Маркшейдерский контроль состояния недр в условиях нефтегазодобычи
Категория: Статьи
Одним из требований по обеспечению безопасного ведения, связанных с пользованием недрами и определенных ст. 24 Закона Российской Федерации «О недрах», является проведение комплекса геологических, маркшейдерских и иных наблюдений, достаточных для обеспечения нормального технологического цикла работ и прогнозирования опасных ситуаций, своевременное определение и нанесение на планы горных работ опасных зон.
Маркшейдерские наблюдения традиционно предусматривают расчет вероятных деформаций земной поверхности , как правило, на основе математического моделирования или с привлечением экспериментальных данных; сравнение полученных значений с допустимыми и предельными деформациями земной поверхности в пятне застройки, установленными для тех или иных объектов; при необходимости, участие в подготовке мер охраны; уточнение мер охраны конкретных объектов в составе годовых программ работ; проведение инструментальных наблюдений в рамках реализации мер охраны. На основании результатов наблюдений подготавливается прогноз развития деформаций земной поверхности в зависимости от горно-геологических условий. По результатам маркшейдерских наблюдений корректируются принятые геомеханические модели (повышение надежности прогноза на основе математического моделирования); уточняются параметры и закономерности процесса сдвижения; выделяются участки интенсивных смещений земной поверхности; проводится интерпретация получаемых данных с позиции контроля эффективности разработки и пр.
Известно использование результатов инструментальных геодезических измерений при уточнении фильтрационно-емкостных свойств пород коллекторов, при анализе параметров разработки, при реализации системы поддержания пластового давления, при заводнении пластов и пр. .
В настоящей работе рассмотрим предусмотренные действующим законодательством о недрах иные наблюдения, а именно геодинамические — в части маркшейдерского контроля, предусмотренные Инструкцией по производству маркшейдерских работ (РД 07-603-03), устанавливающей технические требования к маркшейдерским работам, и Положением о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и охраны недр (РД 07-408-01).
Задачами наблюдений на геодинамических полигонах, согласно п.264 РД 07-603-03, являются:
— изучение закономерностей изменений гравитационного и магнитного полей при нарушении динамического равновесия горного массива;
— изучение геологического строения месторождений и физики пласта, изучение текущих параметров разработки месторождений;
— изучение напряженно-деформированного состояния скелета коллектора и вмещающих его пород и всей толщи горного массива над залежью в неравнокомпонентном поле сжимающих напряжений;
— гидрогеологические и геокриологические исследования.
Очевидно, что задачи геодинамических полигонов на разрабатываемых месторождениях углеводородного сырья принципиально отличаются от задач традиционных геодинамических полигонов, активно закладываемых в середине прошлого века на различных участках территории страны в первую очередь для задач сейсмического контроля и прогноза и предусматривающих в начале своего развития геодезические измерения по профильным линиям. На таких полигонах, предполагающих изучение современных движения земной коры (СДЗК) и решение других научных задач, геодезические работы выполнялись и выполняются, как правило, на небольших площадях, что обусловлено высокой частотой опроса сетей.
Понятно, что обеспечить решение перечисленных длительных задач возможно только комплексом методов наблюдений, который, методически, закреплен в . Так, многофункциональный геодинамический контроль природных и техногенных процессов и явлений в зонах риска предусматривает несколько взаимосвязанных блоков, каждый из которых объединяет совокупность базовых методов и видов наблюдений: блок геодезического контроля; блок геофизического контроля; блок гидрогеологического и геохимического контроля; блок сейсмологического контроля; блок инженерно-геологического контроля; блок промыслово-геологического контроля.
Одной из основных идей организации таких наблюдений является прогноз развития природных и техногенных процессов на горном отводе с позиции устойчивого развития территорий. Такой прогноз возможен на основе системного подхода комплексного анализа результатов наблюдений, предусматривающего тесное сотрудничество различных специалистов.
Таким образом, производство перечисленных (визуальных инструментальных наземных, дистанционных) наблюдений силами только производственной маркшейдерской службы по отмеченным причинам возможным не видится.
