Вопросы детальной разведки твердых полезных ископаемых и ее Маркшейдерское сопровождение на шельфе Арктики

© А.А. Мухарёв, C.C Кубрин, 2016

УДК 622.1: 656.61:519.7

А.А. Мухарёв, С.С. Кубрин

ВОПРОСЫ ДЕТАЛЬНОЙ РАЗВЕДКИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ЕЕ МАРКШЕЙДЕРСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ НА ШЕЛЬФЕ АРКТИКИ

Предложено решение задач промышленной оценки запасов твердых полезных ископаемых на арктическом шельфе с использованием морской сейсмоакустической разведка и высокоточного позиционирования с помощью фазовых измерений. Данная задача актуальна в настоящее время и соответствует приоритетам государственной политики в области социально-экономического развития Арктики, а также целям устойчивого обеспечения экономики страны запасами минерального сырья и геологической информацией о недрах.

Ключевые слова: Арктика, шельф, сейсморазведка, сейсмоакусти-ческая разведка, государственная программа, маркшейдерское обеспечение, навигационное обеспечение, полезные ископаемые.

В рамках выполнения мероприятия «Модернизация, проектирование и строительство научно-исследовательских судов и технологического оборудования для работ в Мировом океане и в пределах континентального шельфа, Арктики и Антарктики» планируется осуществление модернизации 4 научно-исследовательских судов, а также строительства 2 новых научно-исследовательских судов. Реализация принципов максимальной ресурсоэффективности и максимального природо-сбережения хозяйственного освоения Арктической зоны Российской Федерации требует проведения широкомасштабных научно-практических и геологоразведочных работ.

Из всего спектра твердых минеральных ресурсов Арктика в наибольшей степени обеспечена цветными металлами. На шельфе и арктических архипелагах установлены запасы стратегически важных для Российской Федерации твердых полезных ископаемых олова, золота, платины, алмазов, минералов титана, железа, циркония, марганца, и т. д. [1, 2]. Обнаруженные

объемы золота в прибрежной зоне России сопоставимы с запасами золотоносных районов континентальной части страны. Запасы стратегически важных твердых полезных ископаемых на Арктическом шельфе составляют: золото 205,8 т, минералы титана, железа, циркония (Т^ Fe, 2г, Fe + ТЮ2) 19,5 млн т, олово 132 тыс. т [1, 2].

В последние годы силами ВНИИОкеангеология, Морская арктическая геологоразведочная экспедиция, «Севморгео», «Сейсмо-Шельф» произведена морская региональная и поисковая сейсморазведка на шельфе Арктики. Для детального изучения свойств, строения, состояния и особенности массива горных пород и оценки промышленных запасов для последующей их разработки перспективным геофизическим методом является анализ сейсмоакустической эмиссии массива горных пород. Частотный диапазон сейсмоакустической эмиссии вмещающих пород по сравнению с сейсмической эмиссией более широк и информативен. В ИПКОН РАН разработана технология сейсмоакустического просвечивания массива горных пород, включающая апробированные методики проведения наблюдений, позволяющая детально изучить геологические и стратиграфические особенности, физико-технические свойства и параметры массива горных пород [3—6]. Разработанная

Рис. 1. а) сейсмоакустическая станция беспроводная шахтная; б) трех-компонентный зонд: 1 — разъем для подключения регистратора; 2 — корпус разъема и ниппеля; 3 — ниппель; 4 — термоусадочная трубка; 5 — заглушка; 6 — стальное кольцо; 7 — резиновая трубка; 8 — корпус датчиков; 9 — датчики GS-20DX; 10 — плата диодной защиты; 11 — крепежная пластина; 12 — винт А2; 13 — заглушка

Рис. 2. Геодезическое обеспечение подводного сейсмоакустического полигона

технология и комплект оборудования (рис. 1) может быть применен для детальных донных сейсмоакустических изыскательских работ.

Определение геодезических координат (рис. 2) подводного сейсмоакустического полигона производится с помощью стандартной гидроакустической навигационной системой [7]. Для этого все подводные сейсмоакустические датчики оснащаются гидроакустическим маяком — ответчиком, расположение которого определяется относительно судна. Координаты судна (базовой станции гидроакустической навигационной системы) определяются с помощью технология оперативного позиционирования движущихся объектов «КП Альтаир-1» [8, 9] с использованием фазовых измерений сигналов. Проведенные испытания на территории ИПКОН РАН в 2012 г. свидетельствуют что требования к точности проведения маркшейдерских работ полигонометрическими ходами 4-го класса [10] выполняются (ошибка по плоскости составляет 1 см, по вертикале 2 см). Комплекс технических средств представляется в виде Системы оперативного позиционирования (СОП) на основе GPS/ GLONASS, состоящего из двух или более приемных модулей. Один приемный модуль размещается на точке с известными координатами, второй приемный блок размещается на судне в месте размещения корабельного комплекта гидроакустической навигационной системы.

