Methodology of studying decompression zones in the waterproof stratum of potassium salts by ground and ground-underground gravimetry

Authors

  • S.G. Bychkov Mining Institute UB RAS
  • A.V. Michurin Mining Institute UB RAS
  • G.V. Prostolupov Mining Institute UB RAS
  • A.A. Simanov Mining Institute UB RAS
  • V.V. Khokhlova Mining Institute UB RAS

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.1

Keywords:

gravimetry, salts, mine, gravity anomaly, three-dimensional model

Abstract

Research on the use of gravity data was carried out (supported by regional 2016-2018 contest RFBR) to predict negative engineering and geological phenomena caused by the process of potassium salt deposits exploitation. In the course of the project, techniques of high-precision ground-based, ground-underground gravimetric surveys and monitoring observations were developed, the adaptation of methods for processing gravimetric data of these surveys was performed methods for processing the gravimetric data of these surveys were adapted, computer-based algorithms for processing and interpreting observations were developed. Ways of interpreting dynamic anomalies, as well as ground and ground-underground gravimetric surveys based on the use of qualitative and quantitative methods for extracting geological information from gravimetric data, are proposed. Gravimetric monitoring in emergency areas of the mines of the Verkhnekamskoye potassium salt deposit has shown its high efficiency. It has been established that the dips of the earth surface and areas of increased subsidence caused by the flooding of the mines are clearly recorded in the gravitational field. By combining negative local gravity anomalies, which are interpreted as natural weakened zones, with negative dynamic anomalies associated with the decompression processes, hazardous geological processes can be successfully predicted.

Author Biographies

  • S.G. Bychkov, Mining Institute UB RAS
    доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геопотенциальных полей, Горный институт УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ГИ УрО РАН)
  • A.V. Michurin, Mining Institute UB RAS
    кандидат технических наук, научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • G.V. Prostolupov, Mining Institute UB RAS
    кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • A.A. Simanov, Mining Institute UB RAS
    кандидат технических наук, научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • V.V. Khokhlova, Mining Institute UB RAS
    младший научный сотрудник, ГИ УрО РАН

