WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«ГЕОДИНАМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ЮЖНОГО КУЗБАССА Монография Кемерово 2006 УДК 551.24; 551.432, 550.34 Лазаревич Т.И., Мазикин В.П., Малый И.А., Ковалев В.А., Поляков А.Н., Харкевич А.С., ...»

-- [ Страница 3 ] --

Здесь существенно то, что в них фигурируют предельные значения неизвестных слева и справа от границы. При этом одни из неизвестных силы остаются непрерывными. Другие же сопряженные с ними смещения испытывают разрыв. Однако, очень важно то, что в соотношения на контактах эти неизвестные обычно входят не произвольным образом, а только в линейной комбинации предельных значений или функций от такой линейной комбинации. Это позволяет заметно сократить объем вычислений при решении задачи, если надлежащим образом воспользоваться упомянутым фактором.

Для упрощения выкладок рассмотрим контактные условия, которым должны удовлетворять смещения на границах блоков, в плоской задаче.

Контактное взаимодействие описывается следующими, достаточно общими соотношениями, связывающими в локальной системе координат (n, ) вектор взаимных смещений в некоторой точке поверхности контакта с вектором напряжений на единице площади в той же точке [11-13]:

Элементы матрицы можно трактовать как жесткости пружин, расположенных между смежными единичными площадками блоков, а составляющие вектора b - как начальные усилия на этих площадках. Тогда блоки в каждой точке границ их взаимодействия оказываются связанными своеобразными пружинами. Поэтому даже при жестком взаимном смещении блоков на их границах возникают напряжения. Конечно, для абсолютно жестких блоков, кинематика которых характеризуется параллельным переносом и поворотом, эти напряжения следует привести к равнодействующей силе и моменту, которые удовлетворяют известным уравнениям механики.

Благодаря соотношению (1) и для абсолютно жестких блоков сохраняется возможность интерпретации результатов в терминах усилий (напряжений) на единичных площадках. Эта возможность важна не только для последующего учета деформируемости блоков, но и сама по себе, так как она позволяет сформулировать результаты вычислений в виде, приемлемом для использования общепринятых критериев прочности.

Отсутствие подобной возможности заметно сужает практическое использование ряда моделей.

Комплексные ГИУ для расчета напряженного состояния блочного массива горных пород. Массив горных пород состоит из блоков различных размеров и свойств, поэтому взаимодействие отдельных блоков должно учитываться при решении проблем горного дела. Известно, что подвижки по контактам блоков инициируют динамические явления в шахтах. С другой стороны, отработка месторождений полезных ископаемых вызывает эти подвижки и способствует появлению новых границ в блоковых структурах. Поэтому необходимо развивать численные методы для блочных систем.

Особенность задач о системах взаимодействующих блоков состоит в том, что число границ (контактов) существенно больше, чем в обычных задачах, решаемых численными методами. Это вызывает необходимость учитывать взаимодействие на всем множестве контактов.

Соответственно резко увеличивается объем задачи, что отражается на точности вычислений. Поэтому целесообразно использовать такие формы граничных интегральных уравнений и такие методы вычислений, которые наилучшим образом приспособлены к учету упомянутой особенности.

Этой цели могут служить ГИУ, содержащие только те величины, которые характеризуют контактное взаимодействие, а именно - усилия на взаимодействующих поверхностях и взаимные смещения (а не сами предельные значения смещений). Соответствующие им уравнения можно записать, используя известные граничные интегральные уравнения для каждого из блоков, объединив их в систему, и присоединить к ним выражения для предельных значений напряжений и смещений на общих границах и заданные контактные условия.

Однако такое прямое приложение имеющихся ГИУ для упругих элементов далеко не оптимально с вычислительной точки зрения, поскольку получающиеся системы оказываются весьма громоздкими и содержат излишнее число неизвестных. Более эффективно применение специальных форм ГИУ, позволяющих использовать ту особенность контактных задач, что усилия на соприкасающихся границах остаются непрерывными и зависят лишь от разности смещений.

Для исследования напряженного состояния упругих блоков при сложном взаимодействии на общих границах в [11-13] предложены ГИУ, обладающие тем важным свойством, что неизвестными служат не сами смещения границ, а только их разности, связанные с вектором усилий (при деформационном описании взаимодействия), или скорости разрывов смещений, связанные с определением вектора усилий. Тем не менее, даже при использовании современных ЭВМ и ГИУ такого типа, почти вдвое сокращающих число неизвестных, получение решения рассматриваемой задачи остается весьма сложной проблемой.

Рассматриваемые ГИУ можно записать в следующем виде [11-13]:

где: L - совокупность внешних границ контактов блоков (рис. 2.15);

, t - комплексные координаты точек на L;

nn, nm - нормальная и касательная составляющие вектора напряжений на контакте в локальной системе координат (m совпадает с направлением движения по контуру; n направлен вправо от него); a произвольное вещественное число с размерностью длины;, E коэффициент Пуассона и модуль упругости блока.

Направление движения по L на внешней границе блоков выбирается так, чтобы совокупность блоков оставалась слева (на общих границах блоков оно произвольно). Знаками плюс и минус отмечены характеристики, отвечающие блокам, находящимся слева и справа от направления обхода. На контактах блоков напряжения и разности смещений не произвольны, а связаны соотношениями реологии шероховатых взаимодействующих поверхностей (1).





В соотношениях (1) под nn, nm и n, m можно понимать приращение напряжений и разности смещений и относить их к инкрементальному описанию взаимодействия на границах блоков.

Существенно отметить, что матрица в (1) может быть положительно определенной (при упругом взаимодействии или упрочнении на контактах) или не обладать этим свойством (при разупрочнении на контактах). Поэтому в общем случае, наряду с нахождением напряженнодеформированного состояния блоков, исследованию подлежит и устойчивость их системы. Как частные случаи соотношения (1) описывают полное сцепление, гладкий контакт, а также обычные граничные условия (заданы усилия или смещения).

где: z - комплексная координата точки внутри блока; x 0, y 0, xy0 напряжения на ; - угол наклона между касательной к Решение уравнения (2) позволяет сразу определить неизвестные величины на границах блоков, не вычисляя их во внутренних точках всех блоков. Для некоторого класса задач этим можно ограничиться. При рассмотрении же ряда вопросов важным является оценка напряженнодеформированного состояния каждого блока. После решения уравнения (2) напряжения и смещения в произвольной точке любого блока определяются по формулам (3) [11-13].

Представленный выше метод реализован в виде программы BLOCKS2D, которая зарегистрирована в РосАПО[ 14].

Для моделирования картины распределения напряжений блоковых структур Кузнецкого бассейна, рассматривались вертикальные сечения и плоские сечения, параллельные земной поверхности, со следующим соотношением главных напряжений: 1:2: 3 = 2.0:1.2:1.0 (1 – широтное, 2 – меридиональное, 3 - вертикальное). Величина и соотношение главных напряжений получены по методике оценки тектонического строения массива пород и анализа активности разломов. Полученное соотношение главных напряжений и их направление совпадает с данными, приведенными в работах [15-17].

Следует отметить, что существенное влияние на напряженное состояние блочного массива горных пород оказывают граничные условия на контактах блоков. Поэтому при задании граничных условий необходимо привлекать данные натурных наблюдений за подвижками по разломам и нарушениям. Исходя из выполненного анализа степени подвижности разломов между блоками различного ранга на всех контактах, выделены следующие участки: полного проскальзывания, частичного проскальзывания и полного сцепления.

Однако, принимая во внимание, что мы обладаем недостаточным объемом информации о напряженном состоянии в этом регионе и условиях взаимодействия по разрывным нарушениям, представляется целесообразным провести оценку напряженного состояния при максимальных условиях взаимодействия по контактам блоковых структур.

А именно, на выявленных активных участках разломов задавать условия полного проскальзывания.

На рис. 2.16 представлена схема блоковой структуры массива горных пород южной части Кузнецкого бассейна, выделенной методом геодинамического районирования.

На рис. 2.17 приведены результаты расчета напряжений x и z в пределах выделенной системы блоков, вызванных наличием активных участков разломов. Как видно из рисунков зоны повышенных напряжений (z1.2) наблюдаются практически во многих блоках южной части Кузнецкого бассейна. Полученные результаты отражают изменение напряженного состояния блочного массива горных пород при принятых условиях взаимодействия по контактирующим поверхностям и соотношения величин главных напряжений.

Морфоструктурный анализ позволяет определить направление и интенсивность движения отдельных блоков на рассматриваемой территории. Результаты этого анализа и данные сейсмических наблюдений показывают, что некоторые участки разрывных нарушений испытывают в настоящее время относительные подвижки по их контактам. Результаты расчетов также показывают повышенную напряженность в прилегающих к ним блоках.

Рис. 2.16. Базовая схема блоковой структуры южной части Кемеровской области для построения прогнозных карт напряженного состояния недр средствами математического моделирования.

Чередование зон разгрузки и зон повышенного горного давления вдоль Ташелгино-Темирского, Мартайгино-Шорского, Безымянного № 1, Безымянного № 6, Мундыбашского и других нарушений указывает на потенциальную возможность подвижек геологических блоков по контактам этих нарушений, сопровождающихся явлениями сейсмического или крипового характера.

а).

б).

Рис. 2.17. Прогнозная карта напряженного состояния недр (распределения величин напряжений x и z) в южной части Кузнецкого бассейна.

2.8. Заверка сейсмически и геодинамически активных разломов Методологическая основа выполнения заверочных работ на основе подземных геофизических наблюдений. Методический принцип, заложенный в основу использования геофизических методов оценки распределения зон относительной нагруженности недр вблизи геодинамически активных разломов, заверки наличия и положения активных разломов, заключается в выявлении специфических аномалий геофизических полей в подземных выработках и на земной поверхности, свойственных рассекающим недра активным разломам.

Заверка положения активных разломов, уточнение их фактического положения, характер и степень влияния на геологическую среду проводилась при выполнении геодинамического районирования территории шахт "Осинниковская", "Юбилейная", "Алардинская", "Абашевская", "Усинская", "р-з Ольжерасский", "р-з Сибиргинский", "шахта №7, "Котинская", "Талдинская-Западная-1", Талдинская-Западнаядо карт и схем различного масштаба.

В настоящее время в Кузбассе используются две группы методов оценки напряженного состояния массива, позволяющие выделять зоны и положение активных разломов.

Первой из них отметим группу геофизических методов контроля, преимущество которых состоит в оперативности получения информации о состоянии массива и представительном охвате области эксперимента при постановке исследований. Их относительно слабой стороной остается косвенный характер зависимости регистрируемых характеристик от показателей напряженного состояния пород в массиве. Как правило, указанный недостаток компенсируется избыточным набором измерений на прогнозируемых участках, а также многократным проведением этих измерений в случае неоднозначной интерпретации их результатов.

Участки территории земной поверхности, подверженные влиянию современной тектонической активности характеризуются нестабильным состоянием недр. В основе использования геофизических методов оценки геодинамической активности недр лежит известный факт проявления резких аномалий в структуре естественных и наведенных физических полей вблизи очагов напряженного состояния массива и геодинамически активных нарушений. Аномалии эти проявляют себя как в пространственной изменчивости регистрируемых параметров излучения, так и в резких временных вариациях параметров полей вблизи очагов концентрации напряжений и геодинамически активных нарушений на фоне слабо изменяющихся во времени параметров физических полей на удалении от указанных аномальных зон.

