НАПРЯЖЕННАЯ ЗЕМЛЯ
В Доме ученых новосибирского Академгородка прошла общероссийская
конференция с участием иностранных специалистов «Геодинамика и
напряженное состояние недр Земли», организованная Институтом
горного дела СО РАН.
А. Леонтьев, д.т.н.,
ученый секретарь Оргкомитета конференции
Это была шестнадцатая за прошедшие сорок лет
встреча геомехаников, ведущих исследования в области контроля,
диагностики и прогнозирования напряженно-деформированного
состояния породных массивов, в том числе подверженных
интенсивному техногенному воздействию. Обсуждались результаты
исследований по направлениям: современные методы контроля,
диагностики и прогнозирования напряженно-деформированного
состояния породных массивов; геодинамические поля и процессы,
вызванные техногенной деятельностью; модели массива горных пород
и методы их идентификации; теория прогноза и предотвращения
техногенных катастроф; управление геомеханическими процессами при
освоении недр; приборы и оборудование для геомеханических
исследований и контроля напряженно-деформированного состояния
массива в промышленных условиях.
 |
|
В текущем году академическими институтами России было проведено
несколько совещаний по геомеханике, тематика которых связана с
существующими проблемами горнодобывающего комплекса Урала и
Дальнего Востока. Конференция в Новосибирске прозвучала
завершающим аккордом, поскольку подвела итог обсуждению новейших
геофизических и геомеханических исследований. В настоящее время
механикой породного массива занимаются все без исключения горные
институты РАН — в Новосибирске, Апатитах и Москве, в Перми
и Екатеринбурге, в Кемерово, Якутске и Хабаровске. Одними
коллективами развиваются теоретические аспекты геомеханики,
другими большее внимание уделяется экспериментальным работам в
лабораторных либо натурных условиях. В Институте горного дела
СО РАН исследования носят комплексный характер, в том числе
охватывают вопросы развития базы научного геофизического
приборостроения. Не случайно, что конференция в Академгородке
занимает особо престижное положение в научном сообществе
геомехаников.
Среди наиболее значимых хочется отметить выступление д.ф.-м.н.
О. Хачай (Институт геофизики УрО РАН) «О явлениях самоорганизации в
массивах удароопасных шахт с использованием активного
электромагнитного мониторинга», где состояние массива горных
пород рассматривается с позиции открытых динамических систем с
иерархической структурой. Приведены результаты нескольких циклов
электромагнитного мониторинга массива удароопасного
Таштагольского подземного рудника, полученные в 2000-2005 гг.
Наблюдения проводились в ряде выработок, расположенных на
глубинах от 540 до 750 м от дневной поверхности. Выявлялась
морфология зон дезинтеграции в околовыработанном пространстве,
находящемся под интенсивным техногенным воздействием и влиянием
естественного поля напряжений. Установлено, что строение массива
горных пород различного вещественного состава описывается моделью
иерархичной дискретной среды, в рамках конкретной модификации
которой выявлено два иерархических уровня. Зоны дезинтеграции в
околовыработанном пространстве расположены несимметрично в почве
и кровле, что может свидетельствовать о неравновесном состоянии
системы, и дискретно, поскольку налицо интервалы их полного
отсутствия. Максимальные изменения в массиве, находящемся под
техногенным влиянием, проявляются именно в изменении со временем
морфологии пространственного положения подобных зон.
Большой интерес у собравшихся вызвал доклад коллектива
исследователей Института горного дела СО РАН (член-корр. РАН В. Опарин, д.т.н. А. Тапсиев, к.т.н. В. Востриков) и Норильского
горно-металлургического комбината (В. Аршавский, Н. Жилкина).
В последние годы в геомеханике и сейсмологии большое внимание
уделяется экспериментальным исследованиям, связанным с изучением
механизма катастрофических проявлений горного давления и, прежде
всего, особенностям развития сейсмических и
деформационно-волновых процессов в формирующихся очаговых зонах и
их окрестностях. Здесь особую значимость представляют измерения,
осуществляемые на горнодобывающих объектах с применением
инструментальных геомеханических и геофизических методов,
особенно в местах концентрации напряжений (опорные целики,
разделительные массивы и т.п.). На ряде крупнейших
горнодобывающих предприятий России (Норильск, Апатиты, Таштагол,
Североуральск и др.) функционируют многоканальные
автоматизированные системы оперативного контроля сейсмической
активности в пределах шахтных полей, индуцированной ведением
подземных горных работ. Получаемая при этом информация о местах
концентрации очагов сейсмособытий и динамике изменения их
энергетических показателей является в современных условиях
неотъемлемой как для выбора технологических схем ведения горных
работ, так и принятия решения по осуществлению профилактических
мероприятий, связанных с разгрузкой участков породных массивов с
повышенной концентрацией напряжений.