Имеющаяся методическая база в области организации наблюдений на геодинамических полигонах на объектах ТЭК в связи с развитием техники и технологий постепенно морально устаревает. Не предложены рекомендации и указания по реализации требований пп.262-267 РД 07-603-03, не регламентированы требования к точности производства измерений. Все это предопределяет неоднозначность по исполнению недропользователем требований действующего законодательства о недрах по рассматриваемому вопросу, неблагоприятно отражается на устойчивости деятельности маркшейдерских служб нефтегазодобывающих организаций в условиях осуществляемой нефтегазодобывающими организациями оптимизации бизнес-процессов.
Известно, что для геодинамических исследований (геодинамические исследования на базе геодезических и космических измерений в соответствии с федеральным законодательством в области геодезии и картографии отнесены к геодезическим работам – прим. автора) сегодня создается система мониторинга процессов деформаций земной поверхности, прогноза землетрясений и природных катастрофических явлений на основе спутниковых методов и технологий позиционирования . Согласно , до 2020 г. должна быть разработана и реализована стратегия создания единой системы геодинамического мониторинга на территориях сопредельных с Российской Федерацией государств в целях обеспечения гражданской безопасности.
РД 07-603-03 для решения поставленных задач предусматривает заложение профильных линий реперов (геодезические измерения), которые практически всеми организациями, осуществляющими проектирование таких линий, предлагается закреплять вдоль и поперек подрабатываемой территории. Суммарная длина таких линий для среднего месторождения углеводородного сырья составляет несколько десятков километров.
Регламентированные расстояния между реперами 100÷500 метров в принципе не могут быть направлены на решение задач контроля надежности эксплуатации объектов, расположенных на поверхности, для которых допустимые и предельные значения получены к условиям измерений, где расстояния между съемочными точками составляют 15-20 м.
Разнообразные климатические условия, присущие месторождениям углеводородного сырья, не всегда позволяют выполнить за один полевой сезон нивелирование по профильным линиям. Имело место, когда измерения ограничивались участками профильной линии, последующие наблюдения по этой линии производились через сезоны, что не позволяло качественно уравнять сеть, сделать вывод о надежности полученных значений оседания земной поверхности. При реализации высокоточного нивелирования на площадях разрабатываемых месторождений не учитывается изменение уровня грунтовых вод, тогда как эти колебания влияют на смену приращения силы тяжести.
Профильные линии (геодинамические полигоны в интерпретации РД 07-603-03 – прим. автора) не всегда привязываются к созданным для мониторинга земной поверхности в России региональным геодинамическим сетям, международной геодинамической сети ITRF. В работах известных ученых в области маркшейдерского обеспечения нефтегазодобычи А.С.Мазницкого и Э.Г.Геровича авторы постоянно возвращаются к вопросу дискретности характера получаемой информации традиционными геодезическими измерениями на площадях разрабатываемых месторождений углеводородного сырья.
Перечисленные и другие факторы, например, необходимость дальнейшего интерполирования, снижают надежность получаемых результатов измерений, необходимых для объективного и, в большинстве случаев, оперативного прогноза наступления тех или иных событий.
Как известно, основой объективной оценки наступления событий на той или иной территории горного отвода служат получаемые в конкретном районе экспериментальные данные и фиксируемые явления или осторожное использование метода аналогии.
Процесс сдвижения горных пород и земной поверхности – это перемещение и деформирование горных пород и земной поверхности в результате нарушения естественного равновесия пород под влиянием отбора флюида. Обусловленные сдвижением геомеханические процессы являются дополнительным риском в способности (-ов) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения . В случае разработки месторождений углеводородного сырья – изменение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов, срез и деформирование скважин, грифонообразование, активизация гидрогеологических и геокриологических процессов, коррозийных процессов, динамических проявлений, нарушение устойчивости геодезической основы, объектов поверхности и пр.
