гидрогеологических условий, приводящее к
подтоплению обширных территорий;
– провалоопасность в районах распространения старых гор-
ных выработок на малых глубинах.
Особенностью реструктуризации угледобывающей отрасли
является закрытие нерентабельных и выработавших свои запасы
шахт. Такая реструктуризация при отсутствии действенной при-
родоохранной политики способствует резкому нарушению и без
того нестойкого равновесия техногенно-геологической системы с
другими природными системами, еще более усугубляется эколо-
гическая и социальная ситуации. Основными негативными по-
следствиями при этом являются следующие:
– подтопление значительных территорий и расширение зон
притоков высокоминерализированных шахтных вод, загрязняю-
щих воды подземных и поверхностных источников питьевой во-
ды, рек и водоемов;
– расширение зон просадок грунтов, что приводит к разру-
шению наземных сооружений;
– формирование новых путей миграции метана с образова-
нием взрывоопасных ситуаций в случае его проникновения в зда-
ния и сооружения.
Донецкий угольный бассейн занимает ведущее место в
стране по плотности населения, развитию промышленности, за-
строенным территориям. Более 40 % промышленных запасов уг-
лей находится в пределах застроенных или застраиваемых пло-
щадей, добыча угля под которыми для отдельных шахт составля-
ет 80-100 %. Это подчеркивает актуальность решения проблем,
касающихся обеспечения экологической и социальной безопас-
ности угледобывающих регионов, в следующих направлениях:
– обеспечение сохранности наземных зданий и сооружений
на подрабатываемых территориях и обоснование конструктивных
мер защиты объектов нового строительства;
– снижение экологического риска и экономических убытков
при эксплуатации и закрытии шахт.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
253
В целом проблемы угледобывающих регионов известны.
Отдельные производственные и научно-исследовательские орга-
низации, в том числе УкрНИМИ НАН Украины, занимаются их
решением. Однако, темпы проведения работ, а главное надеж-
ность и достоверность прогнозных геологических данных, явля-
ющихся основой всех дальнейших расчетов, недостаточны.
Необходимо использовать новые подходы и критерии для ком-
плексного решения этих проблем с обязательным использовани-
ем геофизических методов, возможности которых еще далеко не
исчерпаны, а имеющиеся разработки практически не реализуют-
ся. Поэтому постановка и проведение специальных фундамен-
тальных и прикладных исследований в этой области – весьма ак-
туальны и своевременны.
Возможность применения геофизических методов для ре-
шения задач прогноза изменений свойств и состояния геологиче-
ской среды, происходящих под влиянием природных и техноген-
ных факторов, предопределяется их способностью оперативного
измерения количественных характеристик горных пород, доста-
точно «чувствительных» к происходящим в массиве изменениям
без какого-либо нарушения существующего состояния и свойств
этих массивов. При строго стандартизованной методике полевых
геофизических работ и применении современной аппаратуры
может быть обеспечена такая точность определения геофизиче-
ских параметров, при которой погрешности измерения на 1-1,5
порядка меньше вариаций, обусловленных влиянием природных
и техногенных факторов [1, 2].
В статье рассмотрены физические предпосылки применения
геофизических методов для изучения и прогноза перечисленных
выше основных факторов.
1. Прогноз выходов дизъюнктивных нарушений под наносы.
Весьма актуальной задачей в техногенно-геологической си-
стеме Донбасса является прогноз выходов тектонических нару-
шений под наносы. Этот прогноз необходим для выявления
участков проявления сосредоточенных деформаций на земной
поверхности, связанных с процессами сдвижения массива горных
пород при подработке разрывных нарушений очистными работа-
ми.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
254
Своевременно выявленное положение участков сосредото-
ченных деформаций и оценка их границ не только позволят из-
бежать осложнений при возведении строений, но и сократить
размеры целиков, оставляемых в угольных пластах на участках,
прилегающих к разрывным нарушениям, и тем самым сократить
потери в недрах.
