Землетрясения под замком

Ученые Горного института Кольского научного центра РАН и специалисты ОАО «Апатит» разработали систему мониторинга и предупреждения опасных техногенных катастроф.

Речь идет о предотвращении таких опасных явлений, как горные удары и землетрясения техногенного происхождения, что оказалось возможным благодаря разработанной системе мониторинга, прогноза и профилактики.

Крупномасштабное вторжение горняков в недра Земли можно сравнить с агрессивным вмешательством внешних сил в живой организм. По современным представлениям наша планета Земля, образовавшаяся миллиарды лет тому назад, продолжает свою эволюцию и в настоящее время. Взрывы, которые производит человек с тем, чтобы раздробить, извлечь или переместить миллионы тонн горной массы, нарушают структуру массива пород и установившиеся в нем связи. То есть крупномасштабные горные работы нарушают геодинамический режим геологической среды, которая отвечает соответствующими перестройками, многократными увеличениями скоростей перемещения отдельных структурных блоков на локальных участках. Эти «скоростные» перемещения проявляются в виде горных ударов и техногенных землетрясений.

Оба эти явления, по сути – природное землетрясение, но отличающееся существенно меньшей энергией и близостью очага к техногенному объекту. Эта близость в основном и определяет его губительные последствия – нарушение технологического цикла, существенные материальные потери и даже человеческие жертвы.

Горные удары и техногенные землетрясения случаются во многих крупных горнопромышленных районах мира: США, Канаде, Индии, Германии, Чехии, Польше, ЮАР.
В России проблема горных ударов и техногенной сейсмичности актуальна на Таштагольском железорудном месторождении рудного Алтая, на Норильских медно-никелевых рудниках, на Северо-уральских бокситовых рудниках, на угольных шахтах Шпицбергена и Воркуты, на Ловозерских редкометалльных рудниках, на калийных рудниках в Пермской области, на Хибинских апатитовых рудниках. На апатитовых рудниках в Хибинах проблема горных ударов стала приобретать угрожающий характер с 70-х - середины 80-х годов, когда были существенно увеличены объемы добычи апатитовой руды до 50 млн.т/год и соответственно возросла интенсивность отработки апатитовых месторождений, осуществлен переход на глубокие горизонты подземных рудников. С этого времени на рудниках стали наблюдаться все формы динамических явлений: от «стреляния» пород на контуре горных выработок до техногенных землетрясений.

Система мониторинга, разработанная специалистами Горного института и ОАО «Апатит», позволяет выявлять участки с высоким риском горного удара или техногенного землетрясения и проводить соответствующую профилактику.

Геодинамический мониторинг включает изучение геологического строения и тектоники района, математическое и численное моделирование и измерение напряжений в массиве пород, а также контроль техногенных деформаций и непрерывную регистрацию сейсмической эмиссии. По результатам мониторинга оценивается риск горных ударов. Если опасность велика, подключается система профилактики, которая предусматривает создание специальных разгрузочных щелей и зон, снижающих уровень напряжений на отрабатываемых участках. Чтобы уменьшить способность горных пород накапливать упругую энергию, проводят специальные взрывы. Дополнительные меры профилактики горных ударов - изменение порядка горных работ и применение креплений специального типа.