авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Межотраслевой научный центр ВНИМИ Кемеровское Представительство ...»

-- [ Страница 3 ] --

Межблоковые взбросы ориентированы вершиной дуги преимущественно в юго-восточном направлении, указывая на аналогичное расположение максимальной горизонтальной составляющей горного давления. Однако один из крупноамплитудных сбросов на юго-западе района (соответственно и максимум горного давления в опущенном смежном блоке) ориентирован ортогонально в северо-восточных румбах.

Группа разноуровневых геодинамических блоков, ограниченная указанными сбросо-сдвигами, образует здесь полосу пятикилометровой ширины, которая, вероятно, представляет собой единый геодинамический блок более крупного, среднемасштабного ранга.

Внутриблоковые нарушения в основной своей массе субпараллельны границам геодинамических блоков и сообразно ориентировке Gmax в большинстве своем являются относительно пригруженными. В отличие от них в долине р. Тайбы в качестве тектонически ослабленной зоны обособляется система разгруженных внутриблоковых разломов, ориентированных субпараллельно направлению максимальной горизонтальной составляющей горного давления в массиве коренных пород района.

В пределах района в масштабе 1:25 000 по морфометрическим и космографическим признакам проявлено свыше150 внутриблоковых разломов. Их «плотность» на 1 кв км при площади рассматриваемой территории около 35 кв км в 20-25 раз больше, чем на карте Нарыкского района в масштабе 1:100 000 и составляет порядка 4-5 на 1 кв. км.

2.6. Анализ сейсмоактивности недр и сейсмогенных проявлений южной территории Кемеровской области на основе сейсмологических данных. Выделение сейсмогенных разломов и сейсмоконтролирующих структур За последние полвека проблемы освоения природных богатств Кузнецкого края связывались исключительно с наращиванием мощности горнодобывающих предприятий отрасли, внедрением более интенсивных технологий добычи. Как следствие, недра Кузбасса испытывали все более нарастающее воздействие мощных массовых взрывов, проводимых на крупнейших горнодобывающих объектах бассейна.

Вызываемые этими взрывами мощные импульсные нагрузки на недра уже на протяжении нескольких десятилетий рассматриваются как самостоятельный фактор сейсмического риска. Рассеиваясь и поглощаясь вмещающей геологической средой, сейсмическая энергия взрывных работ на протяжении длительного времени вызывает в ней медленные и необратимые изменения.

2.6.1. Эволюция сейсмогенных процессов в эпоху освоения природных богатств Кузбасса Перемещение из недр бассейна миллиардов кубометров горной массы инициируют развитие компенсационных процессов заполнения созданных в недрах вакантных пустот породами вмещающей геологической среды. С течением времени локальные процессы энерго массопереноса, направленные на восстановление естественного равновесного состояния нарушенных структур геологической среды, разрастаются до масштабов крупных промышленных зон Кузбасса. По мере их развития происходит оживление древних и формирование новых геодинамически активных структур.

В структурном отношении недра центрального и южного Кузбасса представлены мощной угленосной толщей позднепалеозойских осадочных отложений, залегающих в центре Кузнецкой котловины и разбитых густой сетью продольных разломов. Сеть активных разломов рассекает и смежные горные системы - Кузнецкий Алатау и Салаирский кряж, окаймляющие Кузнецкую котловину с северо-востока и юго-запада.

Своими корневыми структурами большинство из этих разломов связаны с крупнейшими планетарными сейсмогенными структурами Алтае-Саянского сейсмоактивного региона. Продолжительное воздействие горных работ на эти разломы инициировали их естественные сейсмогенные проявления вокруг промышленных зон, повысили сейсмичность недр, как отклик на происходящие в Кузбассе масштабные техногенные процессы.

Произошедшая в сентябре-октябре 2003 г. серия крупных Алтае Саянских землетрясений имела в районе их эпицентров значительные разрушительные последствия и ощущалась практически на территории всей западной Сибири. Эпицентры землетрясений находились в районе поселка Кош-Агач, в 300 км южнее границы Кемеровской области.

Балльность произошедших 27 сентября и 1 октября сейсмических толчков по шкале Рихтера на территории Кузбасса составляла до 3-4.

На протяжении полутора месяцев после их проявления в районе эпицентров постоянно отмечались сейсмические события с балльностью 3 5 в эпицентрах с числом до 1-5 событий в сутки с умеренной тенденцией на их затухание. Балльность этих толчков по шкале Рихтера на территории Кемеровской области составляла до 1 в центральной и северной территориях области и до 2 баллов вблизи е южной границы. В полной мере сейсмическая обстановка в Алтае-Саянском регионе до настоящего времени не стабилизировалась.

Сейсмическое воздействие прокатившихся по Кузбассу землетрясений надолго нарушило равновесное состояние недр региона и по ряду объективных признаков вызвало необратимые изменения в строении недр. Испытавшие интенсивное влияние этих землетрясений объекты химической и металлургической промышленности, здания, сооружения, подземные выработки и затапливаемые шахты в ближайшей перспективе должны рассматриваться как зоны повышенного геодинамического риска.

Сейсмическое районирование территории области основывается на выделении зон фактического проявления сейсмогенных свойств выявленных разломов и зон возможного проявления этих свойств в реальной перспективе. Основу его составляет анализ структур группирования очагов произошедших сейсмических событий, с учетом их глубинности и энергетических характеристик.

2.6.2. Положение сейсмогенных разломов В.И.Уломова на территории районирования. Их связь с промышленными мегаполисами Южного Кузбасса В соответствии с новой версией карты сейсмического районирования России ОСР – 97 (руководитель – чл. корр.

АН Узбекистана В.И. Уломов), учитывающей новейшие тенденции и обобщенные параметры развития сейсмологических процессов, территория Кузбасса отнесена к 7-8 балльной зоне сейсмичности по сравнению с 6-5 балльной по ранее действовавшей шкале (см. рис.1.1).

Существенное повышение балльности Кузбасса, как уже отмечалось, связано с ростом показателя сейсмической активности его территории, на которой ежегодно фиксируются сотни землетрясений невысокого энергетического класса «К» (К = lg E, Дж ).

Достаточно резкое повышение статуса сейсмоопасности территории Кузбасса, как крупнейшего промышленного мегаполиса Сибири, представляет собой новые реалии современного состояния недр региона, требующие решения проблем контроля геодинамической безопасности его недр. Даже в современной методике районирования ОСР-97 неучтенными оказались многие и исключительно важные для Кузбасса слагаемые энергетики недр. В этой связи отметим:

На развитие естественных сейсмических процессов в Кузбассе активное влияние оказывает деятельность его крупнейших промышленных центров и, прежде всего, крупных объектов угледобычи. Их мощная энергетическая нагрузка на недра ускоряет естественные тектонические процессы, происходящие в геологической среде, т.к. она «подпитывает» развитие систем крупных активных разломов на территории области, начинающих со временем проявлять сейсмогенные свойства.

Периодически возникающие локальные проявления огромного количества землетрясений низкого энергетического класса с малой глубиной гипоцентров связаны с рождением и развитием во вмещающей геологической среде вблизи крупнейших промышленных объектов новых сейсмогенных разломов. Природа таких землетрясений требует исследований на основе, в первую очередь, постоянных наблюдений на сети сейсмостанций Кузбасса.

Сейсмический характер приобретают проявления горнотектонических ударов, крупных горных ударов и внезапных выбросов угля и газа на угольных шахтах. По мере углубления горных работ усиливается сейсмическая составляющая энергии горных ударов, представляющая самостоятельную сейсмическую опасность для прилегающих территорий.

В оценках сейсмического риска территории Кузбасса на основе действующей схемы сейсмического районирования ОСР- особого адресного учета и контроля требуют объекты повышенной сейсмической опасности, включая ответственные технологические линии химического и металлургического производства, не допускающие деформаций и толчков с балльностью выше 3-4.

2.6.3. Энергетическое воздействие сейсмических событий на промышленные и жилые объекты Кемеровской области В обобщенном виде пространственное распределение эпицентров крупных землетрясений в самых густонаселенных территориях центрального и южного Кузбасса показано на рис. 2.1.

В рисунке структур группирования эпицентров землетрясений отчетливо выделяется направление ЗЮЗ-ВСВ, субпараллельное границам Кузбасса. Также можно заметить приуроченность рассеянных землетрясений к субширотным разломам направления ЮЮЗ-ССВ, в том числе Пеньковскому, Барнаульско-Сорочинскому, Кытмановскому, Ташелгино-Темирскому.

Концентрация землетрясений отмечается на отрезках субмеридиональных разломов - южная часть Мартайгинского разлома и его ответвлений (приблизительно 88°), южной части Кузнецкого Алатау (приблизительно 89° - 89°30') и Инского разлома (около 87°). Дуговые структуры по рисунку расположения эпицентров выделить затруднительно, по-видимому, землетрясения связаны с ним лишь на тех участках, где они совпадают с генеральным направлением.

В целом распределение эпицентров землетрясений на территории Кемеровской области достаточно неравномерно, северная часть в сейсмическом отношении более спокойная, чем южная. Наибольшая концентрация землетрясений отмечается в окрестностях Новокузнецка и Прокопьевска, именно в этом районе произошли крупнейшие исторические землетрясения с магнитудами M 6, I и наиболее сильные землетрясения последних лет (M = 3,5-4).

Также можно отметить миграцию зон сейсмической активности – наиболее сильные землетрясения последних лет смещены на юго-запад по отношению к историческим землетрясениям и, особенно, землетрясениям 60-80-тых годов ХХ века. В настоящее время наиболее сильные землетрясения сосредоточены в южной части Кузбасса и в районе Таштагола.