По данным геологической разведки невозможно достоверно
определить зону влияния выходящих под наносы дизъюнктивов.
Это обосновывает необходимость привлечения при изучении и
картировании выходов разрывных нарушений под наносы более
точных геофизических методов.
Основными предпосылками для постановки геофизических
методов с целью выявления и картирования тектонических раз-
рывных нарушений, выходящих под наносы, являются петрофи-
зические особенности углевмещающих пород и их изменения в
зонах влияния этих нарушений. Для Донбасса характерна связь
между протяженностью разрывов, амплитудой смещения, мощ-
ностью зоны измененных (дробленых) пород и интенсивностью
изменения физических свойств горных пород в зоне нарушения.
В период образования разрывного нарушения тектонические
напряжения вызывают сильный изгиб породных слоев, которые
подвергаются и испытывают деформации растяжения и сжатия.
Наличие этих деформаций создает благоприятные условия для
образования ослабленных зон, прочностные свойства которых
снижаются в 1,2 - 2,0 раза, а в случае обводненных поверхностей
сместителя – в 2,0 - 3,5 раза, достигая своего минимального зна-
чения за счет развитой сети трещин [3].
В зоне сбросов разуплотнение горных пород наблюдается
как в лежачем, так и в висячем крыльях, что приводит к увеличе-
нию пористости за счет дробления материала до 30 % и снижает
электрические и гравиметрические характеристики пород на 30-
70 % по отношению к фоновым величинам. Для надвигов изме-
нение физических свойств носит менее выраженный и асиммет-
ричный характер – в лежачем крыле породы разрушены, а в вися-
чем – уплотнены. Разуплотнение пород в лежачих крыльях
надвигов и их уплотнение в висячих обуславливают резкие изме-
нения физических свойств, что влечет 30-50 % повышение кон-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
255
трастности аномальных эффектов от надвиговой тектоники, для
которой характерны аномалии типа «градиент».
Интенсивная трещиноватость в зоне нарушения приводит к
росту анизотропии по удельному сопротивлению. При этом об-
щей особенностью является возрастание анизотропии горных по-
род в зоне нарушения до 2,5 - 5,0 при фоновых значениях 1,2 -
3,0. Следовательно, коэффициент анизотропии по удельному со-
противлению (λ) является объективным критерием для оценки
степени нарушенности подрабатываемого массива.
Таким образом, физической основой применения геофизи-
ческих методов, включающих электрометрию с искусственным
возбуждением электрических цепей, является 30-50 % повыше-
ние контрастности аномальных эффектов от разрывов, трещино-
ватости, расслоения и разуплотнения горных пород в процессе
концентрации деформаций при условии непрерывного накопле-
ния упругой энергии в ослабленных зонах.
Одним из наиболее перспективных геофизических методов
для решения задач структурно-тектонического картирования
угольных месторождений является сейсмическая разведка. По ре-
зультатам сейсморазведочных исследований тектонических
нарушений [4, 5, 6] установлены следующие геолого-
геофизические закономерности:
– для пород разрывных нарушений характерна следующая
зональность сейсмоакустических свойств:
для надвига Vпз
вк > Vнп > Vпз
лк > Vтс,
для сброса Vнп > Vпз > Vтс ,
где Vнп – скорость распространения упругих колебаний в
ненарушенных породах,
Vпз
вк – для пород приразрывной зоны висячего крыла,
Vпз
лк – то же для лежачего крыла,
Vтс – то же для трещины смещения;
– в лежачем крыле надвигов наблюдается разуплотнение
пород приразрывной зоны и их уплотнение в висячем крыле. У
сбросов разуплотнение пород происходит в обоих крыльях;
– ширина зоны измененных физических свойств пород в ле-
жачих крыльях надвигов больше, чем в висячих;
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
256
– интенсивность и ширина зоны изменений физических
свойств пород в крыльях сбросов так же, как и у надвигов, увели-
чивается с возрастанием амплитуды сбросов и затухания тем
быстрее, чем больше степень катагенеза;
– обобщенные сейсмогеологические модели сбросов сим-
метричны, а надвигов – асимметричны.
