1. 1(22) 2017
  2. Оцінка небезпеки приповерхневих деформацій гірських порід у межах Стебницького калійного родовища методом ПІЕМПЗ

Оцінка небезпеки приповерхневих деформацій гірських порід у межах Стебницького калійного родовища методом ПІЕМПЗ

JGD.
2017;
Випуск 1(22) 2017, Номер 1(22) 2017
: 98-113
https://doi.org/10.23939/jgd2017.01.98
Надіслано: Жовтень 21, 2016
Автори:
  1. Едуард Кузьменко
  2. Сергій Багрій
  3. І. В. Чепурний
  4. М. В. Штогрин
1
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
2
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
3
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
4
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Мета. Метою роботи є обґрунтування доцільності застосування методу природного електро­магнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) для оцінювання небезпеки приповерхневої деформації гірських порід унаслідок експлуатації Стебницького родовища калійної солі. Методика. Проведено геофізичні дослідження методом ПІЕМПЗ для ділянок у межах гірничого відводу Стебницького родовища калійної солі (Львівська область, Україна). У результаті деформацій, що виникають під час розроблення родовища за рахунок створення штучних пустот та розвитку соляного карсту, гірські породи перебувають у збудженому стані, що викликає електромагнітну емісію порід і відповідні варіації імпульсного електромагнітного поля. Результати. Побудовано карти інтенсивності випромінювання природного імпульсного електромагнітного поля Землі для досліджених ділянок Стебницького родовища калійної солі для трьох антен, спрямованих по осях Х (горизонтальна складова північ – південь), Y (горизонтальна складова схід – захід), Z (вертикальна складова), а також для повного вектора поля. Статистичними методами досліджено кореляцію значень повного вектора ПІЕМПЗ із фактичними значеннями осідання денної поверхні за період 2000–2014 рр. для одного профілю. Об’єктом досліджень є ділянки автомобільної магістралі Львів–Трускавець (Львівська область, Україна) у межах гірничого відводу Стебницького родовища калійної солі. Деформація дорожнього полотна пов’язана з наявністю видобувних камер під автомагістраллю. Деформаційні форми на дорожньому полотні (тріщини, заколи, “хвилі”) відображаються аномаліями інтенсивності імпульсного електромагнітного поля, наявність яких свідчить про аномальний напружено-деформований стан гірських порід та можливість (ймовірність) подальшого розвитку просідання земної поверхні в межах контура виявлених аномалій. Наукова новизна. На прикладі досліджень зони автодороги Львів–Трускавець у межах Стебницького родовища калійної солі дістала подальший розвиток система знань щодо ефективності методу ПІЕМПЗ у частині обґрунтування та демонстрації зв’язку параметрів ПІЕМПЗ з деформаціями порід і рухами земної поверхні, які відображені у деформаціях дорожнього полотна автомобільної магістралі. Тріщини, заколи, “хвилі” на дорожньому полотні якісно відповідають зміні інтенсивності та аномаліям електромагнітного поля, у якому не тільки відображають деформації, але й зазначають межі їх поширення внаслідок розвитку зони аномалій напружено-деформованого стану гірських порід. Практична значущість. За результатами представлених досліджень виконано районування зони автомобільної магістралі Львів–Трускавець у межах Стебницького родовища калійної солі за ступенем небезпеки осідання гірських порід. Відповідно до розподілу нормованих значень інтенсивності електромагнітного поля запропоновано встановити певні рівні небезпеки деформацій гірських порід, Наявність мозаїки низьких, середніх, підвищених та високих рівнів небезпеки деформації гірських порід, узгоджених із зонами деформації дорожнього полотна, свідчить про складну просторову структурну деформацій порід у стані активної стадії просідання. Останнє спонукає до прийняття керівних рішень щодо переносу автомобільної магістралі або її постійного ремонту відповідно до розвитку деформаційних процесів.

Ключові слова: карст; карстопровальна небезпека; деформації порід; природне імпульсне електро­магнітне поле Землі; Стебницьке калійне родовище.