Одной из важнейших характеристик воздействия сейсмических волн на промышленные и жилые объекты является суммарный поток энергии и повторяемость сейсмических воздействий. Для различных строительных и технических задач необходимы различные оценки.

Для капитальных сооружений со сроком использования сотни лет важнее всего долгосрочные оценки, включающие самые крупные землетрясения, которые возможны за эти сроки. Поэтому, при построении карт изолиний выделения сейсмической энергии мы учитывали крупнейшие события всех каталогов, начиная с исторического (начиная с начала 19 века).

Полученная карта плотности выделения энергии за 200 лет (изолинии обозначают десятичный логарифм плотности энерговыделения в Дж/км2) представлена на рис. 2.9. Как легко видеть, область максимального энерговыделения e = 108-1011 Дж/км2 характеризует область наиболее активных сейсмопроявлений, внутрь которой попадают города Новокузнецк, Прокопьевск, Киселевск и Осинники. На ее восточной границе находится город Междуреченск.

Хотя энергия является наиболее информативным показателем, тем не менее, неточность ее определения очень сильно сказывается на значениях е и приводит к существенным искажениям. Например, события энергетических классов 9 и 9,5, как правило, трудно различить при измерениях сейсмических волн, а интенсивности колебаний для землетрясений этих классов почти не различаются между собой, однако при суммировании энергии одно событие класса 9,5 учитывается как три события 9 класса.

Поэтому представляется более продуктивным использовать другую величину, тесно связанную с энергией. Речь идет о высвобождающейся деформации, пропорциональной квадратному корню из энергии. Изолинии логарифма высвобожденной деформации (в условных единицах) за тот же период показаны на рисунке 2.10.

к ий ин с 5 айг ар т о-М й ки адн вс ко нь Зап Пе Б елово ий Киселвск ск ин оч 54 ор о-С Прокопьевск ск ль ау рн М еждурученск Ба Новокузнецк ский Осинники Мыски Кондомо_лебедян 6 ий Калтан ск ов ан тм Кы М ундыбаш ТемиртауКаз 53 Шерегеш й о й ск ки с Ин Таштагол ир ем ий -Т но рск ги ел -Шо ш Та й ки ин о мс То тайг Мар 88 85 86 87 Услов ные обозначения Рис.2.9. Плотность энерговыделения за 200-летний период Представленные на схеме изолинии обозначают десятичный логарифм плотности энерговыделения в Дж/км 1, кий и нс 1, 55 айг арт но-М ий пад вск ко нь За Пе 2, Бело во ий Киселвск ск ин 54 оч ор -С ко Про ко пьевск ьс ул на 1, р Ба М ежду ру ченск 1,5 Но во ку знецк 3, 2, кий Осинники Мыски Кондомо_лебедянс ий Ка лта н ск ов ан тм Кы 2, М у ндыб а ш Темирта уКа з 53 Ш ерегеш ой ск й ки 2, Ин рс Та шта гол ми Те о- 1, ин ий лг 1, рск е ш 1, Та -Шо 1 й ки мс ино То тайг Мар 2, 1, 88 85 86 87 Условные обозначения 2, 1, Рис.2.10. Плотность высвобождения деформации за 200-летний период (величины деформаций заданы в условных единицах, пояснения в тексте).

В целом карты близки между собой, некоторые изменения, в первую очередь, относятся к опасным зонам «второго ранга» в районе г.Таштагола и г. Крапивинский.

Обе карты показывают направления наибольшей сейсмичности. На рис. 2.10 также просматривается основное направление ЗЮЗ-ВСВ, три поперечных субширотных разлома и, в меньшей степени, два или три субмеридиональных разлома в южной части карты.

Для текущих задач важно не только энерговыделение при сейсмических событиях, но и сейсмическое воздействие промышленных взрывов. В основу анализа были положены данные подробных каталогов за последние годы (1988-1995 и 1998-2000 гг.), причем рассматривались полные каталоги без какой-либо селекции. Графики плотности выделения энергии и высвобождения деформаций в год на квадратный километр показаны на рис. 2.11 и 2.12. Для получения положительных значений логарифмов деформаций условные значения по отношению к рисунку 2. умножены на 100.

Полученные значения характеризуют сейсмические нагрузки, которые испытывают здания и другие сооружения в течение года. В отличие от предыдущего случая, между картами, представленными на рисунках рис. 2.11 и 2.12, существуют заметные различия. Согласно карте распределения энергии, наибольшую нагрузку испытывают сооружения в районе г.Прокопьевска, а по количеству высвобожденной энергии – в районе г.Междуреченска. Также карта деформации показывает большую нагрузку в районе г.Кемерово. Природа этих расхождений связана с тем, что высвобожденная деформация в большей степени зависит от кратности нагрузок. Как нам представляется, при невысокой балльности кратность нагрузки имеет большее значение, чем суммарная мощность выделения энергии.

Однако в целом, обе построенные карты показывают высокую нагрузку практически для всей территории Кузбасса, особенно его южной части. При этом вклад промышленных взрывов оказывается не меньше, чем вклад естественной сейсмичности.

4, кий ин с айг 4, ар т 5, о-М адн ий вск ко Зап нь 5, Пе Б елово 4, 4, 5, ий Киселвск ск ин 54 оч ор о-С Прокопьевск к ьс 4, ул а рн Ба Новокузнецк М еждурученск ский 6, Осинники Мыски Кондомо_лебедян й ки Калтан вс о ан м ыт К М ундыбаш 4, Темиртау Каз 4, Шерегеш й о ий 5,5 ск ск Ин Таштагол р ми 5, Те о ий ин рск лг е ш -Шо Та й ки мс ин о То тайг Мар 88 85 86 87 Услов ные обозначения 6, 5, 4, Рис.2.11. Плотность мощности энерговыделения от промышленных взрывов. Представленные на схеме изолинии обозначают десятичный логарифм плотности энерговыделения в Дж/км 3, к ий ин с 2, 1, айг 2,, арт 2, о-М ий 1, адн вск ко нь 2, Зап Пе 2, 2, 1, Б елово 2, й и ск Киселвск ин оч 54 ор о-С к ьс Прокопьевск ул а 3, рн Ба Новокузнецк М еждурученск нский Осинники Мыски Кондомо_лебедя ий 3, 2,7 Калтан к 1 вс,5но 2,2, 3, а 2 тм 3 2,2 2, Кы, М ундыбаш 1, 2, Темиртау Каз Шерегеш й о ий ск ск Ин 3, ир 3,5 1, Таштагол 3, м Те о- 2, й 2, н и рски лг е ш Та -Шо й ки мс ино 1, То тайг Мар 88 85 86 87 Услов ные обозначения 3, 2, 1, Рис.2.12. Плотность накопленных деформаций геологической среды от воздействия промышленных взрывов (величины деформаций заданы в условных единицах,. пояснения в тексте).

2.6.4. Особенности структур группирования очагов сейсмических событий вокруг промышленных зон и крупнейших горнодобывающих предприятий области Как было показано в предыдущих разделах, основные направления, по которым локализуется сейсмичность, в настоящее время не полностью совпадают с направлениями разломов, выделенными в подразделах 2.2 и 2.3. Точнее, одно субширотное направление (ЮЮЗ-ССВ), к которому принадлежат Пеньковский, Барнаульско-Сорочинский, Кытмановский, Ташелгино-Темирский и другие разломы, отчетливо просматривается на схемах расположения сейсмических событий.

Активность субмеридионального направления в последние годы существенно снизилась, а дуговые разломы видны на картах эпицентров сейсмических событий в малой мере, в основном в тех местах, где они принимают направление ЗЮЗ-ВСВ, наиболее отчетливо проявляющееся на этих схемах.

Для анализа выявленных для последних лет расхождений обратимся к космоснимкам различных масштабов, чтобы понять природу различий.

Проведенный анализ космофотоснимков масштаба от 1:22000 до 1:10000000 и результатов их дешифрирования, выполненных различными авторами, привел к следующим результатам.

На космофотоснимках самых крупных масштабов (1:22000 до 1:100000) линеаменты направления ЗЮЗ-ВСВ выявляются в основном локально в виде коротких отрезков и интерпретируются, главным образом, как внутриблоковые разломы, в редких случаях – как межблоковые, разделяющие геодинамические блоки с характерными размерами 2-5 км. Наиболее широко они представлены в южной части междуречья Тайбы и Тайды.

На космофотоснимках средних масштабов (1:200000 – 1:500000) наиболее заметны субмеридиональные и дуговые разломы, но начиная с масштаба 1:500000 линеаменты направления ЗЮЗ-ВСВ начинают проявляться в виде широких полос (cм. рис. 2.13). При этом в отличие от наиболее крупномасшабных снимков, эти полосы имеют длинные линии, пересекающие весь снимок.

На самых мелкомасштабных космофотоснимках (1:1000000 – 1:10000000) линеаменты отмечаются, как минимум, с той же отчетливостью, как и субмеридиональные и дуговые.

Область распространения линеаментов направления ЗЮЗ-ВСВ захватывает не только Кемеровскую область и ее ближайшие окрестности, но и все соседние регионы.

В то же время на космофотоснимках всех масштабов линементы направления ЗЮЗ-ВСВ видны менее отчетливо, чем линеаменты субширотного направления ЮЮЗ-ССВ.

