Перспективы развития технологии регистрации естественного электромагнитного излучения для прогноза геодинамических явлений в условиях рудников Норильска

   Цель данного исследования заключалась в анализе современного состояния изученности вопроса опасных проявлений горного давления в естественных электромагнитных полях и оценке возможности использования данного явления для задач прогноза опасных геодинамических явлений на рудниках Норильского рудного района.

   Современные горнопромышленные технологии позволяют реализовывать добычу полезных ископаемых на достаточно больших глубинах, например, в рудниках Норильского региона добыча может вестись на отметках порядка 1,5–2 км, что существенно превышает критическую глубину проявлений опасных деформационных процессов.

   Объектом проведенных исследований являлись массивы пород Талнахского рудного узла Норильского района, склонные к проявлению опасных геодинамических явлений.

   Месторождения Норильского рудного района являются склонными или опасными по горным ударам. В связи с увеличением глубины разработки месторождений происходит активизация опасных геодинамических явлений, что влечет за собой необходимость их прогноза для обеспечения безопасного производства горных работ. Развитие геофизических технологий, а именно технологий электроразведки в естественных электромагнитных полях для прогноза сейсмических событий является актуальной задачей, позволяющей обеспечить повышение безопасности производства горных работ. В результате анализа мирового опыта можно сделать вывод о перспективности использования регистрации естественного электромагнитного излучения для прогноза изменения состояния горного массива. В связи с тем, что на параметры естественного электромагнитного излучения влияет большое количество факторов, среди которых можно назвать литологический состав, особенности текстуры и структуры, технология прогноза для конкретного рудника должна
базироваться на отклонении параметров естественного электромагнитного излучения от фоновых значений, зависящих от горно-геологических условий исследуемого рудника.

1. Наговицин Ю.Н., Какошина Л.В. Региональный прогноз удароопасности на рудниках ЗФ ПАО «ГМК “Норильский никель”». Перспективы развития // Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Санкт-Петербург, 28–29 октября 2015 г.). Санкт-Петербург, 2015. С. 32–33.

2. Шабаров А.Н., Звездкин В.А., Анохин А.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния интрузии при совместной отработке рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений, склонных и опасных по горным ударам // Записки Горного института. 2012. Т. 198. С. 161–165. EDN: QZERST.

3. Звездкин В.А., Андреев А.А. Геомеханические основы безопасного ведения горных работ при совместной отработке богатых, медистых и вкрапленных руд глубоких рудников Талнаха // Записки Горного института. 2010. Т. 188. С. 47–49. EDN: RENUAP.

4. Маловичко Д.А. Оценка сейсмической опасности в рудниках // Российский сейсмологический журнал. 2020. Т. 2. № 2. С. 21–38. doi: 10.35540/2686-7907.2020.2.02. EDN: EGQZBI.

5. Цирель С.В. Закономерности развития техногенной сейсмической активности при ведении горных работ // Записки Горного института. 2010. Т. 188. С. 58–62. EDN: RENUBT.

6. Козырев А.А., Савченко С.Н., Панин В.И., Семенова И.Э., Рыбин В.В., Федотова Ю.В. [и др.]. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками : монография. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2019. 431 с. doi: 10.37614/978.5.91137.391.7. EDN: ZKZKWA.

7. Наговицин Ю.Н., Какошина Л.В., Родионова Е.В., Мулёв С.Н. Система непрерывного сейсмического мониторинга на удароопасных месторождениях Норильска // Горный журнал. 2015. № 6. С. 36–40. doi: 10.17580/gzh.2015.06.07. EDN: UGZLHZ.

8. Востриков В.И., Опарин В.Н., Усольцева О.М., Мулев С.Н. Оценка геодинамического состояния массивов горных пород на глубоких рудниках Норильско-Талнахского месторождения полиметаллов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2019. Т. 6. № 2. С. 28–34. doi: 10.15372/FPVGN2019060205. EDN: ZOGVRO.

9. Рассказов И.Ю., Цирель С.В., Розанов А.О., Терешкин А.А., Гладырь А.В. Использование данных сейсмоакустических наблюдений для определения характера развития очага разрушения породного массива // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 2. С. 29–37. EDN: YPBWBB.

10. Wei M., Song D., He X., Li Z., Qiu L., Lou Q. Effect of rock properties on electromagnetic radiation characteristics generated by rock fracture during uniaxial compression // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020. Vol. 53. P. 5223–5238. doi: 10.1007/s00603-020-02216-x.