К настоящему времени в УкрНИМИ накоплен значительный
опыт сейсмического прогноза и картирования дизъюнктивных
нарушений угленосных толщ. Тем не менее, специальным и це-
ленаправленным сейсморазведочным исследованиям, направлен-
ным именно на выявление и картирование выходов тектониче-
ских разрывных нарушений для решения задач, связанных со
сдвижением горных пород и развитием деформаций земной по-
верхности, на наш взгляд, уделялось недостаточно внимания, что
необходимо учесть при постановке комплексных геофизических
работ. В целом, УкрНИМИ НАНУ опробовал широкий комплекс
геофизических методов, включающий методы электроразведки,
гравиразведки, магниторазведки, газовую и эманационную съем-
ку. В результате разработан и предлагается [7] следующий ком-
плекс геофизических методов для картирования выходов текто-
нических нарушений под наносы и определения зоны их влияния:
– основные – вертикальные электрические зондирования
(ВЭЗ), симметричное электропрофилирование (СЭП) установкой
с двумя разносами питающих заземлений, высокоточная грави-
метрическая съемка (ВГС);
– вспомогательные – дипольное электропрофилирование
(ДЭП), электропрофилирование по схеме срединного градиента
(СГ), круговые (азимутальные) вертикальные электрические зон-
дирования (КВЭЗ), круговое электропрофилирование (КЭП).
Основными методами выполнялся полный объем полевых
геофизических наблюдений для получения максимума информа-
ции при оптимальных затратах средств и времени.
Вспомогательные методы применялись при необходимости
получения дополнительной информации для устранения неточ-
ности и неоднозначности решения задачи.
Отсутствие в предложенном комплексе геофизических ме-
тодов сейсморазведки с её высокоразрешающей способностью,
появление новой геофизической аппаратуры и новых методик ав-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
257
томатизированной обработки геофизической информации требу-
ют «ревизии» и усовершенствования методики геофизического
прогноза выходов тектонических разрывных нарушений под
наносы, что обосновывает необходимость проведения соответ-
ствующих исследований.
2. Прогноз подтопления (затопления) подработанных терри-
торий.
Подтопления приводят к потере установившегося геомеха-
нического равновесия горного массива и к активизации геодина-
мических процессов сдвижения горных пород, снижению их
прочностных свойств. Для обеспечения безопасности эксплуата-
ции зданий и сооружений, расположенных в зонах их проявле-
ния, и своевременной разработки защитных мероприятий необ-
ходимо проводить мониторинг характера развития деформаций
земной поверхности при затоплении горных выработок [8] и
уровня грунтовых вод.
Вне зависимости от причин подтопления территорий (или в
результате их подработки, или из-за закрытия шахт) необходи-
мость постоянного контроля уровня грунтовых вод и прогноза
возможных подтоплений – более чем очевидны. Решение этой
проблемы возможно путем постановки комплексных геологораз-
ведочных (гидрогеологических) и геофизических исследований.
В качестве основных геофизических методов, используемых
для решения задач, связанных с подтоплением территорий, рас-
сматриваются электроразведочные и сейсморазведочные методы.
Теоретическими предпосылками постановки электроразве-
дочных методов могут послужить положения, касающиеся степе-
ни важности массива горных пород и проходящих в нем процес-
сов сдвижения, которые в краткой форм сводятся к следую-
щим [1]:
– в случае низкой влажности (ниже 1 %) электропроводи-
мость осуществляется через контакты между зернами или от-
дельностями породы, разделенными трещинами. При увеличении
контактных поверхностей между зернами и отдельностями про-
водимость горной породы увеличивается;
– у горных пород с большей влажностью в подавляющем
большинстве случае минерализованная влага, содержащаяся в
породе, имеет электропроводимость в несколько раз большую,
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
258
чем части твердого скелета. Под действием сжимающих дефор-
маций скелета влага вытесняется из пор и трещин или же все бо-
лее оказывается запертой в изолированных объемах пор, вслед-
ствие чего с ростом давления общая проводимость породы
уменьшается;
– вне зависимости от стадии эпигенеза и литологической
принадлежности в обводненных участках горного массива, в зо-
нах развития водопроводящей трещиноватости значения удель-
ного электрического сопротивления уменьшаются в 1,5-3 раза по
сравнению с фоновыми [9]. В то же время в зонах «сухой» тре-
щиноватости эти значения по сравнению с фоновыми возрастают
в 3-5 и более раз.