Вторая группа методов основана на непосредственном механическом воздействии на массив (точнее на его малую часть) и регистрации реакции массива угля на это воздействие. Бесспорным преимуществом механических методов является то, что регистрируемые ими характеристики непосредственно отражают процессы макро- и микро разрушения угля в массиве, а также способность материала угля сопротивляться этому разрушению с учетом их фактического напряженного состояния. Получаемые при этом характеристики массива носят точечный характер, имеют большой разброс данных по площади эксперимента и не могут быть воспроизведены повторно в одной и той же точке.

Первая группа методов оценки напряженного состояния при помощи геофизических методов включает в себя:

метод наведенных электромагнитных полей с помощью метод регистрации параметров естественного электромагнитного излучения с помощью аппаратуры типа "Импульс".

Вторая группа методов (механические методы) оценки напряженного состояния массива включает в себя:

исследование напряженного и удароопасного состояния краевых частей пласта методом по выходу бурового штыба;

комплексные исследования прочностных свойств угля и вмещающих пород как элементов геомеханической системы;

исследования фазово-физических свойств угольного массива.

В заверке положения активных разломов и уточнения их фактического положения на шахтах "Алардинская", "Осинниковская", "Юбилейная", "Абашевская", "Усинская", "р-з Ольжерасский", "р-з Сибиргинский", "шахта №7, "Котинская", "Талдинская-Западная-1", Талдинская-Западная-2" была использована первая группа методов, с помощью аппаратурных комплексов "ИМПУЛЬС" и "АЭШ-1", которые выполнялись в широком временном интервале с 2000 г. по 2005 г.

В последние десятилетия ВНИМИ активно использует для выделения геодинамически активных систем метод ИЭМИ, основанный на регистрации естественного импульсного электромагнитного излучения пород из очагов их разрушения в диапазоне частот 20-50 кГц. Для указанных целей наиболее эффективно применяются разработанные во ВНИМИ аппаратурный комплекс "ИМПУЛЬС" и метод наведенных электромагнитных полей (с помощью аппаратуры типа АЭШ – 1).

Геофизические наблюдения аппаратурным комплексом "ИМПУЛЬС" производятся методом регистрации параметров импульсного электромагнитного излучения в точках наблюдений (в местах установки антенны) по схемам продольного электропрофилирования.

Признаками нестабильного состояния недр и связанной с этим геодинамической опасности производства горных работ в указанных зонах по данным геофизических наблюдений служат:

участки нестабильных (во времени) значений импульсного электромагнитного излучения, выявляемые по сериям режимных или повторных наблюдений;

участки локально проявленной аномально высокой интенсивности участки резких контрастных перепадов уровня регистрируемого излучения на смежных точках профиля.

Метод оценки геомеханического состояния горного массива при помощи инструментальных геофизических наблюдений аппаратурой АЭШ-1 основан на зависимости электропроводности горных пород от величины горного давления (их напряженности), степени расслоения и трещиноватости. В основе такой оценки лежит зависимость амплитуды электромагнитного поля от удельной электропроводности горных пород.

Наблюдения по схеме электромагнитного профилирования представляют собой регистрацию интенсивности и уровня естественного импульсного электромагнитного излучения из массива горных пород в замерных точках, расположенных в горных выработках. Регистрация интенсивности и уровня ИЭМИ в горных выработках производилась по направлениям: вдоль оси выработок (приемная антенна аппаратуры ориентировалась вдоль оси выработок); азимутальные наблюдения с шагом разворота приемной антенны 450.

заверочных работ на месторождениях южной территории промышленного освоения. Участки заверки обозначены Малиновыми линиями обозначены основные геодинамически активные структуры Южной территории Кемеровской области. Черными линиями обозначены геодинамически активные структуры меньшего масштабного ранга и геологические нарушения. Красными тонированными кружками обозначены эпицентры исторических землетрясений, в прилагаемых к ним надписях указаны магнитуды и даты их проявлений. Кружками обозначены землетрясения, произошедшие в период их инструментальной регистрации (1963-2005 гг.). Точками обозначены эпицентры малоэнергетических сейсмических событий, произошедших за период 1963-1995 гг. (красным цветом)и1998-2000гг.(синим цветом).Болотные и коричневые тонированные области указывают положение угольных шахт и разрезов Кузбасса Рис. 2.19. Результаты инструментальных геофизических наблюдений в конвейерном штреке 0-4-1 г пласта IV шахты "Томусинская 5-6".

а) Результаты оценки геомеханического состояния пласта IV-V.;

б) Результаты оценки геомеханического состояния пласта IV-V в изолиниях относительного показателя напряженности;

в) Результаты оценки геомеханического состояния кровли пласта IV-V в зонах геодинамически активных нарушений.

Положение объектов подземной угледобычи в структурах геодинамически активных разломов и территории заверки.

Практически на всех отрабатываемых в настоящее время и закрытых (затапливаемых) угольных шахтах Кузбасса происходили горные удары и внезапные выбросы угля и газа, являющиеся причиной дополнительного техногенного воздействия на массив.

Практика отработки угольных пластов, склонных к горным ударам, в пределах Кузнецкого угольного бассейна показала, что проявлению горных ударов наряду с горнотехническими факторами в равной степени способствуют неблагоприятные геодинамические условия отработки месторождений. Прежде всего, это наличие геодинамически активных разломов в местах проведения горных работ, предопределяющих картину неравномерного распределения природных напряжений в горном массиве и условия их возрастания в периоды геодинамической активности региона.

Зачастую такие разломы, а также чередующиеся с ними зоны ослабленных трещиноватых горных пород, не могут быть выявлены на стадии геологоразведочных работ, и даже непосредственно при подземном геологическом картировании выработок, ввиду отсутствия четко выраженных плоскостей сместителей.

Район угледобычи на территории выполненного районирования (южная часть Кемеровской области) пересекают Кытмановский, Безымянные, Тырганский, Инской, Ташелгино-Темирский, Мартайгинский разломы. Кроме этих разломов, на территории районирования развито большее количество разломов среднего и мелкого масштабного ранга. Их описание приводится лишь для территорий проведения детального районирования до масштаба карт 1:5000.

Наибольшее распространение неотектонические разломы различного масштабного ранга получили на участках освоения недр в Прокопьевско-Киселевском и Томь-Усинском районах.

В Прокопьевско-Киселвском районе имеется самая большая концентрация полей как действующих, так и закрытых шахт, взаимно граничащих и взаимно перерывающих друг друга. Из крупных разломов шахтные поля данного района пересекают Кытмановский, Безымянные и Тырганский разломы, а также разломы среднего масштабного ранга, общие количество составляет около 20. Кытмановский и Безымянный № разломы ложатся на поля шахт "Зенковская", "им. Ворошилова", "им.

Дзержинского" и "Коксовая" (из действующих), "Ноградская", "Северный Маганак", "Центральная" и "Красный углекоп" (из числа закрытых).

Тырганский разлом меридионально пересекает весь рассматриваемый район с юга на север и проходит практически по всем полям шахт.

Отношение площади угледобычи к общему количеству развитых на ней разломов крупного и среднего масштабного ранга составляет 1,3 км2/ разлом.

В Томь-Усинском районе через поля шахт "р-з Сибиргинский", "Томская", "им. Ленина", "Томусинская 5-6" (действующие шахты) и "Усинская" и "им. Шевякова" (закрытые шахты) проходит крупный разлом Ташелгино-Темирский. Около 20 километров восточней от границ шахт "Распадская" и "Томусинская 5-6" проходит разлом Мартайгинский.

Из разломов среднего масштабного ранга к Томь-Усинскому району приурочены: Мрасс-Тутуяский; Тыдынский-1 и Тыдынский-2;

Кумзакский; Майзаский; Ольжерасский; Усинский и Чексу, названные по именам картографических объектов местности - речек и вершин гор. Так, в частности, разлом Тыдынский-1 пересекает поле шахты "Томская" и сочленяется с Ташелгино-Темирским разломом; поле шахты "Усинская" заключено между разломами Ольжерасский и Усинский, сочленяющиеся с Ташелгино-Темирским и Тыдынским-1 и Тыдынским-2 разломами; поле шахты "им. Ленина" заключено между разломами Усинский и Кумзаский;

поле шахты "Распадская" пересекает Ольжерасский (включая два сопутствующих ему разлома) и Усинский разломы. Отношение площади угледобычи к общему количеству развитых на ней разломов крупного и среднего масштабного ранга составляет 57 км2/разлом.

Осинниковский и Кондомский районы Кузбасса менее техногенно нагружены и подвержены влиянию объектов подземной угледобычи, здесь развито ограниченное число шахт, ныне действующие – "Осинниковская" (включая "Тайжинский" район), "Алардинская" и "Карачиякская", закрытые – "Высокая", "Шушталепская" и "Северный Кандыш". Что касается тектонических разломов, то из крупномасштабного ранга этот район пересекают Ташелгино-Темирский и Инской разломы, последний пересекает поля шахт "Осинниковская" и "Алардинская".

Для решения практических задач по безопасному вскрытию, подготовки и отработки угольных пластов в пределах шахт "Осинниковская" и "Алардинская" нами выполнено геодинамическое районирование полей этих шахт с детализацией карт неотектонической нарушенности до масштаба 1:5000, наиболее удобной для использования при проектировании. Неотектоническая схема масштаба 1:5 000 включает в себя большое количество структурных элементов региональных и зональных рангов, а также закономерно сопряженных с ними локальных активных разломов мелких масштабных рангов.

По данным геодинамического районирования поля шахты "Осинниковская", на е территории развиты следующие неотектонические структуры (разломы) мелкого масштабного ранга: Кондалепский, Широтный, Пилотный, Встречный, Кайдапсинский, Южный Широтный, Связной, Граничный, Каландасский, Подрусловый, Буканакский, Черноречный и Кольцевые структуры.

В пределах горного отвода шахты "Алардинская" получили распространение вертикальные раздвиги разгрузочного и инфильтрационного типа, наклонные сбросы, наклонные взбросы и надвиги, наклонные подвиги, субвертикальные сдвиги и разломы с переменной кинематикой, купольные поднятия и сопутствующие им зоны горизонтального сжатия и растяжения.

Байдаевский, Новокузнецкий и Араличевский районы, несмотря на их широтное заключение между крупномасштабными Кытмановским и Ташелгино-Темирским разломами, и меридиональное пересечение Инским разломом, характеризуются минимальным числом второстепенных – среднемасштабных разломов. Стоит отметить, что Инской разлом пересекает поля шахт "Юбилейная" и "Абашевская", проходит западнее в 10 – 15 км от границ шахт "Полосухинская", "Большевик" и "Антоновская". Среднемасштабного ранга разломы (их общее число около 7) приурочены к полям шахт "Юбилейная", "Абашевская" и "Полосухинская".

Что касается Ерунаковского района Кузбасса – он, несмотря на ежегодно возрастающие темпы его освоения угольными предприятиями, является наименее изученным как в геологическом, так в и неотектоническом плане. Детальное геодинамическое районирование Ерунаковского района проделано ранее и сопряжено оно также с решением практических задач по безопасному вскрытию, подготовке и отработке угольных пластов, выполнено оно только лишь для Соколовского и Талдинского месторождений.

Ерунаковский район по неотектоническому положению сравним с Новокузнецким, также заключен в блоке между крупными БарнаулоСорочинским – Кытмановским (широтно) и Инским – ЗападноМартайгинским разломами (меридионально).

Детальное геодинамическое районирование Соколовского месторождения,начиная с масштаба карты 1:200 000 до масштаба карт 1:5 000 – поля шахты "Соколовская" ("Шахтоучасток №7" или "шахта №7" ОАО "ИК "Соколовская"), позволило установить наличие различных по рангу и типу геодинамически активных структур в пределах этого месторождения, преимущественно, это наклонные сбросы, наклонные взбросы и надвиги, наклонные подвиги, субвертикальные сдвиги и разломы с переменной кинематикой, купольные поднятия.

