ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ
ПРИКАЗ
от 23 мая 2013 года N 216
Об утверждении "Методических рекомендаций по оценке склонности рудных и нерудных месторождений к горным ударам"
В соответствии с требованиями Федерального закона от 21 июля 1997 года N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов"
приказываю:
Утвердить прилагаемые Методические рекомендации по оценке склонности рудных и нерудных месторождений к горным ударам.
Врио руководителя
А.В.Ферапонтов
УТВЕРЖДЕНЫ
приказом Федеральной службы
по экологическому,
технологическому и атомному надзору
от 23 мая 2013 года N 216
Методические рекомендации по оценке склонности рудных и нерудных месторождений к горным ударам
I. Общие положения
1. Настоящие методические рекомендации по оценке склонности и опасности рудных, нерудных месторождений к горным ударам (далее - Методические рекомендации) разработаны в соответствии с требованиями Федерального закона от 21 июля 1997 года N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" с целью выполнения следующих задач:
выявления тектонического строения и напряженного деформированного состояния горного массива, подлежащего отработке и установления тектонически наиболее напряженных зон (далее - ТНЗ);
установления наличия разновидностей пород и руд, в пределах которых будут проводиться горные выработки, обладающих достаточно высокими упругими характеристиками, способствующими накоплению потенциальной энергии упругого деформирования пород, и способностью пород к хрупкому разрушению под нагрузкой.
2. Методические рекомендации предназначены для вновь разрабатываемых месторождений или проведения глубокой реконструкции существующих рудников, связанной с освоением новых участков месторождения или более глубоких залежей. Методические рекомендации содержат рекомендации по оценке удароопасности и действуют в отношении специализированных организаций, имеющих опыт ведения подобных работ.
3. Основными рекомендуемыми методами определения склонности месторождения к горным ударам являются:
метод дискования кернов на участках наибольшей напряженности, выявленных с помощью геодинамического районирования месторождения;
метод отношения модуля спада к модулю упругости для типовых пород, представленных на месторождении.
4. Месторождение рекомендуется считать удароопасным с глубины Н, если в горных породах, составляющих не менее 10 процентов планируемого к отработке объема, отношение модуля спада к модулю упругости больше 1 и измеренное или расчетное главное напряжение превышает предел прочности породы при одноосном сжатии.
5. Месторождение считается потенциально удароопасным с глубины Н, если:
в горных породах, составляющих не менее 10 процентов планируемого к отработке объема, отношение модуля спада к модулю упругости больше 1;
наибольшее горизонтальное напряжение на наиболее напряженных участках месторождения превышает 80 процентов предела прочности на одноосное сжатие.
6. Все остальные методы определения и оценки удароопасности рекомендуется тарировать по вышеизложенным методам, приведенным в пункте 1 настоящих Методических рекомендаций.
7. Для определения удароопасности дополнительно могут использоваться геомеханические, геологические и геофизические методы, в том числе:
методы, основанные на вдавливании штампов в торец или в стенки скважин;
методы, основанные на измерении напряжений в скважинах, прежде всего метод разгрузки, базирующийся на использовании характеристик упругого восстановления деформаций элементов массива при искусственном нарушении его связи с основным массивом (например, выбуривание керна);
методы, основанные на оценке хрупкости по соотношениям модулей прочности при сжатии и растяжении, величины остаточной деформации и т.д.;
методы, основанные на измерении интенсивности акустической эмиссии при бурении;
методы, основанные на определении показателя амплитудного распределения акустической эмиссии;
методы, основанные на измерении интенсивности электромагнитной эмиссии;
методы, основанные на измерении амплитуды сигналов электромагнитной эмиссии;
методы, основанные на определении скорости распространения упругих колебаний искусственного возбуждения;
методы, основанные на определении эффективного электрического сопротивления;
методы, основанные на измерении интенсивности акустических сигналов, возникающих при бурении;
другие методы, показавшие значимую и высокую корреляцию оценки удароопасноости с основными методами для пород отрабатываемых рудных и нерудных месторождений.