Следовательно, при электроразведочных исследованиях
аномалиеобразующими являются такие факторы, как обводнен-
ность и трещиноватость горного массива.
Надежными и информативными методами решения постав-
ленных задач являются методы полевой сейсморазведки, позво-
ляющие: определять и прослеживать уровень грунтовых вод в
рыхлых отложениях; изучать строение и производить литологи-
ческое расчленение массива горных пород; изучать свойства и
состояние горных пород, и техногенные их изменения.
В соответствии с [10, 11] «основной физической предпосыл-
кой, определяющей возможность выделения уровня грунтовых
вод в рыхлых отложениях сейсмическим методом, является нали-
чие скоростной дифференциации между влажными, но неводона-
сыщенными грунтами, и полностью водонасыщенными грунта-
ми. Наличие такой дифференциации подтверждено теоретиче-
скими расчетами, лабораторными исследованиями и полевыми
сейсмическими наблюдениями».
Рассматриваемый вопрос освещен в работе [10], основные
положения сводятся к следующим:
– в рыхлых несвязанных и обломочных грунтах различие
скоростей распространения продольных волн в зоне аэрации и
ниже уровня грунтовых вод весьма весомо, причем изменение
скорости происходит скачком, что является причиной образова-
ния на этой границе интенсивной преломленной волны, облада-
ющей четко выраженными кинематическими и динамическими
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
259
особенностями, позволяющими уверенно отличить её от других
волн с близкими скоростями;
– важная особенность преломленной волны – возможность
прослеживания её как по первым, так и по последующим вступ-
лениям, что позволяет получить достаточно протяженные её го-
дографы. Затухание волны тем больше, чем ближе к поверхности
расположено зеркало грунтовых вод;
– интенсивность волны и условия её прослеживания зависят
от типа водоносных отложений: чем более глиниста порода, тем
слабее и менее четко выражена волна. В грунтах с малой приме-
сью глинистых частиц зеркало грунтовых вод всегда является
сильной преломляющей границей и соответствующая ему пре-
ломленная волна выделяется надежно.
УкрНИМИ НАН Украины имеет достаточный опыт в опре-
делении уровня грунтовых вод геофизическими методами, досто-
инством которых по сравнению с традиционным разведочным
бурением, используемым при гидрогеологических исследовани-
ях, является возможность непрерывного прослеживания их зер-
кала на всем протяжении разведочного профиля. Однако целена-
правленных исследований с целью разработки геофизической
(или комплексной геолого-геофизической) методики изучения и
прогноза подтопления подработанных территорий не проводи-
лось. Последнее обосновывает необходимость решения этой за-
дачи, как одного из направлений предлагаемых к постановке гео-
физических исследований.
3. Прогноз загрязнения гидросферы при подработке водных
и экологически опасных объектов.
Формирование техногенно-геологических систем в угледо-
бывающих регионах обусловил необходимость решения важных
с экологической и социальной точек зрения проблем, связанных с
защитой от загрязнения подземной гидросферы и охраной подра-
батываемых водных объектов.
По своему происхождению источники загрязнения делятся
на техногенные и естественные. Они могут располагаться на зем-
ной поверхности (шламохранилища, гидростволы, загрязненные
природные водоемы и водостоки, отвалы, отстойники и т.д.) и
непосредственно в водоносном комплексе – под уровнем подзем-
ных вод (естественные бассейны некондиционных вод).
