СПОСОБ ВЫБОРА КОНФИГУРАЦИИ И РАЗМЕРОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПРИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ НА ОБЪЕКТАХ ОСВОЕНИЯ НЕДР
METHOD FOR SELECTING CONFIGURATION AND SIZE OF GEODETIC NETWORKS DURING GEODYNAMIC MONITORING AT SUBSURFACE DEVELOPMENT FACILITIES

Изобретение относится к способам контроля геодинамических процессов при освоении недр и земной поверхности.
Сущность: оценивают размеры зоны динамического влияния разломов на основе геологических, геоморфологических, геохимических, геофизических или других методов, и размер геодезических сетей при геодинамическом мониторинге выбирают равный не менее ширины зоны динамического влияния разлома, увеличенный на двойное расстояние между реперами, а конфигурацию выбирают с условием размещения опорных пунктов за зоной динамического влияния разломов.
Технический результат: контроль геодинамической обстановки на объектах освоения недр.
Изобретение относится к отраслям добывающей и строительной промышленностей, может быть использовано при геодинамическом мониторинге территорий, на которых осуществляется воздействие на недра и земную поверхность и предназначено для отслеживания и прогноза опасных геодинамических процессов, вызванных деятельностью человека.
Профилактика и предупреждение опасных геодинамических процессов, связанных с деятельностью человека, прежде всего индуцированных землетрясений и аномальных проявлений процессов сдвижения, является актуальной экологической, социальной и технической проблемой в районах освоения недр и земной поверхности. Для контроля процессов сдвижения и прогноза техногенной сейсмичности в районах воздействия на недра и земную поверхность организуются геодинамические полигоны и проводится мониторинг. Изобретение направлено на сокращение затрат при контроле геодинамической безопасности освоения недр и земной поверхности.
Известен способ контроля геодинамических процессов при освоении недр и земной поверхности при эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ) в пористом пласте [патент РФ RU (11) 2423306(13) С1]. Способ включает создание геодинамического полигона на земной поверхности и проведение на нем комплексного геодинамического мониторинга. Комплексный геодинамический мониторинг включает проведение маркшейдерско-геодезических наблюдений для изучения вертикальных и горизонтальных смещений земной поверхности по заложенным пунктам. Пункты закладывают на всей контролируемой территории. Регистрацию горизонтальных деформаций земной коры изучаемой территории и определение их общей направленности осуществляют с помощью GPS-наблюдений. Рекомендуемые линии повторного нивелирования проводят поперек зон наиболее вероятных деформаций.
Недостатком способа является высокая трудоемкость и стоимость проведения наблюдений из-за необходимости проложения геодезических сетей большой протяженности, либо определению большого количества пунктов, подлежащих GPS-наблюдениям.
Известен способ определения конфигурации геодинамического полигона для определения вектора сдвижения. [Инструкция по производству маркшейдерских работ (РД-07-603-03)].
Согласно известному способу, расстояние между реперами по линиям наблюдений принимают равным 300-500 м. В зоне предполагаемых тектонических нарушений реперы закладывают через 100 м.
Недостатком способа является высокая трудоемкость и стоимость проведения наблюдений из-за необходимости проложения геодезических сетей большой протяженности. Другим недостатком способа является потеря информации о происходящих геодинамических процессах в зонах динамического влияния нарушений, поскольку согласно известному способу под зоной тектонического нарушения понимается предполагаемое место выхода сместителя на земную поверхность, что является только частью зоны динамического влияния нарушения.
Также известен способ создания локальных и точечных систем повторного высокоточного нивелирования на геодинамических полигонах нефтегазовых месторождений [Волков Н.В. Автореферат: «Совершенствование геодезических методов решения геомеханических и геодинамических задач подрабатываемых территорий нефтегазовых комплексов, Санкт-Петербург 2020.], который обеспечивает раздельное определение значимых с позиций точности и репрезентативности величин скоростей вертикальных деформаций земной поверхности, коллекторов и залегающих над ними горных массивов при значительном сокращении объемов повторного нивелирования. Например, на территории Ямбургского месторождения для решения геомеханических и геодинамических задач создана сеть, состоящая из 17 контрольных площадок (КП), 2 профильных линий (ПЛ) и 4 геодинамических профилей (ГП). Каждая из наблюдательных систем закреплена опорными и контрольными нивелирными пунктами. Опорные нивелирные пункты размещены вне интегрального контура добычи газа по вертикали. Геодинамические профили выбраны так, чтобы они пересекали глубинные разломы и тектонически напряженные зоны.
Недостаток способа заключается в том, что длина нивелирных профилей выбирается без учета ширины зон динамического влияния разломов. По известному способу геодинамический профиль без учета ширины зоны динамического влияния разлома может оказаться недостаточной протяженности, что приведет к потере важной информации и снижению достоверности в интерпретации данных. Напротив, профиль может иметь излишнюю протяженность, что приведет к дополнительным затратам на маркшейдерско-геодезические наблюдения.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению является способ охраны наземных объектов от последствий деформационных процессов, инициированных разработками месторождений нефти и газа [патент РФ RU (11) 2450105 С1].
Согласно этому способу закладку станции реперов геодинамического полигона и наблюдения за их сдвижениями начинают в зонах динамического влияния разломов и в областях высоких современных тектонических деформаций.
Недостатком этого способа является низкая достоверность получаемых данных, поскольку все репера предлагается располагать в зоне динамического влияния разлома, что исключает привязку наблюдений к опорному пункту и соответственно приводит к искажению получаемой информации.
Технический результат изобретения заключается в снижении затрат на наблюдения за сдвижением земной поверхности по пунктам геодинамического полигона и повышении достоверности получаемых данных.
Технический результат достигается следующим образом. Геологическими, геоморфологическими, геохимическими, геофизическими или другими методами определяют ширину В зон динамического влияния разломов, например, по формуле [Разрывные нарушения угольных пластов. М. Недра, 1979]:
В=10Н
Геодезические сети для наблюдений за смещениями земной поверхности закладывают длиной не менее В+2l поперек зон влияния разломов, где l - расстояние между реперами. Конфигурацию профиля на местности создают таким образом, чтобы в каждом крыле разлома не менее чем одна твердая сторона располагалась бы за пределами зоны влияния разлома, что позволит обеспечить применение как классических методов наблюдений, так и GPS/ГЛОНАСС.
Способ поясняется на фигуре 1. Цифрами и буквами обозначены следующие элементы: 1 - нивелирный ход; 2 - нивелирный ход, совмещенный со стороной треугольника геодезической сети; 3 - репер плановой геодезической сети; 4 - сторона геодезической сети; 5 - опорный репер геодезической сети; 6 - граница области динамического влияния разлома; 7 - тектонический разлом; 8 - твердая сторона; В - зона влияния разломов; L - протяженность (размер) геодезической сети.
Реализация метода возможна на основании того, что ширина зон динамического влияния разломов, влияющих на протекание геомеханических процессов и деформации земной поверхности на участках освоения недр, ограничена и зависит от амплитуды смещения крыльев разлома. Амплитуду смещения можно установить по результатам геодинамического районирования по смещению крыльев разлома в рельефе [Геодинамика недр. Методические указания. Л.: ВНИМИ. 1990]. Например, для условий района г. Шахты-Новошахтинск Ростовской области (Восточный Донбасс) ширина зон влияния разломов составляет от 50 до 1200 м [Мусина В.Р., Головко И.В., Шерматова С. Типизация пересечения углепородных отвалов геодинамически опасными зонами // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. - №6/1. - С.233-241].