References

  1. Абрамов Д.В., Бычков С.Г. Возможная природа пульсаций гравитационного поля // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сессии Междунар. семинара им. Д.Г.Успенского. - Казань: Казанский ун-т, 2018. - С. 16-18.
  2. Бычков С.Г. Аномальные временные ряды записи гравиметров // Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. науч. тр. Вып. 16. - Пермь: ГИУрОРАН, 2018. - С 140-142.
  3. Бычков С.Г. Гравиметрический мониторинг: возможности, задачи, перспективы // Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. науч. тр. Вып. 15. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2017, С. 146-149.
  4. Бычков С.Г., Долгаль А.С., Костицын В.И., Симанов А.А., Хохлова В.В. Редуцирование высокоточных гравиметрических наблюдений // Геодезия, картография, кадастр, ГИС - проблемы и перспективы развития: тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. (РБ, Новополоцк, 9-10.06.2016 г.) / Полоцкий гос. ун-т. - Новополоцк: ПГУ, 2016. - С. 26-30.
  5. Бычков С.Г., Долгаль А.С., Симанов А.А., Хохлова В.В. Опыт использования современных процедур обработки высокоточных гравиметрических съемок // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. (17-21 апреля 2017 г.). Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология». - Т. 3. - Новосибирск: СГУГиТ, 2017. - С. 99-104.
  6. Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг аварийных участков рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Материалы 44-й сессии Междунар. науч. семинара им. Д.Г.Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей» (г. Москва, 23-27.01.2017 г.) - М.: ИФЗ РАН, 2017. - С. 75-79.
  7. Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг аварийных участков рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: сб. статей по материалам Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Пермь: ПГНИУ, 2017. - С. 132-137.
  8. Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг карстовых процессов // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей: Девятые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича (18-22.09.2017). - Екатеринбург, ИГфУрО РАН, 2017 - С. 93-97.
  9. Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Геофизика, - 2017. - №5. - С. 10-16.
  10. Бычков С.Г., Мичурин А.В., Симанов А.А. Результаты гравиметрического мониторинга аварийных участков рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сессии Междунар. семинара им. Д.Г.Успенского. - Казань: Казанский ун-т. - 2018. - С. 130-131.
  11. Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Симанов А.А., Щербинина Г.П. Гравиметрические исследования аварийных участков рудников Верхнекамского месторождения калийных солей // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: сб. ст. юбилейной конф., посвящ. 100-летию Перм. ун-та и 85-летию геол.ф-та. - Пермь: ПГНИУ, 2016. - С. 124-127.
  12. Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Щербинина Г.П. Наземно-подземная гравиразведка на Верхнекамском месторождении калийных солей // Теория и практика разведочной и промысловой геофизики: материалы Междунар. Науч.-практ. конф. - Пермь, 2016. - С. 76-80.
  13. Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Щербинина Г.П. Прикладные задачи гравиметрии при обеспечении безопасности отработки месторождения растворимых солей // Геофизика, 2018. - №5. - С. 4-12.
  14. Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Щербинина Г.П. Применение наземно-подземной гравиразведки на Верхнекамском месторождении калийных солей // Геофизика, - 2016. - №5. - С. 37-41.
  15. Бычков С.Г., Симанов А.А. Возможная природа повышенной дисперсии отсчетов гравиметра // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. - Вып. 1(38). - Пермь: ПГНИУ, - 2018. - С. 163-167.
  16. Мичурин А.В. Комплексная интерпретация геофизических данных при поисках медно-порфирового оруденения // Стратегия и процессы освоения георесурсов. - Вып. 16. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2018. - С. 150-152.
  17. Мичурин А.В. Решение линейной обратной задачи гравиразведки по площадным измерениям методом минимизации эмпирического риска // Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. научн. трудов, - Вып. 14. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2016. - С. 147-149.
  18. Простолупов Г.В. Определение количественных параметров источников поля силы тяжести методом «Полюс» // Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. научн. трудов, - Вып. 14. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2016. - С. 150-156.
  19. Простолупов Г.В. Оптимальные параметры реализации метода Polus2d при решении обратной задачи гравиметрии // Стратегия и процессы освоения георесурсов. - Вып. 16. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2018. - С. 156-160.
  20. Простолупов Г.В. Свойства локализации полюсов потенциала силы тяжести относительно источников поля и практическая реализация метода POLUS // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сессии Междунар. семинара им. Д.Г.Успенского. - Казань: Казанский ун-т, 2018. - С. 70-71.
  21. Симанов А.А. Гравиметрический мониторинг карстово-суффозионных процессов в районах интенсивного освоения недр // Стратегия и процессы освоения георесурсов. - Вып. 16. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2018. - С. 161-163.
  22. Симанов А.А. Опытные геофизические работы на территории историко-природного комплекса «Ледяная гора и Кунгурская ледяная пещера» // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. - Вып. 14. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2016. - С. 160-162.
  23. Хохлова В.В. Вычисление гравитационных эффектов в сферической системе координат // Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. науч. тр. - Вып. 14. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2016. - С. 166-168.
  24. Щербинина Г.П., Простолупов Г.В. Геологическое строение области сочленения ВосточноЕвропейской Платформы и Соликамской депрессии Предуральского прогиба в южной части Верхнекамского месторождения калийных солей // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сессии Междунар. семинара им. Д.Г.Успенского. - Казань: Казанский ун-т. 2018. - С. 115.
  25. Щербинина Г.П., Простолупов Г.В. Тектоника области сочленения Восточноевропейской платформы и Соликамской депрессии Предуральского прогиба // Вестник Пермского университета. Геология. - 2018. - №3. - С. 200-207.
  26. Bychkov S. The tomographic transform of the gravity field and their geological interpretation // 8th Saint Petersburg International Conference & Exhibition «Saint Petersburg 2018. Innovations in Geosciences - Time for Breakthrough» - Saint Petersburg, Russia (9-12 April 2018). Submission ID: 44418. 6 р.
  27. Bychkov S., Michurin A., Simanov A. Interpretation of results gravity monitoring of karst processes // 8th Saint Petersburg International Conference & Exhibition «Saint Petersburg 2018. Innovations in Geosciences - Time for Breakthrough» - Saint Petersburg, Russia (9-12 April 2018). Submission ID: 44417. 6 р.
  28. Bychkov S.G., Michurin A.V., Simanov A.A. Gravimetric monitoring of technogenic impact on geological environment // Engineering and Mining Geophysics 2018 (23-27 April 2018), - Almaty, Kazakhstan. Submission ID: 46144. 6 р.