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
260
При решении задач отработки углей под водными и эколо-
гически опасными объектами обычно рассматриваются два во-
проса:
– предотвращение опасных поступлений воды и токсиче-
ских веществ в горные выработки;
– обеспечение сохранности и нормальной эксплуатации
подрабатываемых водных объектов и гидротехнических соору-
жений.
В сложных горно-геологических условиях (тектонические
нарушения, трещиноватость и т.п.) традиционные методы реше-
ния не позволяют с достаточной степенью надежности и досто-
верности выявлять и прослеживать ослабленные зоны, отрица-
тельно влияющие на состояние гидрогеологической среды при
ведении подземных горных работ и являющихся путями мигра-
ции подземных вод и загрязнения гидросферы.
Поэтому гидрогеологические исследования необходимо до-
полнять специальными геофизическими и, в случае необходимо-
сти, маркшейдерскими исследованиями. В целом, физические
предпосылки решения этой задачи весьма близки (если не анало-
гичны) предпосылкам изучения и картирования геофизическими
методами зон влияния тектонических нарушений и повышенной
трещиноватости массива горных пород, поскольку с этими фак-
торами, прежде всего, и связаны зоны ослабленных горных по-
род.
Для изучения гидрогеологических условий применяется
комплекс геофизических различных методов наземной и подзем-
ной геофизики, а также каротажа скважин. Расчленение массива
горных пород по степени его обводненности производится по ре-
зультатам электрометрии (электропрофилирования, вертикально-
го электрического зондирования, электрокаротажа скважин) и
сейсмопрофилирования [1]. Физические основы электроразведки
и сейсморазведки изучения гидрогеологических условий приве-
дены выше.
К настоящему времени имеется определенный опыт ком-
плексных геолого-геофизических изысканий с целью определе-
ния физического состояния и картирования путей фильтрации
шламовых вод на подрабатываемых территориях из экологически
опасных объектов.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
261
Комплексными геофизическими исследованиями показано,
что именно в местах развития активных геодинамических зон
установлены участки сосредоточенной фильтрации шламовых
вод и максимального загрязнения подземных вод и грунтов про-
мышленными стоками. Положение усугубляется тем, что в ре-
зультате проведения горных работ даже на сравнительно боль-
шом удалении от гидротехнических сооружений происходит ак-
тивизация геодинамических процессов, провоцирующих возник-
новение чрезвычайной экологической ситуации. Сказанное отно-
сится не только к шламонакопителям, расположенным на подра-
батываемых территориях, но и ко всем гидротехническим соору-
жениям балочного типа.
Геофизические исследования в рамках решения рассматри-
ваемой проблемы проводились УкрНИМИ НАНУ. В результате
для картирования ослабленных зон в подрабатываемом массиве
горных пород был опробован и предложен [12] комплекс геофи-
зических методов, включающий:
– основные – вертикальные электрические зондирования
(ВЭЗ), симметричное электропрофилирование (СЭП) установкой
с двумя разносами питающих заземлений, высокоточную грави-
метрическую съемку (ВГС);
– вспомогательные – дополнительное электропрофилирова-
ние (ДЭП), круговые (азимутальные) вертикальные электриче-
ские зондирования (КВЭЗ), круговое электропрофилирование
(КЭП).
Недостаток используемого ранее комплекса, на наш взгляд,
заключается в отсутствии в нем сейсморазведочных методов, хо-
тя последние рекомендуются к постановке совместно с электро-
разведочными при исследованиях гидротехнических сооружений
[1]. Кроме того, за прошедшее время разработана новая геофизи-
ческая аппаратура, внедряются более совершенные, автоматизи-
рованные методы обработки геофизической информации и т.д.
Все это обуславливает необходимость усовершенствования мето-
дики геофизического прогноза при решении задач, связанных с
такой важной проблемой, как загрязнение гидросферы в процессе
эксплуатации угольных месторождений.