Представленный на суд компетентной публики доклад посвящался
анализу обширного банка данных сейсмических записей толчков и
горных ударов, зарегистрированных сейсмостанцией «Норильск» на
рудниках «Октябрьский» и «Таймырский» Норильского месторождения
медно-никелевых руд. В результате был обнаружен пульсирующий
режим сейсмоэнерговыделения из напряженных участков рудного и
породного массивов с движением фронтов индуцированной
сейсмичности как в направлении от центров «ядерных» зон, так и по
направлению к ним — по типу своеобразного колеблющегося
«маятника». Даны соответствующие кинематические оценки.
В пределах зон повышенной сейсмоактивности отмечена важная для
прогнозных оценок катастрофических событий связь между средними
значениями скоростей миграции фронтов индуцированной сейсмичности
и «кажущимися» скоростями миграции сейсмособытий для
упорядоченных по времени их проявления последовательностей.
Следует подчеркнуть, что упомянутые доклады отражали наиболее
значимые итоги выполнения работ по интеграционному проекту СО РАН
и УрО РАН «Современная геодинамика массива горных пород верхней
части литосферы: истоки, параметры, воздействие на объекты
недропользования».
Интересный материал представили ученые из Томска (д.ф.-м.н.
С. Псахье, к.ф.-м.н. Е. Шилько, С. Астафуров, А. Димаки — Институт
физики прочности и материаловедения СО РАН, д.ф.-м.н. В. Лопатин — Научно
исследовательский институт высоких напряжений при ТПУ)
и Иркутска (д.г.-м.н. В. Ружич — Институт земной коры СО РАН).
Здесь рассмотрен новый подход к изучению сейсмически безопасной
релаксации локальных напряжений в земной коре путем управления
смещениями геоблоков по сейсмически активным разломам, а также
аппаратно-программный комплекс регистрации смещений в зонах
разломов «Сдвиг-3М». Исследовался отклик границ раздела
структурно-тектонических блоков земной коры (активных разломов)
на вибрационные воздействия и изменение их состояния, реализуемое
обводнением. Показано, что совместное влияние вибраций и
обводнения может приводить к инициации аномальных по величине, но
плавных смещений геоблоков без выделения мощных сейсмических
импульсов. Данный подход и контрольная аппаратура прошли
испытания при мониторинге смещений блоков в зоне Ангарского
разлома, а также блоков ледового покрова озера Байкал.
Другие выступления, доклады и стендовые сообщения коснулись
широкого круга вопросов и проблем. Обсуждались закономерности
неупругого деформирования горных пород при сложном нагружении;
методы оценки идентификации состояния предразрушения пластичных и
хрупких материалов; кольцевые структуры в геодинамике породных
массивов; фрактальный подход при идентификации геологически
закрытых разноглубинных структур по разномасштабным
аэрокосмическим съемкам; возможности комплекса
геолого-геофизических методов при оценке
напряженно-деформированного состояния породного массива,
вмещающего подземные сооружения специального назначения;
особенности вихревых движений в земной коре и их связь с
геологическими процессами и геодинамическими явлениями и многие
другие.
В конференции приняли участие специалисты академических и учебных
институтов горного профиля, а также университетов страны. Кроме
того, участвовали представители горнодобывающих предприятий и
предприятий перерабатывающих отраслей промышленности. Всего было
заслушано около тридцати пленарных докладов и представлено на
обсуждение порядка тридцати стендовых сообщений.
Завершилась конференция неформальным общением участников,
кульминацией которого прозвучал своеобразный «Гимн геомехаников»,
написанный в честь гостей и хозяев, точно отражающий настроение
собравшихся: «Мы в горной науке призвание нашли…»
Фото А. Мартьянова
стр. 2
|
