автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Научные основы и методы оценки и прогноза природно-техногенных напряжений для обеспечения геодинамической безопасности при широкомасштабных горных работах в блочном массиве

■'Го од

« ¡Ш

На правах рукописи

ТРЯПИЦЫН Виктор Михайлович

: НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА

ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ШИРОКОМАСШТАБНЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ В БЛОЧНОМ МАССИВЕ

Специальность 05.15.11 — "Физические процессы горного производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

С.-Петербург 1998

Л

Работа выполнена в Кольском региональном сейсмологическом центре КНЦ РАН (КРСЦ КНЦ РАН)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Протосеня А. Г.

доктор технических наук, профессор Тарасов Б. Г.

доктор технических наук, профессор Борщ-Компаннец В. И.

Ведущее предприятие — Институт динамики геосфер РАН

Защита состоится ^М/ОН^ 19(Жг. в ^ ч мин

на заседании диссертационного совета Д. 135.06.01 в Государственном научно-исследовательском институте горной геод!еханики и маркшейдерского дела — Межотраслевом научном центре ВНИМИ по адресу: 199026, С.-Петербург, Средний пр., 82, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИМИ.

Автореферат разослан " Д " Исх. №

Кай

199^ г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

В. М. Шик

'¿ач-н^о

РОССИЙСКАЯ »СУДЛРСТВЕНПАЯ БИБЛИОТЕКА

^ С £-0 1 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Многолетняя интенсивная эксплуатация месторождений полезных ископаемых приводит к углублению горных работ и увеличению площади очистной выемки, что существенным образом влияет на исходное поле напряжений, создает предпосылки для формирования предельно напряженных участков массива пород и влечет за собой резкое ухудшение горно-технической обстановки. Возрастающее с глубиной горное давление проявляется в виде толчков, стреляний, микроударов и горных ударов. На многих месторождениях отмечаются случаи горнотектонических ударов с внезапными подвижками блоков по тектоническим нарушенням, что обусловлено совместным воздействием естественных и техногенных факторов.

В настоящее время в решении проблемы горных ударов достигнуты значительные успехи, исследован механизм их проявления и энергия, однако большое разнообразие горно-геологических условии эксплуатации месторождений, различия в геологической истории развития регионов и наличие в них тектонически активных разломов, определяющих геодинамику блочных структур, и целый ряд других, факторов приводят к тому, что горные и горнотектонические удары происходят под влиянием не только локальных, но и региональных воздействий.

Изучению проблемы горного давления и борьбы с горными ударами на рудных и нерудных месторождениях посвящены работы многих исследователей. Особый вклад в ее решение внесли отечественные ученые: С. Г. Авершин, И. Т. Айтматов, В. И. Борщ-Компаниец, Я. А. Бич, Н. П. Влох, В. Б. Дьяковский, П. В. Егоров, М. В. Курленя, В. С. Куксенко,

A. А. Козырев, С. М. Капустянский, Г. А. Марков, И. М. Петухов,

B. А. Смирнов, А. А. Филинков, Г. Л. Фисенко, Б. В. Шрепп, Е. И. Шемякин, В. С. Ямщиков и многие другие. Из зарубежных исследователей известны работы Э. Айзаксона, П. Кноля, Н. Хаста, Е. Лимана, Ч. Джегера, Л. Мюллера, Е. Брауна, Д. Денхама и др.

Благодаря этим исследованиям проблема прогноза и предотвращения горных ударов при эксплуатации месторождений практически решена, в результате чего разработана энергетическая модель очага горного удара, что является большой заслугой таких ученых, как И. М. Петухов, А. Н. Ставрогин, А. М. Линьков, В. А. Смирнов, П. В. Егоров, Б. Ш. Винокур и др.

С увеличением объемов извлечения полезного ископаемого, расширением отрабатываемой площади эксплуатируемых месторождений и углублением горных работ на месторождениях начинают проявляться горнотектонические удары, которые являются наиболее опасными, так как они охватывают большие участки шахтных полей. Значительные по силе проявления горнотектонические удары отмечались на месторождениях Норильска, СУБРа, Горной Шории, Ткибули-Шаорском месторождении [I апатитовых рудниках Хибин.

Решение проблемы горнотектонических ударов потребовало знаний о геолого-структурном и тектоническом строении районов месторождений, исследования блочного строения и геодинамического взаимодействия блоков. Такие исследования на удароопасных месторождениях, организованные по инициативе ВНИМИ и КузПИ, дали положительные результаты. Под руководством И. М. Петухова и И. М. Ватутиной разработана методика геодинамического районирования месторождений по ударо-опасности, позволяющая прогнозировать удароопасные участки и зоны уже на стадии составления проектов отработки месторождений. Большой вклад в эти исследования внесли ученые: Г. А. Марков, Е. И. Шемякин, М. Л. Садовский, М. В. Курленя, И. Т. Айтматов, Н. П. Влох, В. А. Смирнов, В. М. Проскуряков, С. А. Батугин, П. В. Егоров, Р. А. Такранов, В. Б. Дьяковский, А. А. Козырев и многие другие. В исследованиях принимал участие и автор данной работы.

Некоторые удары горнотектонического типа по интенсивности воздействия и механизму проявления вполне сопоставимы с мелкофокусными землетрясениями, и в работах исследователей, занимающихся проблемой борьбы с горными ударами, появился термин "техногенная сейсмичность".

На рудниках Хибин проблема горных ударов возникла к началу 80-х годов, когда в эксплуатацию были введены горизонты, расположенные ниже уровня дна долин. Количество породы, выброшенной в горные выработки при горных ударах, достигало 100 и более тонн. Участились случаи горнотектонических ударов, которые по интенсивности проявления соответствовали мелкофокусным землетрясениям. Сейсмическими станциями стали регистрироваться землетрясения, эпицентры которых расположены непосредственно в Хибинском массиве. Наиболее сильное землетрясение в Хибинах (8 баллов) произошло 16 апреля 1989 г. и привело к разрушениям на Кировском руднике. В пос. Кукисвумчорр, городах Кировске и Апатитах это землетрясение ощущалось интенсивностью 6, 5 и 4 балла, соответственно. Оно зарегистрировано более чем на 20-ти сейсмических станциях, расположенных на территории России и Скандинавии, и, по мнению большинства исследователей, его природа является техногенной.

Большое количество публикаций и научных работ, выполненных на эту тематику, а также сложности эксплуатации глубоких горизонтов рудников в условиях высокого горного давления свидетельствуют об актуальности проблемы, связанной с безопасной и эффективной эксплуатацией рудных месторождений.

Рассматриваемая на основе новых данных и представлений проблема обеспечения геодинамической безопасности является актуальной не только для районов ведения интенсивных горных работ, где количество извлеченной горной массы достигает нескольких миллиардов тонн, но и при создании больших хвостохранилищ, отвалов, водохранилищ. Она имеет важное не только научное и народнохозяйственное, но и социальное значение, поскольку в практике промышленного и гражданского строитель-

ства возникла необходимость оценки сейсмической опасности от техногенных землетрясений.

Исследования выполнены в рамках плановой темы Кольского регионального сейсмологического центра Кольского научного центра Российской Академии Наук "Техногенная сейсмичность в районах промышленного освоения Европейского севера" (ГР № 004366, 01.9.40) под научным руководством и при непосредственном участии автора, а также по проекту "Создание Кольского геодинамического полигона для контроля воздействия на земную кору крупномасштабных естественных и антропогенных факторов, в том числе мощных взрывов различного назначения и захоронения радиоактивных отходов'' в рамках Российского фонда фундаментальных исследований (проект 93-05-8090) и региональной темы "Создание Кольского геодинамического полигона для оценки допустимого воздействия крупномасштабной деятельности на высоконапряженные кристаллические массивы на территории Евро-Арктического региона".

В работе использованы материалы и результаты исследований, полученные автором в процессе многолетней работы на рудниках Хибин в качестве рудничного геолога и начальника службы прогноза и предотвращения горных ударов. Исследования проводились в соответствии с Координационным планом НИР и ОКР на 1980 — 1985 гг. и Программой НИР и ОКР на 1986 — 1990 гг. по проблеме горных ударов, разработанными на основе Постановлений ГКНТ № 86 от 02.04.81 г. и № 552 от 29.10.85 г.

В разделе, касающемся сейсмичности Балтийского щита, использованы материалы заключительного отчета "Оценка сейсмической опасности площадки Кольской АЭС-2". — Кн. 2. — "Сейсмология и сейсмотектоника". — М., 1993 г., в составлении которого автор принимал участие как исполнитель работы.

Основой в разделе геодинамических исследований являются материалы кандидатской диссертации автора "Геомеханическое обоснование комплекса мер предотвращения горных ударов при отработке глубоких горизонтов Хибинских апатито-нефелиновых месторождений с учетом геодинамики" (1988 г.), положения которой были расширены и уточнены в последние годы.

Целью работы является установление критических пределов совместного влияния природных и техногенных воздействий на напряженно-цеформированное состояние блочного массива для разработки мер по эбеспечению геодинамической безопасности при интенсивных горных заботах в больших объемах и эффективной и безопасной эксплуатации месторождении.

Идея работы заключается в том, что скальный массив, осложненный эазломами разного масштаба, иерархии, возраста и тектонической актив-гости, при совместном проявлении природно-тектонических и техноген-шх напряжений является геодинамически саморегулирующейся блоч-1ой системой, предопределяющей режим напряженно-деформированного

состояния, на основе чего разрабатываются эффективные мероприятия для обеспечения геодинамической безопасности интенсивных горных работ.

Основные задачи работы:

— исследовать тектоническое строение региона, выявить активные геодинамические блоки и разломы., установить время их активизации и оценить их активность по относительной скорости движений;

— исследовать основные закономерности влияния активных разломов на напряженно-деформированное состояние и удароопасность массива;

— исследовать особенности изменения напряженно-деформированного состояния блочного массива, находящегося под совместным воздействием тектонических напряжений и интенсивных горных работ в больших объемах; выявить причины резкого увеличения энергетики сейсмических процессов в районе Хибин и качественно оценить их энергетический уровень;

— разработать научные основы оценки интенсивности техногенных землетрясений и их максимально возможной магнитуды на основе геолого-структурных и геоморфологических данных;

— разработать и внедрить региональные и локальные мероприятия по профилактике и предотвращению горных и горнотектонических ударов;

— разработать и внедрить результаты исследований в виде рекомен: даций по организации наблюдений за техногенными землетрясениями, их прогнозу и оценке сейсмической опасности в регламентах и проектных разработках при строительстве ответственных и потенциально экологически опасных объектов, а также при интенсивных горных работах.