4. Старые горные выработки на малых глубинах.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
262
Одним из наиболее существенных и характерных для угле-
добывающих регионов осложнений являются старые горные вы-
работки на малых (до 80 м) глубинах, состояние которых не из-
вестно, и наличие старых шурфов, стволов, местоположение (ко-
ординаты) устьев которых не сохранились и способы ликвида-
ции – не известны.
В результате сохранения пустот в выработанном простран-
стве старых шахт сохраняется опасность образования провалов и
повышенных деформаций на земной поверхности. Вероятность
проявления активизации негативных геодинамических процессов
ещё более усиливается при ведении горных работ на нижележа-
щих горизонтах, при спуске воды с вышележащих горизонтов,
при вибрации оснований сооружений, при работе механизмов,
при систематических авариях водопроводных сетей и канализа-
ции и т.д.
В то же время из-за дефицита площадей в эксплуатацию все
чаще вовлекаются так называемые «нарушенные» земли, то есть
территории, освоение которых связано с риском значительных
повреждений земной поверхности и сооружений вследствие вли-
яния горных выработок, сохранившихся на верхних горизонтах
шахт. Последнее подчеркивает актуальность проведения иссле-
дований по выявлению старых горных выработок с оценкой их
состояния и возможности образования провалов на земной по-
верхности
Геофизические исследования по картированию и выяснению
состояния старых горных выработок проводились УкрНИМИ
НАНУ в начале 90-х годов прошлого столетия в комплексе с гео-
логическими (включая буровые) и маркшейдерскими работами. В
результате был разработан документ, определяющий порядок,
методику и методы комплексных геофизических, геологоразве-
дочных и маркшейдерских работ по поиску и разведке состояния
старых горных выработок на малых (до 80 м) глубинах. Рекомен-
дации по комплексному выполнению работ по исследованиям
старых горных выработок, выходящих (первое направление) и не
выходящих (второе направление) на земную поверхность в соот-
ветствии с этим документом [13] следующие.
Первое направление – исследование горных выработок, вы-
ходящих на земную поверхность, включает комплексные геофи-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
263
зические исследования, в том числе электро-, магнито- и грави-
разведку, в результате которых устанавливаются аномальные зо-
ны геофизических полей, интерпретируемые, как обусловленные
наличием старых горных выработок;
Второе направление – исследование старых горных вырабо-
ток на малых (до 80 м) глубинах, не выходящих на земную по-
верхность, включает геофизическое исследования скважин (каро-
таж) и комплексную интерпретацию геолого-геофизических дан-
ных.
Исследования УкрНИМИ НАНУ по приведенной методике
показали перспективность использования геодинамических мето-
дов. Однако до настоящего времени нет достаточного обоснова-
ния геофизической методологии, не осуществлялось моделирова-
ние особенностей генерации физических полей на участках рас-
пространения старых горных выработок на малых глубинах.
Значительными недостатками методологии является отсут-
ствие в рекомендуемом комплексе геофизических исследований
методов сейсморазведки. Кроме того, геофизические работы в
соответствии с документом [13] сосредоточены на изучении гор-
ных выработок, выходящих на земную поверхность (шурфы,
стволы). При исследованиях выработок (подготовительных,
очистных), не выходящих на земную поверхность, геофизические
работы включают только методы каротажа скважин. Выяснение
вопроса возможности использования наземных геофизических
методов для прослеживания распространения этих выработок в
углепородном массиве, их положения и состояния практически
остается открытым и требует постановки специальных теорети-
ческих и экспериментальных исследований.
5. Техногенная трещиноватость при посадке кровли.
Геодинамические процессы, развивающиеся в углепородном
массиве в результате горных работ приводят к развитию техно-
генной трещиноватости пород угленосной толщи в зоне влияния
отработанных угольных пластов.
