Исследование последствий ликвидации угольных шахт
18 сентября 2012
Место проведения георадарных работ: Сланцевский район Ленинградской области, Россия.
Работы по георадарному обследованию проводились на горных отводах ликвидированных шахт им. С.М. Кирова и «Ленинградская» на основании договора между ООО «ЦКЭМ» и ЗАО «Таймер» с целью определения возможности использования метода георадиолокационного зондирования георадаром ГРОТ 12 для мониторинга негативных процессов от ликвидации шахт.
Использовался георадар ГРОТ 12 с передатчиками разной мощности (5, 9 и 15 кВ) и антеннами длиной 2 и 10 метров. Одной из важнейших проблем является научное и практическое обеспечение промышленной и экологической безопасности процессов, связанных с ликвидацией угольных шахт и разрезов. Учитывая имевшую место в 2003 г. крупную аварию на шахте «Западная», в угледобывающих предприятиях важно своевременно и качественно решать проблемы безопасности. Для выполнения требований безопасности на ликвидируемых угледобывающих предприятиях должен обязательно проводиться горно-экологический мониторинг.
Теория и методы обеспечения ведения мониторинга поверхности горного отвода при ликвидации угольных шахт разработаны еще не в полном объеме, поскольку процесс массовой ликвидации шахт в Российской Федерации начался относительно недавно и исследования в этой области имеют фрагментарный характер.
Ликвидированные стволы шахт представляют собой искусственно созданную в результате выработки полезных ископаемых пустоту в подповерхностных слоях грунта.
Подземные карстопроявления на данном участке характеризуются наличием сильно выветрелой зоны известняка. Наряду с развитием карстопроявлений по трещинам характерно образование каверн, а также разрушение пород до состояния щебня с заполнителем из супеси (известняковой муки) с дресвой и щебнем.
Рис. Радарограмма с отмеченными зонами деформаций.
Анализ радарограмм по профилю, условно обозначенного K02, в увязке с совмещенным планом поверхности и горных работ показывает, что профиль пересекает горные выработки, залегающие на глубине 68-72 м от поверхности. При этом на расстоянии от 0 до 30 м от начала профиля наблюдается процесс карстообразования на глубине более 30 метров, который не затронул верхние слои грунта.
Совершенно иная картина наблюдается на участке от 30 м от начала профиля. Здесь четко проявляются зоны обрушения пород основной кровли, разуплотнение и трещинообразование. При этом произошло деформирование (плавное опускание) слоев горных пород на глубине 15-20 м от поверхности с деформацией самой поверхности.
Рис. Волновая форма и радарограмма.
Рис. Карта-схема пройденных профилей.
Метод георадиолокации позволил определить параметры целиков и зоны деформации до глубины 85 метров, превышающей глубину выработанного пространства шахты (68-70 метров). Установлена целесообразность применения метода георадиолокации для мониторинга развития ситуации и выработки оперативных решений по прогнозированию негативных последствий и их предотвращению. Далее представлены данные георадиолокационной съемки на участке горного отвода шахты им. Кирова.
Рис. Участок георадиолокационной съемки на участке горного отвода шахты им. Кирова.
Рис. Радарограмма с отмеченной зоной трещиноватости.
На профиле, пройденном в зоне развития интенсивной трещиноватости пород, выделяется один крупный участок интенсивного водонасыщения песков и карбонатных пород, видимый в центре профиля. Данные георадарной съемки были сопоставлены с данными бурения и электроразведки.
Рис. Данные георадиолокации (слева) и электроразведки (справа).
Сопоставление радарограммы в минимакс-представлении с участком профиля №5 и данными электроразведки и бурения позволяет сделать вывод, что разрешающая способность современных георадаров позволяет проводить детальное картирование зон трещиноватости и карстообразования с точностью, задаваемой величиной шага перемещения по профилю съемки.