Разработка методологии изучения зон разуплотнения в водозащитной толще месторождений калийных солей наземной и наземно-подземной гравиметрией

Авторы

  • С.Г. Бычков Горный институт УрО РАН
  • А.В. Мичурин Горный институт УрО РАН
  • Г.В. Простолупов Горный институт УрО РАН
  • А.А. Симанов Горный институт УрО РАН
  • В.В. Хохлова Горный институт УрО РАН

DOI:

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

Ключевые слова:

гравиметрия, соли, шахта, аномалия силы тяжести, трехмерная модель

Аннотация

При поддержке проекта регионального конкурса РФФИ в 2016-2018 гг. проводились исследования по применению гравиметрии для изучения и прогнозирования негативных инженерно-геологических явлений, вызванных процессом эксплуатации месторождений калийных солей. В процессе выполнения проекта разработаны методики высокоточной наземной, наземно-подземной гравиметрической съемок и мониторинговых наблюдений, выполнена адаптация способов обработки гравиметрических данных этих съемок, созданы компьютерные алгоритмы обработки наблюдений. Предложены способы интерпретации наземной, наземно-подземной и мониторинговой гравиметрической съемок на основе совместного применения качественных и количественных методов извлечения геологической информации из гравиметрических данных. Применение гравиметрического мониторинга на аварийных участках рудников Верхнекамского месторождения калийных солей показало его высокую эффективность. Установлено, что провалы земной поверхности и участки повышенных оседаний, обусловленные затоплением рудников, отчетливо фиксируются в гравитационном поле. По сочетанию отрицательных локальных аномалий силы тяжести, которые интерпретируются как природные ослабленные зоны с отрицательными динамическими аномалиями, связанными с продолжением процесса разуплотнения, можно успешно прогнозировать участки опасных геологических процессов.

Биографии авторов

  • С.Г. Бычков, Горный институт УрО РАН
    доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геопотенциальных полей, Горный институт УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ГИ УрО РАН)
  • А.В. Мичурин, Горный институт УрО РАН
    кандидат технических наук, научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • Г.В. Простолупов, Горный институт УрО РАН
    кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • А.А. Симанов, Горный институт УрО РАН
    кандидат технических наук, научный сотрудник, ГИ УрО РАН
  • В.В. Хохлова, Горный институт УрО РАН
    младший научный сотрудник, ГИ УрО РАН

Библиографические ссылки

  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.

Загрузки

Опубликован

2019-10-14

Выпуск

№ 3 (2019)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Бычков, С., Мичурин, А., Простолупов, Г., Симанов, А., & Хохлова, В. (2019). Разработка методологии изучения зон разуплотнения в водозащитной толще месторождений калийных солей наземной и наземно-подземной гравиметрией. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 3, 8-19. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.1