Один из крупнейших на территории Ерунаковского геологопромышленного района меридиональный геодинамически активный разлом 1 масштабного ранга (Нижнетыхтинский). Разлом простирается на несколько десятков километров, ограничивая крупный геодинамически активный блок с юго-запада. Севернее поля шахты №7 разлом имеет меридиональную ориентировку, плавно меняющуюся в районе шахтного поля на северо-западную.

Ортогональным по отношению к описанной выше морфоструктуре является геодинамически активный разлом СВ простирания, маркируемый долиной реки "Средняя Саланда". По морфоструктурным признакам Саландинский разлом отнесен к разломам 4 ранга. Несмотря на необычно большую для структур данного масштабного ранга протяженность (более 40 км), разлом является внутриблоковым и в реконструированном иерархическом ряду зависимым от динамического режима пересекающего его юго-западного разлома 1 ранга.

Единственной системой активных разломов, проявляющей себя лишь на мелкомасштабных планах (в масштабах всего Ерунаковского геолого-промышленного района или его крупных промышленных зон), является система широтных разломов сдвигового типа. На схеме геодинамического районирования территории промышленного района по топооснове масштаба 1:200 000 дешифрированы следующие разломы широтного простирания: два широтных разлома 1 ранга; два разлома ранга; один широтный разлом 4 ранга. Они сформировали единую нерегулярную сеть крупных неотектонических структур широтного простирания в центральной части Ерунаковского района. Разломы имеют достаточно выдержанное простирание, весьма большую протяженность (многие десятки км), идентичную схему построения с аналогичными геодинамически активными структурами Северного и Южного Кузбасса.

На районируемой территории кольцевые структуры представлены Центральным купольным поднятием в границах шахтного поля и тремя кольцевыми просадочными образованиями восточного фланга месторождения, захватывающими площадь шахтного поля на выходах пластов под наносы (на безопасных глубинах разработки). Роль таких структурных образований, как концентрические купольные поднятия, рассматривается в современной геодинамике недр с позиции отражения в них глубинных процессов энерго-массопереноса материала геологической среды и газонасыщенных флюидов из подстилающей угленосной толщи.

Формирование купольной структуры предполагает длительный срок е эволюционного развития от пликативных нарушений под действием воздымающих движений геологических слоев, развития кольцевых и радиальных тектонических нарушений над ядром купольного поднятия, до выхода нарушений на земную поверхность.

В процессе проведения наклонных стволов "шахты №7" проявились признаки наличия более молодого, чем рассмотренные выше, геодинамически активного нарушения меридионального простирания, которое названо "Секущим" и рассматривается как продолжение другой активной тектонической зоны 9 ранга, прослеженной вблизи северной границы шахтного поля.

Что касается шахты «Котинская», то по данным карты неотектонически активных разломов масштаба 1:200 000, поле этой шахты заключено в "треугольнике" между двумя разломами 1 масштабного ранга (с севера и на юго-западе) и разломами 4 масштабного ранга (Саландинским).

Оценка распределения зон относительной нагруженности недр вблизи геодинамически активных разломов, заверка наличия и положения активных разломов и степень влияния на геологическую среду, осуществлялась при выполнении геодинамического районирования до карт и схем различного масштаба на шахтах: «Осинниковская», «Юбилейная», «Алардинская», «Абашевская», «Усинская», «р-з Ольжерасский», «р-з Сибиргинский», «шахта №7», «Котинская», «Талдинская-Западная-1», «Талдинская-Западная-2».

По результатам районирования сделаны следующие выводы:

В направлении с юга на север Кемеровской области транзитно через поля шахт "Алардинская", "Осинниковская" и "Соколовская", характеризующихся как наиболее неблагоприятных в отношении форм проявления горного давления, проходит крупный Инской разлом.

Инструментальными геофизическими наблюдениями аппаратурой АЭШ-1 в выработках пройденных по различным угольным пластам шахт Томь-Усинского района установлено неоднородное состояние трещиноватости угля и пород, чередующимися с ненарушенными участками массива. На момент проведения наблюдений повышенных напряжений в горном массиве, негативно влияющих на ведение горных работ, не установлено. Однако отрабатываемые вышеперечисленными шахтами угольные пласты этого района по проявлявшимся признакам удароопасности характеризуются как весьма склонные, и даже как опасные по горным ударам. Так, на шахте "Усинская" при отработке пласта III в период времени с 1978 по 1989 г.г. произошло 12 горных ударов. Все они произошли при подходе очистных забоев к тектоническому нарушению.

В Осинниковском районе инструментальными наблюдениями, проведенными по пласту Е-5 обнаружено, что трассы выделенных геодинамически активных разломов "Граничный", "Подрусловый" являются границами дискретного состояния геолгической среды и разделяют участки различно проявленных в нем структурных изменений, что является заверочными признаками разломов. Трассы выявленных разломов не имеют четко выраженных сместителей и представляют собой протяженные зоны повышенной трещиноватости и изменчивого состояния пласта и углевмещающей толщи, проявлены слабыми структурными изменениями и повышенными концентрациями напряжений.

Соколовское месторождение Ерунаковского района наиболее подвержено воздействию неотектонических структур. Детальная разведка шахтных полей этого месторождения дает представление только о строении шахтного поля, но не позволяет в полной мере выделить все закономерности формирования напряженного и удароопасного состояния. При вскрытии пласта и проведении в нем горных выработок происходили интенсивные динамические проявления, вблизи них формировались зоны повышенных напряжений, изменявшие свои формы и размеры по мере увеличения глубины горных работ. С течением времени напряженность массива снижается, имеется зональный характер распределения нагрузок, то есть чередование областей с низким и повышенным уровнем нагрузок (повышенные нагрузки отмечаются как в зоне влияния очистных работ, так и за пределами зоны влияния очистных работ). При достигнутых глубинах ведения горных работ (до отметки – 30 м, соответствующей глубине 330 метров), реальное влияние на удароопасное состояние массива оказали разломы Секущий (взбрососдвиг 8 ранга), Вершинный (взброс 7 ранга) и Склоновый (сдвиг ранга). Все они по масштабной иерархической шкале относятся к геодинамически активным структурам низшего масштабного ранга, что указывает на своеобразие современной геодинамической обстановки в районе месторождения, заключающейся в том, что наиболее активными на территории шахтного поля являются не самые крупные, а самые молодые структуры.

Горно-геологические условия в пределах Талдинского месторождения можно охарактеризовать как благоприятные и осложненные только наличием взброса IV-IV. Ширина зоны тектонического влияния взброса IV-IV составит 150 – 180 метров. В пределах зоны влияния взброса IV-IV в горном массиве имеются повышенные напряжения, неустойчивые породы и уголь, а также возможно поражение пласта "оперяющими" малоамплитудными нарушениями.

2.9. Типизация выявленных геодинамически активных разломов по масштабному признаку (протяженности разломов).

При оценках форм и мер геодинамических рисков в современной геодинамике используются различные подходы и критерии их количественного описания. При решении поставленных в настоящем отчете задач исследований использованы два подхода к оценке рисков, первый из которых основан на учете масштабных признаков активных разломов (протяженности их в плане), второй - на степени «проявленности» этих разломов в строении недр и земной поверхности, косвенно оцениваемой по количеству подтверждающих их положение заверочных признаков (методов выявления).

В настоящем разделе дана оценка мер рисков, представляемых выявленными геодинамически активными структурами на основе масштабного признака их строения (протяженности разломов). Этот признак в наибольшей мере характеризует меру вероятности развития опасных сейсмических и геодинамических процессов в выделенных зонах.

Оценка рисков по второму фактору - степени их проявленности в современном строении недр, в большей степени характеризует степень современной сейсмической и неотектонической активности разломов, а следовательно и более высокую энергетику развития опасных сейсмических и геодинамических процессов в зонах разломов. Оценка мер рисков по этому фактору будет дана в разделе 5.

На «Схеме …» (рис. 2.20) разрывные нарушения, проявленные на территории южной части Кемеровской области и установленные по комплексу геолого-геофизических методов, дифференцированы по уровню их геодинамической опасности на 3 категории исходя из следующих соображений.

К наиболее опасным отнесены разломы протяжнностью более 80км преимущественно близмеридионального и северо-восточного простирания, в основном и определяющие блоковое строение южной части Кузнецкого бассейна.

Геодинамическая опасность этой группы разрывных нарушений оценена в 6-7 условных баллов. О значимости этих разломов, их ведущей роли в геодинамической ситуации на данной территории говорит тот факт, что к ним тяготеет основное количество землетрясений. Горные удары, внезапные выбросы угля и газа и другие негативные проявления также приурочены в основном к зонам этих нарушений [7].

Основное количество таких наиболее опасных в геодинамическом отношении разломов сконцентрировано в северо-западной части территории, в районе г.Прокопьевска –г. Новокузнецка. К следующей по геодинамической значимости категории отнесены разломы длиной 20- км, оцененные в 4-5 условных балла. Эти разломы сравнительно равномерно распределены по площади. Наконец, разломы, длина которых не превышает 20 км, оценены в 2-3 условных балла.

Некоторая «вилка» в оценке опасности разлома в баллах (6-7, 4-5 и т.п.) объясняется тем, что на эту оценку влияет целый ряд конкретных условий, связанных как с геологическим строением и характером рельефа на той территории, по которой проходит разлом, так и с некоторыми техногенными факторами.

Так, если разлом проявлен в известняках, то это усиливает проявление процессов карстообразования. Наличие в породах сульфидной минерализации создат в зоне разлома, которая, как правило, бывает обводнена, агрессивную кислотную среду, активизирующую разрушение строительных конструкций. Если в зоне разлома земная поверхность сложена лессовыми отложениями, то в них активизируются просадочные суффозионные процессы. Положение разлома на склоне 15 активизирует деструктивные склоновые процессы – образование оползней, обрушений и т.п.

Если вблизи разлома проходит или пересекает его ЛЭП или электрифицированная железная дорога, то в зоне разлома могут проявляться сложные электрохимические процессы, негативно влияющие как на природную среду, так и на инженерно-технические сооружения.

Учт всех этих локальных факторов требует выполнения специальных крупномасштабных работ, на основании которых и может быть дана окончательная оценка опасности разрывного нарушения в баллах.

На схеме рис. 2.20 наиболее опасными участками представлены узлы пересечения разломов. Как показывает опыт геодинамического районирования территорий, именно узлы сочленения разломов характеризуются наибольшей проявленностью негативных геодинамических процессов. Это подтверждается и тем фактом, что очаги землетрясений тяготеют к узлам пересечения Мартайгинского разлома с поперечными разломами [7].

Рис. 2.20. Схема разломов южной части Кемеровской области, геофизическим данным с нанесенными на не зонами повышенного геодинамического риска (зеленые кружки).

Характеризует наиболее вероятное положение областей развития опасных сейсмических и геодинамических Оценка (в баллах) узлов пересечения разломов определялась как сумма баллов пересекающихся разломов. Такой подход нельзя считать научно обоснованным, но другой методики на сегодняшний день не существует.

На «Схеме рис. 2.18» показаны линеаменты, отдешифрированные на космических снимках и предположительно идентифицированные как разрывные нарушения. Поскольку эта идентификация имеет вероятностный и крайне неопределнный характер, потенциальная геодинамическая опасность этих «предположительно разломов» оценена в 1 балл.