Методы исследований. Общей теоретической и методологической основой работы является подход, базирующийся на анализе и научном обобщении результатов натурных наблюдений и исследований проявленш горного давления с помощью геомеханических и геофизических методов Анализировались данные инструментальных наблюдений (регистрацш ЭМЭ, методы разгрузки и дискования керна, сейсмический метод, геоде зические наблюдения) за напряженно-деформированным состоянием мае сива с позиций блочной среды, а также исследовалась реакция массива нг техногенное воздействие на основе энергетики сейсмического процесса Проводились геодинамические исследования с использованием геолого структурного и геоморфологического методов. Для решения поставлен ных задач использовались методы математической статистики, теорш вероятностей с использованием электронно-вычислительной техники.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

— исследования послеледниковых форм рельефа позволяют выявит: ' блочное строение района, установить местоположение активных разло

мов, классифицировать их по активности, размеру и возрасту и осущест вить геодинамическое районирование глубоких горизонтов шахтных по лей по удароопасности;

— при совместном влиянии природных полей напряжений и техно генного воздействия, обусловленного извлечением и перемещением горно!

массы в больших объемах л на большой площади, существует критический уровень техногенных нагрузок, при достижении которого блочный массив как геодинамическая система теряет устойчивость, часть блоков начинает испытывать внезапные подвижки и смещения по разломам, что проявляется в виде горнотектонических ударов и техногенных землетрясений, интенсивность которых зависит от размеров геодинамических блоков, уровня техногенных нагрузок и величины тектонических напряжений, закономерности распределения которых определяются блочным строением района;

— активные разломы определяют напряженно-деформированное состояние массива внутри блоков и на их границах, вблизи зон разломов формируются предельно напряженные участки массива, являющиеся потенциально удароопасными, для приведения их в неудароопасное состояние разработаны и опробованы региональные и локальные мероприятия, параметры которых уточнены применительно к глубоким горизонтам апатитовых рудников, что обеспечивает эффективные и безопасные условия эксплуатации.

Научная новизна работы заключается в разработке и развитии, применительно к рудным и нерудным месторождениям, нового научного направления — обеспечения геодинамической безопасности при ведении интенсивных горных работ в больших объемах и прогноза техногенных землетрясений на основе изучения послеледниковых форм рельефа, активности блоков с учетом их размеров и разломов с учетом их ранга и возраста, масштабов очистной выемки и площади, на которой она осуществляется, что позволило получить впервые следующие научные результаты:

— разработано научное обоснование геодинамического обеспечения безопасного промышленного освоения региона Хибин при интенсивных горных работах, включающее в себя методику выявления активных разломов, основанную на анализе послеледниковых форм рельефа и методику одейки максимально возможной магнитуды техногенного землетрясения, созданную на основе анализа геолого-тектонпческнх и геоморфологических данных;

— изучены закономерности блочного строения Хибин и выявлены активные разломы различного масштаба, пространственно-иерархической связи, возраста и тектонической активности, которые классифицированы по размеру и активности; доказана унаследованность в тектонической активности региона. На основе структурно-тектонических закономерностей создана геодинамическая модель блочного массива Хибин, которая реализуется в условиях совместного проявления природной и техногенной сейсмичности; '

— доказано влияние перемещения больших объемов горных пород и руд на перераспределение поля напряжений в блочной среде, определена критическая величина сдвиговой составляющей в плоскости разлома, обуславливающей горно-тектонические удары и техногенные землетрясения, создана модель механизма техногенной сейсмичности при интенсивных

горных работах в больших объемах, при этом установлено, что прямая зависимость роста сейсмичности от количества извлеченного полезного ископаемого и взорванного ВВ наблюдается лишь до достижения критического уровня воздействия на блочный массив, после чего даже при резком снижении техногенного воздействия сейсмичность не снижается, т. е. происходит внутренняя перестройка блочного массива как системы; оценен среднегодовой фон естественной сейсмичности в Хибинах, который за счет влияния горных работ в больших объемах возрос на два порядка; изучены закономерности распределения сейсмических явлений техногенного происхождения и их энергетики по площади и во времени.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов анализа, привлечением обширных фактических материалов работы рудников и экспериментальных данных, полученных в натурных условиях на замерных станциях геофизических и геомеханических наблюдений за напряженно-деформированным состоянием массива (методы: разгрузки, дискования керна, регистрации естественного электромагнитного излучения в режиме профилирования горных выработок и на замерных станциях), анализом условий и причин проявления горных и горно-тектонических ударов, а также данных сейсмологических исследований и наблюдений (более 5000 сейсмических событий малых энергии — толчков в массиве, около 600 землетрясений), сходимостью результатов теоретических исследований н моделирования с результатами натурных измерении и наблюдений.

Личный вклад автора диссертационной работы:

— постановка задач, организация и научное руководство многолетними натурными наблюдениями и исследованиями (с 1980 г.) по проблеме прогноза и предотвращения горных ударов при интенсивных горных работах на глубоких горизонтах рудников, а также научное руководство и исследования по теме "Техногенная сейсмичность в районах промышленного освоения Европейского севера России", результаты которых приведены в диссертационной работе;

— разработка и уточнение методики геодинамического районирования региона Хибин на<основе анализа послеледниковых форм рельефа, выявление геолого-структурных и горно-технических факторов удароопасности, оценка размеров зон влияния разломов на ударо-опасность;

— разработка и уточнение эффективных параметров мероприятий по снижению удароопасности на апатитовых рудниках Хибин;

— научное обоснование методики оценки максимально возможной магнитуды техногенного землетрясения на основе геолого-структурных и геоморфологических данных, определение фона естественной сейсмичности региона Хибин и оценка критического уровня техногенных нагрузок, совместное влияние которых с природными напряжениями приводит к качественно новому уровню напряжений в массиве и проявлению техногенной сейсмичности;

— сбор и анализ материалов, полученных другими исследователями, что способствовало более полному и обоснованному обобщению по теме диссертации.

Практическая значимость работы.

— разработаны на уровне изобретении локальные меры по снижению удароопасности, основанные на использовании разгрузочных и защитных щелей, создаваемых скважинами, определены их параметры и области эффективного применения. Результаты работ включены во "Временные указания по приведению выработок в неудароопасное состояние методом бурения разгрузочных скважин и шпуров на рудниках производственного объединения "Апатит" (Апатиты —Кировск, 1989), в "Указания по безопасному ведению горных работ на Хибинских месторождениях, склонных к горным ударам" (Апатиты —Кировск, 1985); в "Инструкцию по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам" (Л.: ВНИМИ, 1989);

— разработана и обоснована классификация активных разломов Хибин, что позволило использовать результаты исследовании при проектировании и строительстве глубоких горизонтов рудников, провести геодинамическое районирование шахтных полей по удароопасности. Рекомендации по геодинамическому районированию вошли в "Методические указания по геодинамическому районированию месторождений" (Л.: ВНИМИ, 1989);

— разработан инженерный метод оценки максимально возможной магнитуды техногенного землетрясения и использован в проекте строительства Кольской АЭС-2 (заключительный отчет "Оценка сейсмической опасности площадки Кольской АЭС-2". — Кн. 2. — "Сейсмология и сейсмотектоника". — М., 1993).

Реализация работы. Результаты геодинамических исследований по выявлению активных разломов л оценке их потенциальной удароопасности и рекомендации по применению региональных мер борьбы с горными и горнотектоническими ударами использованы институтом "Гипро-руда" в проектах строительства глубоких горизонтов Кировского, Юкс-порского и Расвумчоррского рудников для обеспечения эффективной и эезопасной эксплуатации.

Локальные мероприятия по снижению удароопасности, основанные 1а создании разгрузочных щелей скважинами и шпурами, используются ш всех подземных апатитовых рудниках Хибин и обеспечивают эффективную и безопасную эксплуатацию месторождений.

Результаты исследований по оценке максимально возможной магни-гуды техногенного землетрясения при интенсивных горных работах в больших объемах доведены до практического применения и внедрены в 1рактику проектирования и строительства Кольской атомной станции. Заключительный отчет по оценке сейсмической опасности и сейсмическим /словиям размещения КАЭС-2 прошел экспертизу и одобрен МАГАТЭ.

Выводы и результаты исследований использованы в шести нормативно-методических документах, утвержденных контролирующими и руководящими органами горнодобывающих отраслей.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на Всесоюзном семинаре по проблеме борьбы с горными ударами (Ленинград, 1986); Координационных совещаниях по проблеме горных ударов при разработке рудных и нерудных месторождений (Кировск, 1984, 1991); 8-м Всесоюзном совещании по измерениям напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1982); Научном семинаре по горной геофизике (Сухуми, 1983); Всесоюзном симпозиуме "Тектонические основы и инженерно-геологические аспекты изучения напряженного состояния пород при разведке и эксплуатации месторождений" (Апатиты, 1983); Всесоюзном совещании по геодинамическому районированию месторождений (Кемерово, 1987); Всесоюзных конференциях и совещаниях по механике горных пород (Тбилиси, 1983, 1985, 1989; Апатиты, 1986; Фрунзе, 1989); Научно-техническом семинаре по горной геофизике (Батуми, 1985); Всесоюзном совещании "Проблемы техногенного изменения геологической среды и охраны недр в горнодобывающих районах" (Пермь, 1991); научных семинарах ВНИМИ, ИФЗ им. О. 10. Шмидта; научно-технических совещаниях производственного объединения "Апатит"; на семинаре в университете Бергена (1995); втором Всероссийском семинаре "Физика и механика разрушения горных пород применительно к прогнозу динамических явлений в горном массиве" (С.-Петербург, 1994); 3-м Международном симпозиуме "Горное дело" (С.-Петербург, 1994); на Всероссийском семинаре по геодинамическому районированию недр (С.-Петербург, 1995); на I Международной конференции "Экология и развитие Северо-запада России" (С.-Петербург, 1995); на 3-м Международном Баренцевоморском симпозиуме "Окружающая среда в Баренцевоморском регионе" (Киркенес, 1996); на II Международном рабочем совещании "Проблемы геодинамической безопасности" (С.-Петербург, 1997).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 55 печатных работ, из них 49 публикаций отражают основное содержание диссертации.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 388 страницах, содержит 97 рисунков, 54 таблицы, список литературы из 181 наименования, приложения.