На сегодняшний день нормативно закрепленных рекомендаций или указаний по методикам оценок деформаций земной поверхности и горных пород в условиях нефтегазодобычи1 не существует, что создает определенный хаос на рынке проектных услуг в рассматриваемой области. При этом, величины расчетных деформаций являются основой необходимости организации наблюдений и составной частью предусмотренного нормативными требованиями горно-геологического обоснования (ГГО).
Стоит особо подчеркнуть, что проектирование структуры наблюдательной станции на значительных площадях, предполагающее обоснование плотности пунктов наблюдений, точность и частоту их опроса, без понимания общей картины поведения земной поверхности, обусловленного процессом сдвижения или неотектоническими смещениями, практического смысла не имеет.
Таким образом, основой для принятия решения о создании системы наблюдений и выполнении инструментальных наблюдений являются прогнозные расчеты деформаций земной поверхности и анализ имеющейся информации о развитии современных геодинамических процессов в районе производства работ .
К настоящему времени накоплен достаточный опыт геодезических измерений смещений земной поверхности при разработке месторождений углеводородного сырья. Этот опыт показывает, что разработка месторождений углеводородного сырья Западной Сибири, Урала, Поволжья сопровождается оседаниями земной поверхности с величинами, как правило, не превышающими 200-300 мм. Возникающие при этом величины деформаций (наклоны, кривизна, горизонтальные деформации) на порядок ниже допустимых, и, тем более, предельных деформаций для расположенных на поверхности сооружений и объектов. Вследствие естественной неоднородности породных массивов имеют место локальные концентрации деформаций вблизи зон тектонических нарушений, на границах структурных блоков и т.д. Однако опыт выполнения инструментальных наблюдений на месторождениях нефти и газа показывает, деформации поверхности на контактах разломных структур не превысят допустимых и предельных деформаций. Например, при ширине разломной структуры в 0,5 км для достижения деформации 2 мм/м требуется, чтобы ее борта разошлись на 1,0 м, что не подтверждается практикой.
Таким образом, современные реалии российской добычи углеводородного сырья не подтверждают состоятельность выделенных опасных проявлений геодеформационных процессов на земной поверхности.
Нормы имеющихся правил охраны сооружений от вредного влияния горных разработок, в основном, удовлетворяют практическим целям в условиях разработки углеводородного сырья и разработка отдельных такого рода правил не требуется. Для сравнения возможных величин деформаций земной поверхности в пятне застройки с допустимыми и предельными значениями для объектов застройки пользуются данными, указанными в .
Сравнивая величины расчетных и допустимых (предельных) деформаций, принимается решение по объекту поверхности (текущий наладочный ремонт, перенос объекта, разработка мер охраны объекта, геодезический контроль деформаций здания и т.п.). Соответствующие решения принимаются на основании экономического обоснования.
Например, оценочные расчеты показателя допустимых деформаций, рассчитанные по методике для типового одноэтажного кирпичного здания с ленточным фундаментом и деревянными перекрытиями со степенью износа 0,8, построенного на многолетнемерзлых грунтах, составит 75 ед. (норм=110, n1=0.8, n2=1,0, n3=0.85, n4=1,0, n5=1,0). Оценочные расчеты показателя суммарных деформаций, рассчитанные на основании приведенных выше прогнозных оседаний поверхности составят менее 5,0 ед. Таким образом, прогнозные допустимые деформации земной поверхности для одно-двухэтажных гражданских зданий более чем в 10 раз ниже допустимых.
В табл.1 представлены допустимые и предельные горизонтальные деформации земной поверхности для гражданских зданий. При этажности зданий 1-3 этажа, их длине в плане до 30 м, допустимые деформации составят 3,5 мм/м, предельные деформации 5,5 мм/м. Расчетные максимальные горизонтальныедеформации земной поверхности составят 0,15 мм/м, т.е. также более чем в 30 раз меньше допустимых. Вышеизложенное свидетельствует об отсутствии необходимости проектирования мер охраны объектов и организации инструментальных наблюдений.
