Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр»
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Выявление природных и техногенных разуплотненных зон в подработанном массиве по данным высокоточных гравиметрических наблюдений
PDF

Ключевые слова

гравиметрия
мониторинг
соли
оседания
безопасность

Раздел

Научные статьи

Статистика

Просмотров: 98
Скачиваний: 73

Как цитировать

1. Бычков С., Простолупов Г., Симанов А., Хохлова В., Щербинина Г. Выявление природных и техногенных разуплотненных зон в подработанном массиве по данным высокоточных гравиметрических наблюдений // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2023. № 2 (58). C. 101–114. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-2-58-101-114.

Аннотация

В работе представлены результаты гравиметрических исследований на месторождении калийных солей с целью получения информации о развитии негативных инженерно-геологических процессов в горном массиве, обусловленных освоением недр. Разработана методика высокоточных мониторинговых гравиметрических наблюдений, позволяющая определять изменение поля во времени. Создана физико-геологическая модель гравиметрического мониторинга, представляющая собой однородную геологическую среду с изолированной областью, в которой произошли изменения плотности пород. Для целей гравиметрического мониторинга адаптирована методика обработки и интерпретации динамических аномалий силы тяжести, основанная на синтезе качественных и количественных методов извлечения геологической информации из гравиметрических данных. Результатом интерпретации являются область распространения, вероятный интервал глубин разуплотнения горных пород, а также величина изменения плотности пород, характеризующая интенсивность процесса разуплотнения. Приводятся примеры опробования разрабатываемой технологии разделения разуплотненных зон на природные и техногенные на Верхнекамском месторождении калийных солей с целью повышения безопасности его эксплуатации. Показано, что по результатам мониторинговых гравиметрических наблюдений можно прогнозировать участки опасных геологических процессов и осуществлять контроль за оседаниями земной поверхности.

https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-2-58-101-114
PDF

Библиографические ссылки

Андреев О.П., Кобылкин Д.Н., Ахмедсафин С.К. и др. Гравиметрический контроль разработки газовых и газоконденсатных месторождений. Состояние, проблемы, перспективы. М.: ООО Издательский дом Недра, 2012. 374 с. [Andreev O.P., Kobylkin D.N., Akhmedsafin S.K. et al. Gravimetric control of development of gas and gas condensate fields. Status, problems, prospects. Moscow: OOO Publishing house Nedra, 2012. 374 p. (in Russian)].

Балк П.И., Долгаль А.С. Аддитивные методы решения обратных задач гравиразведки и магниторазведки. М.: Научный мир, 2020. 455 с. [Balk P.I., Dolgal A.S. Additive methods for solving inverse problems of gravity and magnetic exploration. Moscow: Scientific world, 2020. 455 p. (in Russian)].

Барях А.А., Санфиров И.А., Дягилев Р.А. Мониторинг последствий затопления калийного рудника // Горный журнал. 2013. № 6. С. 34–39 [Baryakh A.A., Sanfirov I.A., Diaghilev R.A. Monitoring the consequences of flooding a potash mine // Mining Journal. 2013. № 6. P. 34–39 (in Russian)].

Бычков С.Г., Долгаль А.С., Симанов А.А. Синтез качественных и количественных методов извлечения геологической информации из гравиметрических данных // Горный журнал. 2013. № 6. С. 26–29 [Bychkov S.G., Dolgal A.S., Simanov A.A. Synthesis of qualitative and quantitative methods for extracting geological information from gravimetric data // Mining Journal. 2013. № 6. P. 26–29 (in Russian)].

Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Геофизика. 2017. №5. С. 10–16 [Bychkov S.G., Michurin A.V., Simanov A.A. Gravimetric monitoring of the mines of the Verkhnekamsk potash deposit // Geophysics. 2017. № 5. P. 10–16. (in Russian)].

Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. и др. Гравиметрические исследования состояния геосреды в районах интенсивного освоения недр // Горный журнал. 2019. № 12. С. 90–94 [Bychkov S.G., Michurin A.V., Simanov A.A. et al. Gravimetric studies of the state of the geo-environment in areas of intensive development of mineral resources // Mining Journal. 2019. № 12. P. 90–94 (in Russian)].

Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Щербинина Г.П. Выявление потенциально опасных участков на Верхнекамском месторождении калийных солей по гравиметрическим данным наблюдений // Геофизика. 2021. № 5. С. 29–35 [Bychkov S.G., Prostolupov G.V., Shcherbinina G.P. Identification of potentially hazardous areas at the Verkhnekamskoye potash deposit based on gravimetric observational data // Geophysics. 2021. № 5. P. 29–35 (in Russian)].

Бычков С.Г., Симанов А.А., Хохлова В.В. Выявление природных и техногенных разуплотненных зон в подработанном массиве по данным высокоточных гравиметрических наблюдений // Геофизика. 2020. № 5. С. 26–30 [Bychkov S.G., Simanov A.A., Khokhlova V.V. Identification of natural and technogenic decompacted zones in an undermined massif according to high-precision gravimetric observations // Geophysics. 2020. № 5. P. 26–30 (in Russian)].