###

  1. Abramov D.V., Byckov S.G. Vozmoznaa priroda pul’sacij gravitacionnogo pola // Voprosy teorii i praktiki geologiceskoj interpretacii geofiziceskih polej: materialy 45-j sessii Mezdunar. seminara im. D.G.Uspenskogo. - Kazan’: Kazanskij un-t, 2018. - S. 16-18.
  2. Byckov S.G. Anomal’nye vremennye rady zapisi gravimetrov // Strategia i processy osvoenia georesursov. Sb. nauc. tr. Vyp. 16. - Perm’: GIUrORAN, 2018. - S 140-142.
  3. Byckov S.G. Gravimetriceskij monitoring: vozmoznosti, zadaci, perspektivy // Strategia i processy osvoenia georesursov. Sb. nauc. tr. Vyp. 15. - Perm’: GI UrO RAN, 2017, S. 146-149.
  4. Byckov S.G., Dolgal’ A.S., Kosticyn V.I., Simanov A.A., Hohlova V.V. Reducirovanie vysokotocnyh gravimetriceskih nabludenij // Geodezia, kartografia, kadastr, GIS - problemy i perspektivy razvitia: tez. dokl. Mezdunar. nauc.-tehn. konf. (RB, Novopolock, 9-10.06.2016 g.) / Polockij gos. un-t. - Novopolock: PGU, 2016. - S. 26-30.
  5. Byckov S.G., Dolgal’ A.S., Simanov A.A., Hohlova V.V. Opyt ispol’zovania sovremennyh procedur obrabotki vysokotocnyh gravimetriceskih s"emok // Interekspo GEO-Sibir’-2017. XIII Mezdunar. nauc. kongr. (17-21 aprela 2017 g.). Mezdunar. nauc. konf. <>. - T. 3. - Novosibirsk: SGUGiT, 2017. - S. 99-104.
  6. Byckov S.G., Micurin A.V., Simanov A.A. Gravimetriceskij monitoring avarijnyh ucastkov rudnikov Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Materialy 44-j sessii Mezdunar. nauc. seminara im. D.G.Uspenskogo <> (g. Moskva, 23-27.01.2017 g.) - M.: IFZ RAN, 2017. - S. 75-79.
  7. Byckov S.G., Micurin A.V., Simanov A.A. Gravimetriceskij monitoring avarijnyh ucastkov rudnikov Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Geologia i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala: sb. statej po materialam Vseros. nauc.-prakt. konf. s mezdunar. ucastiem. - Perm’: PGNIU, 2017. - S. 132-137.
  8. Byckov S.G., Micurin A.V., Simanov A.A. Gravimetriceskij monitoring karstovyh processov // Glubinnoe stroenie, geodinamika, teplovoe pole Zemli, interpretacia geofiziceskih polej: Devatye naucnye ctenia pamati U.P. Bulasevica (18-22.09.2017). - Ekaterinburg, IGfUrO RAN, 2017 - S. 93-97.
  9. Byckov S.G., Micurin A.V., Simanov A.A. Gravimetriceskij monitoring rudnikov Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Geofizika, - 2017. - No5. - S. 10-16.
  10. Byckov S.G., Micurin A.V., Simanov A.A. Rezul’taty gravimetriceskogo monitoringa avarijnyh ucastkov rudnikov Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Voprosy teorii i praktiki geologiceskoj interpretacii geofiziceskih polej: materialy 45-j sessii Mezdunar. seminara im. D.G.Uspenskogo. - Kazan’: Kazanskij un-t. - 2018. - S. 130-131.
  11. Byckov S.G., Prostolupov G.V., Simanov A.A., Serbinina G.P. Gravimetriceskie issledovania avarijnyh ucastkov rudnikov Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Geologia i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala: sb. st. ubilejnoj konf., posvas. 100-letiu Perm. un-ta i 85-letiu geol.f-ta. - Perm’: PGNIU, 2016. - S. 124-127.
  12. Byckov S.G., Prostolupov G.V., Serbinina G.P. Nazemno-podzemnaa gravirazvedka na Verhnekamskom mestorozdenii kalijnyh solej // Teoria i praktika razvedocnoj i promyslovoj geofiziki: materialy Mezdunar. Nauc.-prakt. konf. - Perm’, 2016. - S. 76-80.
  13. Byckov S.G., Prostolupov G.V., Serbinina G.P. Prikladnye zadaci gravimetrii pri obespecenii bezopasnosti otrabotki mestorozdenia rastvorimyh solej // Geofizika, 2018. - No5. - S. 4-12.
  14. Byckov S.G., Prostolupov G.V., Serbinina G.P. Primenenie nazemno-podzemnoj gravirazvedki na Verhnekamskom mestorozdenii kalijnyh solej // Geofizika, - 2016. - No5. - S. 37-41.