Становится очевидным принципиальное отличие задач маркшейдерских наблюдений за состоянием горных отводов разрабатываемых месторождений углеводородного сырья. Они направлены на обеспечение эффективности отработки запасов полезных ископаемых и анализа состояния промышленной безопасности территории в части вопросов маркшейдерского контроля с последующим выполнением работ, направленных на предупреждение аварий. В условиях подземной разработки месторождений твердых полезных ископаемых, на первом плане стоят вопросы безопасного ведения работ, связанных с пользованием недрами: определение различных опасных зон, включая зоны повышенного горного давления, контроль целиков различного назначения, выполнение мероприятий по охране зданий, сооружений и т.п.
Таблица 1
Допустимые и предельные деформации земной поверхности и горных пород для охраняемых
гражданских зданий
|
Назначение зданий |
Этажность |
Длина (ширина) |
Горизонтальные деформации |
|
|
допустимые |
предельные |
|||
|
Дошкольные детские учреждения, больницы, поликлиники, школы, бани, театры, дворцы культуры |
до 15 |
|||
|
3,5 |
5,5 |
|||
|
2,5 |
||||
|
3,5 |
||||
|
до 15 |
||||
|
2,5 |
||||
|
Жилые здания, гостиницы |
до 15 |
5,5 |
||
|
3,5 |
5,5 |
|||
|
2,5 |
||||
|
3,5 |
||||
|
до 15 |
6,5 |
|||
|
4,5 |
||||
|
2,5 |
||||
|
Примечание. * Деформации приведены для кирпичных зданий, для деревянных зданий соответствующие значения следует увеличить в 1,5 раза. При износе кирпичных и шлакоблочных стен более 10% допустимые и предельные деформации уменьшаются пропорционально проценту износа. |
||||
Широкий спектр возможностей для оперативного решения маркшейдерских задач открывает радарная космическая съемка подрабатываемых территорий. Известен опыт ее применения, валидация для условий подземной и открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых, разработки месторождений подземных вод . Ее использование позволяет оптимизировать объем и временную частоту традиционных (инструментальных) геодезических методов измерений за смещениями, получить и интерпретировать принципиально новую информацию о смещениях и в целом повысить информативность и оперативность обеспечения данными для решения маркшейдерских задач при нефтегазодобыче, включая предусмотренные РД 07-408-01 вопросы контроля эффективности разработки. Результаты исследований по таким вопросам на основе данных динамики смещений земной поверхности, полученных с использованием разработанной и запатентованной при участии автора технологии площадной съемки подрабатываемых территорий, сегодня проходят апробацию на практике.
Возможность использования радарной интерферометрии (площадной съемки подрабатываемой территории – прим. автора) с позиции ее прикладного характера можно показать на следующем примере.
Современные тектонические движения земной коры отражают кинематическую составляющую современных геодинамических процессов (несколько десятков лет), т.е. механические перемещения блоков массива. Равномерные (со скоростями порядка нескольких миллиметров) движения блоков на платформенных, крупноблоковых, нераздробленных территориях не опасны для устойчивости сооружений.
Текущие (происходящие в настоящее время) геодинамические процессы отражают изменение силового, напряженного состояния, которое далеко не всегда релаксирует в кинематические формы. Кроме этого, мировой опыт показывает, что геодинамика связывается, прежде всего, с взаимным горизонтальным смещением блоков относительно друг друга, активизацией разломов . При этом высотные отметки, определяемые сегодня, как правило, нивелированием II класса, могут практически не изменяться .
Естественно, что различные свойства и возраст этих парагенетически связанных процессов приводят к различной связи их с геологическими процессами и совершенно по-разному отражаются на устойчивости инженерных объектов.
Прикладной характер исследований современной геодинамики в условиях разработки месторождений углеводородного сырья выражен, в том числе, в геодинамическом районировании месторождений на основе изучения естественного поля напряжений блоков. Результаты этого районирования ложатся в основу эффективного заложения скважин. По мнению автора, использование карт фактических смещений земной поверхности, полученных с использованием технологии радарной интерферометрии, существенно облегчит работу при составлении карты районирования по рассматриваемому признаку.