На рисунке 2.8 сделана попытка выделить на мелкомасштабном космофотоснимке основные линеаменты направлений ЗЮЗ-ВСВ и ЮЮЗ ССВ в Кемеровской области и соседних регионах. Разумеется, не все выделенные линеаменты являются разломами, однако сопоставление с различными тектоническими схемами и картами расположения эпицентров землетрясений показывает, что многие из них несут признаки сейсмически или геодинамически активных структур.

Рис. 2.13. Основные линеаменты направлений ЗЮЗ-ВСВ и ЮЮЗ-ССВ в Кемеровской области и соседних регионах Следует отметить, что те же основные направления разломов характерны не только для Кемеровской области, но и для всего Алтае Саянского сейсмоактивного региона.

На основании расположения наиболее мощных сейсмических событий конца 90-тых-начала 2000-ых годов в Кемеровской области и в ее окрестностях на космофотоснимке выделены основные линейные структуры, с которыми, на наш взгляд, связаны эти события. На рис. 2. выделены лишь те структуры, с которыми связаны землетрясения. При достаточно высокой плотности очагов землетрясений, уверенно ложащихся на прямую (реже - дугообразную) линию, на карту наносились даже прерывистые структуры, выделение которых без сведений о землетрясениях было бы весьма проблематичным.

Разумеется, нет оснований утверждать, что абсолютно все показанные на рис. 2.14 линеаменты являются разломами, однако связь их с гипоцентрами землетрясений позволяет считать, что большую часть из них можно с высокой степенью надежности отнести именно к дизъюнктивной тектонике.

Белой линией на рис. 2.14 показан отрезок субмеридионального Мартайгинского разлома, на пересечении которого с разломами указанных направлений произошла значительная часть землетрясений в Южном Кузбассе. Отметим также, что и остальные сейсмические события в большой мере приурочены к узлам пересечения разломов двух основных направлений.

Увеличение отчетливости проявлений разломов направления ЮЮЗ-ССВ по мере перехода к более мелким масштабам указывает, что разломы этого направления являются более глубинными структурами, чем квазимеридиональные и дуговые разломы, чья проявленность в рельефе, наоборот, снижается при переходе к более мелким масштабам.

Отмечены тенденции перехода сейсмической активности к более глубоким и протяженным геодинамически активным разломам, слабо проявленным в рельефе. Местами передачи энергии от крупных сейсмических событий служили малые разрывы, связанные с глубинными разломами данных направлений. Возможно, в силу указанной особенности после Таштагольского и Прокопьевского землетрясений не происходили землетрясения более крупного энергетического класса. Однако фиксировались в большом количестве землетрясения низкого энергетического класса с малыми глубинами гипоцентров. В целом данное явление нуждается в более подробном изучении.

Исходя из этих соображений, а также местоположений эпицентров самых сильных и слабых землетрясений, можно высказать следующую гипотезу: участки совпадения, или, точнее, соединения поверхностных и глубинных разломов, расположенные близко к местам ведения горных работ, являются каналами передачи сейсмических процессов от неглубоких очагов к более глубоким и удаленным.

Рис. 2.14. Основные линеаменты, с которыми связаны сейсмические события на территории Кемеровской области В самом простом виде сейсмичность вблизи горных работ можно рассматривать как подвижки по разломам, вызванные в первую очередь не усилением сдвигающих сил, а ослаблением сжимающих за счет выемки породы в одном из крыльев разлома. Произошедшие подвижки вызывают перераспределение напряжений и появление мест концентрации напряжений на следующих участках разлома, более удаленных от места ведения горных работ в вертикальном или горизонтальном направлениях.

Чем большую область захватывает данный процесс, тем выше вероятность вспарывания разломов на больших участках и на больших удалениях от места ведения горных работ. Естественно, распространение данного процесса затухает с удалением от места ведения горных работ, однако продолжение ведения горных работ, с одной стороны, и наличие подготовленных очагов будущих землетрясений не позволяет этому процессу быстро затухнуть.

Выводы За все время наблюдений, о котором имеются исторические свидетельства (около 300 лет), самым мощным было повышение сейсмической активности на рубеже XIX и XX веков, когда на территории Кузбасса наблюдались 2 землетрясения с магнитудой 6, вызвавшие 7-балльные сотрясения. Более поздние и, по-видимому, более ранние повышения сейсмической активности не сопровождались столь сильными землетрясениями.

За период инструментальных наблюдений (с начала 60-тых годов ХХ века) наблюдалось три фазы повышения сейсмичности – в 1964 1969 гг., в 1985-1989 гг., и с 1998 (или 1997 г.) по настоящее время, а наибольшая сейсмическая активность наблюдалась в 1988 году.

Самые крупные наблюдавшиеся землетрясения относились к энергетическому классу (магнитуда 4-4.5). Последнее повышение сейсмичности является самым длительным. Оно включает как суммарно, так и в течение года, наибольшее количество землетрясений 9-11 энергетических классов, но в отличие от предыдущих, пока не вызвало ни одного землетрясения 12 класса.

Начиная с середины 60-тых годов начинает сказываться новый фактор роста сейсмичности – частые сейсмические события низкого энергетического класса и малых глубин гипоцентров (а с начала 80-тых идет резкий рост такой сейсмичности), продолжающийся по настоящее время и принимающий характер локальных «роений» в районах промышленных центров в зонах активных разломов (Междуреченск, Осинники, Полысаево, Таштагол, Кочура и т.д.).

Происходящие серии низкоэнергетических сейсмических событий, воздействуя на горный массив, препятствуют накоплению напряжений и подготовке наиболее крупных землетрясений.

Возможно, в этом состоит одна из причин отсутствия сейсмических событий выше 11 энергетического класса при последнем повышении сейсмической активности. В то же время стягивание сейсмических событий к местам ведения горных работ одновременно ведет к росту балльности сотрясений в городах и не снижает опасности для населения. Иначе говоря, растет вероятность (частота) сотрясений низких классов и снижается вероятность сотрясений высоких классов по шкале MSK-64.

Как было показано в предыдущих главах отчета, Кузбасс имеет сложное тектоническое строение, пересечен множеством разломов различных направлений, из которых основными являются субширотные направления ЮЮЗ-ССВ, субмеридиональные и дуговые разломы. Основная сейсмичность Кемеровской области до середины 80-тых годов была в основном связана с субширотными разломами и южными отрезками субмеридиональных разломов.

Влияние дуговых разломов на сейсмичность практически не отмечается.

С середины 80-тых годов началось изменение пространственного рисунка расположения эпицентров землетрясений. Основная сейсмическая активность в настоящее время связана в основном с более глубокими и слабо проявленными на поверхности разломами направления ЗЮЗ-ВСВ и, в меньшей степени, субширотными разломами направления ЮЮЗ-ССВ. Среди субмеридиональных разломов сейсмическая активность сохранилась только у южной части Мартайгинского разлома. Наиболее опасными местами являются пересечения разломов различных направлений.

Наиболее сейсмоопасным районом Кемеровской области является южная часть Кузбасса, в первую очередь район городов Новокузнецка, Прокопьевска, Киселевска и Осинники. На ее восточной границе наиболее опасным районом является Междуреченск. В этом районе, с одной стороны, произошли самые крупные исторические землетрясения, а с другой стороны, здесь же в настоящее время располагаются эпицентры слабых сейсмических событий в большом количестве. Другим опасным местом является район Таштагола, где широко развита сейсмичность низких энергетических классов, природа которых требует изучения.

Особая длительность современного повышения сейсмичности, по видимому, связана с ростом общей сейсмичности Алтае-Саянского региона и активизацией сейсмических процессов на всей планете, а ее особый характер (большое количество событий 9- энергетических классов при отсутствии событий 12 класса) – с большим вкладом слабых землетрясений в сейсмические процессы.

Тем не менее, в 2005 году появились признаки снижения сейсмической активности, и, возможно, в ближайшие год-два следует ожидать окончания затянувшегося периода сейсмической активности. Судя по опыту предыдущего периода повышения сейсмичности, наиболее мощные сейсмические явления произошли именно в конце периода и даже в первые годы после него, поэтому в ближайшие годы вероятны сейсмические события 11-12 классов, предположительно в районе ведения горных работ, активизирующих естественные тектонические процессы.

Переход сейсмической активности на более глубокие разломы существенно зависит от того, какая система разломов будет наиболее активна. При возвращении сейсмической активности к менее глубоким разломам можно ожидать возможность появления землетрясений с магнитудой 5 и 6-7-балльными сотрясениями вблизи мест ведения горных работ. Такие землетрясения могут нанести существенный ущерб сооружениям, расположенным на подработанных территориях, слабых грунтах и в местах расположения ослабленных разломов низких рангов.

2.7. Прогноз распределения современных полей напряжений в выделенных разломах Южного Кузбасса методами математического моделирования Естественное поле напряжений в области разрабатываемого месторождения полезного ископаемого является результатом взаимодействия всех элементов блочной структуры геологической среды.

Взаимное смещение и деформирование блоков определяют природное напряженное состояние массива горных пород, нетронутого горными работами. При оценке напряженного состояния участков месторождения необходимо учитывать различные факторы, такие как прочностные и деформационные свойства литологически разных пород, разнообразие размеров и форм блоков, пластов, залежей и т.д.

В реальных условиях невозможно учесть все блоки различного ранга и для конкретной ситуации достаточно принять во внимание лишь блоки, сопоставимые с характерными размерами решаемой задачи. Для условий решаемой задачи – это размеры очагов землетрясений, составляющие от сотен метров до первых километров. Блоки, размеры которых значительно превышают указанные характерные размеры, учитываются граничными условиями на внешней границе области или на бесконечности. Блоки же, размеры которых значительно меньше рассматриваемых в задаче, могут быть учтены интегрально, через свойства пород.