  15. Byckov S.G., Simanov A.A. Vozmoznaa priroda povysennoj dispersii otscetov gravimetra // Geologia i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala. - Vyp. 1(38). - Perm’: PGNIU, - 2018. - S. 163-167.
  16. Micurin A.V. Kompleksnaa interpretacia geofiziceskih dannyh pri poiskah medno-porfirovogo orudenenia // Strategia i processy osvoenia georesursov. - Vyp. 16. - Perm’: GI UrO RAN, 2018. - S. 150-152.
  17. Micurin A.V. Resenie linejnoj obratnoj zadaci gravirazvedki po plosadnym izmereniam metodom minimizacii empiriceskogo riska // Strategia i processy osvoenia georesursov. Sb. naucn. trudov, - Vyp. 14. - Perm’: GI UrO RAN, 2016. - S. 147-149.
  18. Prostolupov G.V. Opredelenie kolicestvennyh parametrov istocnikov pola sily tazesti metodom <> // Strategia i processy osvoenia georesursov. Sb. naucn. trudov, - Vyp. 14. - Perm’: GI UrO RAN, 2016. - S. 150-156.
  19. Prostolupov G.V. Optimal’nye parametry realizacii metoda Polus2d pri resenii obratnoj zadaci gravimetrii // Strategia i processy osvoenia georesursov. - Vyp. 16. - Perm’: GI UrO RAN, 2018. - S. 156-160.
  20. Prostolupov G.V. Svojstva lokalizacii polusov potenciala sily tazesti otnositel’no istocnikov pola i prakticeskaa realizacia metoda POLUS // Voprosy teorii i praktiki geologiceskoj interpretacii geofiziceskih polej: materialy 45-j sessii Mezdunar. seminara im. D.G.Uspenskogo. - Kazan’: Kazanskij un-t, 2018. - S. 70-71.
  21. Simanov A.A. Gravimetriceskij monitoring karstovo-suffozionnyh processov v rajonah intensivnogo osvoenia nedr // Strategia i processy osvoenia georesursov. - Vyp. 16. - Perm’: GI UrO RAN, 2018. - S. 161-163.
  22. Simanov A.A. Opytnye geofiziceskie raboty na territorii istoriko-prirodnogo kompleksa <> // Strategia i processy osvoenia georesursov: sb. nauc. tr. - Vyp. 14. - Perm’: GI UrO RAN, 2016. - S. 160-162.
  23. Hohlova V.V. Vycislenie gravitacionnyh effektov v sfericeskoj sisteme koordinat // Strategia i processy osvoenia georesursov. Sb. nauc. tr. - Vyp. 14. - Perm’: GI UrO RAN, 2016. - S. 166-168.
  24. Serbinina G.P., Prostolupov G.V. Geologiceskoe stroenie oblasti soclenenia VostocnoEvropejskoj Platformy i Solikamskoj depressii Predural’skogo progiba v uznoj casti Verhnekamskogo mestorozdenia kalijnyh solej // Voprosy teorii i praktiki geologiceskoj interpretacii geofiziceskih polej: materialy 45-j sessii Mezdunar. seminara im. D.G.Uspenskogo. - Kazan’: Kazanskij un-t. 2018. - S. 115.
  25. Serbinina G.P., Prostolupov G.V. Tektonika oblasti soclenenia Vostocnoevropejskoj platformy i Solikamskoj depressii Predural’skogo progiba // Vestnik Permskogo universiteta. Geologia. - 2018. - No3. - S. 200-207.
  26. Bychkov S. The tomographic transform of the gravity field and their geological interpretation // 8th Saint Petersburg International Conference & Exhibition <> - Saint Petersburg, Russia (9-12 April 2018). Submission ID: 44418. 6 r.
  27. Bychkov S., Michurin A., Simanov A. Interpretation of results gravity monitoring of karst processes // 8th Saint Petersburg International Conference & Exhibition <> - Saint Petersburg, Russia (9-12 April 2018). Submission ID: 44417. 6 r.
  28. Bychkov S.G., Michurin A.V., Simanov A.A. Gravimetric monitoring of technogenic impact on geological environment // Engineering and Mining Geophysics 2018 (23-27 April 2018), - Almaty, Kazakhstan. Submission ID: 46144. 6 r.

Downloads

Published

2019-10-14

Issue

No. 3 (2019)

Section

Research: theory and experiment

How to Cite

Bychkov, S. ., Michurin, A. ., Prostolupov, G. ., Simanov, A. ., & Khokhlova, V. . (2019). Methodology of studying decompression zones in the waterproof stratum of potassium salts by ground and ground-underground gravimetry. Perm Federal Research Centre Journal, 3, 8-19. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.1