Иерархически-интегрированный комплексный мониторинг напряженно-деформированного состояния (НДС) во взаимосвязи с природными и техногенными процессами в интенсивно изменяемой геологической среде природно-технических систем (ПТС)

2009-2010 гг

Руководитель проекта д.техн.н. Козырев А.А.

Участники проекта:

Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А.

Отчет за 2009 г

Основным результатом выполнения проекта в 2009 г. стала разработка концепции иерархически-интегрированной системы активного междисциплинарного мониторинга напряжённо-деформированного состояния в верхних слоях земной коры во взаимосвязи с природными и техногенными процессами в интенсивно изменяемой геологической среде и поиск информативных предвестников сейсмодеформационных процессов. Она предусматривает согласование разноранговых факторов и типов данных в единую систему сбора, контроля, анализа и управления состоянием крупных природно-технических систем (ПТС). Реализация проекта осуществляется на междисциплинарных принципах и сотрудничестве многих научных и производственных организаций и специалистов в различных областях знаний и техники. Применительно к Ковдорской ПТС на основе этой концепции был организован полигон, на котором впервые отработаны методика, научно-практические подходы, технические и технологические аспекты и практическое взаимодействие участников при построении и эксплуатации иерархически-интегрированной системы активного междисциплинарного мониторинга.
В ходе реализации задач проекта за 2009 г. получены следующие результаты:
- Выявлены и ранжированы основные природные и техногенные факторы воздействия на напряженно-деформированное состояние геологической и геомеханической сред ПТС Кольского региона.
- В первом приближении реконструирована эволюция палеонапряжений Ковдорской ПТС массива, начиная с прототектонической (постмагматической) стадии. Принципиально новым является прослеживание последовательности и установление взаимосвязей между отдельными этапами тектонических (сейсмодинамических) событий, что даёт надёжные основания для обоснования тенденций и прогнозов дальнейшего развития ПТС.
- Изучены и сопоставлены глобальные и региональные вариации электромагнитного поля, а также региональной и локальной сейсмичности в рамках Ковдорской, Хибинской и Ловозёрской ПТС. Установлено: - природная сейсмичность в Кольском регионе не обнаруживает прямой корреляции между частотой событий и величиной их энерговыделения, в связи с чем не отмечается контрастного расчленения в графике суммарного энерговыделения по годам (график сглажен); - графики частоты сейсмособытий и суммарного энерговыделения обнаруживают две периодичности: 2-3 летнюю и 9-10 летнюю незначительно рассогласованные между собой; - сейсмичность в Хибинской, Ловозерской и Ковдорской ПТС имеет существенные различия в их частотных и энергетических характеристиках, как в многолетних, так и в сезонных временных рядах, и рассогласованы между собой, что свидетельствует, в первую очередь, об автономной природе главных сейсмогенерирующих факторов; - чётко выраженной корреляции между глобальными / региональными вариациями электромагнитного поля (ЭМП) и региональной / локальной сейсмичностью не установлено, однако на более тонком уровне такие связи вероятны и требуются дополнительные исследования; - в проанализированных многолетних рядах наиболее проявлены периодичность ЭМП с Т~66 мес. и сейсмичность с Т~72 мес.
- Разработана методика прогноза параметров самообрушений массива пород на основе выявления растягивающих деформаций и ориентировки их площадок в подработанном массиве.
- Средствами микросейсмического мониторинга выявлены и подтверждены результатами численного моделирования сейсмоактивные зоны в массиве горных пород в районе карьера рудника «Железный» ОАО Ковдорский ГОК.
- Разработаны научно-методические основы геоинформационного обеспечения безопасной и эффективной отработки месторождений полезных ископаемых открытым способом в условиях тектонически-напряжённых массивов пород, заключающиеся в поэтапном построении частных моделей массива пород в иерархическом ряду от рассматриваемой области верхней части земной коры до конкретного участка карьера и комплексном мониторинге устойчивости элементов открытой системы разработки с использованием методов контроля, адекватных масштабу рассматриваемых участков массива пород.

Отчет 2010 г.

Основным результатом выполнения проекта в 2009 г. стала разработка концепции иерархически-интегрированной системы активного междисциплинарного мониторинга напряжённо-деформированного состояния в верхних слоях земной коры во взаимосвязи с природными и техногенными процессами в интенсивно изменяемой геологической среде и поиск информативных предвестников сейсмодеформационных процессов. Она предусматривает согласование разноранговых факторов и типов данных в единую систему сбора, контроля, анализа и управления состоянием крупных природно-технических систем (ПТС). Реализация проекта осуществляется на междисциплинарных принципах и сотрудничестве многих научных и производственных организаций и специалистов в различных областях знаний и техники. Применительно к Ковдорской ПТС на основе этой концепции был организован полигон, на котором впервые отработаны методика, научно-практические подходы, технические и технологические аспекты и практическое взаимодействие участников при построении и эксплуатации иерархически-интегрированной системы активного междисциплинарного мониторинга.
В ходе реализации задач проекта за 2009 г. получены следующие результаты:
- Выявлены и ранжированы основные природные и техногенные факторы воздействия на напряженно-деформированное состояние геологической и геомеханической сред ПТС Кольского региона.
- В первом приближении реконструирована эволюция палеонапряжений Ковдорской ПТС массива, начиная с прототектонической (постмагматической) стадии. Принципиально новым является прослеживание последовательности и установление взаимосвязей между отдельными этапами тектонических (сейсмодинамических) событий, что даёт надёжные основания для обоснования тенденций и прогнозов дальнейшего развития ПТС.
- Изучены и сопоставлены глобальные и региональные вариации электромагнитного поля, а также региональной и локальной сейсмичности в рамках Ковдорской, Хибинской и Ловозёрской ПТС. Установлено: - природная сейсмичность в Кольском регионе не обнаруживает прямой корреляции между частотой событий и величиной их энерговыделения, в связи с чем не отмечается контрастного расчленения в графике суммарного энерговыделения по годам (график сглажен); - графики частоты сейсмособытий и суммарного энерговыделения обнаруживают две периодичности: 2-3 летнюю и 9-10 летнюю незначительно рассогласованные между собой; - сейсмичность в Хибинской, Ловозерской и Ковдорской ПТС имеет существенные различия в их частотных и энергетических характеристиках, как в многолетних, так и в сезонных временных рядах, и рассогласованы между собой, что свидетельствует, в первую очередь, об автономной природе главных сейсмогенерирующих факторов; - чётко выраженной корреляции между глобальными / региональными вариациями электромагнитного поля (ЭМП) и региональной / локальной сейсмичностью не установлено, однако на более тонком уровне такие связи вероятны и требуются дополнительные исследования; - в проанализированных многолетних рядах наиболее проявлены периодичность ЭМП с Т~66 мес. и сейсмичность с Т~72 мес.
- Разработана методика прогноза параметров самообрушений массива пород на основе выявления растягивающих деформаций и ориентировки их площадок в подработанном массиве.
- Средствами микросейсмического мониторинга выявлены и подтверждены результатами численного моделирования сейсмоактивные зоны в массиве горных пород в районе карьера рудника «Железный» ОАО Ковдорский ГОК.
- Разработаны научно-методические основы геоинформационного обеспечения безопасной и эффективной отработки месторождений полезных ископаемых открытым способом в условиях тектонически-напряжённых массивов пород, заключающиеся в поэтапном построении частных моделей массива пород в иерархическом ряду от рассматриваемой области верхней части земной коры до конкретного участка карьера и комплексном мониторинге устойчивости элементов открытой системы разработки с использованием методов контроля, адекватных масштабу рассматриваемых участков массива пород.