При математическом моделировании нетронутого напряженного состояния массив горных пород рассматривается как блочная структура, образованная разрывными нарушениями. Часто сами блоки рассматривают как упругие и считают, что все необратимые пластические процессы сконцентрированы на контактах блоков. В зависимости от типа нарушения (сдвиг, сброс, взброс, разрыв и т.п.) на контактах блоков задаются различные условия взаимодействия - от полного сцепления, до полного проскальзывания.

Особенность задач о системах взаимодействующих блоков состоит в том, что число границ (контактов) существенно больше, чем в обычных задачах, решаемых численными методами. Необходимость учета взаимодействия на всем множестве контактов приводит к резкому увеличению объема задачи, что отражается на точности вычислений.

Поэтому целесообразно использовать метод граничных интегральных уравнений (ГИУ) и такие методы вычислений, которые наилучшим образом приспособлены к учету упомянутой особенности.

Этой цели могут служить специальные формы ГИУ, содержащие только те величины, которые характеризуют контактное взаимодействие, а именно - усилия на взаимодействующих поверхностях и взаимные смещения (а не сами предельные значения смещений). Здесь существенно то, что в них фигурируют предельные значения неизвестных слева и справа от границы. При этом одни из неизвестных - силы остаются непрерывными. Другие же сопряженные с ними смещения - испытывают разрыв.

Однако, очень важно то, что в соотношения на контактах эти неизвестные обычно входят не произвольным образом, а только в линейной комбинации предельных значений или функций от такой линейной комбинации. Это позволяет заметно сократить объем вычислений при решении задачи, если надлежащим образом воспользоваться упомянутым фактором.

Контактные условия на границах блоковых структур в массиве горных пород. Свойства контактов во многих случаях в решающей степени определяют характер деформирования блочного массива.

Поэтому, прежде всего, необходимо остановиться на сути и форме представления контактных условий.

Здесь существенно то, что в них фигурируют предельные значения неизвестных слева и справа от границы. При этом одни из неизвестных силы остаются непрерывными. Другие же сопряженные с ними смещения испытывают разрыв. Однако, очень важно то, что в соотношения на контактах эти неизвестные обычно входят не произвольным образом, а только в линейной комбинации предельных значений или функций от такой линейной комбинации. Это позволяет заметно сократить объем вычислений при решении задачи, если надлежащим образом воспользоваться упомянутым фактором.

Для упрощения выкладок рассмотрим контактные условия, которым должны удовлетворять смещения на границах блоков, в плоской задаче.

Контактное взаимодействие описывается следующими, достаточно общими соотношениями, связывающими в локальной системе координат (n, ) вектор взаимных смещений в некоторой точке поверхности контакта с вектором напряжений на единице площади в той же точке [11-13]:

n an n ann bn b, т.е. (1).

an a b Элементы матрицы можно трактовать как жесткости пружин, расположенных между смежными единичными площадками блоков, а составляющие вектора b - как начальные усилия на этих площадках. Тогда блоки в каждой точке границ их взаимодействия оказываются связанными своеобразными пружинами. Поэтому даже при жестком взаимном смещении блоков на их границах возникают напряжения. Конечно, для абсолютно жестких блоков, кинематика которых характеризуется параллельным переносом и поворотом, эти напряжения следует привести к равнодействующей силе и моменту, которые удовлетворяют известным уравнениям механики.

Благодаря соотношению (1) и для абсолютно жестких блоков сохраняется возможность интерпретации результатов в терминах усилий (напряжений) на единичных площадках. Эта возможность важна не только для последующего учета деформируемости блоков, но и сама по себе, так как она позволяет сформулировать результаты вычислений в виде, приемлемом для использования общепринятых критериев прочности.

Отсутствие подобной возможности заметно сужает практическое использование ряда моделей.

Комплексные ГИУ для расчета напряженного состояния блочного массива горных пород. Массив горных пород состоит из блоков различных размеров и свойств, поэтому взаимодействие отдельных блоков должно учитываться при решении проблем горного дела. Известно, что подвижки по контактам блоков инициируют динамические явления в шахтах. С другой стороны, отработка месторождений полезных ископаемых вызывает эти подвижки и способствует появлению новых границ в блоковых структурах. Поэтому необходимо развивать численные методы для блочных систем.

Особенность задач о системах взаимодействующих блоков состоит в том, что число границ (контактов) существенно больше, чем в обычных задачах, решаемых численными методами. Это вызывает необходимость учитывать взаимодействие на всем множестве контактов.

Соответственно резко увеличивается объем задачи, что отражается на точности вычислений. Поэтому целесообразно использовать такие формы граничных интегральных уравнений и такие методы вычислений, которые наилучшим образом приспособлены к учету упомянутой особенности.

Этой цели могут служить ГИУ, содержащие только те величины, которые характеризуют контактное взаимодействие, а именно - усилия на взаимодействующих поверхностях и взаимные смещения (а не сами предельные значения смещений). Соответствующие им уравнения можно записать, используя известные граничные интегральные уравнения для каждого из блоков, объединив их в систему, и присоединить к ним выражения для предельных значений напряжений и смещений на общих границах и заданные контактные условия.

Однако такое прямое приложение имеющихся ГИУ для упругих элементов далеко не оптимально с вычислительной точки зрения, поскольку получающиеся системы оказываются весьма громоздкими и содержат излишнее число неизвестных. Более эффективно применение специальных форм ГИУ, позволяющих использовать ту особенность контактных задач, что усилия на соприкасающихся границах остаются непрерывными и зависят лишь от разности смещений.

Для исследования напряженного состояния упругих блоков при сложном взаимодействии на общих границах в [11-13] предложены ГИУ, обладающие тем важным свойством, что неизвестными служат не сами смещения границ, а только их разности, связанные с вектором усилий (при деформационном описании взаимодействия), или скорости разрывов смещений, связанные с определением вектора усилий. Тем не менее, даже при использовании современных ЭВМ и ГИУ такого типа, почти вдвое сокращающих число неизвестных, получение решения рассматриваемой задачи остается весьма сложной проблемой.

Рассматриваемые ГИУ можно записать в следующем виде [11-13]:

1 a1 a3 / 2f u a1 a3 f u d ln t at 21 i a1f 2 u d i 2i d t L t L L (2) 1 a1f u a2 1 a f u t a d t 2i 1 2 d 2i a1f ud t 2 f 0, 2i L L L где: L - совокупность внешних границ контактов блоков (рис. 2.15);

, t - комплексные координаты точек на L;

1 t i nm dt;

u u u ;

a1 f ;

E E nn t 1 2 1 1 2 1 a3 4 ;

a2 4 ;

E E E E nn, nm - нормальная и касательная составляющие вектора напряжений на контакте в локальной системе координат (m совпадает с направлением движения по контуру;

n направлен вправо от него);

a произвольное вещественное число с размерностью длины;

, E коэффициент Пуассона и модуль упругости блока.

Рис. 2.15. Схемы блоковых структур.

Направление движения по L на внешней границе блоков выбирается так, чтобы совокупность блоков оставалась слева (на общих границах блоков оно произвольно). Знаками плюс и минус отмечены характеристики, отвечающие блокам, находящимся слева и справа от направления обхода. На контактах блоков напряжения и разности смещений не произвольны, а связаны соотношениями реологии шероховатых взаимодействующих поверхностей (1).

В соотношениях (1) под nn, nm и n, m можно понимать приращение напряжений и разности смещений и относить их к инкрементальному описанию взаимодействия на границах блоков.

Существенно отметить, что матрица в (1) может быть положительно определенной (при упругом взаимодействии или упрочнении на контактах) или не обладать этим свойством (при разупрочнении на контактах). Поэтому в общем случае, наряду с нахождением напряженно деформированного состояния блоков, исследованию подлежит и устойчивость их системы. Как частные случаи соотношения (1) описывают полное сцепление, гладкий контакт, а также обычные граничные условия (заданы усилия или смещения).

d E Re a z x0 y0, x y ud 2i1 L z L e 2i z E 2 a 3 a ud y x 2i xy ud d 4i1 L z L z L z (3) 2 i z u 1 e 3 8i1 d u u i ud d z z z L L L e 2i z d a 3 a 1 f d 3 4 a 1f a 1e 2i d z z L z L L 1 2 x 0 y 0 z y 0 x 0 2i xy 0 z, где: z - комплексная координата точки внутри блока;

x 0, y 0, xy0 напряжения на ;

- угол наклона между касательной к контуру блока и осью x.

Решение уравнения (2) позволяет сразу определить неизвестные величины на границах блоков, не вычисляя их во внутренних точках всех блоков. Для некоторого класса задач этим можно ограничиться. При рассмотрении же ряда вопросов важным является оценка напряженно деформированного состояния каждого блока. После решения уравнения (2) напряжения и смещения в произвольной точке любого блока определяются по формулам (3) [11-13].

Представленный выше метод реализован в виде программы BLOCKS2D, которая зарегистрирована в РосАПО[ 14].

Для моделирования картины распределения напряжений блоковых структур Кузнецкого бассейна, рассматривались вертикальные сечения и плоские сечения, параллельные земной поверхности, со следующим соотношением главных напряжений: 1:2: 3 = 2.0:1.2:1.0 (1 – широтное, 2 – меридиональное, 3 - вертикальное). Величина и соотношение главных напряжений получены по методике оценки тектонического строения массива пород и анализа активности разломов. Полученное соотношение главных напряжений и их направление совпадает с данными, приведенными в работах [15-17].