На различных этапах исследований и в решении некоторых задач принимали участие сотрудники Кольского регионального сейсмологического центра и Горного института КНЦ РАН, С.-Петербургского горного института, ИДГ РАН. Особую признательность за многолетнее сотрудничество автор выражает сотрудникам ВНИМИ проф., д-ру техн. наук И. М. Пе-тухову и канд. техн. наук А. А. Филинкову, в значительной степени способствовавшим проведению научно-исследовательских работ. Автор выражает благодарность коллегам, соавторам статей и докладов, принимавшим участие в работе и обсуждении результатов исследований, а также сотрудникам службы прогноза и предупреждения горных ударов АО

"Апатит", участвовавшим под руководством автора в сборе материалов по изучению напряженно-деформированного состояния массива, проявлению горных ударов и техногенных землетрясений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

I. Исследования послеледниковых форм рельефа позволяют выявить блочное строение района, установить местоположение активных разломов, классифицировать их по активности, размеру и возрасту и осуществить геодииамическое районирование глубоких горизонтов -шахтных нолей по удароопасности.

Известно, что геолого-структурные неоднородности (геологические контакты, разрывные тектонические нарушения и т. п.) в значительной степени влияют на формирование полей напряжений и могут являться причиной возникновения предельно напряженных участков. Наибольшую опасность в этом случае представляют активные разломы, по которым под воздействием полей напряжений смежные блоки испытывают различного вида движения в настоящее время или проявляли активность в недалеком прошлом.

В геологической литературе новейшие разломы классифицируются по-разному, в зависимости от того, как и для каких целей используются участки земной коры, расположенные вблизи разлома. Обычно считается, что разломы, неоднократно проявлявшие активность в недавнем геологическом прошлом, могут возобновить свою деятельность в будущем, н что их деятельность будет продолжаться. Например, в Калифорнии под активными понимаются разломы, проявлявшие свою деятельность во время голоцена, положение которых легко определимо и которые зызвали смещение дневной поверхности. В Новой Зеландии к активным этносятся разломы, неоднократно проявлявшие свою деятельность в последние 500 тыс. лет.

При исследовании блочного строения и выявлении активных блоков и разломов автор придерживается терминологии Ю. А. Мещерякова, кото-эый предложил считать новейшими тектонические структуры, следы которых непосредственно обнаруживаются в рельефе.

В горном районе Хибин роль блоковых структур выражена отчетливо \ связь рельефа с разрывными нарушениями наблюдается непосредственно ю ступенчатому характеру превышений участков с различными гипсометрическими уровнями, что характерно для нормальных сбросов. К наи-5олее распространенным формам рельефа, связанным с вертикальны-ли движениями, относятся тектонические уступы, представляющие собой ючти отвесные склоны, протягивающиеся параллельно линии сместите-1Я. Тектонические нарушения на таких участках представлены системами

крутопадающих трещин-разломов с зеркалами скольжения, глинкой трения, зачастую трещины заполнены позднейшими гидротермальными образованиями.

К другим характерным формам рельефа относятся глубокие вытянутые ущелья и расщелины с отвесными стенками. Они разделяют платооб-разные вершины гор, имеющие различные высотные отметки. Стенки ущелий слабо эродированы. Вблизи ущелий отмечаются оперяющие трещины, на стенках которых имеются зеркала скольжения и борозды трения, а заполняющий их материал смят и разгнейсован. На дне ущелий и расщелин моренные отдож-ения отсутствуют и отмечаются лишь продукты разрушения их стенок.

И, наконец, в пределах массива развиты глубоко врезанные долины-троги (ледникового происхождения) с довольно пологими эродированными склонами. Дно их перекрыто моренными отложениями. Смежные вершины гор, разделяемые такими долинами, также имеют различные гипсометрические уровни.

Геоморфологический анализ рельефа проводился на основе известной методики А. В. Орловой по принципу от общего к частному в такой последовательности:

— блоки первого ранга устанавливались на основе дешифрирования топографических карт масштаба 1:2500000;

— блоки второго ранга выявлялись на основе анализа снимков из космоса и топографических карт масштаба 1:500000;

— выявление блоков третьего ранга производилось по картам масштаба 1:100000, в пределах блоков второго ранга;

— блоки четвертого ранга дешифрировались на картах масштаба 1:25000.

В природе не существует "чистых" сбросов или взбросов, сдвигов, раздвигов или надвигов; практически всегда присутствуют и вертикальные перемещения, которые наиболее отчетливо фиксируются в рельефе. Поэтому методически задача заключалась в том, чтобы используя зависимость формы рельефа от тектонических перемещений, определить местоположение рельефообразующих нарушений с учетом гипсометрических уровней участков дневной поверхности.

Разломы наносились на карту соответствующего масштаба путем последовательного соединения выявляемых границ блоков, сохраняя при этом на каждом участке соотношение разницы высот, принятой в'исследо-вании, так, чтобы на всем протяжении один блок был опущен, а другой приподнят, при этом местоположение разломов уточнялось по мере детализации карт (рис. 1).

Сравнение полученных данных показало, что на картах крупного масштаба повышается детальность блочного строения в силу того, что многие геоморфологические признаки на мелкомасштабных картах не дешифрируются, так как нарушения незначительной протяженности в масштабе карт не укладываются.

м

ш, в,

СГЬ

Иа

Рис. 1. Карта блочного строения Хибин:

1 - региональные разломы; 2 - разломы, обрамляющие массив; 3 разломы второго ранга; 4 • разломы третьего и четвертого рангов; 5 - апатито-нефелииовые руды; 6 - порядковый номер геодинамических блоков второго ранга. Блоки, активизированные в результате ведения горных работ, затушеваны точками

Например, на картах масштаба 1:25000, кроме разрывных нарушений, отчетливо выявляются и крупные тектонические трещины, розы-диаграммы направленности которых в различных блоках значительно отличаются друг от друга.

Местоположение выявленных разломов уточнялось и проверялось на поверхности в обнажениях, а в местах ведения горных работ — в горных выработках, при этом использовалась вся имеющаяся геологическая документация выработок и буровых скважин. Кроме геоморфологических признаков существования разломов использовались тектонические, маг-матогенные и гидрогеологические.

На участках массива, где эксплуатируются месторождения, разломы, выявленные на топографических картах, отчетливо прослеживаются в горных выработках на горизонтах, абсолютные отметки которых +172 м, что соответствует глубине 600 — 800 м от дневной поверхности.

На действующих горизонтах рудников исследованы блоковые структуры пятого ранга. Выявлена серия структурных элементов, контролирующих деятельность разрывной тектоники. По характеру ее проявления выделяется три основных типа: дайки мончикитов, зоны шпреуштейниза-ции и разрывная трещинная тектоника, в которой выделено четыре системы трещин. Амплитуды смещений по таким нарушениям составляют 2-20 м.

Четко и однозначно установлены их возрастные взаимоотношения. Наиболее ранними из постмагматических нарушений являются трещины, выполненные дайками мончикитов. За ними следуют нарушения с развитыми по ним зонами шпреуштейнизации. Следующий этап движений запечатлен в разрывных нарушениях без какой-либо минерализации. При этом подвижки происходили как по сформировавшимся ранее нарушениям, запечатлеваясь в зонах дробления, мнлонитизации, зеркалах скольжения, так и с образованием новых разрывов.

Возраст активизации движений по разломам определен на основе сопоставления пространственного положения поверхностей эрозионного выравнивания. Суть заключается в том, что из всех видов эрозионных процессов, происходивших на территории Кольского полуострова, наиболее сильно проявилась ледниковая эрозия, повсеместные следы которой ярко выражены в формах рельефа. По мнению большинства исследователей, длительность послеледникового периода составляет около 10000 лет, что и является возрастом ледниковых поверхностей выравнивания на территории региона. Поэтому, если в послеледниковое время были движения по разломам, то они должны смещать поверхность ледниковой эрозии.

Исследования показали, что активизация разломов различного ранга и их возрастное взаимоотношение по геоморфологическим признакам устанавливается в следующем порядке:

— разломы второго ранга были заложены в доледниковое время, о чем свидетельствуют все признаки: в рельефе они выражены в виде широких,

глубоко врезанных долин с пологими склонами, эродированными ледником, на дне долин повсеместно развиты моренные отложения (продукты ледниковой деятельности). В послеледниковый период они испытали омоложение и проявляют свою деятельность в настоящее время;

— разломы третьего и четвертого рангов, выраженные в рельефе в виде узких ущелий и расщелин, а также тектонических уступов, заложены в послеледниковый период, поскольку их стенки не подвержены ледниковой эрозии, а на их дне моренные отложения отсутствуют и отмечаются лишь отложения, представляющие собой продукты разрушения стенок.

Установлены средние скорости современных движений блоков. Выявлено, что средняя относительная скорость движения блоков второго ранга более дифференцирована и в 38 % случаев не превышает 5 мм/год, в интервале скоростей от 20 до 35 мм/год движений не отмечалось, но более 15 % блоков испытывали движения со скоростью от 45 до 55 мм/год. Распределение скорости движения блоков третьего и четвертого рангов более равномерно.

Сопоставление с данными длительных высокоточных нивелировок, проведенных ГИ КФАН СССР, показало хорошую сходимость оценки скорости вертикальных движений.

Установлено, что разномасштабные активные блоки, слагающие Хибинский массив, иерархически распределены по размерам и подчиняются закону геометрической прогрессии со знаменателем 2,2 — 6,5. Полученные данные являются важными при исследовании блочного строения в малоизученных районах, поскольку, зная размер блоков одного ранга, можно на основе полученной закономерности прогнозировать средние размеры блоков другого масштабного уровня, а также использовать эту зависимость при оценке максимально возможных магнитуд землетрясений, что показано во втором научном положении.

Средние значения площади блоков различного ранга в Хибинах составляют: второй ранг — 82,9 км2, третий — 12,7 км2, четвертый — 5,7 км2.

Анализ данных съемки трещиноватости на действующих горизонтах (более 6000 замеров), реконструкция напряжений по методу М. В. Гзов-ского и сопоставление с результатами измерения напряжений методом разгрузки показали, что поля палеонапряжешш по принципу "унасле-дованности" удовлетворительно соответствуют современным. Это является диагностическим признаком, позволяющим на основе анализа систем сколовых трещин оценивать направление действия главных напряжений на участках, где использование метода разгрузки невозможно или затруднено. Установлено также, что каждому геодинамическому блоку присуще свое направление действия главных напряжений.

Установлены структурные и горно-технические факторы удароопас-ности и определены размеры зон влияния разломов на основе инструментальных наблюдений с использованием методов: регистрации естественного электромагнитного излучения, дискования керна, разгрузки,

непрерывного телеметрического контроля за сейсмической активностью массива, а также с привлечением данных визуальных наблюдений за характером разрушения горных выработок и результатов анализа условий проявления горных ударов.

Выявлено, что все горные удары происходили в непосредственной близости от разломов или на удалении не более 40 м, а главенствующим фактором при формировании удароопасной ситуации являются тектонические нарушения.

