Экспериментальные исследования масштабного техногенного воздействия горных разработок на участок литосферы
    Панжин Андрей Алексеевич, научный сотрудник Института горного дела Уральского отделения РАН, Екатеринбург
    В данной статье обобщается опыт исследования масштабного техногенного воздействия горных разработок на верхнюю часть земной коры. Рассматриваются основные факторы техногенного воздействия и степень их влияния на массив горных пород. Рассмотрена геомеханическая модель участка литосферы, подверженного техногенному воздействию и произведены укрупненные расчеты возникающих деформаций в массиве горных пород. Для проверки модельных расчетов были проведены экспериментальные работы по определению величин техногенных деформаций. Измерения производились в зоне техногенного влияния горных работ Киембаевского ГОКа. При проведении геодезических измерений с помощью GPS-оборудования были получены фактические величины техногенных деформаций, которые были сопоставлены с величинами деформаций, полученными в результате моделирования на геомеханических моделях.
    Масштабная разработка месторождений полезных ископаемых сопряжена с мощным техногенным воздействием на земную кору. Длительные сроки эксплуатации месторождений, большие объемы перемещаемых пород, концентрация добычи на ограниченных территориях, все это способствует нарушению первоначального напряженно-деформированного состояния земной коры на обширных территориях. В результате такого воздействия наряду с естественными геомеханическими процессами, такими как тектонические подвижки по структурным блокам, естественные землетрясения возникают так называемые наведенные геомеханические процессы, вызванные техногенной деятельностью человека. Такие процессы по силе их проявления сопоставимы с естественными, а их опасность усугубляется тем, что они происходят в областях концентрации экономической деятельности человека. Каждая из форм проявления наведенных геомеханических процессов способна произвести серьезные нарушения жилых и промышленных объектов, в том числе экологически опасных, таких как атомные и тепловые электростанции, химические предприятия. Актуальность исследований вызвана тем, что только в районе горнопромышленного Урала существует на менее семи районов потенциально опасных по проявлению одной из форм наведенных геомеханических процессов вследствие достигнутых масштабов производства [1].
    В качестве факторов техногенного воздействия человека на земную кору выступают либо перемещения масс горных пород - выемка из карьеров и подземных разработок и складирование вскрышных пород и отходов обогащения в отвалы, либо нарушение гидрогеологического режима в связи с откачкой подземных вод. Источником формирования наведенных геомеханических процессов является нарушение первоначального равновесия в напряженном состоянии верхней части земной коры в результате добычи полезного ископаемого [2]. Вторичное поле напряжений формируется за счет образования выемок и пустот в горном массиве и за счет изостазического нарушения равновесия вследствие перемещения больших объемов горных пород, особенно при открытых разработках. При добыче твердых полезных ископаемых сопутствующими факторами выступают откачки подземных вод, образование депрессионных воронок. ............