II. Основные положения по геодинамическому районированию
8. В соответствии с пунктом 221 Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и рассыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03), утвержденных постановлением Госгортехнадзора России от 13 мая 2003 года N 30 (зарегистрировано Министерством юстиции Российской Федерации 28 мая 2003 года, регистрационный N 4600; Российская газета, 2003, N120/1) для каждого месторождения осуществляется геодинамическое районирование, результаты которого используются как при проектировании отработки, так и при ведении горных работ на месторождении.
9. Работы по геодинамическому районированию рекомендуется проводить в следующей последовательности:
сбор и изучение фондовых геологических, геофизических, геохимических и картографических материалов по району работ;
предварительное построение карты тектонических нарушений по результатам геодинамического районирования;
структурное (геодинамическое) районирование территории и выделение блочной структуры на основе линеаментного и морфоструктурного анализа земной поверхности по космоснимкам и топографическим картам различного масштаба;
выделение потенциально активных разломов и ТНЗ;
разработка физической модели блочной структуры массива, как основы для методического обеспечения основных этапов геодинамического моделирования;
оценка динамики взаимодействия блоков на основе результатов математического моделирования напряженно-деформированного состояния блочного массива;
построение карт разломов с учетом данных инженерно-изыскательных работ, сейсморайонирования, а также других геологических, геофизических и геохимических исследований;
проведение дополнительных геолого-геофизических работ:
а) для уточнения местоположения и ширины разломов и ТНЗ на территории горного отвода;
б) для определения степени их активности;
в) для обоснования и выбора мест бурения дополнительных разведочных скважин.
10. Работы по геодинамическому районированию проводятся специализированной организацией, имеющей опыт ведения подобных работ.
III. Выявление блочной структуры горного массива
11. Земная кора представляет собой блочно-иерархическую структуру, в которой разломы различных рангов, ограничивающие блоки, являются как генераторами, так и проводниками интенсивного энергомассопереноса.
Энергообменные процессы приводят к изменению напряженно-деформированного состояния блочного массива и проявлению на тех или иных участках тектонически-напряженных или разгруженных зон, деформаций массива горных пород и земной поверхности, повышенной сейсмичности.
Классификация по характеру нарушения сплошности массива представлена в приложении N 1 к настоящим Методическим рекомендациям.
Выявление границ тектонических блоков по космо- и аэрофотоснимкам
12. Различают космические снимки (далее - КС) глобального, континентального, регионального, локального и детального уровней генерализации. На всех КС независимо от геологического, геоморфологического строения региона, истории его развития и климата выделяются линейные, кольцевые и площадные объекты.
При дешифрировании космофотоснимков разного масштаба выделяются линеаменты (линейные элементы) фотоизображения местности, имеющие естественную (не техногенную) природу.
13. Под линеаментами понимают линейные неоднородности земной коры и литосферы разного ранга, протяженности, глубины и возраста заложения, которые проявлены на земной поверхности прямо (разрывами) или опосредованно, геологическими и ландшафтными аномалиями. Такие линейные аномалии могут быть обусловлены скрытыми разломами фундамента, флексурными (коленообразными изгибами) слоев и трещинными зонами (зонами повышенной проницаемости) в перекрывающих осадочных отложениях плитного чехла и фундамента.
14. Рекомендуется следующая технологическая схема линеаментного анализа:
а - получение космической информации из различных источников;
б - визуализация исходных космических изображений;
в - архивация, конвертирование в формат GeoTIFF с географической привязкой в проекции UTM;
г - сканирование исследуемой территории фрагментами;
д - выбор фрагментов;
е - построение схем линеаментов;
ж - построение роз-диаграмм направленностей линеаментов;
з - построение полей плотностей линеаментов.
