Введение к работе
" -і
"""""Актуальность проблемы. Дальнейшее развитие хибинских апати-овых рудников предусматривает вовлечение в эксплуатацию запасов юе более глубоких горизонтов. При этом горные работы сопровож-(аются резким увеличением проявлении горного давления. Гак, при >азработке нижних горизонтов Кировского рудника отмечены аазрушения выработок значительных размеров, интенсивное заколо-)бразование, стреляние пород, зарегистрировано 18 горных ударов, йобходимость прогнозирования и предупреждения таких явлений требует, наряду с применением наиболее эффективных способов ве-іения горных работ, создания методов непрерывной диагностики :остояния массива с целью оценки геомеханической ситуации, скла-іьшаодгйся в пределах всего кахтного поля и на отдельных высоко-іапряженньж участках в процессе производства горных работ, под действием изгоняющегося статического (гравитационного, тектонического) и динамического (сейсмовзрывного) поля напряжений. Все 5ольшее применение для этих целей находят методы, основанные на эегистрации сейсмической активности с использованием автоматизированных систем.
Большинство, применяемых в настоявее время, способов прог-юза горных ударов направлено на определение степени ударо-шасности локальных участков массива, прилегающих к горным зыработкам и не позволяют выделить удароопасные области в преде-іах значительных площадей. Внедрение ле в практику региональных датодов, в том числе и сейсмического, сдерливается их- недостаточным аппаратурным и методическим обеспечением. В этой связи >азработка метода регионального прогноза удароопасности высоко-іапряяенньк участков на основе непрерывного контроля сейсмич-юсти массива, является актуальной задачей.
Рель работы. Разработка метода прогноза удароопасности гчастков шахтного поля на глубоких горизонтах апатитовых рудни-сов на основе установления закономерностей проявления сейсми-іеской активности тектонически напрятанного массива в процессе іроизводства горных работ.
Идея работы заключается в использования связи
гростракственно-времекных и энергетических характеристик :ейсмичности, регистрируемой в процессе непрерывного автомати-іированкого контроля, с напряженно-деформированным состоянием вссива для оценки его удароопасности.
Методика исследований включает в себя непрерывные в пространстве и времени натурные наблюдения сейсмической активности массива горных пород с помощью автоматизированной системы (АСКСМ), обработку результатов наблюдений методами математической статистики, теоретические обобщения, натурные испытания методики прогноза удароопасности на Кировском руднике ГО "Апатит".
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Распределение очагов сейсмических событий в районе наблюдений носит неравномерный характер. События концентрируются в постоянных и временных (короткоиивущих) зонах. Постоянные зоны повышенной сейсмоактивности приурочены к тектоническим нарушениям, временные связаны с развитием горных работ и динамическим воздействием массовых взрывов. Наложение зон повышенных опорных нагрузок на участки массива горных пород, где проявляется влияние тектонических нарушений, приводит к резкому росту сейсмической активности массива и формированию зон повышенной сейсмической опасности.
-
Диагностика напряженного состояния породного массива на основе данных о его сейсмической активности осуществляется с выделением двух рехимоз: длительного, определяемого эволюцией
массива пород в процессе производства горных работ в периоды мехщу массовыми взрывами и кратковременного режима наведенной массовыми взрывами сейсмоактивности.
3. Анализ перехода сейсмического процесса от стационарной к
нестационарной стадии позволяет выявить и сформулировать основ
ные прогностические признаки выделения сейсмоопасных зон и оце
нить степень их опасности.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены закономерности влияния геолого-тектонического строения массива, его напряженно-деформированного состояния и технологии производства горных работ на характер поведения сейсмической активности;
разработаны прогностические признаки для оценки степени сейсмоопасности участков массива плотность пространственно-временного распределения сейсмических событий, максимальная ожидаемая энергия единичного события и коэффициент вариации распределения энергии;
показано, что средний временной интервал между хронологически соседними событиями, коэффициент вариации временных интервалов, средняя мощность событий, а также критические значения
:ейемического фона характеризуют переход массива в неопасное состояние после массовых взрывов;
в условиях апатитовых рудников экспериментально выявлен периодический характер изменения сейсмоакгивности на этапе релаксации напряжений после массовых взрывов;
разработана методика оценки степени сейсмоопасности высо-танапряженных участков породного массива
Личный вклад автора:
разработка элементов программно-методического обеспечения АСКСМ (выбор и обоснование сети наблюдений, исследование скоростных параметров среды, локация и идентификация источников сейсмических сигналов);
разработка методики наблюдений за сейсмической активностью и проведение исследований в условиях действующего рудника;
установление зависимостей и обоснование закономерностей распределения сейсмичности на участке шахтного поля;
участие в разработке "Временной методики прогноза ударо-опасности по результатам непрерывного контроля' сейсмичности массива на Кировском руднике ГО "Апатит".
Достоверность научных положений и выводов подтверждается:
представительным объемом исследований сейсмической активности массива горных пород (использовано более 6000 сейсмических явлений);
сходимостью результатов с данными о состоянии массива, полученными на основе визуальных наблюдений, независимыми локальными методами и проявлениями горного давления;
положительными результатами промышленной проверки "Временной методики..." на Кировском руднике ГО "Апатит".
Г^актическая ценность работы состоит в том, что разработанный метод повышает надежность и оперативность контроля за состоянием массива горных пород, снижает трудоемкость локальных методов прогноза удароопасности за счет непрерывного контроля высоконапряженных участков массива, обеспечивает повыпение безопасности и технологичности горных работ.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке введенных в промышленную эксплуатацию на Кировском руднике го "Апатит" автоматизированной системы непрерывного контроля сейсмичности массива для лрогноза удароопасности АСЕСЫ [1987 г.) и "Временной метрдики..." (1989 г.).
Апробация работа Основные положения работы докладывались на Всесоюзных семинарах по горной геофизике (Сухуми, 1983; Батуми, 1S85; Бортоми, 1987), Всесоюзной школе "Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках" (Симферополь, 1987), IX Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 193 страницах' машинописного текста, содержит 47 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 150 наименований, 4 приложения.