Следует отметить, что существенное влияние на напряженное состояние блочного массива горных пород оказывают граничные условия на контактах блоков. Поэтому при задании граничных условий необходимо привлекать данные натурных наблюдений за подвижками по разломам и нарушениям. Исходя из выполненного анализа степени подвижности разломов между блоками различного ранга на всех контактах, выделены следующие участки: полного проскальзывания, частичного проскальзывания и полного сцепления.

Однако, принимая во внимание, что мы обладаем недостаточным объемом информации о напряженном состоянии в этом регионе и условиях взаимодействия по разрывным нарушениям, представляется целесообразным провести оценку напряженного состояния при максимальных условиях взаимодействия по контактам блоковых структур.

А именно, на выявленных активных участках разломов задавать условия полного проскальзывания.

На рис. 2.16 представлена схема блоковой структуры массива горных пород южной части Кузнецкого бассейна, выделенной методом геодинамического районирования.

На рис. 2.17 приведены результаты расчета напряжений x и z в пределах выделенной системы блоков, вызванных наличием активных участков разломов. Как видно из рисунков зоны повышенных напряжений (z1.2) наблюдаются практически во многих блоках южной части Кузнецкого бассейна. Полученные результаты отражают изменение напряженного состояния блочного массива горных пород при принятых условиях взаимодействия по контактирующим поверхностям и соотношения величин главных напряжений.

Морфоструктурный анализ позволяет определить направление и интенсивность движения отдельных блоков на рассматриваемой территории. Результаты этого анализа и данные сейсмических наблюдений показывают, что некоторые участки разрывных нарушений испытывают в настоящее время относительные подвижки по их контактам. Результаты расчетов также показывают повышенную напряженность в прилегающих к ним блоках.

Киселевск кий с мир -Те тно елг Таш Новокузнецк Междуреченск Осинники Калтан Малинов ка й бедско Ку зедеев о ко-Ле Му ндыбаш Темиртау мс Кондо Шерегеш Шалым Усть-Кабырза Таштагол Спасск инский Мартайг Рис. 2.16. Базовая схема блоковой структуры южной части Кемеровской области для построения прогнозных карт напряженного состояния недр средствами математического моделирования.

Чередование зон разгрузки и зон повышенного горного давления вдоль Ташелгино-Темирского, Мартайгино-Шорского, Безымянного № 1, Безымянного № 6, Мундыбашского и других нарушений указывает на потенциальную возможность подвижек геологических блоков по контактам этих нарушений, сопровождающихся явлениями сейсмического или крипового характера.

а).

ий рск й ки ми вс те н о но и ма елг т Таш Кы № № ый й ы нн янн мя зы й№ № Бе ым й ны м ян ны Без ян ки й м № ы й нс ез ны Б р га Б ез ы ян м Ты аусский ы ско й Темирт ез Б ско -ле бед № № № й ны ый Безы мянный ян нн м ы мя ез Кон дом Б зы Бе № ны й ск ий й ски баш м ян нды о- ш ор Му Б ез ы ин ск та йп М ар б).

ий рск й ки ми вс -т е но ин о ма елг т Таш Кы й№ № ый нны нн мя № ы й№ мя ез й Б ны зы м ян ны ян й Бе м ки № ы й ез нс ны Б р га Б ез ы ян м Ты кий ы ед ск ой Темирт аусс ез Б № № ск о-л еб № й ны й Безы мянный ян ы нн м зы мя Ко нд ом Бе зы Бе ый № ий й ски м я нн баш о р ск нды Му Б ез ы ко -ш инс та й п М ар Рис. 2.17. Прогнозная карта напряженного состояния недр (распределения величин напряжений x и z) в южной части Кузнецкого бассейна.

2.8. Заверка сейсмически и геодинамически активных разломов геофизическими методами Методологическая основа выполнения заверочных работ на основе подземных геофизических наблюдений. Методический принцип, заложенный в основу использования геофизических методов оценки распределения зон относительной нагруженности недр вблизи геодинамически активных разломов, заверки наличия и положения активных разломов, заключается в выявлении специфических аномалий геофизических полей в подземных выработках и на земной поверхности, свойственных рассекающим недра активным разломам.

Заверка положения активных разломов, уточнение их фактического положения, характер и степень влияния на геологическую среду проводилась при выполнении геодинамического районирования территории шахт "Осинниковская", "Юбилейная", "Алардинская", "Абашевская", "Усинская", "р-з Ольжерасский", "р-з Сибиргинский", "шахта №7, "Котинская", "Талдинская-Западная-1", Талдинская-Западная 2"до карт и схем различного масштаба.

В настоящее время в Кузбассе используются две группы методов оценки напряженного состояния массива, позволяющие выделять зоны и положение активных разломов.

Первой из них отметим группу геофизических методов контроля, преимущество которых состоит в оперативности получения информации о состоянии массива и представительном охвате области эксперимента при постановке исследований. Их относительно слабой стороной остается косвенный характер зависимости регистрируемых характеристик от показателей напряженного состояния пород в массиве. Как правило, указанный недостаток компенсируется избыточным набором измерений на прогнозируемых участках, а также многократным проведением этих измерений в случае неоднозначной интерпретации их результатов.

Участки территории земной поверхности, подверженные влиянию современной тектонической активности характеризуются нестабильным состоянием недр. В основе использования геофизических методов оценки геодинамической активности недр лежит известный факт проявления резких аномалий в структуре естественных и наведенных физических полей вблизи очагов напряженного состояния массива и геодинамически активных нарушений. Аномалии эти проявляют себя как в пространственной изменчивости регистрируемых параметров излучения, так и в резких временных вариациях параметров полей вблизи очагов концентрации напряжений и геодинамически активных нарушений на фоне слабо изменяющихся во времени параметров физических полей на удалении от указанных аномальных зон.

Вторая группа методов основана на непосредственном механическом воздействии на массив (точнее на его малую часть) и регистрации реакции массива угля на это воздействие. Бесспорным преимуществом механических методов является то, что регистрируемые ими характеристики непосредственно отражают процессы макро- и микро разрушения угля в массиве, а также способность материала угля сопротивляться этому разрушению с учетом их фактического напряженного состояния. Получаемые при этом характеристики массива носят точечный характер, имеют большой разброс данных по площади эксперимента и не могут быть воспроизведены повторно в одной и той же точке.

Первая группа методов оценки напряженного состояния при помощи геофизических методов включает в себя:

метод наведенных электромагнитных полей с помощью аппаратуры типа АЭШ – 1;

метод регистрации параметров естественного электромагнитного излучения с помощью аппаратуры типа "Импульс".

Вторая группа методов (механические методы) оценки напряженного состояния массива включает в себя:

исследование напряженного и удароопасного состояния краевых частей пласта методом по выходу бурового штыба;

комплексные исследования прочностных свойств угля и вмещающих пород как элементов геомеханической системы;

исследования фазово-физических свойств угольного массива.

В заверке положения активных разломов и уточнения их фактического положения на шахтах "Алардинская", "Осинниковская", "Юбилейная", "Абашевская", "Усинская", "р-з Ольжерасский", "р-з Сибиргинский", "шахта №7, "Котинская", "Талдинская-Западная-1", Талдинская-Западная-2" была использована первая группа методов, с помощью аппаратурных комплексов "ИМПУЛЬС" и "АЭШ-1", которые выполнялись в широком временном интервале с 2000 г. по 2005 г.

В последние десятилетия ВНИМИ активно использует для выделения геодинамически активных систем метод ИЭМИ, основанный на регистрации естественного импульсного электромагнитного излучения пород из очагов их разрушения в диапазоне частот 20-50 кГц. Для указанных целей наиболее эффективно применяются разработанные во ВНИМИ аппаратурный комплекс "ИМПУЛЬС" и метод наведенных электромагнитных полей (с помощью аппаратуры типа АЭШ – 1).

Геофизические наблюдения аппаратурным комплексом "ИМПУЛЬС" производятся методом регистрации параметров импульсного электромагнитного излучения в точках наблюдений (в местах установки антенны) по схемам продольного электропрофилирования.

Признаками нестабильного состояния недр и связанной с этим геодинамической опасности производства горных работ в указанных зонах по данным геофизических наблюдений служат:

участки нестабильных (во времени) значений импульсного электромагнитного излучения, выявляемые по сериям режимных или повторных наблюдений;

участки локально проявленной аномально высокой интенсивности излучения;

участки резких контрастных перепадов уровня регистрируемого излучения на смежных точках профиля.

Метод оценки геомеханического состояния горного массива при помощи инструментальных геофизических наблюдений аппаратурой АЭШ-1 основан на зависимости электропроводности горных пород от величины горного давления (их напряженности), степени расслоения и трещиноватости. В основе такой оценки лежит зависимость амплитуды электромагнитного поля от удельной электропроводности горных пород.

Наблюдения по схеме электромагнитного профилирования представляют собой регистрацию интенсивности и уровня естественного импульсного электромагнитного излучения из массива горных пород в замерных точках, расположенных в горных выработках. Регистрация интенсивности и уровня ИЭМИ в горных выработках производилась по направлениям: вдоль оси выработок (приемная антенна аппаратуры ориентировалась вдоль оси выработок);

азимутальные наблюдения с шагом разворота приемной антенны 450.

