Геолого-геофизические модели и методики оценки устойчивости природно-технических систем при подземной разработке месторождений солей

В мире насчитывается более 80 соляных рудников, затопленных в аварийном режиме, в основном из-за недостаточно полной информации об инженерно-геологических условиях. В этой связи весьма актуальной является проблема формирования благоприятных сценариев развития устойчивости природно- технических систем (ПТС) при подземной разработке соляных месторождений. Цель работы – разработка научно-методических основ оценки и прогноза устойчивости ПТС при подземной разработке соляных месторождений. Идея работы – оценка и прогноз устойчивости ПТС на основе установленных закономерностей распространения упругих волн в массиве, находящемся под техногенным воздействием. Для достижения цели использованы методы физического и численного моделирования, эксперименты, статистический анализ. В качестве материалов исследований использованы результаты опытных и научно- исследовательских работ. Разработанные научно-методические основы базируются на геофизических и инженерно-геологических моделях ПТС, позволяющих выявлять опасные инженерно-геологические процессы, и на методиках оценки инженерно-геологических условий водозащитной толщи и прогноза устойчивости гидроизолирующих целиков. Сформированная методология позволяет выполнить оценку и прогноз устойчивости ПТС для обеспечения безопасного строительства и эксплуатации сооружений при подземной разработке соляных месторождений. Результаты исследований реализованы в методиках и программных продуктах, которые используются в производственном процессе для обеспечения устойчивости подземных сооружений и ПТС в целом. Полученные новые геологические сведения учтены при построении инженерно-геологических моделей, проектировании проходческих и закладочных работ, при разработке и реализации проектов на разведку и доразведку различных участков Верхнекамского месторождения солей, реализации проектов по ликвидации участков шахтных полей.

1. Абатурова И. В., Савинцев И. А., Стороженко Л. А. и др.. Этапность изучения инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых от разведки до отработки. Известия вузов. Горный журнал. 2020;(7):83–91. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-7-83-91

2. Батракова Г. М., Савина О. В. Оценка природных и техногенных рисков для территорий нового строительства. Актуальные проблемы природопользования и природообустройства: Сборник статей II Международной научно-практической конференции, 25-26 декабря 2019 г. Пенза: Изд-во Пензенского государственного аграрного университета. 2019:55-58.

3. Кутепов Ю.И., Кутепова Н.А., Пономаренко М.Р., Кутепов Ю.Ю. Геомеханический мониторинг устойчивости бортов разрезов и отвалов при разработке угольных месторождений. Горный журнал. 2023;(5):69-74.

4. Олянский Ю. И., Щекочихина Е. В., Кузьменко Д. А. и др. Основные закономерности изменения состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при диффузионном выщелачивании. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2023;3-4(92):27-38.

5. Латыпов А. И., Гараева А. Н., Колчина Ю. Н. Оценка суффозионной опасности территории Восточного Закамья. Карст и пещеры. 2024: Сборник научных трудов по материалам Всероссийской нучно-практической конференции с международным участием, 28 мая – 01 июня 2024 г. Пермь: Изд-во Пермского государственного национального исследовательского университета. 2024:85-91.

6. Якимов А.А., Ефремов В.Н., Христофоров И.И. и др. Мерзлотные условия участка эксплуатации гидроузла на реке Матта по данным электроразведки. Устойчивость природных и технических систем криолитозоны в условиях изменения климата: Материалы Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 150-летию М.И. Сумгина, 22-24 марта 2023 г. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН. 2023:169-172.

7. Кулагов Е.В., Хвесеня С.С., Иванов С.В. и др. Возможности шахтных сейсмических исследований на примере месторождения калийных солей. Инженерная и рудная геофизика 2024. Инженерная и рудная геология 2024: Материалы 20-й научно-практической конференции и выставки, 13-16 мая 2024 г. Казань: Изд-во ООО «Геомодель Развитие». 2024:358-362.

8. Бабкин А. И. Оперативный прогноз изменчивости физико-механических свойств продуктивных пластов по данным шахтных сейсмоакустических исследований. Горное эхо. 2019;4(77):67-72.

9. Зубов В. П., Ковальский Е. Р., Антонов С. В. И др. Повышение безопасности рудников при отработке Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(5):22-33. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33

10. Барях А. А., Евсеев А. В. Ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(9):5-29. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29.

11. Пригара А.М., Царев Р. И., Ворошилов В.А. и др. Шахтная сейсморазведка на месторождениях солей (на примере ВКМС). Пермь: ООО «Меркурий-каталог». 2024:184.

12. Пригара А.М., Аптуков В.Н., Ворошилов В.А. и др. Исследование процесса распространения волн при сейсмоакустических воздействиях в породном массиве методами математического моделирования. «Инженерная и рудная геофизика 2020»: Материалы кон-ференции EAGE, 14-18 сентября 2020 г. Пермь: Изд-во ООО «ЕАГЕ Геомодель»; 2020:38.

13. Новацкий В. Теория упругости. Москва: Мир; 1975:872.

14. Кашников Ю.А., Ермашов А.О., Шустов Д.В. и др. Создание геолого-геомеханической модели Верхнекамского месторождения калийных солей. Маркшейдерский вестник.2019;1(128):40-46.

15. Лебедева О.О. Прогноз деформационных процессов междушахтных целиков калийного месторождения на основе комплекса натурных исследований: Дис. … канд. техн. наук. СПб:2024:131.