15. Программы, реализующие LESSA (Lineament Extraction and Stripe Statistical Analysis), выявляют линейные элементы рисунка и описывают их свойства так, как это принято в геологических исследованиях: розы - диаграммы, плотности линейных элементов, пpотяженные линеаменты. LESSA автоматически выявляет линейные элементы изображения (штрихи) и определяет направление (8 направлений). В полутоновом изображении штрихи - это границы однородных областей и/или линии, которые достаточно длинные и прямые.
16. Для анализа штрихов используется метод статистического анализа. В этом случае, оценивается расположение штрихов каждого направления на изучаемой площади. Соотношение штрихов разного направления (их плотность) в заданной окрестности (скользящем окне) отображается розой-диаграммой. Можно получить розы-диаграммы и для областей произвольной формы. Фактически, розы-диаграммы отражают ориентационные характеристики рисунка (текстуры).
По результатам измерений в скользящем окне строятся псевдоцветные изображения "поля", которые показывают плотность штрихов различного направления и такие характеристики роз-диаграмм, как вытянутость, крестообразность, отличие от окружающих и др. Эти изображения изучаются и интерпретируются интерактивно. Информативны, например, линии резких перепадов, аномальные зоны, нарушение монотонных изменений.
Результаты статистического анализа штрихов представляются и в графическом виде, например, на рисунках 1, 2, 3 к настоящим Методическим рекомендациям.
Можно получить рисунок всех роз-диаграмм, поле векторов, которые указывают направление и степень вытянутости роз-диаграмм, поле векторов максимального направления и др. Данные о преобладающих направлениях текстуры LESSA представляются в виде сети линий вытянутости (линии одного цвета идут вдоль вытянутости, а другого - поперек). Несколько графических характеристик можно наблюдать одновременно, накладывая их на исходное изображение или на рассчитанное псевдоцветное поле.
Рис.1. Изображение ЦМР. Белым наложены линии разломов
Рис.2. Плотность штрихов в рисунке ЦМР при разрешении 90 м/пикс
Рис.3. Плотность штрихов в рисунке ЦМР при разрешении 270 м/пикс
17. При анализе протяжённых линеаментов полученные на первом этапе штрихи объединяются в прямые линии. В линии могут быть разрывы, но она достаточно прямая и длинная. Полученные таким образом линии просматривают, задавая интересующее его направление и степень заполненности линии штрихами (степень выраженности). Отобранные линии собираются в результирующую схему линеаментов. Длину искомых линеаментов рекомендуется задавать, при этом принимать во внимание соотношение между размером исходных штрихов и протяженностью линеамента, а также рассматривать структуры полученной картины. О корректности полученной картины говорит системность блоковой структуры, сходство с соседними участками, наоборот, хаотическое расположение линий, большое количество треугольных блоков свидетельствуют о сомнительности построений. При отборе присутствует произвол пользователя, но сам выбор происходит среди линий, объективно обнаруженных по формальным критериям.
Рекомендуется анализировать более короткие линеаменты, не пересекающие все изображение. Уменьшая размер искомых линеаментов (в 3 и 6 раз), можно получить и иные акценты для одного и того же изображения.
18. Выделенные при анализе КС линеаменты, как правило, обусловлены наличием соответствующих зон дробления коренных пород. В современный ландшафт такие зоны дробления телескопируются даже сквозь мощный чехол рыхлых кайнозойских образований из-за своей аномальной гидрогеологической и нередко геохимической активности.
В случае подпитки подземными, возможно, минерализованными и газонасыщенными, а также грунтовыми водами они обусловливают появление темно-окрашенных полос относительно пышной растительности. Реже, когда такие зоны дробления дренируют поверхностные воды, они выглядят светлоокрашенными. Когда эти зоны дробления разграничивают участки с разным типом растительности, что выражается на снимках отличиями тональности изображения, они разделяют смежные геодинамические блоки разной активности.