Бычков С.Г., Симанов А.А., Хохлова В.В. Контроль динамики развития разуплотненных зон в подработанном массиве горных пород на основе повторных гравиметрических исследований // Геофизика. 2022. № 5 С. 13–19 [Bychkov S.G., Simanov A.A., Khokhlova V.V. Control of the dynamics of development of decompacted zones in an undermined rock mass based on repeated gravimetric studies // Geophysics. 2022. № 5. P. 13–19 (in Russian)].

Бычков С.Г., Симанов А.А., Хохлова В.В. Программная реализация современных процедур обработки гравиметрических данных в рамках информационно-аналитической системы «ГРАВИС» // Геоинформатика. 2015. № 2. С. 24–32 [Bychkov S.G., Simanov A.A., Khokhlova V.V. Software implementation of modern procedures for processing gravimetric data within the framework of the information and analytical system «GRAVIS» // Geoinformatics. 2015. № 2. P. 24–32 (in Russian)].

Долгаль А.С., Балк П.И., Деменев А.Г. и др. Использование метода конечных элементов при интерпретации данных гравиразведки и магниторазведки // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2012. № 1. Вып. 19. С. 108–127 [Dolgal A.S., Balk P.I., Demenev A.G. et al. The use of the finite element method in the interpretation of gravity and magnetic data // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2012. № 1(19). P. 108–127 (in Russian)].

Дубовенко Ю.И., Черная О.А. Об особенностях 4D гравитационного мониторинга геологической среды // Геофизический журнал. 2011. № 3. Т. 33. С. 161–168 [Dubovenko Yu.I., Chernaya O.A. On the features of 4D gravity monitoring of the geological environment // Geophysical Journal. 2011. № 3. V. 33. P. 161–168. (in Russian)].

Каленицкий А.И., Ким Э.Л. О комплексной интерпретации данных геодезическо-гравиметрического мониторинга техногенной геодинамики на месторождениях нефти и газа // Вестник СГГА. 2012. № 4(20). С. 3–13 [Kalenitsky A.I., Kim E.L. On the integrated interpretation of data from geodetic-gravimetric monitoring of technogenic geodynamics in oil and gas fields // Bulletin of the SSGA. 2012. № 4(20). P. 3–13 (in Russian)].

Красноштейн А.Е., Барях А.А., Санфиров И.А. Горнотехнические аварии: затопление первого Березниковского калийного рудника // Вестник ПНЦ. 2009. № 2. С. 40–49 [Krasnoshtein A.E., Baryakh A.A., Sanfirov I.A. Mining accidents: flooding of the first Berezniki potash mine // Bulletin of the PNTs. 2009. № 2. P. 40–49 (in Russian)].

Кудряшов А.И. Верхнекамское месторождение солей. Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. 429 с. [Kudryashov A.I. Verkhnekamsk salt deposit. Perm: GI UB RAS, 2001. 429 p. (in Russian)].

Минерально-сырьевые ресурсы Пермского края: Энциклопедия / ред. А.И.Кудряшов. Пермь: Книжная площадь, 2006. 464 с. [Mineral resources of the Perm region: Encyclopedia / ed. A.I. Kudryashov. Perm: Book Square, 2006. 464 p.].

Новоселицкий В.М., Бычков С.Г., Щербинина Г.П. и др. Гравиметрические исследования изменений плотностной характеристики геологической среды под воздействием горных работ // Горный журнал. 2008, № 10. С. 37–41 [Novoselitsky V.M., Bychkov S.G., Shcherbinina G.P. et al. Gravimetric studies of changes in the density characteristics of the geological environment under the influence of mining // Mining Journal. 2008, № 10. P. 37–41 (in Russian)].

Паровышный В.А., Веселов О.В., Сеначин В.Н. Опыт изучения временных изменений геофизических полей над газовой залежью // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Пермь: ГИ УрО РАН, 2005. С. 216–219 [Parovyshny V.A., Veselov O.V., Senachin V.N. Experience in studying temporal changes in geophysical fields over a gas reservoir // Problems of theory and practice of geological interpretation of gravitational, magnetic and electric fields. Perm: GI UB RAS. 2005. P. 216–219 (in Russian)].

Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / Ред. Н.М. Джиноридзе. СПб-Соликамск: ОГУП Соликамск типография, 2000. 400 с. [Petrotectonic fundamental for safe mining operation in the UPPER-KAMA deposit of potash- magnesium salts // ed. N.M.Ginoridze. SPb-Solikamsk: OGUP Solikamsk printi, 2000. 400 p. (in Russian)]

Простолупов Г.В., Новоселицкий В.М., Конешов В.Н. и др. Об интерпретации гравитационного и магнитного полей на основе трансформации горизонтальных градиентов в системе «VECTOR» // Физика Земли. 2006. № 6. С. 90–96 [Prostolupov G.V., Novoselitsky V.M., Koneshov V.N. et al. On the interpretation of gravitational and magnetic fields based on the transformation of horizontal gradients in the «VECTOR» system // Physics of the Earth. 2006. № 6. P. 90–96 (in Russian)].