В общем случае размеры зоны влияния активного разлома на ударо-опасность зависят от его мощности и по обе стороны от него составляют: А/ = кт, где М — зона влияния разлома (м); т — мощность разлома (м); к — коэффициент пропорциональности (для разломов мощностью до 10 м к = 7— 10, для разломов мощностью более Юм к - 5 — 7).

Анализ данных сейсмической активности массива на Кировском руднике показал, что сейсмические события малых энергий распределяются следующим образом: в зоне совместного влияния очистных работ и разломов произошло 8 % событий, в зоне влияния очистных работ — 18 %, в зоне влияния тектонических нарушений — 33 %, а 41 % событий отмечен на участках вне зон влияния разломов и опорного горного давления, но на этих участках развиты позднейшие трещины, протяженностью 30 — 50 м, что свидетельствует об активности разломов.

В результате исследований разработана методика выявления активных разломов, основанная на анализе ледниковых поверхностей выравнивания, ее надежность подтверждена результатами документации подземных горных выработок, изучены закономерности блочного строения района Хибин, пространственно-иерархической связи, возраста и активности разломов, оценены размеры зон влияния разломов на ударо-опасность, что позволило провести геодинамическое районирование шахтных полей и выявить потенциально удароопасные участки массива на глубоких горизонтах апатитовых рудников. В работе предложена блок-схема проведения геодинамических исследований.

2. При совместном влиянии природных полей напряжений и техногенного воздействия, обусловленного извлечением и перемещением горной массы в больших объемах и на большой площади, существует критический уровень техногенных нагрузок, при достижении которого блочный массив как геодинамическая система теряет устойчивость, часть блоков начинает испытывать внезапные подвижки и смещения по разломам, что проявляется в виде горнотектонических ударов и техногенных землетрясений, интенсивность которых зависит от размеров геодинамических блоков, уровня техногенных нагрузок и величины тектонических напряжений, закономерности распределения которых определяются блочным строением района.

С 80-х годов на подземных рудниках стали проявляться не только горные, но и горнотектонические удары с внезапными подвижками блоков по тектоническим нарушениям в результате перераспределения напряжений

в массиве при ведении горных работ. Например, при горнотектоническом ударе на Юкспорском руднике произошло смещение в горизонтальной плоскости на 4 — 5 см по почти вертикальному разлому, представленному дайкой мончнкитов, а при техногенном землетрясении на Кировском руднике амплитуда надвига в плоскости разлома составила 8 — 9 см. По силе проявления они соответствуют мелкофокусным землетрясениям интенсивностью 4—5 баллов. В этот же период времени резко возросло количество землетрясений в Хибинах, эпицентры которых расположены не только в районе ведения горных работ, но и на значительном удалении от рудников.

Анализ используемых моделей скоростной среды для определения координат сейсмических событий показал, что систематическая погрешность их локации составляет 2 — 6 км, в зависимости от модели. Поэтому для повышения точности локации землетрясений были рассчитаны параметры скоростной модели среды с линейно возрастающей с глубиной скоростью объемных волн. Исследования проведены на основе регистрации подземных технологических взрывов с известными координатами. Сопоставление результатов оценки местоположения очагов землетрясений по полученной модели с применяемыми ранее показало, что использование разработанной модели снижает систематическую ошибку локации до 0,5—1 км. Таким образом, систематическая ошибка в определении местоположения сейсмических событий стала соизмерима с размерами блоков четвертого ранга, что позволило выявлять сейсмогенные блоки.

Оценка глубины очага землетрясения возможна, как минимум, по трем станциям, поэтому возникла необходимость в дополнительной сей-смостанции и выборе места ее размещения. Задача по выбору оптимальной конфигурации сети станций и оценка точности определения глубины источника по разработанной скоростной модели среды решена на основе метода Монте-Карло.

Анализ распределения эпицентров землетрясений во времени и пространстве показал, что с увеличением числа землетрясений их эпицентры, захватывая все большие территории, группируются в районе ведения горных работ и максимальное количество отмечается вблизи Кировского, Юкспорского и Центрального рудников, где извлечены основные объемы руды, в результате чего прилегающий массив в наибольшей степени подвергся техногенному воздействию. У южной границы Хибинского массива, в районе расположения хвостохранилищ обогатительных фабрик и ГРЭС, складов руды, промышленного и гражданского строительства техногенные нагрузки также достаточно велики, о чем свидетельствует наличие землетрясений в этом районе. На рис. 2 показано положение эпицентров землетрясений, магнитуда которых больше 2, на различных этапах отработки месторождений. Здесь же изолиниями показана сейсмическая активность массива.

со-1 СЕЭ-2 спи шз-«

Рнс. 2. Распределение эпицентров землетрясений в Хибинах на различных этапах отработки месторовдешш:

1 - апатито-кефилиновые руды; 2 - границы Хибинского массива и ра-зломы; 3 - эпицентры землетрясений с магнитудой М > 2; 4 - изошшин плотности землетрясений

Выявлено, что в пределах Хибинского массива землетрясения происходили преимущественно только в блоках второго ранга (Кукисвум-чоррский, Юкспорский, Расвумчоррский, Коашвннский), в пределах которых расположены одноименные эксплуатируемые месторождения (рис. 3). Эпицентры землетрясений расположены непосредственно в краевых частях блоков четвертого ранга, в зонах влияния разломов.

Рмс. 3. Распределение эпицентров землетрясений с магниту дон 1,5 < М <2,1 за 1948-1994 гг.:

1 — границы,Хибинского массива; 2 — разломы второго ранга; 3 — апэтито-нсфелиновые руды; 4 — изолинии плотности землетрясений

Проведен анализ проявления землетрясений во времени. Процессы, происходящие в земной коре региона, на коротких временных интервалах можно считать постоянными. Поэтому процесс накопления энергии упругих деформаций и последующее ее выделение в виде сейсмической энергии землетрясений за период наблюдений также является стабильным. Таким образом, среднегодовое количество выделенной энергии должно колебаться около какого-то определенного уровня. Установлено, что средний естественный наблюденный энергетический фон сейсмичности составляет около 1015 эрг в год, поэтому всякое его превышение можно считать вкладом техногенных воздействий (рис. 4).

Эта гипотеза проверена количественным анализом полученных данных методами математической статистики. Проверка статистических гипотез и оценка регрессионных коэффициентов проведена для значимости а = 0,1 и а = 0,5 (уровень значимости — это фиксированное значение

ЕЗ-1 £3-2

са-з

вероятности сделать ошибку первого рода, т. е. отвергнуть гипотезу Но в случае, когда она верна в рамках простой линейной модели вида: 1о§ Е(1) = = ^ £Го + Ь1, где Е и Ео измеряются в эрг/год. Найдено, что смена режима началась с 1980 г., при этом количество выделяемой сейсмической энергии в Хибинском массиве за последние 15 лет нарастает в среднем на 29 % ежегодно. С вероятностью 90 % скорость нарастания находится в интервале от 5 до 45 % в год и с вероятностью 50 % — в интервале 18 — 32 %. График функции ^£(0 показан на рис. 4.

^ 1,0е+19~,

«V» \ А»

8-о

I 1,0е + 17*

• 3

0 *

1

£ 1,Ое + 15-

§

<3- 1930

Рис. 4. Изменение во времени количества добываемой руды; расхода ВВ (а) и выделившейся сейсмической энергии (б)

Это означает, что к 1980 г. уровень кумулятивного техногенного воздействия на Хибинский массив достиг критических значений и часть гео-

— 90 %-доверительный интервал

/

____________

т-1-1-1-1-1-

1950 1970 1990 Годы

динамических блоков системы, в которых расположены месторождения, вышла из равновесного состояния, потеряла устойчивость. В настоящее время массив находится в процессе перехода к новой точке равновесия, причем имеющиеся данные не позволяют сделать вывод о затухании переходного процесса, наоборот, среднегодовая энергия сейсмических событий до 1995 г. экспоненциально нарастала.

Исследования влияния уровня добычи руды на процесс генерации сейсмической энергии показали, что до 1980 т. уровень добычи увеличивался в среднем со скоростью примерно 1560 тыс. тонн в год, а с начала 90-х годов отмечается резкий спад со скоростью около 8320 тыс. тонн в год. Однако до 1980 г. возрастание техногенных нагрузок не приводило к значимому увеличению мощности выделяемой сейсмической энергии. Проверка гипотезы о существовании связи между объемами добычи и сейсмической энергией статистическими методами также приводит к отрицательному результату. Статистические тесты свидетельствуют об отсутствии связи между рассматриваемыми величинами и во временном интервале 1980 — 1994 гг. Резкое снижение объемов производства после 1990 г. не повлекло за собой снижения выделяемой сейсмической энергии. Значит, прямая связь между уровнем годовой добычи и выделяемой сейсмической энергией отсутствует. Причиной резкого роста сейсмичности является кумулятивное техногенное воздействие интенсивных горных работ.

Рассмотрен вопрос о возможном засорении каталога землетрясений технологическими взрывами. Для этих целей данные о взрывах, зарегистрированных сейсмостанциями, сопоставлены с фактическими взрывами, произведенными на рудниках и карьерах АО "Апатит". Анализ показал, что во всех случаях фактический расход ВВ всегда несколько меньше, чем по данным сейсмостанции, что свидетельствует о том, что в каталог землетрясений взрывы не попали. Кроме того, построены графики распределения взрывов и землетрясений по дням недели и по часам в течение суток. Их сопоставление показало, что взрывы производятся в определенные дни и часы, а землетрясения распределены практически равномерно как по дням недели, так и в течение суток. При этом установлено, что резкое снижение годового расхода ВВ в 1991 — 1994 гг. (почти в три раза) не повлекло за собой снижения сейсмичности, что также подтверждает представление о кумулятивном техногенном воздействии.

Сопоставление с данными высокоточных геодезических наблюдений в Юкспорском тоннеле показало, что аномальные поднятия реперов отмечены с 1979 г., т. е. уже в это время массив начал реагировать на интенсивное техногенное воздействие.

Исследована зависимость увеличения площади сейсмогенных блоков от объемов извлеченной руды и от площади очистной выемки. Установлено, что резкое увеличение площади активизированных блоков четвертого ранга (в которых проявляется сейсмичность) отмечается в том случае, если площадь, на которой извлекаются запасы руды, в 2 — 2,5 раза превышает среднюю площадь геодинамических блоков четвертого ранга в районе ведения

горных работ. С развитием горных работ в процесс сейсмического деформирования вовлекаются все более удаленные блоки, но расположенные в пределах блоков второго ранга, в которых ведутся горные работы.