Такие зоны характеризуются или значительной обводненно-
стью или (прежде всего на глубинах свыше 1000 м) высокой ме-
таноносностью, т.е. они являются дополнительными техноген-
ными коллекторами воды и газа. В последнем случае такие зоны
являются существенными очагами скопления метана и имеют
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
264
практическое значение при его добыче. В любом случае, (будь ли
такие зоны обводнены или газоносны) их исследование и карти-
рование необходимы и для повышения безопасности ведения
горных работ. Для решения этой задачи необходимы комплекс-
ные геофизические исследования методами сейсморазведки и
электроразведки. Физическим обоснованиям применения этих
методов для картирования зон повышенной трещиноватости (в
данном случае техногенной) достаточно уделено внимания выше.
Основная проблема – это ограниченная возможность эффектив-
ного применения наземных геофизических методов на больших
(более 1000 м) глубинах исследований.
В завершение обоснования применения геофизических ме-
тодов при решении рассматриваемых проблем, связанных с тех-
ногенным воздействием на геологическую среду, следует отме-
тить перспективность их использования при проведении перио-
дических наблюдений за состоянием техногенно-геологической
системы (инженерно-геологический мониторинг или литомони-
торинг). Геофизические наблюдения не воздействуют на геоло-
гическую среду и могут многократно повторяться. Большинство
же иных приемов требует каждый раз нового механического кон-
такта с горными породами, что приводит к изменению их свойств
и состояния. Геофизические работы дешевле, чем большинство
других, и могут быть выполнены за более короткие сроки. Благо-
даря всестороннему анализу изучаемой системы и массовому ха-
рактеру измерений геофизическая информация наиболее полно
обеспечивает возможность моделирования, являющегося завер-
шающим элементом литомониторинга, в конечном итоге, может
дать надежные данные прогноза изменения геологической среды
в результате техногенного воздействия.
В целом, эффективность применения геофизики при реше-
нии рассматриваемых проблем непосредственно зависит от со-
вершенства методов обработки геофизической информации, до-
стоверности геологической интерпретации геофизических дан-
ных, оптимального моделирования формирования и изменения
физических полей в условиях техногенно-геологических систем и
соответствующей разработки и применения для этих целей необ-
ходимых средств и методологии прогнозов в целом.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
265
СПИСОК ССЫЛОК
1. Комплексные инженерно-геофизические исследования при
строительстве гидротехнических сооружений [Текст] /
А. И. Савич, Б. Д. Куюнджич, В. И. Коптев и др. – М.: Недра,
1990. – 449 с.
2. Огильви А. А. Основы инженерной геофизики [Текст]. – М.:
Недра, 1990. – 552 с.
3. Оценка возможности прогнозирования геолого-геофизичес-
кими методами выходов тектонических нарушений [Текст]:
отчет о НИР (заключит.) / Укр. филиал ВНИМИ; рук.
Н. Я. Азаров. – № ГР 01890017030. – Донецк, 1990. – 105 с.
4. Козельский И. Т., Матвеев А. К., Фоменко Н. Е. Сейсмогеоло-
гическая характеристика нарушений типа надвиг и сброс
[Текст] // Методы изучения тектоники угольных месторожде-
ний в процессе разведки и эксплуатации. – М.: Недра, 1981. –
С. 118 – 120.
5. Провести экспериментальные исследования и разработать ме-
тодику комплексного геофизического метода трехмерной ин-
терпретации геофизических полей горного массива для реше-
ния задач геодинамического и структурно-тектонического ка-
ртирования угольных месторождений [Текст]: отчет о НИР
(промежуточ.) / Укр. филиал ВНИМИ; рук. Азаров Н. Я., Ан-
циферов А. В. – № ГР 0190038659. – Донецк, 1991. – 55 с.
6. Многоволновые сейсмические исследования угольных мес-
торождений Донбасса [Текст] / Хохлов М. Т., Харитонов
О. М., Трифонов П. Г., Козельский И. Т., Байсарович М. Н. –
К.: Наук. думка, 1990. – 132 с.
