Вестник Кольского научного центра РАН. 2016, №2.

Д. В. Жиров, Г. С. Мелихова, В. В. Рыбин и др. дизъюнктивное нарушение, трещина, дайка и жильное образование, а также линзо-, дайко- или пластообразное геологическое тело постмагматической и/или пострудной стадии внедрения) документируются (включая моду, среднее и размах): азимутальные характеристики и их изменчивость по простиранию и падению, линейные параметры в горизонтальной и вертикальной составляющих, нормальная мощность трещин и жил, характер их выполнения и минерализации, расстояние по нормали до смежных трещин в одной системе, а также кинематические признаки смещений и/или деформаций. По результатам полевого этапа исследований в первом приближении проводится районирование массива пород. Анализ материалов по геологии и тектонике региона и месторождения с учетом данных по региональной сейсмичности и геоморфологии позволяет получить первые представления о региональном поле напряжений (палеонапряжений) и тенденции его развития. Все эти данные в совокупности ложатся в основу тектонической карты (карты-схемы) района и позволяют четко спланировать объемы и виды инженерно-геологических работ, а также параметры сети наблюдений (мониторинга, станций разгрузки и т. д.). Основным методом получения фактографической информации по законтурному массиву пород служит бурение инженерно-геологических скважин с отбором ориентированного керна, опытно-фильтрационные работы и геофизические исследования в скважинах (ГИС). Комплекс исследований включает собственно проходку скважин, документацию керна в цифровом виде (фото, графика и электронные таблицы), координатную и азимутальную привязку всех структурных элементов, типовой комплекс ГИС для данного вида полезных ископаемых, опытно-фильтрационные работы, акустическое сейсмопрофилирование между отдельными стволами скважин, опробование и проведение специальных физико-механических и геомеханических лабораторных исследований и 3D-моделирование. 3D-модель предоставляет возможность увязки всех координатно привязанных данных, а также их интерпретации и анализа на принципиально новом качественном уровне. В лабораторных условиях проводятся испытания ориентированных образцов с получением специальных характеристик пород (пределы прочности на сжатие, растяжение и срез, сцепление по плоскости ослабления, модули упругости Юнга и Пуассона и др.), используемых в моделировании НДС и расчетах устойчивости уступов и бортов карьера. Важным блоком технологического комплекса работ по получению исходных данных для проектирования глубоких карьеров являются геомеханические исследования. Они подразделяются на проводимые in situ, лабораторные испытания и расчетно-аналитические (моделирование). Непосредственно в карьере проводятся инструментальные измерения действующих в массиве пород напряжений методом разгрузки в варианте торцевых измерений (рис. 4). Накопленная статистика таких измерений по Кольскому региону свидетельствует о том, что тектоническая компонента напряжений в подавляющем большинстве случаев превышает максимальные расчетные значения по гравитационной составляющей за счет вышележащих пород [8, 9]. Результаты обобщения и анализа замеров НДС массива пород карьера на руднике «Железный», эксплуатирующего КММА, представлены на рис. 5. Рисунок подтверждает тезис о значительной изменчивости и флуктуациях НДС на локальном уровне. Для ряда участков есть возможность оценить динамику изменения параметров НДС в зависимости от времени (срок экспозиции/выветривания). Наилучшим образом это иллюстрирует участок деформации (обрушения) юго-восточного борта карьера, где последовательно в разное время, по мере постановки уступов в конечное положение, были выполнены замеры на четырех станциях наблюдения (НС), заложенных в горизонтальных скважинах. Графики замеров параметров объединены на рис. 6 в одном линейном масштабе. Три верхних НС имеют последовательное понижение на одинарный уступ (12-15 м) и, соответственно, характеризуются различной глубиной и временем экспозиции/выветривания тектонической зоны (разница в постановке уступов от нескольких месяцев до нескольких лет). При этом специфика заложения скважин предусматривает для наблюдательных станций НС-45, НС-7 и НС-7а соизмеримые условия 24 ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 2/2016(25)