11. Lin P., Wei P., Wang C., Kang S., Wang X. Effect of rock mechanical properties on electromagnetic radiation mechanism of rock fracturing // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2021. Vol. 13. Iss. 4. P. 798–810. doi: 10.1016/j.jrmge.2021.01.001.

12. Li Z., Lei Y., Wang E., Frid V., Li D., Liu, X., et al. Characteristics of electromagnetic radiation and the acoustic emission response of multi-scale rock-like material failure and their application // Foundations. 2022. Vol. 2. P. 763–780. doi: 10.3390/foundations2030052.

13. Махмудов Х.Ф., Куксенко В.С. Электромагнитные явления при деформировании и разрушении твердых диэлектриков // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 5. С. 856–859. EDN: RDABMV.

14. Han J., Huang S., Zhao W., Wang S., Deng Y. Study on electromagnetic radiation in crack propagation produced by fracture of rocks // Measurement. 2019. Vol. 131. P. 125–131. doi: 10.1016/j.measurement.2018.06.067.

15. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков // Доклады Академии наук СССР. 1981. Т. 256. № 4. С. 824–826.

16. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Добровольский И.П. Источники электромагнитных предвестников землетрясений // Доклады Академии наук СССР. 1980. Т. 250. № 2. С. 323–326.

17. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Аронов Е.Л. О высокочастотном электромагнитном излучении при сейсмической активности // Доклады Академии наук СССР. 1979. Т. 248. № 5. С. 1077–1081.

18. Воробьев Л.А. О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геология и геофизика. 1970. Т. 11. № 12. С. 3–13.

19. Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Малышков С.Ю., Поливач В.И., Шталин С.Г. Электромагнитный мониторинг технического состояния бетонных конструкций, мостовых переходов и других искусственных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № S17. С. 225–229. EDN: KIFEYI.

20. Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Чахлов В.Л., Фурса Т.В., Биллер В.К., Елисеев В.П. Электромагнитная эмиссия диэлектрических материалов при статическом и динамическом нагружении // Журнал технической физики. 1994. Т. 64. № 4. С. 57–67.

21. Беспалько А.А., Яворович Л.В., Климко Т.А. Исследование электромагнитной эмиссии контактов горных пород в шахтном поле // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 2. С. 285–287. doi: 10.24411/1683-805X-2004-00027.

22. Хатиашвили Н.Г., Перельман М.Е. Генерация электромагнитного излучения при прохождении акустических волн через кристаллические диэлектрики и некоторые горные породы // Доклады Академии наук СССР. 1982. Т. 263. № 4. С. 839–842.

23. Вострецов А.Г., Кривецкий А.В., Бизяев А.А., Яковицкая Г.Е. Характеристики электромагнитного излучения горных пород при их разрушении в лабораторных экспериментах // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2013. № 2. С. 46–54. EDN: RFABFV.

24. Беспалько А.А., Яворович Л.В., Федотов П.И. Связь параметров электромагнитных сигналов с электрическими характеристиками горных пород при акустическом и квазистатическом воздействиях // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2005. Т. 308. № 7. С. 18–23. EDN: HROTMF.

25. Мулёв С.Н., Старников В.Н., Романевич О.А. Современный этап развития геофизического метода регистрации естественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ) // Уголь. 2019. № 10. С. 6–14. doi: 10.18796/0041-5790-2019-10-6-14. EDN: EJOFQL.

26. Daniliev S., Danilieva N., Mulev S., Frid V. Integration of seismic refraction and fracture-induced electromagnetic radiation methods to assess the stability of the roof in mine-workings // Minerals. 2022. Vol. 12. Iss. 5. P. 609. doi: 10.3390/min12050609. EDN: DUOUDO.

27. Простов С.М., Разумов Е.Е., Мулев С.Н., Шабанов Е.А. Расчетная и аппаратурная база геомониторинга состояния массива методом регистрации естественного электромагнитного излучения // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 11. С. 183–193. doi: 10.18799/24131830/2022/11/3840. EDN: FKWVBW.

28. Егоров А.П., Рыжов В.А. К вопросу систематизации геофизических исследований геомеханического состояния массива горных пород и земной поверхности для оперативного контроля безопасности ведения горных работ на угольных шахтах // Уголь. 2019. № 10. С. 29–33. doi: 10.18796/0041-5790-2019-10-29-33. EDN: ZCRGQY.