Изучение напряженно-деформированного состояния горных пород по данным комплексных скважинных исследований геоакустической эмиссии, электромагнитного излучения, напряженности геомагнитного поля и температуры

Отмечено, что исследование взаимосвязи напряженно-деформированного состояния горных пород с сигналами геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения проводятся достаточно давно. В горных породах, в условиях естественного залегания, под действием медленно меняющихся или импульсных механических нагрузок происходят механоэлектрические и механоакустические преобразования энергии. При разработке рудных месторождений как открытым способом, так и закрытым происходит изменение напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. Применение взрывных технологий приводит к перераспределению напряжений в массиве и горного давления, что, в свою очередь, чревато дестабилизацией всего разрабатываемого участка горных пород и может приводить к таким катастрофическим явлениям, как обрушение бортов карьеров, горных ударов и т.д. Изменение напряженно-деформированного состояния горных пород является одной из основных причин осложнений, возникающих при бурении скважин из-за нарушения устойчивости ствола, вызываемого деформацией пород в результате разрядки упругой энергии пластов. Бурение скважин влечет за собой разрушения горных пород, связанные с образованием трещин, приводящих к увеличению объема породы и перемещению стенок скважины. В зависимости от объема разрушения и степени дробления породы перемещения могут быть значительными и фиксироваться как сужения, так и уширения ствола скважины. При проведении геофизических исследований скважин на месторождениях рудных полезных ископаемых наибольшую опасность представляют участки обвалов стенок скважин, зоны кавернообразования и места искривления ствола. При этом стандартные методы геофизических исследований скважин на рудных месторождениях направлены в основном на дифференциацию пород по литологическому признаку, тогда как изучению зон трещиноватости и нарушенности пород отводится второстепенное место. Для оценки трещиноватости проводятся специальные исследования керна, кавернометрия, волновой акустический каротаж, скважинная электроразведка и т.д. Данные методы позволяют судить лишь об образовавшихся зонах трещиноватости и нарушенности ствола скважины, но при этом они не позволяют оценивать активность процессов трещинообразования в этих зонах и отслеживать их динамику. Данную проблему позволяют решать одновременные скважинные исследования сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения. При этом привлечение измерений температуры и геомагнитного поля, а также магнитной восприимчивости дает возможность более точно интерпретировать полученные результаты и определять выявленные аномалии источников сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения. Проведены геофизические исследования в скважинах Северо-Тараташского участка и Гусевогорского титаномагнетитового месторождения. Также в рамках выполнения поставленных задач в комплекс обозначенных геофизических методов были добавлены наземные исследования магнитного поля, мощности экспозиционной дозы и объёмной активности радона. Выполнен анализ полученных данных с привлечением геологической информации по объектам исследований.Получены каротажные диаграммы сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения, напряженности геомагнитного поля и магнитной восприимчивости горных пород (Северо-Тараташский участок и карьеры Гусевогорского титаномагнетитового месторождения); температуры (Северо-Тараташский участок). Построены карты аномального магнитного поля (ΔТа) и мощности экспозиционной дозы (МЭД), а также графики объёмной активности радона (ОАР) для участка Куватал на Северо-Тараташском железорудном месторождении. Получены диаграммы временного распределения сигналов ГАЭ и ЭМИ, выполнен спектрально-временной анализ. Выявлена связь сигналов ГАЭ и ЭМИ с разрывными тектоническими нарушениями. Вычислены корреляционные связи между сигналами ЭМИ, магнитной восприимчивостью и содержанием железа.