Влияние очистной выемки на механизм формирования землетрясений показано на примере наиболее сильного техногенного землетрясения (М = = 4,1 — 4,5 по различным источникам), произошедшего 16 апреля 1989 г. вслед за массовым взрывом, которое проявилось в пределах Кировского рудника в виде внезапной подвижки одного из блоков по разлому пятого ранга. По шкале МСК-64 его интенсивность в выработках подземного рудника соответствовала 8 баллам, на территории промплощадки и пос. Кукисвумчорр — 6 баллам, в городах Кировске и Апатитах соответственно 5 и 4 баллам. При землетрясении произошел надвиг, амплитуда которого достигала 9 см. До землетрясения в горных выработках, пересекающих это нарушение на трех действующих горизонтах, расстояние между которыми по вертикали составляет 7Ü м, инструментально определялась удароопасная ситуация и их проведение осуществлялось с противоударными мероприятиями. Из надвинутого блока было извлечено около 25 % от первоначального объема, что привело к изменению напряженно-деформированого состояния массива. Расчеты показали возрастание сдвиговых напряжений в плоскости разлома на 9 — 20 МПа при уменьшении гравитационной составляющей за счет извлеченной руды на 9 — 12 МПа, а технологический взрыв явился григгерным механизмом землетрясения.

Исследована реакция высоконапряженного блочного массива на мощные массовые взрывы (100 — 200 т ВВ) на основе регистрации сейсмических событий малых энергий на участке массива, нарушенном разломами пятого ранга и расположенном в пределах Кировского рудника. В результате установлено, что в блочных высоконапряженных массивах активизация сейсмических процессов происходит в наиболее напряженных участках, которыми являются зона опорного горного давления от очистных работ в висячем боку рудного тела и участки массива, примыкающие к тектоническим нарушениям, т. е. находящиеся в зоне их влияния.

Выявлено, что вблизи зон разломов толчки отмечаются практически сразу после взрыва, что вызвано наличием предельно напряженных участков массива, обусловленных влиянием высоких тектонических напряжений и динамическим воздействием взрыва. Сейсмические события на таких участках имеют энергию в среднем на порядок выше, чем в зоне опорного давления, и составляют 105— 106 Дж, в то время как активизация массива в зоне опорного горного давления начинается обычно спустя 2 — 3 ч после массового взрыва. Уменьшение количества толчков до фоновых значений происходит через 3 — 4 суток после массового взрыва.

На этом же участке массива Кировского рудника исследовалось его поведение в период подготовки землетрясения и после него. Анализировались данные, полученные в период с июня 1987 г. по апрель 1989 г. включительно. Всего зарегистрировано в этот период более 2600 событий с энергией 102 — 105 Дж и 14 землетрясений, магнитуда которых составляла M = 2 — 4,1. Эпи-

центры землетрясений удалены от контролируемого участка до 20 км, ближайшее землетрясение проявилось непосредственно на участке наблюдений.

В результате установлено, что после землетрясения, когда выделившаяся сейсмическая энергия при землетрясении, воздействующая на массив в участке наблюдения, приближается к значениям 1014 эрг/км2, сейсмичность на участке наблюдения снижается. По всей вероятности, при таких условиях происходит разрядка системы блоков от накопленной потенциальной энергии упругих деформаций. При меньших значениях энергии землетрясения снижение активности разломов на наблюдаемом участке не происходит.

Установлено, что до землетрясения на участках, прилегающих к разломам, и в самой зоне разлома происходит большее количество событий и выделяется больше сейсмической энергии, чем после землетрясения. Если до землетрясения события охватывают практически всю площадь блоков, то после него происходит разгрузка и не только сокращается количество событий, но и значительно уменьшается площадь, занятая ими (рис. 5). При этом, если уровень напряженности внутри блоков существенно снижается, то в большинстве случаев остаются активными или повышают ее сами зоны разломов.

Таким образом, сейсмические процессы тесно взаимосвязаны со структурными неоднородностями массива горных пород, в частности с разрывными тектоническими нарушениями различного ранга и происходят на различных уровнях. Мощные массовые взрывы являются инициаторами сейсмических событий, в результате проявления которых происходит разрядка предельно напряженных участков массива и снижается вероятность проявления горных ударов. Но в то же время, как показано в работе Е. О. Кременецкой и др., около 30 % массовых взрывов являются причиной техногенных землетрясений. Характер сейсмичности может варьировать в значительной степени, в зависимости от геолого-структурных и горно-технических условий.

Представления о иерархически блочном строении массива позволяют считать, что динамика событий и их взаимодействие происходят на всех ступенях иерархии и тесно взаимосвязаны. Эта непрерывная взаимосвязь дает возможность описать проявление сейсмических событий различных энергий как единого целого, — закономерности появления событий малых энергий определяют появление больших, и наоборот, то есть возможность их прогноза определяется знанием свойств всей иерархически блочной среды.

На основе таких представлений построена модель сейсмичности системы, состоящей из большого количества элементов (блоков), вероятностно описано изменение ее поведения и на этой основе проинтерпретированы имеющиеся опытные данные.

Основываясь на предложенной модели, можно по трансформации вида распределений событий малых сейсмических энергий прогнозировать появление событий более высоких энергий. Например, вид распределений событий с энергией 102 Дж является индикатором событий с энергией 106 Дж.

Е. Дж

Лежачий бок Висячий бок

Рис. 5. Распределение сейсмической энергии вблизи разлоноп до землетрясения 16.04.89 г. (сплошная линия) п после него (пунктир):

а — поперечный разлом 1; б — поперечный разлом 2; в — поперечным разлом 3

Предложенная модель дает возможность количественной оценки формы распределения, что позволяет наряду с феноменологическим подходом (наблюдение за формой распределений) вводить количественную меру качества прогноза. Полученные данные позволяют оценить количество событий, превышающих по сейсмической энергии наперед заданный уровень, который определяет его опасность.

3. Наличие активных разломов определяет напряженно-деформированное состояние массива внутри блоков и на их границах, вблизи зон разло-

мое формируются предельно напряженные участки массива, являющиеся потенциально удароопасньши; для приведения их в неудароопасное состояние разработаны и опробованы региональные и локальные мероприятия, параметры которых уточнены применительно к глубоким горизонтам апатитовых рудников, что обеспечивает эффективные и безопасные условия эксплуатации.

Анализ произошедших горнотектонических ударов и техногенных землетрясений показал, что они представляют опасность по двум факторам:

1) при их проявлении разрушаются горные выработки, их крепь, оборудование, машины и механизмы, возможны человеческие жертвы;

2) за счет их сейсмического воздействия возможны разрушения различных несейсмостойких объектов и сооружений, удаленных на значительное расстояние от места проявления, как это было, например, при техногенном землетрясении 16 апреля 1989 г.

Поэтому для обеспечения безопасного и эффективного ведения горных работ необходимо не только разработать мероприятия по снижению удароопасности, но и оценить интенсивность проявления техногенных землетрясений с тем, чтобы предусмотреть при строительстве сейсмостойкие конструкции.

Для оценки сейсмической опасности чаще всего используется понятие о максимально возможной магнитуде землетрясения, которая может быть определена на основе многолетних сейсмологических наблюдений. Это возможно осуществить только для тех районов, по которым такие данные имеются. При отсутствии данных о сейсмичности региона привлекаются гектонофизические методы, методы аналогий и другие, которые являются весьма неточными.

В работе показано, что Хибинский массив представляет собой блочную систему, напряженно-деформированное состояние которой определяется степенью активности разломов и характером взаимодействия геодинамических блоков различного ранга, находящихся под совместным воздействием естественных и техногенных факторов. Вблизи разломов формируются предельно напряженные участки массива и они, главным образом, определяют формирование удароопасной обстановки при проведении горных выработок.

Расчеты показывают, что в результате очистной выемки величина вертикальных литостатических напряжений на отдельных участках шахтного поля уменьшается на 9 — 12 МПа, при сохранении действующих в массиве субгоризонтальных тектонических напряжений 30 — 80 МПа. При этом возрастают сдвиговые напряжения в плоскости разлома на 9 — 20 МПа, что по величине весьма близко к критическим значениям, и при дальнейших внешних воздействиях (извлечение полезного ископаемого или мощные технологические взрывы) происходят внезапные срывы и подвижки, вызывая техногенные землетрясения, которые приводят к опасным и даже катастрофическим последствиям. Сместившийся блок сбрасывает

накопленную энергию упругих деформаций, меняются условия и характер его взаимодействия с соседними блоками, что в свою очередь приводит к изменению напряженного состояния на границах близрасположенных блоков, в результате чего они также могут потерять устойчивость. Объем горной породы, в котором накапливается энергия упругих деформаций, определяется размерами геодинамических блоков.

Результаты исследований позволили выявить активные блоки различного ранга и определить их размеры. Зная площадь сейсмогенного блока или активизированной системы блоков, можно оценить и максимально возможную магнитуду землетрясения для этого района, используя известную зависимость энергии сейсмических волн от объема очага землетрясения, показанную в работах Ч. Тсубон.

Полученные результаты сопоставлены с оценкой максимально возможной магнитуды землетрясения, основанной на графиках повторяемости. Сравнение дало хорошую сходимость, например, по графику повторяемости максимально возможная магнитуда землетрясения составляет М = 6,1, а по предложенной методике М = 6,2. Кроме того, если рассчитать максимальную магнитуду землетрясения, произошедшего 16 апреля 1989 г., по предложенной методике, то его магнитуда составила бы М = = 4,7, фактически же она была М -4,1 — 4,5 (по оценкам различных исследователей), что весьма близко по значениям.

Предложенная методика может быть использована для оценки максимально возможной магнитуды землетрясения в скальных породах блочног структуры и в других регионах, по которым в силу каких-либо причш отсутствуют сейсмологические данные. Кроме того, используя установленную закономерность распределения размера блоков разного ранга можно прогнозировать возможные сейсмические события в недостаточно изученных районах. Для этого необходимо знать размеры хотя бы одногс из блоков, и на основе этой закономерности можно судить о средних размерах больших или меньших блоков.

Важнейшим фактором, определяющим безопасное ведение горных работ на глубоких горизонтах апатитовых рудников Хибин в условия* сложного тектонического строения района и преобладающего действи? горизонтальных напряжений, являются формирование предельно напряженных участков массива на границах геодинамических блоков, неравномерность поля напряжений и сейсмическая активность разломов. Разломь при ведении горных работ вблизи них представляют опасность по проявлению горных и горнотектонических ударов.