карст
карстопровальна небезпека
деформації порід
природне імпульсне електро¬магнітне поле Землі
Стебницьке калійне родовище
  1. Багрій С. М. Геофізичний моніторинг геологічного середовища в межах родовищ калійної солі (на прикладі Калуш-Голинського родовища) : дис. канд. геол. наук: 04.00.22. – Івано-Франківськ. – 2016. – 163 с.
  2. Багрій С. М. Особливості застосу­вання методу природного імпульсного елек­тромагнітного поля Землі для прогнозу стій­кості масиву гірських порід / С. М. Багрій, Е. Д. Кузьменко // XVIII Міжнар. наук.-техн. симпозіум “Геоінфор­маційний моніторинг навколишнього середо­вища: GNSS i GIS – технології”, 10–15 вересня 2013 р., Алушта (Крим, Україна) : зб. матер. – Львів : Львівська політехніка, 2013. – С. 173–175.
  3. Воробьев А. А. Равновесие и преобразование видов энергии в недрах. – Томск : Изд-во Том­ского ун-та, 1980. – 211 с.
  4. Воробьев А. А. Физические условия залегания ве­щества в земных недрах / А. А. Воробьев. – Томск : Изд-во Том­ского политехн. ин-та, 1971. – Ч. 1. – 270 с.
  5. Гайдін А. М. Сульфатний карст та його техногенна активізація / А. М. Гайдін, Г. І. Рудько. – К. : Знання, 1998. – 75 с.
  6. Дослідження зсувних процесів геофізичними ме­тодами: монографія / Е. Д. Кузьменко, А. Ф. Безсмертний, О. П. Вдовина, І. В. Крив’юк, В. Д. Чебан, Л. В. Штогрин ; за ред. Е. Д. Кузьменка. – Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2009. – 294 с.
  7. Еколого-геофізичні дослідження у Західному ре­гіоні України з метою простеження розвитку природного і техногенного карсту та супутніх процесів. Звіт по НДР / Е. Д. Кузьменко та ін., Івано-Франківіськ, 2002.
  8. Кузьменко Е. Д. Еколого-геологічний моніторинг на території Калуського гірничо­промислового району – плани та реалії / Е. Д. Кузьменко, С. М. Багрій // Ма­тер. доповідей XII Міжнар. конф. “Геоінформатика: теоретичні та прикладні аспекти”, 13–16 травня 2013 р. – Київ: ВАГ, 2013 (CD).
  9. Кузьменко Е. Д. Прогнозування екзогенних гео­логічних процесів / Е. Д. Кузьменко, О. М. Журавель, Л. В. Штогрин, Т. Б. Чепурна // X Міжнар. конф. “Геоінформатика: теоретичні та прикладні аспекти”. Київ, 10–13 травня 2011 р. Матер. доповідей. – К. : ВАГ, 2013 (CD).
  10. Ковальчук С. П. Поставь свой дом правильно, (практика геофизического метода ЕИЭМПЗ) / С. П. Ковальчук. – Одесса : Черноморец, 2003. – 112 с.
  11. Кузьменко Е. Д. Комплекс геофі­зичних методів прогнозування розвитку соля­ного карсту в Передкарпатті / Е. Д. Кузьменко, С. М. Багрій, О. П. Вдовина, М. В. Што­грин, В. А. Бучинський // Вісник КНУ ім. Тараса Шевченка. Серія “Геологія”, 2003. – Вип. 26–27. – С. 43–50.
  12. Чебан В. Д. Метод природного імпульсного елек­тромаггнітного поля Землі. Деякі аспекти за­стосування // Геофиз. журн. – 2001. – Т. 23, № 4. – C. 112–121.
  13. Хархалис Н. Р. Особенности проявления естес-твенного импульсного электромагнитного из­лучения на оползневом склоне // Геофиз. журн. – 1994. – Т. 16, № 4. – С. 58–61.
  14. Особливості геодезичного моніторингу та прогно­зування геотехногенної динаміки на шахтних полях калійних родовищ / К. О. Бурак, Е. Д. Кузьменко, С. М. Багрій, М. Я. Гринішак, Г. Г. Мельниченко та ін. // Вісник геодезії та картографії. – 2014. – № 5. – С. 12–18.
  15. Оценка экспрессными методами эколого-геологи­ческой обстановки месторождения калийных солей “Стебник” в Предкарпатье (Украина) / А. В. Лущик, Н. И. Швырло, А. А. Лущик, Е. А. Яковлев, Э. Д. Кузьменко, Н. В. Штогрин // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. – 2001. – № 2. – С. 55–61.
  16. Саломатин В. Н. Закономерности геологических процессов и явлений, их связь с импульсной электромагнитной эмиссией : дис. д-ра геол.-мінерал. наук : 04.00.07 / В. Н. Саломатин. – Симферополь. – 1988. – 412 с.
  17. Саломатин В. Н., Мастов Ш. Р., Защинский Л. А. Методические рекомендации по изучению на­пряженного состояния пород методом регис­трации естественного импульсного электро­магнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) / В. Н. Саломатин, Ш. Р. Мастов, Л. А. Защинский. – Симфе­рополь : КИПКС, КОСНИО, 1991. – 88 с.
  18. Шуровский О. Д. Геофизический мониторинг гео­логической среды для решения экологических проблем в пределах агломерации г. Калуша / О. Д. Шуровский, С. Г. Аникеев, В. И. Шамотко, С. А. Дещиця // Горный журнал. – 2013. – № 12. – С. 99–104.
  19. Chalikakis K. Contribution of geophysical methods to karst-system exploration: an overview / K. Chalikakis, V. Plagnes, R. Guerin, R. Valois, F. P.  Bosch // Hydro­geology Journal. – 2011. – Vol. 19. – P. 1169–1180.
  20. Gendzwill D. J. Rock mass characterization around Saskatchewan potash mine opening using geophysical techniques: a review / D. J. Gendzwill, D. Stead // Canadian Geo­technical Journal. – 1992. – Vol. 29, No. 4. – P. 666–674.
  21. Kovin O. Mapping of evaporite deformation in a po-tash mine using ground penetrating radar: Upper Kama deposit, Russia / O. Kovin // Journal of Applied Geo-physics. – 2011. – Vol. 74, Is. 2–3. – P. 131–141.
  22. Sanfirov I. A. Shallow geophysical exploration of the Upper Kama Potash Salt Dep­osit / I. A. Sanfirov, Yu. I. Stepanov, K. B. Fat’kin, I. Yu. Gerasi­mova, A. I. Nikiforova // Journal of Mining Science. – 2013. – Vol. 49, Is. 6. – P. 902–907.
  23. Van Schoor M. Detection of sinkholes using 2D electrical resistivity imaging / Van Schoor M. // Journal of Applied Geophysics. – 2002. – Vol. 50. – P. 393–399.
  24. Zhou W. Effective electrode array in mapping karst hazards in electrical resis­tivity tomography / W. Zhou, B. F. Beck, A. L. Adams// Environmental Geology, 2002. – Vol. 42. – P. 922–928.