Для обоснованного суждения о природе этих линеаментов нужны дополнительные исследования. Что касается кольцевых структур, также отдешифрированных на космических снимках, то их природа не ясна. Это могут быть как поверхностные образования, обусловленные природными или техногенными факторами, так и элементы геологического строения – вулканические аппараты, кольцевые разломы и пр. Геодинамическая значимость этих структур не оценивалась.

В представленном подразделе дана лишь самая общая оценка строения геодинамически активных зон территории юга Кемеровской области с точки зрения проявленности на этой территории разломов земной коры и связанных с ними опасностей. Негативное воздействие разрывных нарушений на среду обитания человека и техносферу может проявляться в самых разнообразных формах – как в виде механических подвижек блоков земной коры, так и в генерировании различных аномалий – геофизических, гидро- и атмогеохимических, биологических и пр.

Формы этого воздействия могут проявляться в различных сочетаниях, и один и тот же разлом на разных участках по простиранию может проявляться различными формами воздействия. Появляется вс больше свидетельств того, что в зонах разломов увеличивается заболеваемость населения, и это лишний раз подчркивает важность и необходимость изучения и картирования разрывных нарушений.

В настоящем отчете намечены лишь общие контуры такой работы, и нужно иметь в виду, что она потребует значительных усилий специалистов разного профиля и привлечения широкого комплекса методов и средств обработки информации.

2.10. Проведение системного комплексного анализа строения недр и положения зон сейсмического и геодинамического риска на 2.10.1. Активные разломы земной коры и связанные с ними риски Практика хозяйственного освоения территорий, и в первую очередь недропользование, дат много примеров того, какие масштабные неблагоприятные последствия может иметь недооценка геодинамических или инженерно-геологических условий осваиваемых площадей. Не случайно в последние десятилетия как в специальной литературе, так и в прессе вс чаще появляются материалы, посвящнные проблемам геодинамики.

Связано это в первую очередь с участившимися случаями техногенных катастроф – обрушением жилых и промышленных зданий, повреждением транспортных и гидротехнических сооружений, разрывами трубопроводов, и т.п. Как правило, при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений возникает сложная многокомпонентная природно-техническая система. Эта система воздействует на окружающую среду и сама, в свою очередь, испытывает влияние природной, в том числе геологической, среды [18]. Наиболее заметно влияние геологических факторов проявляется в зонах разломов земной коры.

Геодинамические риски весьма разнообразны, проявляются во многих формах и могут предметно рассматриваться лишь в контексте исследуемой проблемы. В настоящем отчете охарактеризованы лишь риски, связанные с сейсмобезопасностью недр региона, а также с проявлением современной активности его важнейших геодинамически активных и сейсмогенных разломов.

Под разломом в геологии понимается поверхность, по которой происходит нарушение сплошности горного массива и смещение блоков горных пород, разделнных этой поверхностью [19, 20]. В качестве синонимов термина «разлом» употребляются термины «разрывное нарушение», «дизъюнктив», «дизъюнктивное нарушение». Обычно разлом рассматривается как плоскость, граница, по которой смещены части горного массива. В действительности же разрывное нарушение чаще всего представляет собой трхмерное образование, плоское геологическое тело, сложенное дроблной милонитизированной породой.

На земной поверхности такие деструктивные границы имеют прямолинейные или слабо изогнутые очертания. В зависимости от конкретных геологических условий, разломы могут занимать в геологическом пространстве самое разное положение – от вертикального до горизонтального. Плоскость сместителя (или собственно разлом) может изменять наклон на разной глубине и на различных (по простиранию) участках разрывного нарушения. Блоки горных пород также могут перемещаться в различных направлениях как по вертикали, так и по горизонтали.

Для инженерной геодинамики основным объектом изучения и мониторинга являются разломы, которые принято называть активными.

Относительно того, по каким критериям разлом может быть отнесн к категории активных, среди исследователей не существует единого мнения.

Обычно активность разрывного нарушения определяется двумя параметрами: временем, в течение которого проявляются подвижки по нему, и (или) величиной смещения крыльев разлома за период наблюдений [21, 22, 23].

Оба эти подхода правомерны, но имеют одно важное ограничение – активность разлома оценивается только с точки зрения механического перемещения блоков горных пород: «активными разломами считаются дизъюнктивные структурные образования, относительные перемещения крыльев которых фиксируются на современном этапе развития» [24, с.

489].

Между тем появляется вс больше данных, свидетельствующих о том, что в зонах активных разломов возникают разнообразные аномалии, оказывающие влияние как на геологическое пространство и ландшафтные особенности территории, так и на некоторые другие природные характеристики, техногенную среду и даже на социум. К таким аномалиям относятся, например, атмогеохимические аномалии, выражающиеся в увеличении в зоне разлома содержания в почвенном воздухе радона, метана и углекислого газа и уменьшении (в сравнении с фоновым) содержания торона [23, 25].

К зонам разломов приурочены аномальные флуктуации гравитационного и электромагнитного полей, гидрохимические аномалии [22, 26]. Установлено, что в зонах разломов возникают аномалии в распространении электромагнитных волн в атмосфере. Все эти факты позволяют говорить о том, что разрывные нарушения – это не только (и не столько) деструктивные границы блоков земной коры, но и своеобразные волноводы, каналы энерго- и массопереноса, активно влияющие на многие процессы в верхних оболочках Земли. Высказывается даже мнение, что с этими энергоактивными зонами связаны центры зарождения человека как биологического вида, области становления древнейших цивилизаций, ареалы повышенного разнообразия биологических видов и ряд других феноменов [27].

Оценивая роль активных разломов как элементов структуры земной коры, влияющих на геодинамическую ситуацию, необходимо иметь в виду следующее. Как показывают режимные геодезические наблюдения, вблизи разломов отмечается повышенная контрастность малоамплитудных движений земной поверхности пульсационно-колебательного характера, связанных с волновыми периодическими процессами различной природы – сезонными, космическими, метеорологическими, техногенными и пр.

Величина таких деформаций пород основания обычных объектов промышленного и гражданского строительства на 2-3 порядка ниже допустимых, и они, как правило, не принимаются во внимание [28]. В то же время, по некоторым оценкам более 90% разрушений металлических конструкций вызываются усталостью материалов под действием циклически изменяющихся напряжений, существенно меньших, чем предел прочности материала [29].

Кроме того, такие вибрации оказывают влияние на структуру грунтов, инициируют явления тиксотропии, что неизбежно сказывается на несущей способности грунта – не случайно в инженерной геологии существует такое понятие, как «сейсмическое разжижение грунтов».

Изменение в зоне разлома структуры грунтов, их компонентного состава, газо- и флюидонасыщенности приводит к изменению значений практически всех физико-механических свойств грунта. В зоне гипергенеза существенное значение приобретают и различные биохимические реакции, вследствие чего изменяются формы нахождения в грунте железа и серы и растт общая агрессивность среды [30].

Вс вышесказанное позволяет утверждать, что разломы земной коры – важнейшие элементы геологического строения территории, и любое хозяйственное освоение е должно предваряться изучением геодинамической ситуации. То, к каким последствиям приводит игнорирование этого обстоятельства, можно проиллюстрировать такими примерами.

Во время проектирования второго и третьего блоков АЭС СанОнофре на побережье Калифорнии, в 8 км от АЭС был выявлен активный разлом длиной 240 км, что потребовало остановить и модернизировать действующий блок и вызвало удорожание двух новых блоков с 436 млн. до 4,6 млрд. долларов и задержку их строительства на 7 лет.

Аналогичный случай произошл и с АЭС Диабло Каньон, окончание строительства которого задержалось на 11 лет из-за обнаружения сейсмоактивного нарушения в 5 км от уже действующей станции. Эти примеры подчркивают важность своевременного проведения специальных исследований, стоимость которых на несколько порядков меньше тех удорожаний строительства, которые вызываются запоздалым обнаружением активных разрывных нарушений [31].

Естественно, что для того, чтобы учесть геодинамические опасности, связанные с разрывными нарушениями, и грамотно спланировать хозяйственную деятельность на какой-либо территории, необходимо иметь исчерпывающую информацию о проявленных на этой территории разломах, их величине, активности и прочих характеристиках.

На первый взгляд, эта задача легко решается – территория страны хорошо изучена и закартирована, изданы полистные и региональные геологические карты, а также специализированные тектонические карты, карты разрывных нарушений, и пр.

Однако здесь следует иметь в виду следующие обстоятельства. Как правило, срок службы геологической карты в современных условиях не превышает 25-30 лет – за это время появляются новые факты о геологическом строении площадей, внедряются новые виды и методы получения и обработки информации, с новых позиций переосмысливается информация, полученная предшественниками, и т.п. Геологические карты устаревают, и Геологическая служба страны далеко не всегда успевает подготовить и издать карты нового поколения.

Последние изданные геологические карты Кузнецкого бассейна масштабов 1:200000 – 1:500000 датированы концом 50-х – серединой 60-х годов, и на них отсутствует информация о таких важных для оценки геодинамической ситуации разломах, как Кытмановский, ТашелгиноТемирский и Темиртаусский [19].

Кроме того, при пользовании геологическими картами нужно иметь в виду следующее. В практике геологической картографии принято показывать на карте только те дизъюнктивы, которые смещают геологические границы, причм величина этого смещения должна быть такой, чтобы оно отражалось в масштабе карты. Если же разрывы проявляются главным образом в нарушении сплошности горного массива, а смещения по ним не превышают 2 мм в масштабе карты, эти разрывы не будут отражены на карте. Отсюда следует, что даже изданные в последние годы геологические карты не дают полной информации о разрывной тектонике, и для е получения нужно проводить дополнительные работы.

Основой таких работ является дешифрирование материалов дистанционных съмок (МДС). При дешифрировании МДС для целей геодинамического районирования акцент делается на выявление линеаментов – спрямлнных элементов ландшафта земной поверхности.

Такие элементы могут быть выражены прямолинейными участками русел рек, цепочками озер, болот, родников, резкими прямыми границами зон растительности и увлажннности, обрывами, оврагами, и т.п. Как правило, линеаменты представляют собой отражение на земной поверхности разрывных дислокаций, образованных или активизированных новейшими тектоническими движениями.

Как отмечает К.В. Радугин, если каждые две случайные точки всегда определяют случайную же проходящую через них прямую, то вероятность случайного расположения трх точек (допустим, родников) на одной прямой крайне мала, а четырх – ничтожна [32]. Естественно, что таким путм на МДС могут быть индентифицированы только активные разрывные нарушения – в противном случае они не нашли бы отражения в современном ландшафте.

Если при работах мелкого – 1:200000 и мельче – масштаба основной объм сведений о разрывной тектонике бертся с карт геологического содержания, а дешифрирование МДС носит вспомогательный характер, то при работах в крупных, а тем более детальных масштабах дело обстоит иначе. Здесь основное значение приобретает именно дешифрирование МДС, дополняемое морфометрическим анализом топографических карт.

Рекомендуется использовать при этом возможно более разнообразный набор МДС: обычные чрно-белые снимки, радиолокационные, тепловые, спектрозональные и пр. Желательно также, чтобы съмки были выполнены в разное время года и при разной высоте стояния Солнца.

В некоторых районах для выявления тектонических блоков и морфоструктурного анализа топографических карт [18]. Эти методы имеют ряд ограничений (в частности, метод В.П. Философова не дат ожидаемых результатов в районах, испытавших в четвертичное время покровное оледенение), но в ряде случаев с их помощью можно получить весьма полезную информацию.

Наличие разломов, выявленных по результатам дешифрирования материалов дистанционных съмок или посредством использования морфометрического анализа, должно быть подтверждено наземными заверочными работами. Наиболее оперативными и действенными методами такой заверки являются геофизические методы, включающие электроразведку методом сопротивлений (УЭС) и определение структуры естественного импульсного электромагнитного излучения (ЕЭМИ).