Примером нерационального расположения горных выработок нг апатитовых рудниках Хибин служит комплекс выработок главного водо отлива горизонта -И 72 м Кировского рудника, в проекте строительств; которого выработки размещены в зоне влияния разлома II ранга, — Саам ского разлома. При проведении выработок на этом участке имели местс два собственно горных удара и горнотектонический удар. Вследствие вы соких напряжений в массиве пород вблизи разлома в выработках повсе

местно развито шелушение, стреляние, динамическое заколообразование, а сейсмостанцией регистрируются толчки с энергией до К)6 Дж. Это привело к увеличению объемов крепления и вызвало необходимость проведения противоударных мероприятии. В то же время, в выработках этого же горизонта на удалении от разлома более чем на 150 м признаков ударо-опасностн не отмечается н для их поддержания достаточно крепление железобетонными штангами по сетке 1x1 м.

Поэтому основные принципы предотвращения горных ударов должны сводиться к уменьшению действия или устранению указанных факторов. Геодинамические исследования позволили использовать полученные результаты при выборе мест заложения шахтных стволов и основных капитальных выработок с учетом блочного строения района и влияния активных разломов, а также ориентировать в пространстве основные капитальные выработки с учетом направления действия максимальных напряжений. Осуществление этих мер стало возможно уже на стадии проектирования.

Выбор и обоснование локальных мер предотвращения горных ударов и способов охраны выработок при преобладающем действии высоких горизонтальных напряжений аналогичны общим принципам защиты выработок в условиях высокого горного давления. Отличие состоит в том, что в первую очередь приходится учитывать действие тектонических напряжений, которые в Хибинском массиве.в 3 — 5 раз превышают вертикальные.

Под действием высоких горизонтальных напряжений в массиве пород и руд, в его краевой части, формируется зона предельно напряженного состояния — удароопасная зона. Основными ее параметрами являются расстояние до максимума напряжений и их величина. При снижении способности пород и руд накапливать потенциальную энергию упругих деформаций уменьшается и вероятность мгновенного хрупкого разрушения, т. е. горного удара. На этом и основаны локальные меры предотвращения горных ударов. Основным фактором эффективности мер является ширина зоны, в которой достигнуто снижение способности пород к упругому деформированию.

Для условий рудников Хибин разработаны и прошли испытания ка-муфлетное взрывание зарядов ВВ как с компенсационными скважинами, так п без них, сочетание камуфлетного взрывания с шатровой формой свода выработок, бурение разгрузочных скважин и создание скважинами разгрузочных щелей.

Для отработки паспортов БВР камуфлетного взрывания опытные взрывы проводились в рудах и вмещающих породах, имеющих различные механические свойства. Так, при проведении восточного разведочного штрека гор. +252 м Кировского рудника по вмещающим породам, прочностью 180 — 220 МПа, камуфлетные шпуры бурились на опережение забоя в вертикальной плоскости, исходя из направления действия максимальных напряжений. Ширина создаваемой защитной зоны была не менее

двух метров. Испытаны различные паспорта БВР, величина зарядов изменялась от 0,5 до 2,25 кг, а расстояние между шпурами задавалось от 0,2 до 0,6 м.

Шпуры н скважины для камуфлетного взрывания зарядов также располагаются в строчку, ориентированную по нормали к направлению действия максимальных напряжений. Расстояние между ними зависит от механических свойств пород, диаметра компенсационных скважин и величины заряда. Увеличение заряда и компенсационного пространства за счет диаметра скважин повышает эффективность мероприятия.

На одном из участков 13а откаточного орта, гор. +252 м Кировского рудника, где методом дискования керна была определена I категория ударо-опасности, для разгрузки массива была пробурена строчка скважин диаметром 105 мм, расстояние между которыми составляло 0,7 м. Всего пробурено 24 скважины глубиной 4,5 м каждая. Выработка пройдена в апатито-нефелиновых рудах прочностью 140—160 МПа. Скважины с 1-й по 13-ю термоэлектрическим методом расширялись до диаметра 350—400 мм, а между оставшимися скважинами были пробурены и взорваны шпуры глубиной 4,5 м. На участке массива, где производилось расширение скважин, разгрузка произошла не только за счет скважин, но и за счет разрушения межскважинных целиков.

Одним из способов, обеспечивающих разгрузку массива от накопленной энергии упругих деформаций, является использование разгрузочных скважин. При этом методе энергия горного давления оказывает активное влияние на его эффективность.

Замечено, что при бурении шпуров и скважин в высоконапряженном массиве происходит разрушение их стенок в плоскости, перпендикулярной действию сжимающих напряжений. Стенки разрушаются симметрично в виде двух бороздок, глубина которых различна и зависит от напряженного состояния, механических свойств пород, слагающих данный участок, диаметра скважин. Бороздки разрушения прослеживаются на различное расстояние от контура выработки. Их глубина и протяженность измерялась специально изготовленным в ГОИ КНЦ прибором — профиЬемером, и использовался фотометрический контроль за глубиной и характером разрушения с помощью специально изготовленного устройства для подсветки. Установлено, что в определенных случаях межскважинные целики полностью разрушаются, теряют несущую способность, образуя сплошную щель. Участок массива, примыкающий к строчке пробуренных скважин, испытывает деформации разгрузки и приводит к уменьшению диаметра скважин, т. е. образуемая щель уменьшает свои размеры, смыкается. В рудах ширина щели уменьшается со 105 до 70 мм и в среднем на 30 — 35 %, а во вмещающих породах максимальное снижение ширины щели происходит до 85 мм и в среднем ее ширина уменьшается на 20— 25 %.

Многочисленные наблюдения за характером разрушения шпуров и скважин различного диаметра, пробуренных на удароопасных участках рудного н породного массива, и анализ данных позволили установить

зависимость глубины разрушения в породах и рудах от диаметра. Получена графическая зависимость для руд и пород, которая удовлетворительно

описывается эмпирически полученным выражением: ^/2=0,1с/| — -к, где

бр

(¡г — диаметр скважины после разрушения; (1\ — диаметр бурения; 5СЖ, 5,1 — пределы прочности породы (руды) на сжатие и растяжение; к — коэффициент, для руд к - 50, для вмещающих пород к = 30. Полученные зависимости позволили при проведении мероприятий по снижению уда-роопасности разгрузочными скважинами выбирать эффективные их параметры, обеспечивающие безопасность работ. Практически этот график является номограммой для выбора оптимального расстояния между скважинами.

Для предотвращения стреляния разработаны и испытаны паспорта БВР на проведение выработок контурным взрыванием и шатровой формы свода. Испытания показали, что при таком способе стреляние не отмечается, но снижения удароопасностн не происходит и эффективность мероприятия достигается путем бурения п взрывания камуфлетных шпуров в своде шатра.

В процессе проведения натурных испытаний разработанных параметров локальных мер предотвращения горных ударов проводилась комплексная оценка их эффективности методами: ультразвуковым, дискования керна, регистрации электромагнитной эмиссии. Эффективными считались такие параметры мероприятий по снижению удароопасностн, которые соответствовали условиям безопасности как минимум по двум из методов, если категория удароопасностн была снижена до третьей.

При испытании установлено, что при снижении удароопасностн разгрузочными скважинами и щелями разгрузка массива (снижение удароопасностн) происходит на две трети глубины скважин, что необходимо учитывать при выборе ширины защитной зоны.

Рекомендуемые эффективные параметры противоударных мероприятий приведены в таблицах 1 — 3.

Таблица 1

Качуфлетное взрывание в шпурах диаметром 42 мм

Тип руд (пород),. предел прочности на сжатие, МПа Ширина защитной зоиы, м Расстояние между шпурами, м Длина незаряжаемои части шпура, м

Апатитовые руды

(120-160) 2 и более 0,4-0,5 Не более 1

Вметающие породы

(160-220) 2 и более 0,3-0,4 0,6-0,7

Таблица 2

Разгрузочные скважины диаметром 105 мм

Tim руд (пород), предел прочности на сжатие, МПа Ширима защитной зоны (глубина скважин), м Расстояние между скважинами, ч

Апатитовые руды

(120-160) 3 0,3-0,4

Вмещающие породы

(160-220) 3 0,2-0,3

Приме ч.и и н е. При расстоянии между скважинами 0,3 м и менее образуется щель.

Таблица 3

Камуфлетное взрывание на компенсационные скважины диаметром 105 мм

Тип руд (пород), предел прочности на сжатие, МПа Ширина защитной зоны, м Расстояние между скважинами и шпурами, м Длина незаряжасмои части шпура, м

Апатитовые руды

(120-160) 2 0,4-0,5 Не более 1,0

Вмещающие породы

(160-220) 2 0,3-0,4 Не более 0,6

Разработаны и внедрены типовые проекты организации работ, предусматривающие проведение противоударных мероприятий на опережение забоя и возведение крепления вслед за проходкой. Профилактические мероприятия и оценка их эффективности включены в проходческий цикл.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе новых данных и представлений разработано и получило развитие применительно к рудным и нерудным месторождениям новое научное направление — обеспечение геодинамической безопасности и прогноз техногенных землетрясений при интенсивных горных работах в больших объемах, имеющее важное не только научное и народнохозяйственное, но и социально-экологическое значение при промышленном освоении территории и недр.

Основные научные выводы, сделанные в результате исследований:

1. Разработано научное обоснование и методология геодинамического обеспечения безопасного промышленного освоения региона Хибин при интенсивной эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Доказана надежность методики выявления активных разломов, основанной на анализе поверхностей ледниковой эрозии, например, разломы в пределах шахтных полей Кировского и Юкспорского рудников, выявленные по

послеледниковым формам рельефа, подтверждены при документации горных выработок на глубине 600 — 800 м от поверхности.

Установлено, что по активным разломам, которые сами по себе являются концентраторами напряжений, при интенсивном извлечении запасов руды в больших объемах происходят внезапные подвижки с выделением сейсмической энергии, что вызывает горнотектоннческие удары и техногенные землетрясения, проявляющиеся в горных выработках на участках большой протяженности. По интенсивности проявления они соответствуют землетрясениям силой 3—4 балла, а в отдельных случаях приводят к восьмибалльным разрушениям.

2. Изучены закономерности блочного строения Хибин и выявлены активные разломы различного масштаба, пространственно-иерархической связи, возраста и тектонической активности. Разломы классифицированы по размеру, активности; доказана унаследованность в тектонической активности региона. Создана подробная карта тектонически активных разломов.

На основе структурно-тектонических закономерностей создана геодинамическая модель блочного массива Хибин, которая реализуется в условиях совместного проявления природной и техногенной сейсмичности.

3. Установлено, что напряженно-деформированное состояние блочного кристаллического массива Хибин обусловлено геодинамическим взаимодействием блоков, составляющих саморегулирующуюся систему.