р-з Талдинский р-з Бачатский шахта "Талдинская-2" шахта № р-з Киселевский Киселевск разрез "Ольжерасский" 6.1 12.03.1903 5.7 19.07.1898 шахта "Осинниковская" Новокузнецк шахта "Усинская" 4 20.10. разрез Осинники Междуреченск "Сибиргинский" шахта "Алардинская" р-з Осинниковский кой ебедс Рис.2.18. Участки проведения подземных геофизических заверочных работ на месторождениях южной территории ско-Л Кемеровской области в зонах е интенсивного промышленного освоения. Участки заверки обозначены м Кондо красным символом графика.

Малиновыми линиями обозначены основные геодинамически активные структуры Южной территории Кемеровской области.


Черными линиями обозначены геодинамически активные структуры меньшего масштабного ранга и геологические нарушения. Красными тонированными кружками обозначены эпицентры исторических землетрясений, в прилагаемых к ним надписях указаны магнитуды и даты их проявлений. Кружками обозначены землетрясения, произошедшие в период их инструментальной регистрации (1963-2005 гг.). Точками обозначены эпицентры малоэнергетических сейсмических событий, произошедших за период 1963-1995 гг. (красным цветом)и1998-2000гг.(синим цветом).Болотные и коричневые тонированные области указывают положение угольных шахт и разрезов Кузбасса а б Значения Глубина зондирования, м показателя "F" 9 2. 1. 1. 7 1. 6 1. 1. 0. 4 0. 0. 0. 2 0. Пункты зондирования в Рис. 2.19. Результаты инструментальных геофизических наблюдений в конвейерном штреке 0-4-1 г пласта IV шахты "Томусинская 5-6".

а) Результаты оценки геомеханического состояния пласта IV-V.;

б) Результаты оценки геомеханического состояния пласта IV-V в изолиниях относительного показателя напряженности;

в) Результаты оценки геомеханического состояния кровли пласта IV-V в зонах геодинамически активных нарушений.

Положение объектов подземной угледобычи в структурах геодинамически активных разломов и территории заверки.

Практически на всех отрабатываемых в настоящее время и закрытых (затапливаемых) угольных шахтах Кузбасса происходили горные удары и внезапные выбросы угля и газа, являющиеся причиной дополнительного техногенного воздействия на массив.

Практика отработки угольных пластов, склонных к горным ударам, в пределах Кузнецкого угольного бассейна показала, что проявлению горных ударов наряду с горнотехническими факторами в равной степени способствуют неблагоприятные геодинамические условия отработки месторождений. Прежде всего, это наличие геодинамически активных разломов в местах проведения горных работ, предопределяющих картину неравномерного распределения природных напряжений в горном массиве и условия их возрастания в периоды геодинамической активности региона.

Зачастую такие разломы, а также чередующиеся с ними зоны ослабленных трещиноватых горных пород, не могут быть выявлены на стадии геологоразведочных работ, и даже непосредственно при подземном геологическом картировании выработок, ввиду отсутствия четко выраженных плоскостей сместителей.

Район угледобычи на территории выполненного районирования (южная часть Кемеровской области) пересекают Кытмановский, Безымянные, Тырганский, Инской, Ташелгино-Темирский, Мартайгинский разломы. Кроме этих разломов, на территории районирования развито большее количество разломов среднего и мелкого масштабного ранга. Их описание приводится лишь для территорий проведения детального районирования до масштаба карт 1:5000.

Наибольшее распространение неотектонические разломы различного масштабного ранга получили на участках освоения недр в Прокопьевско-Киселевском и Томь-Усинском районах.

В Прокопьевско-Киселвском районе имеется самая большая концентрация полей как действующих, так и закрытых шахт, взаимно граничащих и взаимно перерывающих друг друга. Из крупных разломов шахтные поля данного района пересекают Кытмановский, Безымянные и Тырганский разломы, а также разломы среднего масштабного ранга, общие количество составляет около 20. Кытмановский и Безымянный № разломы ложатся на поля шахт "Зенковская", "им. Ворошилова", "им.

Дзержинского" и "Коксовая" (из действующих), "Ноградская", "Северный Маганак", "Центральная" и "Красный углекоп" (из числа закрытых).

Тырганский разлом меридионально пересекает весь рассматриваемый район с юга на север и проходит практически по всем полям шахт.

Отношение площади угледобычи к общему количеству развитых на ней разломов крупного и среднего масштабного ранга составляет 1,3 км2/ разлом.

В Томь-Усинском районе через поля шахт "р-з Сибиргинский", "Томская", "им. Ленина", "Томусинская 5-6" (действующие шахты) и "Усинская" и "им. Шевякова" (закрытые шахты) проходит крупный разлом Ташелгино-Темирский. Около 20 километров восточней от границ шахт "Распадская" и "Томусинская 5-6" проходит разлом Мартайгинский.

Из разломов среднего масштабного ранга к Томь-Усинскому району приурочены: Мрасс-Тутуяский;

Тыдынский-1 и Тыдынский-2;

Кумзакский;

Майзаский;

Ольжерасский;

Усинский и Чексу, названные по именам картографических объектов местности - речек и вершин гор. Так, в частности, разлом Тыдынский-1 пересекает поле шахты "Томская" и сочленяется с Ташелгино-Темирским разломом;

поле шахты "Усинская" заключено между разломами Ольжерасский и Усинский, сочленяющиеся с Ташелгино-Темирским и Тыдынским-1 и Тыдынским-2 разломами;

поле шахты "им. Ленина" заключено между разломами Усинский и Кумзаский;

поле шахты "Распадская" пересекает Ольжерасский (включая два сопутствующих ему разлома) и Усинский разломы. Отношение площади угледобычи к общему количеству развитых на ней разломов крупного и среднего масштабного ранга составляет 57 км2/разлом.

Осинниковский и Кондомский районы Кузбасса менее техногенно нагружены и подвержены влиянию объектов подземной угледобычи, здесь развито ограниченное число шахт, ныне действующие – "Осинниковская" (включая "Тайжинский" район), "Алардинская" и "Карачиякская", закрытые – "Высокая", "Шушталепская" и "Северный Кандыш". Что касается тектонических разломов, то из крупномасштабного ранга этот район пересекают Ташелгино-Темирский и Инской разломы, последний пересекает поля шахт "Осинниковская" и "Алардинская".

Для решения практических задач по безопасному вскрытию, подготовки и отработки угольных пластов в пределах шахт "Осинниковская" и "Алардинская" нами выполнено геодинамическое районирование полей этих шахт с детализацией карт неотектонической нарушенности до масштаба 1:5000, наиболее удобной для использования при проектировании. Неотектоническая схема масштаба 1:5 000 включает в себя большое количество структурных элементов региональных и зональных рангов, а также закономерно сопряженных с ними локальных активных разломов мелких масштабных рангов.

По данным геодинамического районирования поля шахты "Осинниковская", на е территории развиты следующие неотектонические структуры (разломы) мелкого масштабного ранга: Кондалепский, Широтный, Пилотный, Встречный, Кайдапсинский, Южный Широтный, Связной, Граничный, Каландасский, Подрусловый, Буканакский, Черноречный и Кольцевые структуры.

В пределах горного отвода шахты "Алардинская" получили распространение вертикальные раздвиги разгрузочного и инфильтрационного типа, наклонные сбросы, наклонные взбросы и надвиги, наклонные подвиги, субвертикальные сдвиги и разломы с переменной кинематикой, купольные поднятия и сопутствующие им зоны горизонтального сжатия и растяжения.

Байдаевский, Новокузнецкий и Араличевский районы, несмотря на их широтное заключение между крупномасштабными Кытмановским и Ташелгино-Темирским разломами, и меридиональное пересечение Инским разломом, характеризуются минимальным числом второстепенных – среднемасштабных разломов. Стоит отметить, что Инской разлом пересекает поля шахт "Юбилейная" и "Абашевская", проходит западнее в 10 – 15 км от границ шахт "Полосухинская", "Большевик" и "Антоновская". Среднемасштабного ранга разломы (их общее число около 7) приурочены к полям шахт "Юбилейная", "Абашевская" и "Полосухинская".

Что касается Ерунаковского района Кузбасса – он, несмотря на ежегодно возрастающие темпы его освоения угольными предприятиями, является наименее изученным как в геологическом, так в и неотектоническом плане. Детальное геодинамическое районирование Ерунаковского района проделано ранее и сопряжено оно также с решением практических задач по безопасному вскрытию, подготовке и отработке угольных пластов, выполнено оно только лишь для Соколовского и Талдинского месторождений.

Ерунаковский район по неотектоническому положению сравним с Новокузнецким, также заключен в блоке между крупными Барнауло Сорочинским – Кытмановским (широтно) и Инским – Западно Мартайгинским разломами (меридионально).

Детальное геодинамическое районирование Соколовского месторождения,начиная с масштаба карты 1:200 000 до масштаба карт 1:5 000 – поля шахты "Соколовская" ("Шахтоучасток №7" или "шахта №7" ОАО "ИК "Соколовская"), позволило установить наличие различных по рангу и типу геодинамически активных структур в пределах этого месторождения, преимущественно, это наклонные сбросы, наклонные взбросы и надвиги, наклонные подвиги, субвертикальные сдвиги и разломы с переменной кинематикой, купольные поднятия.

Один из крупнейших на территории Ерунаковского геолого промышленного района меридиональный геодинамически активный разлом 1 масштабного ранга (Нижнетыхтинский). Разлом простирается на несколько десятков километров, ограничивая крупный геодинамически активный блок с юго-запада. Севернее поля шахты №7 разлом имеет меридиональную ориентировку, плавно меняющуюся в районе шахтного поля на северо-западную.