Неплохие результаты дат использование методов ВЭЗ, СЭП, и ряда других. Наджным заверочным методом может служить и радоновая почвенная съмка.

2.10.2. Принципы ранжирования разломов по степени опасности, понятие территориального риска Практика региональных геолого-съмочных и поисковых работ показывает, что размеры разрывных нарушений горных пород, масштабы их проявления, геолого-структурная значимость и геодинамическая опасность, которая с ними связана, колеблются в широких пределах.

Основной параметр, положенный в основу ранжирования разломов – их размер – варьирует от мелких трещин, видимых только в шлифах, до крупных планетарных образований типа африканских рифтов или срединно-океанических хребтов. В.Ю. Забродин выделяет следующий иерархический ряд: кливаж, трещины, разломы, глубинные разломы, линеаменты [33]. Более удачной представляется «ранговая шкала дизъюнктивных структур», предложенная Р.М. Лобацкой [34]:

- локальный разлом;

- региональный разлом;

- генеральный разлом;

- глобальный разлом.

Чем выше ранг разлома, тем сложнее его структура, и если трещины и некоторые локальные разломы могут быть представлены одной скалывающей поверхностью, то более крупные разломы организованы по типу таксономической пирамиды: глобальный разлом состоит из нескольких генеральных, те, в свою очередь, из серии региональных, и т.д.

Длина разлома, глубина его проникновения в литосферу и ширина нарушенной зоны связаны прямой зависимостью, т.е. чем длиннее разлом, тем шире его деструктивная зона и тем более глубокие горизонты она затрагивает. Из этих трх характеристик разрывного нарушения наиболее легко определимым параметром является длина – она может быть непосредственно измерена по карте или космическому снимку, в то время как определение глубины разлома и ширины его деструктивной зоны требует постановки специальных работ (бурения, геофизических методов и некоторых других).

Поэтому, в основу ранжирования разломов наиболее правильным представляется положить их длину, и на основании этого параметра дифференцировать разрывные нарушения, проявленные на площади, по степени той потенциальной геодинамической опасности, которую они представляют (чем длиннее разлом, тем больше геодинамическая опасность).

Оценивать разломы по степени их опасности принято в баллах – условных единицах, характеризующих тот комплекс негативных проявлений, которые могут быть связаны с наличием разрывного нарушения. Чем разнообразнее и интенсивнее это негативное воздействие, тем более высокий балл присваивается данному разлому.

Очевидно, универсальной шкалы балльности разломов по степени их геодинамической опасности быть не может – слишком много локальных и региональных особенностей геологического строения территории влияет на эту характеристику. Думается, что такая шкала может быть только региональной – по типу региональных легенд, используемых в геологической картографии для стратиграфического расчленения геологических тел.

Говоря об оценке потенциальной геодинамической опасности, которую представляют разломы земной коры, нужно иметь в виду следующие соображения. Как было показано выше, негативная роль разломов как своеобразных каналов энерго- и массопереноса может проявляться в различных аспектах – это и механические перемещения блоков горных пород, геофизические аномалии, атмо- и гидрохимические феномены, и пр. Соответственно, и квалифицировать эту негативную роль разломов следует по двум критериям: в чем конкретно проявляет себя наличие в данном месте разрывного нарушения и на какой объект (или группу объектов) будет влиять это проявление.

Так, если разлом проявляет себя лишь незначительными по амплитуде возвратно-поступательными колебаниями земной поверхности, то он не представляет опасности для сельхозугодий или песчаного карьера, но может оказывать негативное воздействие на прецизионные технологические линии какого-либо современного производства. Если же в зоне разлома выявлены аномалии в распространении радиоволн, то это обстоятельство никак не скажется на работе кирпичного завода, но станцию спутниковой связи там размещать не рекомендуется.

Поэтому говорить абстрактно о «геодинамической опасности», связанной с разломами, не имеет особого смысла – нужно обязательно конкретизировать, о чм (о какой «опасности») идт речь и для кого, для чего, для каких объектов или видов деятельности эта «опасность» может быть опасна.

Понятие геодинамической опасности тесно связано с такой категорией, как территориальный риск. Под территориальным риском понимается сумма всех видов опасностей для населения и окружающей среды, проявляющихся в отдельных зонах рассматриваемой территории в виде различных форм ущерба для здоровья человека, элементов природной среды и элементов строительных конструкций и технологических систем.

Само понятие «риск» в данном случае понимается как произведение частоты возникающего ущербного события и количественной величины ущерба. При этом как величина частоты негативного события в данном месте, так и величина ущерба от этого негативного события являются факторами вероятностными и носят неопределнный характер [35].

В соответствии с Федеральным законом «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера» ответственность за обеспечение на подведомственных территориях России необходимого уровня безопасности жизни (уровня территориального риска) лежит на территориальных органах исполнительной власти.

В соответствии со статьй 18 этого закона любой гражданин России вправе получить от территориального органа исполнительной власти информацию о величине уровня опасности (риска) и об основных источниках этой опасности на территории его (гражданина) проживания.

Думается, что одним из первых шагов в организации и проведении такой работы на территории субъекта РФ должно быть составление карты разрывных нарушений земной коры на подведомственной территории.

Предложения по корректировке коэффициента сейсмического риска территории Кемеровской области в связи с высокой техногенной нагруженностью недр Кузбасса объектами горнодобывающей, химической, металлургической промышленности.

Анализ сложившейся в последние годы в Кемеровской области сейсмической обстановки указывает на то, что при оценках статуса сейсмической опасности е территории необходимо учитывать специфику развития природных сейсмических процессов в е недрах и исключительно высокую техногенную нагруженность недр и территории Кузбасса объектами, имеющими статус опасных объектов, количество которых по данным МЧС составляет 254.

Территория Кемеровской области согласно действующих положений относится ко второй группе сейсмического риска с коэффициентом сейсмического риска, составляющим 1,45.

Специфика развития сейсмических процессов состоит в неуклонном нарастании потока малоэнергетических сейсмических событий с малой глубиной гипоцентров и ощутимой сотрясаемостью земной поверхности. В густонаселенных районах промышленных агломератов Кемеровской области возникают локальные зоны опасных сейсмических проявлений, рождающих социальную напряженность и риски развития аварийных ситуаций на экологически опасных объектах области.

В отличие от природных геологических факторов Алтае-Саянской сейсмогенной зоны, имеющих достаточно стабильные формы развития, дополнительная слагаемая энергии неотектонических процессов в Кузбассе, индуцируемых промышленной деятельностью угледобывающих предприятий, является динамично нарастающим компонентом. Процесс нарастания степени его влияния на недра необратим и объективно не может быть оценен по логике «от ранее достигнутого».

Кроме того, в прогнозных характеристиках ожидаемых сейсмических рисков территории Кузбасса, следует учитывать и серийный характер проявления сейсмических событий на малых глубинах, вызывающих эффект накопления дефектов и нарушений в конструктивных узлах зданий и сооружений, постепенное нарушение их целостности. На подземных и открытых горных работах частые сейсмические проявления вызывают потерю устойчивости зависающих кровель и крупных обнажений горных пород и связанные с ними риски обрушений и аварий.

Учитывая бурные темпы развития горнодобывающей отрасли Кузбасса, следует также заранее предусматривать повышение статуса сейсмической опасности техногенно нагруженных зон на предстоящий период с учетом реальных перспектив наращивания объемов и темпов добычи угля в Кузбассе и степени их воздействия на состояние сейсмоопасности вмещающей геологической среды.

Для оценки меры влияния горных работ на состояние недр используются различные подходы, состоящие в основном в построении и описании зон влияния горных работ на состояние вмещающей геологической среды по комплексу оцениваемых параметров. Экспертные оценки мер влияния горных разработок на состояние вмещающей геологической среды чаще всего ограничиваются областью упругого воздействия выработанных пространств на состояние недр. Она охватывает эллипсоидальную область горного массива, описывающую участок вынимаемого пласта на удалении приблизительно двухкратной ширины выработанного пространства. Эта область формируется сразу после образования горных выработок (со скоростью распространения упругих колебаний в геологической среде).

Однако фактически, по мере возрастания объемов выработанных пространств, вокруг осуществляемых горных разработок формируются более обширные зоны влияния горных работ. С течением времени в окружающем выработки пространстве недр формируется зона неупругих деформаций, связанная с более инерционными процессами развития трещин и разрывов в налегающей над выработанным пространством толще пород, а также развитием деформаций вязкости и текучести пород во вмещающей геологической среде.

Практический интерес имеет развитие зоны сдвижения горных пород, распространяющейся на всю глубину толщи от выработанных пространств до земной поверхности и простирающейся, как правило, на сотни метров от границ выработанных пространств. Формирование этой зоны имеет инерционный характер, оно растягивается на многие месяцы и годы относительно сроков образования выработанных пространств.

Приводит к значительной структурной перестройке недр и развитию необратимых процессов в окружающей геологической среде.

За границами зон развития неупругих деформаций формируется зона развития еще более инерционных энерго-массообменных процессов, в первую очередь, затрагивающая е гидрогеологические, гидрохимические, газодинамические, термодинамические физикомеханические характеристики и порождают медленные деформационные процессы. Течение этих процессов необратимо, и фактически изменяет геологическую среду. Размеры охватываемых ими участков недр на 1- порядка превышают размеры области перераспределения упругих деформаций и охватывают глубокие участки недр.

Формы ареолов распространения энергомассообменных процессов вокруг горных разработок во многом подчинены структурам развития зон повышенной проницаемости недр на участках осуществляемой угледобычи и лишь в первом приближении могут рассматриваться как эллипсоидальные области с максимально измененными характеристиками геологической среды вдоль их главных осевых поверхностей.

Максимальная глубина влияния горных разработок на состояние вмещающей геологической среды может достигать 1-2 км вблизи разрозненных шахтных полей и месторождений и 5-8 км в недрах протяженных угледобывающих регионов, образующих единое пространство угледобычи (типа Прокопьевско-Киселевского).

На активизацию этих процессов (по своей природе инерционных) в последние годы значительное влияние оказали огромные объемы перемещения из недр горной массы (исчисляемые миллиардами кубометров), заметно возрастающая глубина разработки угольных шахт (достигающая 800 м), периодическое проведение мощных промышленных взрывов на угольных разрезах области, высокие темпы освоения новых площадей угледобычи на фоне осуществляемого массового затопления шахт.

Ввиду ощутимо возросшей нагрузки на недра масштабные размеры приобрели и компенсационные процессы деформирования вмещающей геологической среды. От локальных процессов энерго-массопереноса, направленных на восстановление естественного равновесного состояния нарушенных структур шахтных полей они разрастаются до масштабов крупных промышленных зон Кузбасса, качественно изменяя е геологическую среду.

Следствием инициирования деформационных процессов в глубинных участках недр под промышленными зонами является перераспределение современных неотектонических полей напряжений и концентрация их на периферийных участках описанных ареолов распространения энергомассообменных процессов, где постепенно созревают потенциальные очаги землетрясений.

Используя заложенные в норматив ОСР-97 модельные аналоги механизма генерации источников сейсмических событий в геологической среде с их генерацией в зонах влияния горных разработок можно дать прогнозные оценки ожидаемых сейсмических рисков, которые несут потенциальные очаги землетрясений для жизнедеятельности крупных территорий угледобычи.