Определена роль и геодинамическое влияние разломов и блоков разного ранга на удароопасность и горные работы, установлено, что все горные удары на рудниках Хибин происходили на удалении от разломов не более чем на 40 м, а размеры удароопасной зоны вблизи активных разломов, установленные на основе шахтных наблюдений с помощью геофизических и геомеханических методов, в 5 — 10 раз превышают мощность самой зоны разлома. Изучены закономерности распределения сейсмических явлений и их энергетики по площади и во времени.

4. Доказано влияние перемещения больших объемов горных пород и руд на перераспределение поля напряжений в блочной среде. Определена критическая величина сдвиговой составляющей в плоскости разлома, обуславливающей горнотектонические удары и техногенные землетрясения. Расчеты показали, что при извлечении горной массы из геодинамического блока при неизменных горизонтальных напряжениях за счет уменьшения гравитационной составляющей сдвиговые напряжения в плоскости разлома увеличиваются на 9 — 20 МПа и по величине приближаются к критическим значениям. Сейсмическое воздействие массовых взрывов в таких условиях является "спусковым крючком" горнотектонического удара или техногенного землетрясения. ,

Создана модель механизма техногенной сейсмичности при интенсивных горных работах в больших объемах. Установлено, что резкое увеличение сейсмичности обусловлено объемами и темпами горных работ на

г

апатитовых рудниках, в частности, рост числа землетрясений и их энергии начинается в случае, когда площадь очистной выемки в 2 — 2,5 раза превышает среднюю площадь геодинамического блока IV ранга. При этом доказано, что прямая зависимость роста сейсмичности от количества извлеченного полезного ископаемого и взорванного ВВ наблюдается лишь до достижения критического уровня воздействия на блочный массив, после чего даже при резком снижении техногенного воздействия сейсмичность не снижается. Выявлено, что среднегодовой фон естественной сейсмичности в Хибинах составлял около 1015 эрг и за счет влияния интенсивных горных работ в больших объемах возрос на два порядка.

5. Предложены теоретическое обоснование и расчетные методы прогнозной оценки интенсивности техногенных землетрясений в блоках разного ранга и размера с учетом их структурной характеристики. Полученные прогнозы согласуются с многолетними сейсмологическими наблюдениями и результатами изучения землетрясения 16 апреля 1989 г. Это позволило дифференцировать мероприятия по предотвращению горных и горнотектонических ударов на апатитовых рудниках.

6. Разработано обоснование и уточнена модель скоростной среды для региона Хибин, на основе чего предложен способ выбора рационального размещения сети сейсмостанций для определения параметров землетрясений в условиях интенсивного техногенного воздействия на блочные массивы. Это повысило точность локации событий и дает возможность характеризовать сейсмичность сравнительно небольших по площади блоков IV ранга.

7. Разработаны эффективные параметры противоударных мероприятий для глубоких горизонтов апатитовых рудников, мероприятия испытаны в шахтных условиях и их эффективность оценена геофизическими и геомеханическими методами. Доказано, что наиболее эффективным является метод разгрузки скважинами или шпурами, с помощью которых создаются и защитные щели за счет раздавливания межскважинных целиков. Метод эффективен как в процессе проведения выработок, так и в пройденных выработках.

8. Разработан и обоснован комплекс региональных и локальных мер по предотвращению горных ударов в блочных скальных массивах. Мероприятия дифференцированы с учетом ранга и размера разломов и блоков и степени их активности, их применение обеспечивает безопасную и эффективную эксплуатацию месторождений. '

9. Разработана теоретическая модель, позволяющая наряду с феноменологическим подходом прогнозировать появление событий более высоких энергий и осуществлять количественную меру качества их прогноза на основе анализа и обобщения результатов наблюдений за напряженно-деформированным состоянием массива с помощью регистрации сейсмических событий малых энергий.

10. Выявлено, что при технологических взрывах большой мощности (до 200 т ВВ, взрываемого в зоне ПГД) в высоконапряженном блочном

массиве активизация сейсмических процессов сразу же после взрыва происходит в зоне активного разлома и вблизи него, и лишь спустя 2-3 ч активизируются сейсмические процессы в зоне ПГД от очистных работ, непосредственно вблизи взорванного заряда. При этом энергия единичного события вблизи разлома на порядок выше события в зоне ПГД и составляет около К)6 Дж. Установлено также, что если сейсмическое воздействие землетрясения на массив в точке наблюдения составляет около 10'4 эрг/км2, то после землетрясения на этих участках сейсмические явления снижаются, т. е. происходит разгрузка массива. Таким образом, сейсмическое воздействие массовых взрывов при указанных условиях производит разгрузку массива в предельно напряженных его участках вблизи разломов и является профилактическим мероприятием по снижению удароопас-ности.

Практическое значение работы:

1. Результаты исследований и практические рекомендации использованы в шести нормативно-методических документах, утвержденных контролирующими и руководящими органами горнодобывающих отраслей промышленности, таких как "Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам". — Л.: ВНИМИ, 1989. — 58 е.; "Методические указания по геодннамическому районированию месторождений". — Л.: ВНИМИ, 1989. — 127 с.

2. Осуществлено геодинамическое районирование Хибинского массива, построена детальная карта блочного строения, что является базой для обеспечения геодинамической безопасности и оценки социальных (экологических) аспектов жизнедеятельности региона.

3. Предложен инженерный метод оценки максимально возможной магнитуды техногенных землетрясений, основанный на геолого-структурных и геоморфологических данных и позволяющий прогнозировать возможные чрезвычайные ситуации, связанные с последствиями техногенных землетрясений. Метод реализован в одобренном МАГАТЭ проекте строительства Кольской АЭС-2 (Заключительный отчет "Оценка сейсмической опасности площадки Кольской АЭС-2", книга 2 — 'Сейсмология и сейсмотектоника". — М., 1993. — 196 е.), что позволило обоснованно оценить сейсмическую опасность для площадки АЭС и предусмотреть в проекте строительства зданий и сооружений необходимые требования по сейсмостойкости.

4. Разработаны региональные и локальные мероприятия по предот-зращению и снижению опасности от горных и горнотектонических ударов ^"Указания по безопасному ведению горных работ на Хибинских место-эождениях, склонных к горным ударам". — Апатиты — Кировск, 1985; 'Временные указания по приведению выработок в неудароопасное со-:тояние методом бурения разгрузочных скважин и шпуров на рудниках ПО "Апатит". - Апатиты-Кировск, КНЦ АН СССР, 1989), повышающие »ффективность и безопасность горных работ. Мероприятия нашли широкое

применение на апатитовых рудниках Хибин, а рекомендации по их применению использованы институтом "Гипроруда" в проектах строительства глубоких горизонтов апатитовых рудников. Благодаря этому удалось:

— располагать шахтные стволы и основные капитальные выработки за пределами удароопасных участков массива пород, прилегающих к тектонически активным разломам и обеспечить тем самым безопасность при проведении горных выработок, а также снизить затраты на противоударные мероприятия;

— ориентировать основные выработки преимущественно по направлению действия главных максимальных напряжений в выявленных геодинамических блоках;

— разработать эффективные параметры локальных мер предотвращения горных ударов на глубоких горизонтах апатитовых рудников Хибин, определить область их применения с учетом механических свойств пород и руд и направления действия максимальных напряжений;

— испытать локальные меры предотвращения горных ударов в шахтных условиях, провести комплексную оценку их эффективности (тремя методами оценки категории удароопасности) и внедрить такие мероприятия, как разгрузочные щели и разгрузочные скважины, камуфлетное взрывание как с компенсационными скважинами или шпурами, так и без них, придание выработкам шатровой формы свода с камуфлетными шпурами в замке шатра;

— определить последовательность и необходимый минимум работ, обеспечивающих безопасность при проведении выработок на удароопасных участках глубоких горизонтов апатитовых рудников Хибин.

5. Разработаны принципы и организованы сейсмомониторинговые наблюдения за сейсмичностью, особенно с учетом техногенного фактора. Определена оптимальная сеть сейсмостанций.

6. Результаты исследований могут быть использованы Тфи -эксплуатации широкого круга месторождений руды, горно-химическою сырья, минеральных удобрений, стройматериалов, которые представлены Достаточно однородными скальными массивами.

Проведенные исследования, направленные на повышение эффективности и безопасности горных работ и обеспечение безопасного строительства и эксплуатации потенциально экологически опасных объектов, имеют также большое социальное значение, поскольку разработанные принципы и подходы позволяют прогнозировать уровень критических нагрузок на блочные скальные массивы, при котором начинают проявляться техногенные землетрясения, а предложенный метод оценки их максимально возможной магнигуды на основе геолого-структурных и геоморфологических данных позволяет оценить ее без длительных сейсмологических наблюдений и в других регионах и на этой основе прогнозировать возможные чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть в результате техногенных землетрясений.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Тряпицын В. М. Геодииамическое районирование апатито-нефелиповых месторождении Хибин // Геодинамика месторождений. — Кемерово. — КузПИ, 1988. - С. 31 —42.

2. Тряпипын В. М. Геодииамическое районирование региона Хибин для обеспечения безопасности при широкомасштабных горных работах // Проблемы геодинамической безопасности. — СПб.: ВНИМИ, 1997. — С. 270 —276.

3. Опыт разработки удароопасных апатитовых месторождений Хибин / Тряпицын В. М. и др. II Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках / Под ред. И. М. Петухова. - М.: АГН, 1997. - 376с.

4. Геодииамическое районирование месторождении при проектировании и эксплуатации рудников. — М.: Недра, 1984. — 165 с. / Ватутина И. М., Петухов И. М, Тряпицын В. М.

5. Сейсмологические исследования на территории Европейского севера России и прилегающих районов Арктики / Под ред. И. А.Кузьмина. — Апатиты: КНЦ РАН, 1996. - 44 с.

6. Сырников H. М., Тряпицын В. М. О механизме техногенного землетрясения в Хибинах // Доклады Академии Наук СССР, 1990. — Т. 314. — № 4. — С. 830-833.

7. Тряпицын В. М, Сырников H. M Особенности проявления горного давления при отработке месторождений в высокоиапряжепных тектонически нарушенных массивах//ФТПРПИ. - 1990. - №5. - С. 32-41.

8. Тряпицын В. М., Кабеев Е. В. Горнотектонические удары на апатитовых рудниках Хибин // Исследование, прогноз и предотвращение горных ударов. — Бишкек: Илим, 1991. - С. 174- 185.