Ортогональным по отношению к описанной выше морфоструктуре является геодинамически активный разлом СВ простирания, маркируемый долиной реки "Средняя Саланда". По морфоструктурным признакам Саландинский разлом отнесен к разломам 4 ранга. Несмотря на необычно большую для структур данного масштабного ранга протяженность (более 40 км), разлом является внутриблоковым и в реконструированном иерархическом ряду зависимым от динамического режима пересекающего его юго-западного разлома 1 ранга.

Единственной системой активных разломов, проявляющей себя лишь на мелкомасштабных планах (в масштабах всего Ерунаковского геолого-промышленного района или его крупных промышленных зон), является система широтных разломов сдвигового типа. На схеме геодинамического районирования территории промышленного района по топооснове масштаба 1:200 000 дешифрированы следующие разломы широтного простирания: два широтных разлома 1 ранга;


два разлома ранга;

один широтный разлом 4 ранга. Они сформировали единую нерегулярную сеть крупных неотектонических структур широтного простирания в центральной части Ерунаковского района. Разломы имеют достаточно выдержанное простирание, весьма большую протяженность (многие десятки км), идентичную схему построения с аналогичными геодинамически активными структурами Северного и Южного Кузбасса.

На районируемой территории кольцевые структуры представлены Центральным купольным поднятием в границах шахтного поля и тремя кольцевыми просадочными образованиями восточного фланга месторождения, захватывающими площадь шахтного поля на выходах пластов под наносы (на безопасных глубинах разработки). Роль таких структурных образований, как концентрические купольные поднятия, рассматривается в современной геодинамике недр с позиции отражения в них глубинных процессов энерго-массопереноса материала геологической среды и газонасыщенных флюидов из подстилающей угленосной толщи.

Формирование купольной структуры предполагает длительный срок е эволюционного развития от пликативных нарушений под действием воздымающих движений геологических слоев, развития кольцевых и радиальных тектонических нарушений над ядром купольного поднятия, до выхода нарушений на земную поверхность.

В процессе проведения наклонных стволов "шахты №7" проявились признаки наличия более молодого, чем рассмотренные выше, геодинамически активного нарушения меридионального простирания, которое названо "Секущим" и рассматривается как продолжение другой активной тектонической зоны 9 ранга, прослеженной вблизи северной границы шахтного поля.

Что касается шахты «Котинская», то по данным карты неотектонически активных разломов масштаба 1:200 000, поле этой шахты заключено в "треугольнике" между двумя разломами 1 масштабного ранга (с севера и на юго-западе) и разломами 4 масштабного ранга (Саландинским).

Оценка распределения зон относительной нагруженности недр вблизи геодинамически активных разломов, заверка наличия и положения активных разломов и степень влияния на геологическую среду, осуществлялась при выполнении геодинамического районирования до карт и схем различного масштаба на шахтах: «Осинниковская», «Юбилейная», «Алардинская», «Абашевская», «Усинская», «р-з Ольжерасский», «р-з Сибиргинский», «шахта №7», «Котинская», «Талдинская-Западная-1», «Талдинская-Западная-2».

По результатам районирования сделаны следующие выводы:

В направлении с юга на север Кемеровской области транзитно через поля шахт "Алардинская", "Осинниковская" и "Соколовская", характеризующихся как наиболее неблагоприятных в отношении форм проявления горного давления, проходит крупный Инской разлом.

Инструментальными геофизическими наблюдениями аппаратурой АЭШ-1 в выработках пройденных по различным угольным пластам шахт Томь-Усинского района установлено неоднородное состояние углевмещающего массива, с наличием зон повышенной трещиноватости угля и пород, чередующимися с ненарушенными участками массива. На момент проведения наблюдений повышенных напряжений в горном массиве, негативно влияющих на ведение горных работ, не установлено. Однако отрабатываемые вышеперечисленными шахтами угольные пласты этого района по проявлявшимся признакам удароопасности характеризуются как весьма склонные, и даже как опасные по горным ударам. Так, на шахте "Усинская" при отработке пласта III в период времени с 1978 по 1989 г.г. произошло 12 горных ударов. Все они произошли при подходе очистных забоев к тектоническому нарушению.

В Осинниковском районе инструментальными наблюдениями, проведенными по пласту Е-5 обнаружено, что трассы выделенных геодинамически активных разломов "Граничный", "Подрусловый" являются границами дискретного состояния геолгической среды и разделяют участки различно проявленных в нем структурных изменений, что является заверочными признаками разломов. Трассы выявленных разломов не имеют четко выраженных сместителей и представляют собой протяженные зоны повышенной трещиноватости и изменчивого состояния пласта и углевмещающей толщи, проявлены слабыми структурными изменениями и повышенными концентрациями напряжений.

Соколовское месторождение Ерунаковского района наиболее подвержено воздействию неотектонических структур. Детальная разведка шахтных полей этого месторождения дает представление только о строении шахтного поля, но не позволяет в полной мере выделить все закономерности формирования напряженного и удароопасного состояния. При вскрытии пласта и проведении в нем горных выработок происходили интенсивные динамические проявления, вблизи них формировались зоны повышенных напряжений, изменявшие свои формы и размеры по мере увеличения глубины горных работ. С течением времени напряженность массива снижается, имеется зональный характер распределения нагрузок, то есть чередование областей с низким и повышенным уровнем нагрузок (повышенные нагрузки отмечаются как в зоне влияния очистных работ, так и за пределами зоны влияния очистных работ). При достигнутых глубинах ведения горных работ (до отметки – 30 м, соответствующей глубине 330 метров), реальное влияние на удароопасное состояние массива оказали разломы Секущий (взбросо сдвиг 8 ранга), Вершинный (взброс 7 ранга) и Склоновый (сдвиг ранга). Все они по масштабной иерархической шкале относятся к геодинамически активным структурам низшего масштабного ранга, что указывает на своеобразие современной геодинамической обстановки в районе месторождения, заключающейся в том, что наиболее активными на территории шахтного поля являются не самые крупные, а самые молодые структуры.

Горно-геологические условия в пределах Талдинского месторождения можно охарактеризовать как благоприятные и осложненные только наличием взброса IV-IV. Ширина зоны тектонического влияния взброса IV-IV составит 150 – 180 метров. В пределах зоны влияния взброса IV-IV в горном массиве имеются повышенные напряжения, неустойчивые породы и уголь, а также возможно поражение пласта "оперяющими" малоамплитудными нарушениями.

2.9. Типизация выявленных геодинамически активных разломов по масштабному признаку (протяженности разломов).

Положение зон геодинамического риска При оценках форм и мер геодинамических рисков в современной геодинамике используются различные подходы и критерии их количественного описания. При решении поставленных в настоящем отчете задач исследований использованы два подхода к оценке рисков, первый из которых основан на учете масштабных признаков активных разломов (протяженности их в плане), второй - на степени «проявленности» этих разломов в строении недр и земной поверхности, косвенно оцениваемой по количеству подтверждающих их положение заверочных признаков (методов выявления).

В настоящем разделе дана оценка мер рисков, представляемых выявленными геодинамически активными структурами на основе масштабного признака их строения (протяженности разломов). Этот признак в наибольшей мере характеризует меру вероятности развития опасных сейсмических и геодинамических процессов в выделенных зонах.

Оценка рисков по второму фактору - степени их проявленности в современном строении недр, в большей степени характеризует степень современной сейсмической и неотектонической активности разломов, а следовательно и более высокую энергетику развития опасных сейсмических и геодинамических процессов в зонах разломов. Оценка мер рисков по этому фактору будет дана в разделе 5.

На «Схеме …» (рис. 2.20) разрывные нарушения, проявленные на территории южной части Кемеровской области и установленные по комплексу геолого-геофизических методов, дифференцированы по уровню их геодинамической опасности на 3 категории исходя из следующих соображений.

К наиболее опасным отнесены разломы протяжнностью более 80км преимущественно близмеридионального и северо-восточного простирания, в основном и определяющие блоковое строение южной части Кузнецкого бассейна.

Геодинамическая опасность этой группы разрывных нарушений оценена в 6-7 условных баллов. О значимости этих разломов, их ведущей роли в геодинамической ситуации на данной территории говорит тот факт, что к ним тяготеет основное количество землетрясений. Горные удары, внезапные выбросы угля и газа и другие негативные проявления также приурочены в основном к зонам этих нарушений [7].

Основное количество таких наиболее опасных в геодинамическом отношении разломов сконцентрировано в северо-западной части территории, в районе г.Прокопьевска –г. Новокузнецка. К следующей по геодинамической значимости категории отнесены разломы длиной 20- км, оцененные в 4-5 условных балла. Эти разломы сравнительно равномерно распределены по площади. Наконец, разломы, длина которых не превышает 20 км, оценены в 2-3 условных балла.

Некоторая «вилка» в оценке опасности разлома в баллах (6-7, 4-5 и т.п.) объясняется тем, что на эту оценку влияет целый ряд конкретных условий, связанных как с геологическим строением и характером рельефа на той территории, по которой проходит разлом, так и с некоторыми техногенными факторами.

Так, если разлом проявлен в известняках, то это усиливает проявление процессов карстообразования. Наличие в породах сульфидной минерализации создат в зоне разлома, которая, как правило, бывает обводнена, агрессивную кислотную среду, активизирующую разрушение строительных конструкций. Если в зоне разлома земная поверхность сложена лессовыми отложениями, то в них активизируются просадочные суффозионные процессы. Положение разлома на склоне 15 активизирует деструктивные склоновые процессы – образование оползней, обрушений и т.п.