Пугин А.В., Мичурин А.В., Симанов А.А. и др. Опытно-методические геофизические работы на территории историко-природного комплекса «Ледяная гора и Кунгурская ледяная пещера» // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2014. № 2. Вып. 24. С. 191–197 [Pugin A.V., Michurin A.V., Simanov A.A. et al. Experimental and methodological geophysical work on the territory of the historical and natural complex «Ice Mountain and Kungur Ice Cave» // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2012. № 2 (24) P. 191–197 (in Russian)].

Багрій С.М., Кузьменко Е.Д., Анікеєв С.Г. Оцінка ступеня просідання земної поверхні на шахтних полях Калуського гірничо-промислового району за даними високоточної гравіметрії // Научные труды SWorld. 2016. № 1(42). С. 40–48 [Bagriy S.M., Kuzmenko E.D., Anikeev S.G. Evaluation of the level of ground surface penetration in the mine fields of the Kaluska mining and industrial area for data on high-current gravimetry // Scientific Works of SWorld. 2016. № 1 (42). P. 40–48 (in Ukraine)].

Biegert E., Ferguson J., Li X. 4D gravity monitoring - Introduction // Geophysics. 2008. V. 73. № 6. P. WA1–WA2. https://doi.org/10.1190/1.3010377

Branston M. W., Styles P. The application of time-lapse microgravity for the investigation and monotoring of mining subsidence // Quaterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology. 2003. № 36. P. 231–244. https://doi.org/10.1144/1470-9236/03-243

Bychkov S., Dolgal A., Simanov A. Interpretation of gravity monitoring data on geotechnical impact on the geological environment // Pure and Applied Geophysics. 2021. № 178. P. 107–121. https://doi.org/10.1007/s00024-020-02640-8

Carbone D., Greco F. Review of microgravity observations at Mt. Etna: A powerful tool to monitor and study active volcanoes // Pure and Applied Geophysics. 2007. V. 164. Is. 4. P. 769–790. https://doi.org/10.1007/s00024-007-0194-7

Eppelbaum L.V., Ezersky M., Al-Zoubi A. et al. Study of the factors affecting the karst volume assessment in the Dead Sea sinkhole problem using microgravity field analysis and 3-D modeling // Advances in GeoSciences. 2008. № 19. P. 97–115. https://doi.org/10.5194/adgeo-19-97-2008

Gelderen M., Haagmans R., Bilker M. Gravity changes and natural gas extraction in Groningen // Geophysical Prospecting. 1999. № 47(6). P. 979–993. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.1999.00159.x

Glegola M., Ditmar P., Vossepoel F. et al. Gravimetric monitoring of the first field-wide steam injection in a fractured carbonate field in Oman — a feasibility study // Geophysical Prospecting. 2015. № 63(5). P. 1256–1271. https://doi.org/10.1111/1365-2478.12150

Jacob T., Chery J., Bayer R. et al. Time-lapse surface to depth gravity measurements on a karst system reveal the dominant role of the epikarst as a water storage entity // Geophysical Journal International. 2009. № 177(2). P. 347–360. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2009.04118.x

Jentzsch G., Adelheid W., Carlos R. et al. Gravity changes and internal processes: some results obtained from observations at three volcanoes // Pure and Applied Geophysics. 2004. V. 161. Iss. 7. P. 1415–1431. https://doi.org/10.1007/s00024-004-2512-7

Reitz A., Krahenbuhl R., Li Y. Feasibility of time-lapse gravity and gravity gradiometry monitoring for steamassisted gravity drainage reservoirs // Geophysics. 2015. № 80 (2). P. WA99–WA110. https://doi.org/10.1190/geo2014-0217.1

Rybakov M., Goldshmidt V., Fleischer L. et al. Cave detection and 4-D monitoring: a microgravity case history near the Dead Sea // The Leading Edge. 2001. V. 20. № 8. P. 896–900. https://doi.org/10.1190/1.1487303

Styles P., Toon S., Thomas E. et al. Microgravity as a tool for the detection, characterization and prediction of geohazard posed by abandoned mining cavities // First break. 2006. № 24. P. 51–60. https://doi.org/10.3997/1365-2397.2006013

Tsiupiak A.I., Anikeyev S.G., Hablovskyi B.B. Gravitation monitoring substantiation by imitation modelling methods // Geoinformatics. 2019. Kiev. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201902040

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2023 С.Г. Бычков, Г.В. Простолупов, А.А. Симанов, В.В. Хохлова, Г.П. Щербинина