Предлагаемый ниже методический подход основан на четко обозначенных зависимостях, «энергоемкости» очагов землетрясений (магнитуды Мmax) от их протяженности Lm, плотности распределения dm а также характеристик повторяемости сейсмических событий log VRM от их магнитуды (в диапазоне значений магнитуд 4...6), описанных в документе ОСР-97.

Соотношения эти имеют вид:

Идея метода заключена в построении аналоговой модели формирования потенциального очага землетрясения как области концентрации напряжений вокруг ареолов развития энергомассообменных процессов под выработанными пространствами шахт и разрезов. В соответствии с указанным подходом, каждая действующая или ликвидированная шахта или разрез могут рассматриваться как источники эквивалентных по воздействию на геологическую среду потенциальных сейсмических событий со средними магнитудами равными Mmax =1,667*loglsp+3,233 при среднегодовой скорости потока сейсмических событий logVRM= 5.05-0.9*Mmax.

Соответственно, интегральный эффект техногенной нагрузки на недра вокруг крупных промышленных мегаполисов может быть учтен в виде эквивалентного этой нагрузке потока сейсмических событий с глубинами, рассчитываемыми от суммарной протяженности выработанных пространств шахтных полей в направлении простирания пластов и с магнитудами, равными объему подработанной всеми шахтами мегаполиса геологической среды в км2. Повторяемость событий зависит от состояния дискретизации геологической среды и лишь при максимально возможной их магнитуде определится выражением logVRM= 5.05-0.9*Mmax.

Например, для условий шахты Осинниковская, протяженность шахтного поля которой (вместе с полем бывшей шахты «Тайжина») составляет 13 км и глубина горных работ достигает 700 м, оказываемое ей суммарное воздействие на вмещающую геологическую среду сопоставимо с воздействием сейсмического события с магнитудой Mmax =1,667*loglsp+3,233=5,1. Непрерывность этого воздействия имеет косвенный аналог в расчетной величине потока сейсмических событий равной, принимающей для данной величины магнитуды значение logVRM=5.05-0.9*Mmax. =5.05-4.58=0. Таким образом, число прогнозируемых событий в год с максимально возможной магнитудой их проявления составит VRM=2.95.

Для крупных протяженных угледобывающих конгломератов, представляющих в структурном плане цепочки примыкающих друг к другу или чередующихся шахтных полей и разрезов, простирающихся вдоль геологических структур, величина корректирующего множителя задается как интегрированный показатель, включающего показатели: объемов добычи, глубины разработки, объемов подработанной геологической толщи, динамики нарастания объемов выработанного пространства и т.д.

На рис. 2.21 представлена схема Прокопьевско-Киселевской промышленной зоны Кузбасса и территориального размещения его основных угледобывающих предприятий, носящего характер сплошного площадного покрытия территории угледобычи. В добавление к подрисуночной подписи отметим:

тонированными кружками на рисунке обозначено положение эпицентров природных сейсмических событий, произошедших в районе угледобывающих предприятий за период 1963-1996 гг.

(синим цветом) и 1998-2000 гг. (красным цветом);

коричневыми областями обозначены горные отводы угольных шахт, зелеными областями – горные отводы угольных разрезов.

Серым цветом показана территория жилой застройки городов Киселевск и Прокопьевск;

направлениями А-А и В-В заданы плоскости проекции на В соответствии с предлагаемым методическим подходом, для территории Южного Кузбасса коэффициент сейсмического риска для участков вокруг помышленно нагруженных мегаполисов Междуреченска, Новокузнецка, Осинников, Прокопьевска, Киселевска, ЛенинскаКузнецка, Белово и для Кемеровской области в целом следует увеличить минимум вдвое по отношению его регламентированного для не значения, Рис.2.21. Прокопьевско-Киселевская промышленная зона Кузбасса.

Территориальное размещение угледобывающих предприятий носит характер сплошного площадного покрытия территории угледобычи.

Зона развития упругих деформаций Зона развития неупругих деформаций и нарушения структурной целостности геологической среды Зона развития энергомассообменных процессов и необратимого изменения геологической среды Зона развития неупругих деформаций и нарушения структ. целостности геологической среды Зона развития энергомассообменных процессов и необр. изменения геологической среды Рис.2.22. Схема формирования потенциальных очагов природных землетрясений под выработанными пространствами шахт и угольных разрезов на примере Прокопьевско-Киселевской промышленной зоны Кузбасса По мере перемещения миллионов кубометров горной массы под выработанными пространствами угольных шахт и разрезов формируются следующие зоны:

Зона упругих деформаций (опорного давления);

Зона неупругого деформирования, сдвижения массива горных пород, трещинообразования и нарушения структурной целостности вмещающей Зона развития энергомассообменных процессов и необратимого изменения геологической среды, приводящих к медленным изменениям е напряженнодеформированного состояния и формированию потенциальных очагов Геодинамическое районирование недр южной территории Кемеровской области основано на системном анализе широкого спектра признаков развития современной геодинамической активности недр региона, включая признаки гидрографического, ландшафтного, морфоструктурного характера, учет специфических формы развития эрозионных процессов, преобладание линеаризованных форм строения морфоструктур и их подчиненное положение по отношению к геологическому строению недр.

По результатам выполненного морфоструктурного анализа (с привлечением метода гониобазисных поверхностей) на южной территории Кемеровской области выделено 16 крупных геодинамически активных разломов, а также более 40 разломов меньшего масштабного ранга, несущих признаки современной сейсмической и геодинамической активности.

На основе анализа материалов дистанционного зондирования космических снимков Landsat 7 ETM на территорию юга Кемеровской области дополнительно выявлены более 160 молодых неотектонических структур и дизъюнктивных нарушений, активизированных в новейшее время (плейстоцен-голоцен).

Пространственное строение выявленных геодинамически активных нарушений характеризуется преобладанием ветвящихся структур крупных разломов и приуроченностью к отдельным участкам этих зон «кустовых» скоплений неотектонических нарушений меньшего масштабного ранга. Узлы пересечения геодинамически активных разломов характеризуются обильным развитием сопутствующих разрывных нарушений, указывающим на высокий потенциал развития в них современных геодинамических процессов. В этой связи, примыкающие к этим узлам зоны далее характеризуются как зоны повышенного сейсмического и геодинамического риска.

Предложены новые методические подходы к оценкам мер сейсмических и геодинамических рисков на территориях, примыкающих к зонам геодинамически активных разломов. При этом оценка рисков на основе масштабных признаков выделенных разломов (протяженности их в плане) характеризует вероятностную модель территориального распределения рисков (см. рис.4.1).

Оценка рисков по показателям «проявленности» активных разломов в структуре недр (количестве согласующихся заверочных признаков) характеризует меру рисков по шкале максимально возможной энергии событий.

Подтверждено, что крупнейшие геодинамически активные разломы на территории южной части Кемеровской области одновременно проявляют сейсмогенные свойства. Соответственно, выделенные зоны повышенных геодинамических рисков чаще всего характеризуются как зоны повышенной сейсмической активности недр (включая доиндустриальный период истории Кузбасса).

За все время наблюдений, о котором имеются исторические свидетельства (около 300 лет), самыми мощными были два землетрясения, произошедшие в окрестностях г. Новокузнецка на рубеже XIX и XX веков (1898 г. и 1903 г.) и имевшие магнитуды соответственно 5,7 и 6,1. Более поздние и, по-видимому, более ранние повышения сейсмической активности не сопровождались столь сильными землетрясениями.

За период инструментальных наблюдений (с начала 60-тых годов ХХ века) наблюдалось три фазы повышения сейсмичности – в 1964гг., в 1985-1989 гг., и с 1998 (или 1997 г.) по настоящее время.

Наибольшая сейсмическая активность в этот период наблюдалась в 1988 году;

Начиная с середины 60-тых годов начинает сказываться новый фактор роста сейсмичности – частые сейсмические события низкого энергетического класса и малых глубин гипоцентров. С начала 80тых идет резкий рост такой сейсмичности, продолжающийся по настоящее время и принимающий характер локальных «роений» в районах промышленных центров в зонах активных разломов (города Междуреченск, Осинники, Полысаево, Таштагол, Кочура и т.д.).

Происходящие серии низкоэнергетических сейсмических событий, воздействуя на горный массив, препятствуют накоплению напряжений и подготовке наиболее крупных землетрясений.

Возможно, в этом состоит одна из причин отсутствия сейсмических событий выше 11 энергетического класса при последнем повышении сейсмической активности. В то же время стягивание сейсмических событий к местам ведения горных работ одновременно ведет к росту балльности сотрясений в городах и не снижает опасности для населения. Иначе говоря, растет вероятность (частота) сотрясений низких классов и снижается вероятность сотрясений высоких классов по шкале MSK-64.

Основная сейсмичность Кемеровской области до середины 80-тых годов была в основном связана с субширотными разломами и южными отрезками с субмеридиональных разломов. Влияние дуговых разломов на сейсмичность практически не отмечается. С середины 80-тых годов основная сейсмическая активность связана в основном с более глубокими разломами направления ЗЮЗ-ВСВ и (в меньшей степени) субширотными разломами направления ЮЮЗССВ. Среди субмеридиональных разломов сейсмическая активность сохранилась только у южной части Мартайгинского разлома.

Наиболее опасными местами являются пересечения разломов различных направлений.

Наиболее сейсмоопасным районом Кемеровской области является южная часть Кузбасса, в первую очередь район городов Новокузнецка, Прокопьевска, Киселевска и Осинники. На ее восточной границе наиболее опасным районом является г.Междуреченск. Другим опасным местом является район г.Таштагола, где широко развита сейсмичность низких энергетических классов, природа которых требует изучения.

Продолжительность современного повышения сейсмичности, повидимому, связана с ростом общей сейсмичности Алтае-Саянского региона и всей территории Евразии, а ее особый характер (большое количество событий 9-10 энергетических классов при отсутствии событий 12 класса) – с большим вкладом слабых землетрясений в сейсмические процессы. Тем не менее, в 2005 году появились признаки снижения сейсмической активности, и, возможно, в ближайшие год-два следует ожидать окончания затянувшегося периода сейсмической активности. Судя по опыту предыдущего периода повышения сейсмичности, наиболее мощные сейсмические явления, связанные с техногенными факторами, произошли именно в конце периода и даже в первые годы после него, поэтому в ближайшие годы вероятны сейсмические события 11-12 классов, предположительно в районе ведения горных работ, активизирующих естественные тектонические процессы.

Переход сейсмической активности на более глубокие разломы существенно зависит от того, какая система разломов будет наиболее активна. При возвращении сейсмической активности к менее глубоким разломам можно ожидать возможность появления землетрясений с магнитудой 5 и 6-7-балльными сотрясениями вблизи мест ведения горных работ. Такие землетрясения могут нанести существенный ущерб сооружениям, расположенным на подработанных территориях, слабых грунтах и в местах расположения ослабленных разломов низких рангов.

Действующие нормы сейсмической опасности территории Кемеровской области не отвечают фактическому состоянию сейсмоопасности промышленно нагруженного региона. Учитывая высокую экологическую опасность проявления аварий на объектах химической, металлургической, горной промышленности, расположенных с предельно высокой плотностью (особенно на территории южного Кузбасса), необходимо пересмотреть эти нормы в сторону их ужесточения, отнести южную и центральную территории области к I группе сейсмической опасности и минимум вдвое поднять установленный для Кемеровской области коэффициент сейсмического риска.

3. ВЛИЯНИЕ АКТИВНЫХ РАЗЛОМОВ НА ДИНАМИКУ НЕДР ПРИ

ПРОИЗВОДСТВЕ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ

Ранее отмечалось, что многие случаи динамических проявлений горного давления при производстве подземных и открытых горных работ в Кузбассе имеют признаки геодинамической природы, поскольку происходят на участках недр с аномально высокой концентрацией природных полей напряжений (как правило, с преобладанием компоненты горизонтально действующих напряжений), и приурочиваются к характерным элементам тектонической и неотектонической нарушенности недр.

