Keywords
monitoring
salts
sedimentation
safety
Section
Statistic
How to Cite
Abstract
The paper presents the results of gravimetric studies at the potassium salt deposit in order to obtain information on the development of negative engineering-geological processes in the rock mass caused by subsoil development. A methodology was developed for high-precision monitoring gravimetric observations, which makes it possible to determine the change in the field over time. A physico-geological model of gravimetric monitoring, representing a homogeneous geological medium with an isolated area in which rock density changes have occurred, has been created. For the purposes of gravimetric monitoring, a method for processing and interpreting dynamic gravity anomalies based on the synthesis of qualitative and quantitative methods for extracting geological information from gravimetric data has been adapted. The result of the interpretation is the area of distribution, the probable interval of depths of rock decompaction, as well as the magnitude of the change in rock density, which characterizes the intensity of the process of decompaction. Examples are given of testing the developed technology for dividing decompressed zones into natural and man-made zones at the Verkhnekamskoye potash deposit in order to improve the safety of its operation. It is shown that the results of monitoring gravimetric observations can predict areas of dangerous geological processes and control subsidence of the earth's surface.
References
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
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2023 С.Г. Бычков, Г.В. Простолупов, А.А. Симанов, В.В. Хохлова, Г.П. Щербинина