Таким образом, используя сейсмоакустический полигон и геодезическое обеспечение, состоящие из гидроакустической навигационной системы и спутниковой системы оперативного позиционирования с использованием фазовых измерений сигналов можно решить задачу детальной оценки промышленных запасов на арктическом шельфе Российской Федерации.

Работа выполнена в научной школе 2918-2014.5.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванова А.М., Смирнов А.Н., Ушаков В.И. Минерально-сырьевая база твердых полезных ископаемых шельфовых областей России: ресурсная значимость, перспективы наращивания и освоения // Горный журнал. - 2012. - № 3. - С. 42-49.

2. Смирнов А.Н., Иванова А.М., Пашковская Е.А. Подводные месторождения твердых полезных ископаемых в шельфовых областях России // Горный журнал. - 2013. - № 11. - С. 51-58.

3. Рубан А.Д., Захаров В.Н., Аверин А.П., Вартанов С.А. Программный комплекс итерационного линейного восстановления строения и нарушенности угольного пласта на основе информативных параметров при сейсмопросвечивании // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 3. - С. 177-182.

4. Захаров В.Н., Аверин А.П., Вартанов С.А. Анализ алгоритмов лучевой томографии для прогноза нарушенности выемочного столба // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. - № 3. -С. 183-190.

5. Аверин А.П., Зубков В.М. Система контроля состояния массива горных пород при подземных горных работах. Патент на полезную модель RUS 122119 от 05.05.2012.

6. Кубрин С.С. Комплексный синтезирующий геофизический мониторинг горного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. - № 5. - С. 85-92.

7. http://www.edboe.ru/products/gans_ukb_np.htm

8. Базовая технология создания БНК системы координатного и временного позиционирования. Руководство по эксплуатации. ФШРА 468353.001РЭ.

9. http://www.altair1.ru/prod/sop/

10. Инструкция по производству маркшейдерских работ. РД 07-60303. - М.: ФГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». - 2004. - 117 с. гг^

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Мухарев Александр Александрович - программист, e-mail: sailorcat-00@mail.ru,

Кубрин Сергей Сергеевич - доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: s_kubrin@mail.ru, Институт проблем комплексного освоения недр РАН.

A.A. Mukharev, S.S. Kubrin QUESTIONS DETAILED EXPLORATION OF SOLID MINERALS AND SURVEYING ITS SUPPORT ON THE ARCTIC SHELF

The article provides a solution to problems of industrial stock assessment of solid minerals in the Arctic shelf using marine seismic acoustic exploration and high-precision positioning using phase measurements. This problem is relevant in the present and consistent with the priorities of the state policy in the field of socio-economic development in the Arctic, as well as the objectives of sustainable ensure the country's economic reserves of minerals and geological information on mineral resources.

Key words: Arctic, sea shelf, seismic exploration, seismoacoustic exploration, government program, surveying provision, navigation provision, minerals.

AUTHORS

Mukharev A.A.1, Developer, e-mail: sailorcat-00@mail.ru, Kubrin S.S.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Laboratory, e-mail: s_kubrin@mail.ru, 1 Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences, 111020, Moscow, Russia.

REFERENCES

1. Ivanova A.M., Smirnov A.N., Ushakov V.I. Gornyy zhurnal. 2012, no 3, pp. 42—49.

2. Smirnov A.N., Ivanova A.M., Pashkovskaya E.A. Gornyy zhurnal. 2013, no 11, pp. 51-58.

3. Ruban A.D., Zakharov V.N., Averin A.P., Vartanov S.A. Gornyy informatsionno-ana-liticheskiy byulleten'. 2010, no 3, pp. 177-182.

4. Zakharov V.N., Averin A.P., Vartanov S.A. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2010, no 3, pp. 183-190.

5. Averin A.P., Zubkov V.M. Utility model patent RUS122119, 05.05.2012.

6. Kubrin S.S. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2012, no 5, pp. 85-92.

7. http://www.edboe.ru/products/gans_ukb_np.htm

8. Bazovaya tekhnologiya sozdaniya BNK sistemy koordinatnogo i vremennogo pozit-sionirovaniya. Rukovodstvo po ekspluatatsii. FShRA 468353.001RE (The basic technology for creating BNK coordinate system and the positioning time. Operating Instructions. FSHRA 468353.001RE).

9. http://www.altair1.ru/prod/sop/

10. Instruktsiya po proizvodstvu marksheyderskikh rabot. RD 07-603-03 (Instructions for mine surveys. RD 07-603-03), Moscow, Federal State Unitary Enterprise «Scientific and Technical Center for Industrial Safety Gosgortechnadzor Russia, 2004, 117 p.

A_

UDC 622.1: 656.61: 519.7