9. Тряпицын В. М„ Беркман М. И., Попов В. А. Влияние интенсивных горных работ в высоконапряженном массиве блочной структуры на сейсмическую активность//Изв. вузов. Горный журнал. — 1992. — №4. — С. 10 — 15.

10. Тряпицын В. М., Беркман М. И., Попов В. А. Геодинамические свойства среды и сейсмические события малых энергий в зоне ведения интенсивных горных работ //Изв. вузов. Горный журнал. — 1992. — № 12. — С. 1—7.

11. Тряпицын В. М., Беркман М. И., Попов В. А. Перестройка распределений сейсмической энергии низких уровней и прогноз горных ударов // Изв. вузов. Горный журнал. — 1993. — № 4. — С. 1 —8.

12. Тряпицын В. М., Кременецкая Е. О., Черевко В. С. Современная тектоника и сейсмичность Хибин И Белорусский сейсмологический бюллетень. — Минск: ОНТИИ, 1992. - С. 24-35.

13. Влияние крупномасштабных горных работ на техногенную сейсмичность в блочных массивах / Тряпицын В. М., Федоренко Ю. В., Кременецкая Е. О., Черевко В. С. // Прогноз и предотвращение горных ударов на рудных месторождениях. - Апатиты: КНЦ РАН, 1993. - С. 77-83.

14. Тряпицын В. М., Федоренко Ю. В., Бекетова Е.' Б. Изменение сейсмического режима иерархически блочной системы при интенсивном техногенном воздействии // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. — 1996. — № 1. - С. 56-59.

15. Работа апатитовых рудников в условиях высокого горного давления / Гущин В. В., Кожин В. С., Юров А. С., Тряпицын В. М., Леонтьева И. В. // Безопасность труда в промышленности. — 1981. — № 10. — С. 51—53.

16. Леонтьева И. В., Тряпицыи В. М. Оценка степени удароопасности массива Кукисвумчоррского месторождения апатито-нефелиповых руд // Интенсификация добычи и переработки руд в условиях Заполярья. —Апатиты, 1982. — С. 27 — 32.

17. Методы оценки напряженного состояния массива горных пород и мероприятия по борьбе с горными ударами на Хибинских апатитовых рудниках // Материалы 8 Всесоюзного совещания по измерениям напряжений в массиве горных пород / Юров А. С., Тряппцын В. М. и др. — Новосибирск, 1982.

18. Применение комплекса геофизических методов для опенки напряженного состояния массива горных пород в условиях подземного рудника ПО "Апатит" / Кайтмазов В. А., Юров А. С.,Тряпицыи В. М. и др. // Тезисы докладов научного семинара по горной геофизике. — Сухуми, 1983. — С. 8.

19. Оценка напряженного состояния массива горных пород и мероприятия по борьбе с горными ударами на Хибинских апатитовых рудниках / Кантмазов В. А., Юров А. С., Ивановский Е. В., Леонтьева И. В., Тряпицыи В. М., Ипатов Ю. П., Кабеев Е. В., Петухов И. М., Марков Г. А. // Методология и технические средства определения напряжений в горном массиве. — Новосибирск: СО АН СССР, 1983. - С. 44-47.

20. Применение комплекса геофизических методов для оценки напряженного состояния массива горных пород в условиях подземного рудника ПО "Апатит" / Кайтмазов В. А., Юров А. С., Тряпицыи В. М., Подгорбунскии А. В., Ипатов 10. П. //Материалы Всесоюзного совещания. — Тбилиси, 1983. — С. 125— 127.

21. Кайтмазов В. А., Юров А. С., Тряпицыи В. М. Ударобезопасная технология отработки Хибинских апатитовых месторождений // Безопасность труда в промышленности. — 1984. — № 10. — С. 47 — 49.

22. А. с. № 1093823. СССР, МКИ4 Е 21 5/00. Способ предотвращения горных ударов в крепких горных породах / Тряпицыи В. М. п др. Заявлено 18.01.83. Опубл. 23.05.84. Бюл. № 19// Открытия Изобретения, 1984, № 19. - С. 51 -52.

23. Приборный контроль за напряженно-деформированным состоянием массива / Юров А. С., Тряпицыи В. М., Генкин В. А. и др. // Безопасность труда в промышленности. — 1984. — №8.— С. 42 —44.

24. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях / Петухов И. М., Генкин В. А., Винокур Б. Ш., Тряпицыи В. М. и др. — Л.: ВНИМИ,

1984. - 274 с.

25. Некоторые особенности взаимосвязи трещинной тектоники и полей напряжений на Кукисвумчоррском месторождении / Марков Г. А., Юров А. С., Тряпицыи В. М. и др. // Тектонические основы и инженерно-геологические аспекты изучения напряженного состояния горных пород при разведке и эксплуатации месторождений. — Апатиты, 1985. — С. 31 —38.

26. Некоторые вопросы исследования геодинамики Хибинских апатитовых месторождений на основе непрерывной автоматизированной регистрации сейсмичности / Тряпицыи В. М., Ерухимов А. X., Каган М. М., Дремов С. Н. // Тезисы докладов научно-технического семинара по горной геофизике. — Батуми, 1985. — С. 157.

27. Критерии оценки удароопасности массива горных пород методом электромагнитной эмиссии в условиях Хибинских апатитовых рудников // Тезисы докладов научно-технического семинара по горной геофизике / Кайтмазов В. А., Юров А. С., Тряпицыи В. М. и др. — Батуми, 1985. — С. 143.

28. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях / Петухов И. М., Генкин В. А., Винокур Б. Ш., Тряпицыи В. М. и др. — Л.: ВНИМИ,

1985. - 258 с.

29. Обследование горных выработок удароопасных месторождении / Юров А. С., Гряпицын В. М., Леонтьева И. В., Пантелеев А. В. // Безопасность труда в про-шшлеиностн. — 1986. — № 2. — С. 51 —52.

30. Каталог горных ударов па рудных и нерудных месторождениях / Пету-ов П. М., Гсикнн В. А., Винокур Б. Ш., Тряпицын В. N1. и др. — Л.: ВНИМИ, 986. - 183 с.

31. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях / Пету-ов И. М„ Гснкип В. А, Тряпицын В. М.идр. - Л.: ВНИМИ, 1987. - 174 с.

32. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях / Пету-оа И. М., Гсикнн В. А., Тряпицын В. М. и др. - Л.: ВНИМИ, 1988. - 153 с.

33. А. с. № 1661449 от 08.03.1989 г. "Способ снижения удароопасности при-онтурной части горной выработки" / Тряпицын В. М. и др., заявка № 4711053, риоритет изобретения 27.06.1989 г.

34. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях / Пету-овИ. М„ Генкин В. А.,Тряшщын В. М.идр. - Л.: ВНИМИ, 1989. -189 с.

35. Сейсмологические исследования реакции на массовые взрывы высокона-ряжениых участков шахтного поля Кировского рудника / Дремов С. Н., Ерухи-юв А. X., Тряпицын В. М., Каган М. М. и др. // Геомеханическое обеспече-ие разработки месторождений Кольского полуострова. —Апатиты. — 1989. — :. 31-36.

36. Иванов В. И., Белов В. И., Тряпицын В. М. К механизму снижения ударо-пасности массива пород разгрузочными скважинами // Материалы IX Всесоюзен конференции по механике пород. — Фрунзе, 1989.

37. Разработка способов снижения удароопасности пород при проходке вы-аботок с помощью опережающего камуфлетного взрывания / Юров А. С., Ива-ов В. И., Козырев А. А., Тряпицын В. М., Белов Н. И., Шиитов Ю. Н., Тимофе-з В.В. // Научно-технический прогресс в ПО "Апатит". — Ч. 1. — М.: ГИГХС, 989. - С. 118-125.

38. Комплекс методов геофизического и геодинамического анализа при из-чении напряженно-деформированного состояния массива горных пород и их цароопасности / Иванов Г. А., Ипатов Ю. П., Кабеев Е. В., Тряпицын В. М., Ру-инраут С. И. // Горная геофизика. Материалы V Всесоюзного совещания. — Ч. 2. - Тбилиси, 1989. - С. 178-179.

39. Сейсмическая активность шахтного поля Кировского рудника ПО Апатит" / А. X. Ерухимов, А. С. Юров, А. В. Подгорбунский, В. М. Тряпицын // орная геофизика. Материалы V Всесоюзного совещания. — Ч. 2. — Тбилиси, ?89. - С. 24.

40. Скоростная модель среды Хибинского массива / Кузьмин И. А., Тряпи-ын В. М., Бекетова Е. Б., Федоренко Ю. В. — Апатиты: КНЦ РАН, 1994. — 14 с. репринт.

41. Техногенная сейсмичность при ведении крупномасштабных горных работ а Кольском полуострове / Мельников Н. Н., Козырев А. А., Панин В. И., Кузь-ин И. А., Тряпицын В. М. /I Тезисы докладов 3-го Международного симпозиума "орное дело". - СПб., 18-20 октября 1994 г. - С. 115.

42. Тряпицын В. М., Федоренко Ю. В., Бекетова Е. Б. Геодинамическое рай-шрование Хибинского массива и техногенная сейсмичность // Тезисы докладов й Международной конференции "Экология и развитие Северо-Запада", 4 — октября 1995 г. - С.-Петербург: МАНЭБ, 1995. - С. 174-175.

43. Фсдоренко Ю. В., Тряпицын В. М., Бекетова Е. Б. Реакция Хибинскогс горного массива на техногенное воздействие // 3-й Международный Баренцево морским симпозиум "Окружающая среда в Барепцевоморском регионе", 1215 сентября 1996 г., Киркенес (Норвегия). — С. 37.

44. Указания по безопасному ведению горных работ на Хибинских месторож дениях, склонных к горным ударам. — Апатиты — Кировск, 1985. — 43 с.

45. Методические указания по сеисмоакустическим и электромагнитным ме тодам получения критериев степени удароопасности. — Л.: ВНИМИ, 1986. — 32 с

46. Методические указания по оценке категории удароопасности методом рс гистрации электромагнитной эмиссии на Хибинских апатито-нефелииовых место рождениях. — Кировск, 1987. — 14 с.

47. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудны; месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных ] горным ударам. - Л.: ВНИМИ, 1989, - 58 с.

48. Геодинамическое районирование недр: Методические указания. —Л. ВНИМИ, 1989. - 127 с.

49. Временные указания по приведению выработок в нсудароопасное со стояние методом бурення разгрузочных скважин и шпуров на рудниках ПС "Апатит". - Апатиты-Кировск: КНЦАНСССР, 1989. - 19 с.

Нормативные и методические документы

Печатный цех ВНИМИ. 3;>к. 22. Тир. 100. 2 п. л.