Если вблизи разлома проходит или пересекает его ЛЭП или электрифицированная железная дорога, то в зоне разлома могут проявляться сложные электрохимические процессы, негативно влияющие как на природную среду, так и на инженерно-технические сооружения.

Учт всех этих локальных факторов требует выполнения специальных крупномасштабных работ, на основании которых и может быть дана окончательная оценка опасности разрывного нарушения в баллах.

На схеме рис. 2.20 наиболее опасными участками представлены узлы пересечения разломов. Как показывает опыт геодинамического районирования территорий, именно узлы сочленения разломов характеризуются наибольшей проявленностью негативных геодинамических процессов. Это подтверждается и тем фактом, что очаги землетрясений тяготеют к узлам пересечения Мартайгинского разлома с поперечными разломами [7].

Киселевск ий вск N ано ный м ыт н мя К зы Бе Прокопьевск Новокузнецк Междуреченск Осинники Тырганский Калтан Малиновка Кузедеево нн йN мя зы нн ы Бе Мундыбаш ымя Без Темиртау Каз N ый нн мя Темиртаусский зы Бе Безымянный N й ки орс ой -ш Шерегеш едск ско N Чугунаш гин ый о-леб Шалым нн Усть-Кабырза тай мя Мар омск зы Таштагол Бе Конд Спасск й ски аш ыб нд Му ый N нн Безымя Рис. 2.20. Схема разломов южной части Кемеровской области, выделенных по обобщенным геологическим и геофизическим данным с нанесенными на не зонами повышенного геодинамического риска (зеленые кружки).

Характеризует наиболее вероятное положение областей развития опасных сейсмических и геодинамических процессов.

Оценка (в баллах) узлов пересечения разломов определялась как сумма баллов пересекающихся разломов. Такой подход нельзя считать научно обоснованным, но другой методики на сегодняшний день не существует.

На «Схеме рис. 2.18» показаны линеаменты, отдешифрированные на космических снимках и предположительно идентифицированные как разрывные нарушения. Поскольку эта идентификация имеет вероятностный и крайне неопределнный характер, потенциальная геодинамическая опасность этих «предположительно разломов» оценена в 1 балл.

Для обоснованного суждения о природе этих линеаментов нужны дополнительные исследования. Что касается кольцевых структур, также отдешифрированных на космических снимках, то их природа не ясна. Это могут быть как поверхностные образования, обусловленные природными или техногенными факторами, так и элементы геологического строения – вулканические аппараты, кольцевые разломы и пр. Геодинамическая значимость этих структур не оценивалась.

В представленном подразделе дана лишь самая общая оценка строения геодинамически активных зон территории юга Кемеровской области с точки зрения проявленности на этой территории разломов земной коры и связанных с ними опасностей. Негативное воздействие разрывных нарушений на среду обитания человека и техносферу может проявляться в самых разнообразных формах – как в виде механических подвижек блоков земной коры, так и в генерировании различных аномалий – геофизических, гидро- и атмогеохимических, биологических и пр.

Формы этого воздействия могут проявляться в различных сочетаниях, и один и тот же разлом на разных участках по простиранию может проявляться различными формами воздействия. Появляется вс больше свидетельств того, что в зонах разломов увеличивается заболеваемость населения, и это лишний раз подчркивает важность и необходимость изучения и картирования разрывных нарушений.

В настоящем отчете намечены лишь общие контуры такой работы, и нужно иметь в виду, что она потребует значительных усилий специалистов разного профиля и привлечения широкого комплекса методов и средств обработки информации.

2.10. Проведение системного комплексного анализа строения недр и положения зон сейсмического и геодинамического риска на территории Южного Кузбасса 2.10.1. Активные разломы земной коры и связанные с ними риски Практика хозяйственного освоения территорий, и в первую очередь недропользование, дат много примеров того, какие масштабные неблагоприятные последствия может иметь недооценка геодинамических или инженерно-геологических условий осваиваемых площадей. Не случайно в последние десятилетия как в специальной литературе, так и в прессе вс чаще появляются материалы, посвящнные проблемам геодинамики.

Связано это в первую очередь с участившимися случаями техногенных катастроф – обрушением жилых и промышленных зданий, повреждением транспортных и гидротехнических сооружений, разрывами трубопроводов, и т.п. Как правило, при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений возникает сложная многокомпонентная природно-техническая система. Эта система воздействует на окружающую среду и сама, в свою очередь, испытывает влияние природной, в том числе геологической, среды [18]. Наиболее заметно влияние геологических факторов проявляется в зонах разломов земной коры.

Геодинамические риски весьма разнообразны, проявляются во многих формах и могут предметно рассматриваться лишь в контексте исследуемой проблемы. В настоящем отчете охарактеризованы лишь риски, связанные с сейсмобезопасностью недр региона, а также с проявлением современной активности его важнейших геодинамически активных и сейсмогенных разломов.

Под разломом в геологии понимается поверхность, по которой происходит нарушение сплошности горного массива и смещение блоков горных пород, разделнных этой поверхностью [19, 20]. В качестве синонимов термина «разлом» употребляются термины «разрывное нарушение», «дизъюнктив», «дизъюнктивное нарушение». Обычно разлом рассматривается как плоскость, граница, по которой смещены части горного массива. В действительности же разрывное нарушение чаще всего представляет собой трхмерное образование, плоское геологическое тело, сложенное дроблной милонитизированной породой.

На земной поверхности такие деструктивные границы имеют прямолинейные или слабо изогнутые очертания. В зависимости от конкретных геологических условий, разломы могут занимать в геологическом пространстве самое разное положение – от вертикального до горизонтального. Плоскость сместителя (или собственно разлом) может изменять наклон на разной глубине и на различных (по простиранию) участках разрывного нарушения. Блоки горных пород также могут перемещаться в различных направлениях как по вертикали, так и по горизонтали.

Для инженерной геодинамики основным объектом изучения и мониторинга являются разломы, которые принято называть активными.

Относительно того, по каким критериям разлом может быть отнесн к категории активных, среди исследователей не существует единого мнения.

Обычно активность разрывного нарушения определяется двумя параметрами: временем, в течение которого проявляются подвижки по нему, и (или) величиной смещения крыльев разлома за период наблюдений [21, 22, 23].

Оба эти подхода правомерны, но имеют одно важное ограничение – активность разлома оценивается только с точки зрения механического перемещения блоков горных пород: «активными разломами считаются дизъюнктивные структурные образования, относительные перемещения крыльев которых фиксируются на современном этапе развития» [24, с.

489].

Между тем появляется вс больше данных, свидетельствующих о том, что в зонах активных разломов возникают разнообразные аномалии, оказывающие влияние как на геологическое пространство и ландшафтные особенности территории, так и на некоторые другие природные характеристики, техногенную среду и даже на социум. К таким аномалиям относятся, например, атмогеохимические аномалии, выражающиеся в увеличении в зоне разлома содержания в почвенном воздухе радона, метана и углекислого газа и уменьшении (в сравнении с фоновым) содержания торона [23, 25].

К зонам разломов приурочены аномальные флуктуации гравитационного и электромагнитного полей, гидрохимические аномалии [22, 26]. Установлено, что в зонах разломов возникают аномалии в распространении электромагнитных волн в атмосфере. Все эти факты позволяют говорить о том, что разрывные нарушения – это не только (и не столько) деструктивные границы блоков земной коры, но и своеобразные волноводы, каналы энерго- и массопереноса, активно влияющие на многие процессы в верхних оболочках Земли. Высказывается даже мнение, что с этими энергоактивными зонами связаны центры зарождения человека как биологического вида, области становления древнейших цивилизаций, ареалы повышенного разнообразия биологических видов и ряд других феноменов [27].

Оценивая роль активных разломов как элементов структуры земной коры, влияющих на геодинамическую ситуацию, необходимо иметь в виду следующее. Как показывают режимные геодезические наблюдения, вблизи разломов отмечается повышенная контрастность малоамплитудных движений земной поверхности пульсационно-колебательного характера, связанных с волновыми периодическими процессами различной природы – сезонными, космическими, метеорологическими, техногенными и пр.

Величина таких деформаций пород основания обычных объектов промышленного и гражданского строительства на 2-3 порядка ниже допустимых, и они, как правило, не принимаются во внимание [28]. В то же время, по некоторым оценкам более 90% разрушений металлических конструкций вызываются усталостью материалов под действием циклически изменяющихся напряжений, существенно меньших, чем предел прочности материала [29].

Кроме того, такие вибрации оказывают влияние на структуру грунтов, инициируют явления тиксотропии, что неизбежно сказывается на несущей способности грунта – не случайно в инженерной геологии существует такое понятие, как «сейсмическое разжижение грунтов».

Изменение в зоне разлома структуры грунтов, их компонентного состава, газо- и флюидонасыщенности приводит к изменению значений практически всех физико-механических свойств грунта. В зоне гипергенеза существенное значение приобретают и различные биохимические реакции, вследствие чего изменяются формы нахождения в грунте железа и серы и растт общая агрессивность среды [30].

Вс вышесказанное позволяет утверждать, что разломы земной коры – важнейшие элементы геологического строения территории, и любое хозяйственное освоение е должно предваряться изучением геодинамической ситуации. То, к каким последствиям приводит игнорирование этого обстоятельства, можно проиллюстрировать такими примерами.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.