Длительная и интенсивная эксплуатация месторождений открытым и подземным способом привела к значительной активизации геодинамических процессов в регионе [36]. С ростом глубины развития горных работ повысилась не только частота и интенсивность динамических проявлений горного давления, произошли их качественные изменения от локальных очагов горных ударов и внезапных выбросов до крупных горно-тектонических (геодинамических) ударов, проявляющихся со значительным сейсмическим эффектом.

В следующем подразделе отчета приведена полная классификация происходящих в настоящее время в Кузбассе геодинамических явлений, характеристика мер представляемых ими рисков для подземных горных работ и характера энергетического воздействия этих явлений на недра региона.

3.1. Геодинамическая природа происходящих в Кузбассе горных Классификация геодинамических явлений в Кузбассе В настоящее время геодинамические явления в Кузбассе проявляются в формах:

внезапных выбросов угля и газа;

горных ударов на угольных и рудных шахтах;

горно-тектонических внезапных выбросов угля и газа;

горно-тектонических ударов;

сейсмического воздействия промышленных взрывов (техногенные землетрясения);

естественных землетрясений.

Статистика геодинамических явлений, зарегистрированных в Кузбассе за период с 1943 по 2005 годы представлена в табл. 3.1. Места проявления горных ударов и внезапных выбросов на угольных шахтах и рудниках Кемеровской области указаны на рис. 3.1.

Как видно из табл. 3.1, значительный рост числа землетрясений отмечается с 1976 года. С этого же периода идет наращивание объемов добычи угля и руды в Кузбассе подземным и открытым способом. Не снижается количество динамических явлений, несмотря на применяемые региональные и локальные профилактические мероприятия по их предупреждению.

Более того, значительно изменился характер аварий, связанных с газодинамическими и динамическими явлениями в сторону их катастрофичности.

Так, проявление горных ударов в Кузбассе стало приобретать характер горно-тектонических ударов, проявляющихся на значительной площади и захватывающих большие участки массива по глубине, очаги землетрясений приблизились к границам шахтных полей и рабочих поселков (города Осинники, Полысаево, Киселевск, Междуреченск)[37].

Белово Прокопьевск ш.Центральная -1г.у.

Рис. 3.1. Места проявления горных ударов и внезапных выбросов угля и газа на угольных шахтах и рудниках Кемеровской области.

Места проявления горных ударов на угольных шахтах Кузбасса и рудниках Горной Шории обозначены черными ромбиками. Количество произошедших горных ударов указано в прилагаемых надписях.

Места проявления внезапных выбросов угля и газа на угольных шахтах Кузбасса обозначены зелеными кружками.

Тонированными коричневыми и зелеными контурами обозначено расположение угольных шахт и разрезов центрального и южного Кузбасса.

2000- * - учтены "толчки" и "стреляния" на ш. "Распадская" и № 7 Соколовского месторождения.

К – энергетический класс явления (К=lgE, Дж).

В разное время (1960-1980 г.г.) было предложено несколько видов классификации динамических явлений, но они охватывали, чаще всего, только горные удары. Каждая из классификаций строится по одному из следующих признаков:

место проявления (В.А.Литвин, И.М.Петухов);

удаленность очага удара от обнажения (С.Г.Авершин);

величина сейсмической энергии (В.А.Смирнов);

механические свойства угольных пластов (Я.А.Бич);

интенсивность разрушения (П.В.Егоров).

Наиболее широкое распространение и признание получила международная энергетически-силовая классификация И.М.Петухова [38], сертифицированная им в 1994 г. и основанная на интенсивности проявления не только горных ударов, но и внезапных выбросов угля и газа и вызываемого ими разрушения пласта угля или пород, крепи, механизмов и оборудования (см. рис. 4.2).

Рис.3.2. Классификация динамических явлений (по И.М.Петухову)

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ-СИЛОВАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Виды энергии, участвующие в формировании Упругая Энергия энергия сжатого Анализ динамики нарастания удароопасности недр Кузбасса Кузбасс, представляющий собой сложную иерархически-блочную структуру, подвергаясь постоянному воздействию зон опорного давления от фронта очистных работ, сотрясению от массовых и технологических взрывов и естественных землетрясений, отвечает на них изменением геодинамического режима.

Квазиравновесное состояние отдельных блоков, естественными границами которых являются тектонические разломы, нарушается, в результате чего блоки теряют устойчивость и сбрасывают накопленную в них энергию. Эта энергия является источником геодинамических явлений, согласно теории толчкообразного деформирования И.М.Петухова [38].

При этом процесс деформирования блочного массива может развиваться лавинообразно. Появление одного динамического явления вызывает приток упругой энергии сжатых пород и сейсмических волн в соседний участок, вызывая возникновение других динамических явлений и толчков, перерастая в более крупные сотрясения и даже в техногенные землетрясения и горно-тектонические явления.

Для контроля и прогноза геодинамических процессов в отдельных районах Кузбасса были организованы постоянно действующие системы непрерывных и режимных наблюдений [39] и к настоящему времени за сорокалетний период исследований накоплен значительный опыт мониторинговых наблюдений. Кроме собственных наблюдений, нами использовались результаты сейсмологических наблюдений региональных сейсмостанций (Новосибирской, Заринской, Залесово, Берчикуль) и результаты микролокальных сейсмических наблюдений рудничной сейсмостанции «Таштагол» и Анжеро-Судженской сейсмостанции, входящей в Кузбасскую инженерную сейсмологическую сеть.

Многолетние исследования позволили оценить фактические объемы разрушений и величину фиксируемой сейсмической энергии "Е" при различных видах геодинамических явлений.

В табл. 3.2 приведены данные по проявлению горных ударов, при этом использована классификация ВНИМИ, согласно которой горные удары подразделяются на стреляния, толчки, микроудары, горные удары и горно-тектонические удары.

Фактические объемы разрушения и величина сейсмической энергии "Е", соответствующая энергетическому классу "К" от горных ударов на рудных месторождениях Горной Шории представлены в табл. 3.3.

Объемы разрушения и сейсмическая энергия горных ударов на угольных Объемы разрушения и сейсмическая энергия горных ударов на рудных На угольных шахтах существенное влияние на динамическую обстановку оказывают крупные разрезы.

В Кузбассе 55 действующих шахт (до 1995 года – 78 шахт) расположены по соседству с 26 мощными угольными разрезами, добыча из которых составляет около 50% от общего объема. Заряды взрывания составляют по 200-400 тонн, а расстояние от разреза до шахты нередко составляет 1,0-1,5 км. При этом промышленные взрывы ориентированы практически со всех сторон, отсюда идет наложение сейсмических волн и их влияния на действующие забои.

Сейсмический эффект от промышленных (технологических) взрывов на разрезах оценивается сейсмостанциями как "события" энергетического класса "К" до 10-11. Ежегодно таких "событий" в Кузбассе регистрируется около 1000 [40].

Анализ данных региональных и локальных сейсмостанций по массовым и технологическим взрывам за период с 1988 по 2005 г.г. вместе с учетом геодинамической обстановки на разрабатываемых угольных и рудных месторождениях Кузбасса, позволил установить влияние основных горнотехнических и горно-геологических факторов на частоту и энергию геодинамических явлений.

Установлено, что изменения напряженного состояния массивов, а отсюда и изменение геодинамической обстановки на шахтах и рудниках, определяется не только наложением зон опорного давления от горных работ и тектоникой, но и геометрией расположения очагов и величиной заряда массовых и технологических взрывов.

Так, на рудниках Горной Шории за период с 1961 г. по 2005 г. 78% от числа всех динамических проявлений, количество которых составляет около 5000, связано с проведением специальных и технологических взрывов. Специальный массовый взрыв на руднике с зарядом взрывания до 400-500 тонн ВВ вызывает в среднем в 7-8 раз больше динамических проявлений, чем технологический взрыв и влияет на динамическую обстановку в течении 5-6 суток после его производства [41].

В табл. 3.4 представлены некоторые данные по величинам сейсмической энергии от массовых и технологических взрывов на угольных разрезах и рудных шахтах при разных величинах заряда ВВ и данные по геодинамическим последствиям от взрывов.

Сейсмический эффект от взрывов и сейсмический эффект динамических явлений, вызванных взрывом взрыва -ния в Из табл. 3.4. видно, что уровень сейсмической энергии от динамических явлений, происходящих в шахтах после взрывов, нередко превышает уровень энергии взрыва.

С учетом накопленных за длительный период исследований результатов по величинам выделяемой энергии от различных форм геодинамических явлений, имевших место в Кузбассе, представилась возможность расширить энергетически-силовую классификацию динамических явлений И.М.Петухова [38], дополнив ее геодинамическими явлениями, такими как сейсмическое воздействие взрывов на массивы горных пород, естественные землетрясения.

Авторами настоящего отчета предложена классификация, представленная в табл. 3.5.

Классификация основана на учете природы, энергетических особенностей и интенсивности геодинамических явлений в Кузбассе.

Энергетические диапазоны явлений по показателю "К" взяты по фактическим проявлениям в Кузбассе, зарегистрированным региональными и локальными сейсмостанциями и в этой связи их энергетический класс "К" не превышает 15.

В случае, если в дальнейшем в Кузбассе проявятся "события" с К15, классификация потребует корректировки.

Представленная классификация геодинамических явлений (табл. 3.5) позволяет оценить не только масштабность происходящих в Кузбассе явлений, но и выбрать метод прогноза в зависимости от класса решаемой задачи, базы измерений и энергетического уровня геодинамических явлений.

мическое участвующие в ческий геодинамического явления разру геодинамического Толчки пород, энергия 3,0К7,0 подготовительный забой в до 1,0 смещение механизмов, удары пород 2,0К10,0 очистной, подготовительной до 10,0 породы, угля, руды с внезапные выбросы удары Промыш- Энергия 0,5К10,0 Месторасположение взрыва Сотрясение и Землетря- Энергия 1,0К12,0 Эпицентры приближены к Сотрясение земной энергети- энергия пород землетрясения соизмерима с зданий и выработок, Естествен Упругая энергия 1,0К15,0 Границы блоковых Сотрясение земной землетря- сейсмических разломы, узлы пересечения массива, деформации в Положение мест проявления внезапных выбросов и горных ударов относительно геодинамически активных зон Кузбасса представлено на рис. 3.1.

3.2. Положение участков недр, подверженных наибольшему влиянию геодинамических процессов, влияющих на удароопасность и выбросоопасность угольных пластов и горных пород Взаимное положение геодинамически активных разломных структур южной части Кемеровской области и объектов подземной угледобычи подробно описано ранее в предыдущей главе отчета.

Напомним лишь, что крупнейшими неотектоническими геодинамическими структурами на территории являются: Кытмановский, Тырганский, Инской, Ташелгино-Темирский, Мартайгинский (Западный и Шорский), Барнауло-Сорочинский.

Анализируя места проявления горных ударов и внезапных выбросов угля и газа на угольных шахтах и рудниках Кемеровской области, представленной на рис. 4.1, наиболее влияющим на ударо- и выбросоопасность угольных пластов является Инской разлом, транзитно криволинейно проходящий с юга на север области через поля шахт "Алардинская", "Осинниковская", "Абашевская", "Юбилейная", "Соколовская" (шахта №7), "Инская", Чертинская", "Новая", "Западная".