7. Разработка предложений по комплексному геолого-
геофизическому и маркшейдерскому прогнозу величин дефо-
рмаций земной поверхности для защиты подрабатываемых
зданий и сооружений в «ВТУ по охране сооружений» [Текст]:
отчет о НИР (заключ., тема 0219201090) / Укр. филиал ВНИ-
МИ; рук. Азаров Н. Я., арх. № 1814. – Донецк, 1995. – 53 с.
8. Основные направления комплексных исследований для оцен-
ки экологического состояния окружающей среды при закры-
тии шахт [Текст] / Анциферов А. В., Тиркель М. Г., Шне-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
266
ер В. Р., Майборода А. А., Шиптенко А. В. // Уголь Украины.
– 2004. – № 9. – С. 7 – 9.
9. Методические указания по выявлению геофизическими мето-
дами мест возможных прорывов подземных вод на шахтах
Донбасса [Текст]. – Утв. ВГО «Союзуглегеология» 27.11.85. –
Л.: ВНИМИ, 1987. – 34 с.
10. Левшин А. Л. Определение уровня грунтовых вод сейсмичес-
кими методами [Текст]. – М.: Изд-во. АН СССР, сер. гео-
физ. – № 9. – 1961.
11. Мироненко В. А., Мольский Е. В., Румынин В. Г. Изучение
загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах
[Текст]. – Л.: Недра, 1988. – 275 с.
12. Разработка и внедрение «Временных методических указаний
по применению комплекса геолого-геофизических и марк-
шейдерских методов для оценки влияния шахтных подрабо-
ток на состояние водных и экологически опасных объектов с
целью обеспечения экологической безопасности геологичес-
кой среды и безопасного ведения горных работ под водными
и экологически опасными объектами» [Текст]: отчет о НИР
(заключ., тема 0219201100) / УкрНИМИ; рук. Киселев Н. Н. –
№ ГР ИА01002800Р, арх. № 1896. – Донецк, 1995. – 27 с.
13. Временные методические указания по комплексным геолого-
геофизическим, геологоразведочным и маркшейдерским исс-
ледованиям старых горных выработок на малых глубинах на
застраиваемых территориях Донбасса [Текст] / РД. – Донецк,
1992. – 75 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57121 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:05Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Анциферов, А.В. Майборода, А.А. Савченко, А.В. Туманов, В.В. 2014-03-03T19:30:28Z 2014-03-03T19:30:28Z 2012 Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов / А.В. Анциферов, А.А. Майборода, А.В. Савченко, В.В. Туманов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 251-266. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57121 550.83:622.011 Наведено обґрунтування необхідності застосування геофізичних методів прогнозу і вивчення негативних факторів, обумовлених активізацією геодинамічних процесів у техногенно-геологічних системах вуглевидобувних регіонів. Argumentation of the need for employing geophysical methods to predict and study negative impacts caused by activation of geodynamic processes in technogenic-geological systems in coal-mining regions is given. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов Article published earlier |
| spellingShingle | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов Анциферов, А.В. Майборода, А.А. Савченко, А.В. Туманов, В.В. |
| title | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| title_full | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| title_fullStr | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| title_full_unstemmed | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| title_short | Обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| title_sort | обоснование геофизических исследований в угледобывающих регионах, подверженных активизации геодинамических процессов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57121 |
| work_keys_str_mv | AT anciferovav obosnovaniegeofizičeskihissledovaniivugledobyvaûŝihregionahpodveržennyhaktivizaciigeodinamičeskihprocessov AT maiborodaaa obosnovaniegeofizičeskihissledovaniivugledobyvaûŝihregionahpodveržennyhaktivizaciigeodinamičeskihprocessov AT savčenkoav obosnovaniegeofizičeskihissledovaniivugledobyvaûŝihregionahpodveržennyhaktivizaciigeodinamičeskihprocessov AT tumanovvv obosnovaniegeofizičeskihissledovaniivugledobyvaûŝihregionahpodveržennyhaktivizaciigeodinamičeskihprocessov |