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 
Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ С. А. Сушинский Я ВЫБИРАЮ ТРЕЗВОСТЬ! Москва 2008 УДК 613.83 ББК 51.1(2)5 C 91 Рецензенты: А.М. Карпов – заведующий кафедрой психиатрии, наркологии и психотерапии Казанской государственной медицинской академии, доктор медицинских наук, профессор; А.Н. Маюров – президент Международной академии трезвости, доктор педагогических наук, профессор; Е.А. Резчиков – заведующий кафедрой безопасности...»

«Р.И. Мельцер, С.М. Ошукова, И.У. Иванова НЕЙРОКОМПРЕССИОННЫЕ СИНДРОМЫ Петрозаводск 2002 ББК {_} {_} Рецензенты: доцент, к.м.н., заведующий курсом нервных Коробков М.Н. болезней Петрозаводского государственного университета главный нейрохирург МЗ РК, зав. Колмовский Б.Л. нейрохирургическим отделением Республиканской больницы МЗ РК, заслуженный врач РК Д 81 Нейрокомпрессионные синдромы: Монография / Р.И. Мельцер, С.М. Ошукова, И.У. Иванова; ПетрГУ. Петрозаводск, 2002. 134 с. ISBN 5-8021-0145-8...»

«ГБОУ ДПО Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования Министерства здравоохранения РФ Ф.И.Белялов Лечение болезней сердца в условиях коморбидности Монография Издание девятое, переработанное и дополненное Иркутск, 2014 04.07.2014 УДК 616–085 ББК 54.1–5 Б43 Рецензенты доктор медицинских наук, зав. кафедрой терапии и кардиологии ГБОУ ДПО ИГМАПО С.Г. Куклин доктор медицинских наук, зав. кафедрой психиатрии, наркологии и психотерапии ГБОУ ВПО ИГМУ В.С. Собенников...»

«Камчатский государственный технический университет Профессорский клуб ЮНЕСКО (г. Владивосток) Е.К. Борисов, С.Г. Алимов, А.Г. Усов Л.Г. Лысак, Т.В. Крылова, Е.А. Степанова ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ. МОНИТОРИНГ ТРАНСПОРТНОЙ ВИБРАЦИИ Петропавловск-Камчатский 2007 УДК 624.131.551.4+699.841:519.246 ББК 38.58+38.112 Б82 Рецензенты: И.Б. Друзь, доктор технических наук, профессор Н.В. Земляная, доктор технических наук, профессор В.В. Юдин, доктор физико-математических наук, профессор,...»

«ЦИ БАЙ-ШИ Е.В.Завадская Содержание От автора Бабочка Бредбери и цикада Ци Бай-ши Мастер, владеющий сходством и несходством Жизнь художника, рассказанная им самим Истоки и традиции Каллиграфия и печати, техника и материалы Пейзаж Цветы и птицы, травы и насекомые Портрет и жанр Эстетический феномен живописи Ци Бай-ши Заключение Человек — мера всех вещей Иллюстрации в тексте О книге ББК 85.143(3) 3—13 Эта книга—первая, на русском языке, большая монография о великом китайском художнике XX века. Она...»

«И.В. Остапенко ПРИРОДА В РУССКОЙ ЛИРИКЕ 1960-1980-х годов: ОТ ПЕЙЗАЖА К КАРТИНЕ МИРА Симферополь ИТ АРИАЛ 2012 ББК УДК 82-14 (477) О 76 Рекомендовано к печати ученым советом Каменец-Подольского национального университета имени Ивана Огиенко (протокол № 10 от 24.10.2012) Рецензенты: И.И. Московкина, доктор филологических наук, профессор, заведующая кафедрой истории русской литературы Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина М.А. Новикова, доктор филологических наук, профессор...»

«АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН Г.Н. Петров, Х.М. Ахмедов Комплексное использование водно-энергетических ресурсов трансграничных рек Центральной Азии. Современное состояние, проблемы и пути решения Душанбе – 2011 г. ББК – 40.62+ 31.5 УДК: 621.209:631.6:626.8 П – 30. Г.Н.Петров, Х.М.Ахмедов. Комплексное использование водно-энергетических ресурсов трансграничных рек Центральной Азии. Современное состояние, проблемы и пути решения. – Душанбе: Дониш, 2011. – 234 с. В книге рассматриваются...»

«ШЕКСПИРОВСКИЕ ШТУДИИ XIII Н. В. Захаров У ИСТОКОВ РУССКОГО ШЕКСПИРИЗМА: А. П. СУМАРОКОВ, М. Н. МУРАВЬЕВ, Н. М. КАРАМЗИН (К 445-летию со дня рождения У. Шекспира) МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт фундаментальных и прикладных исследований Центр теории и истории культуры МЕЖДУНАРОДНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК (IAS) Отделение гуманитарных наук ШЕКСПИРОВСКИЕ ШТУДИИ XIII Н. В. Захаров У ИСТОКОВ РУССКОГО ШЕКСПИРИЗМА: А. П. СУМАРОКОВ, М. Н. МУРАВЬЕВ, Н. М. КАРАМЗИН (К 445-летию со дня рождения У....»

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ Э. К. Муруева РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЧЕТА (НА ПРИМЕРЕ ЛЕСНОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ) МОНОГРАФИЯ Издательство Санкт-Петербургской академии управления и экономики Санкт-Петербург 2009 УДК 657 ББК 65.052 М 91 Рецензенты: директор программы Бухгалтерский учет, анализ и аудит Высшей экономической школы Санкт-Петербургского университета экономики и финансов, доктор экономических наук, профессор В. А. Ерофеева профессор кафедры менеджмента...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИКСОДОВЫЕ К Л Е Щ Е В Ы Е ИНФЕКЦИИ В ПРАКТИКЕ УЧАСТКОВОГО ВРАЧА Иркутск - 2007 1 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ MINISTRY OF PUBLIC HEALTH AND SOCIAL DEVELOPMENT OF RUSSIAN FEDERATION IRKUTSK STAT MEDICAL UNIVERSITI I.V. MALOV V.A. BORISOV A.K. TARBEEV...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный технический университет Ю. К. Машков ТРИБОФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И ПОЛИМЕРОВ Монография Омск Издательство ОмГТУ 2013 УДК 621.981 ББК 34.41 М38 Рецензенты: Д. Н. Коротаев, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры Эксплуатация и ремонт автомобилей СибАДИ; В. А. Федорук, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой Физика СибАДИ Машков, Ю. К. М38 Трибофизика...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО Российский государственный профессионально-педагогический университет О. В. Комарова, Т. А. Саламатова, Д. Е. Гаврилов ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ РЕМЕСЛЕННИЧЕСТВА, МАЛОГО И СРЕДНЕГО БИЗНЕСА И СРЕДНЕГО КЛАССА Монография Екатеринбург РГППУ 2012 УДК 334.7:338.222 ББК У290 К63 Авторский коллектив: О. В. Комарова (введение, гл. 1, 3, 5, заключение), Т. А. Саламатова (введение, п. 1.1., гл. 4), Д. Е. Гаврилов (гл. 2). Комарова, О. В. К63 Проблемы...»

«А.Я. НИКИТИН, А.М. АНТОНОВА УЧЕТЫ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РЕГУЛЯЦИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ТАЕЖНОГО КЛЕЩА В РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЕ ГОРОДА ИРКУТСКА ИРКУТСК 2005 А.Я. Никитин, А.М. Антонова Учеты, прогнозирование и регуляция численности таежного клеща в рекреационной зоне города Иркутска Иркутск 2005 Рецензенты: доктор медицинских наук А.Д. Ботвинкин кандидат биологических наук О.В. Мельникова Печатается по рекомендации ученого Совета НИИ биологии при Иркутском государственном университете УДК 595.41.421:576.89...»

«КОЛОМЕНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) МГОУ ИМЕНИ В.С. ЧЕРНОМЫРДИНА Вестник библиотеки’2013 Новые поступления Библиографический указатель Гуманитарные науки · Технические науки · Экономика и управление · Юриспруденция Коломна 2013 УДК 013 ББК 91 В 38 Вестник библиотеки’2013. Новые поступления: библиографический указатель / В 38 сост. Т. Ю. Крикунова. – Коломна: КИ (ф) МГОУ, 2013. – 23 с. В библиографическом указателе собраны записи об учебниках, монографиях и других документах, поступивших в фонд...»

«Министерство науки и образования Российской Федерации ФГБОУ ВПО Магнитогорский государственный университет ИНДЕКС УСТОЙЧИВЫХ СЛОВЕСНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПАМЯТНИКОВ ВОСТОЧНОСЛАВЯНСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ X–XI вв. Магнитогорск 2012 1 УДК 811.16 ББК Ш141.6+Ш141.1 И60 И60 Индекс устойчивых словесных комплексов памятников восточнославянского происхождения X–XI вв. / Науч.-исследоват. словарная лаб. ; сост. : О.С. Климова, А.Н. Михин, Л.Н. Мишина, А.А. Осипова, Д.А. Ходиченкова, С.Г. Шулежкова ; гл. ред. С.Г....»

«~1~ Департамент образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа – Югры Сургутский государственный педагогический университет Е.И. Гололобов ЧЕловЕк И прИроДа на обь-ИртышСкоМ СЕвЕрЕ (1917-1930): ИСторИЧЕСкИЕ корнИ СоврЕМЕнныХ эколоГИЧЕСкИХ проблЕМ Монография ответственный редактор Доктор исторических наук, профессор В.П. Зиновьев Ханты-Мансийск 2009 ~1~ ББК 20.1 Г 61 рецензенты Л.В. Алексеева, доктор исторических наук, профессор; Г.М. Кукуричкин, кандидат биологических наук, доцент...»

«О ТЕНДЕНЦИЯХ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ ЛИТЕРАТУРЫ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ Институт филологии Бердянского государственного педагогического университета НИИ славяноведения и компаративистики Бердянского государственного педагогического университета Донецкий национальный университет О ТЕНДЕНЦИЯХ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ ЛИТЕРАТУРЫ МОНОГРАФИЯ Бердянск – 2010 УДК 801.73 ББК Ш40*000.91 О-11 О тенденциях развития современной теории литературы:...»

«БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ под РЕДАКЦИЕЙ Ю. АШОФФА В ДВУХ ТОМАХ ТОМ II Перевод с английского канд. биол. наук А. М. АЛПАТОВА и В. В. ГЕРАСИМЕНКО под редакцией проф. Н. А. АГАДЖАНЯНА МОСКВА МИР 1984 ББК 28.07 Б 63 УДК 57.02 Биологические ритмы. В двух томах. Т.2. Пер. с англ./ Б 63 /Под ред. Ю. Ашоффа — М.: Мир, 1984. — 262 с, ил. Коллективная монография, написанная учеными США, Англии, ФРГ, Нидерландов и Канады, посвящена различным аспектам ритмического изменения биологических процессов. В первый том...»

«Н.Н. Васягина СУБЪЕКТНОЕ СТАНОВЛЕНИЕ МАТЕРИ В СОВРЕМЕННОМ СОЦИОКУЛЬТУРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ РОССИИ Екатеринбург – 2013 УДК 159.9 (021) ББК Ю 956 В20 Рекомендовано Ученым Советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального огбразования Уральский государственный педагогический университет в качестве монографии (Решение №216 от 04.02.2013) Рецензенты: доктор педагогических наук, профессор, Л.В. Моисеева доктор психологических наук, профессор Е.С....»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина Ю.В. Гераськин Русская православная церковь, верующие, власть (конец 30-х — 70-е годы ХХ века) Монография Рязань 2007 ББК 86.372 Г37 Печатается по решению редакционно-издательского совета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А....»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.