В заключении, с учетом вышеизложенного, отметим следующее.
Решение проблемы маркшейдерских наблюдений на разрабатываемых месторождениях нефти и газа с учетом нормативных требований предполагает:
1. Разработку ГГО, включающего перечень подрабатываемых объектов и предусматривающего аналитическую оценку деформаций земной поверхности (кривизна, наклоны, сжатие, растяжение) в пятнах застройки по устоявшимся методикам, оценку возникновения и влияния техногенных сейсмических событий. На основе анализа имеющихся данных и визуальных исследований определяются участки территорий горных отводов, где следует организовать маркшейдерско-геодезические наблюдения.
2. Аналитическую оценку влияния геомеханических и геодинамических процессов на состояние скважин при их строительстве и эксплуатации, оценку влияния уплотнения коллекторов на снижение фильтрационно-емкостных свойств и продуктивность скважин.
3. Обратный расчет тех или иных показателей по результатам инструментальных наблюдений за подрабатываемой территорией, чем обеспечивается предусмотренное п.264 РД 07-603-03 изучение НДС пласта коллектора и породного массива в целом.
4. Маркшейдерскую интерпретацию данных показателей разработки, смещений земной поверхности, активизации разломных структур и пр. с выдачей рекомендаций и предложений производственным службам.
5. Анализ состояния промышленной безопасности в части маркшейдерского контроля.
Инструментальное сопровождение указанной проблемы, с учетом зарубежного опыта, можно разделить на три этапа (по периоду времени): до 2000 г. – высокоточное нивелирование по профильным линиям; 2000-2010 гг. – технологии ГЛОНАСС/GPS измерений; с 2010 г. – дополнение ГЛОНАС/GPS измерений площадной космической радарной съемкой.
При этом за традиционными инструментальными геодезическими измерениями (с позиции реализации маркшейдером мероприятий, предотвращающих или снижающих до безопасных пределов влияние горных работ на состояние инженерных сооружений и иных объектов) закрепляется их проведение на локальных участках горного отвода в комплексе с иными методами наблюдений (как правило, визуальными и геофизическими), что обуславливается необходимой частотой измерений и значениями деформаций земной поверхности в пятне застройки.
Литература
1. СНиП 2.01.09.-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах.
2. ПБ 07-601-03 Правила охраны недр.
3. РД 07-113-96 Инструкция о порядке утверждения мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок.
6. Руководство по геодинамическим наблюдениям и исследованиям для объектов топливно-энергетического комплекса. – М.: Гидропроект, 1997 – 121с.
7. Временные указания по выявлению и контролю зон риска возникновения аварий и чрезвычайных ситуаций при освоении недр и земной поверхности на основе результатов геодинамического районирования. – СПб.:ВНИМИ, 1997. – 12с.
8. Концепция «Геодинамическая безопасность освоения углеводородного потенциала недр России». – М.: ИГиРГИ, 2000. — 56с.
9. Система обеспечения геодинамической и экологической безопасности при проектировании и эксплуатации объектов ТЭК. – СПб.:ВНИМИ, 2001.-86с.
10. Концепция развития отрасли геодезии и картографии до 2020 года, утверждена распоряжением Правительства РФ от 17.12.2010 N 2378-р.
11. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
14. Никифоров С.Э., Попов В.Н. Маркшейдерский контроль за развитием деформаций земной поверхности при разработке месторождений углеводородного сырья//Маркшейдерия и недропользование. — №4. – 2010.
15. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. — С.-Петербург: Изд.ВНИМИ, 1998г.-291с.
19. Хаин В.Е. Современная геодинамика: достижения и проблемы. (http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/ NATURE/01_02/GEODYN.htm, 2002).
20. Грассо Ж.Р., Волан Ф., Фурментро Д., Мори В. Связь между извлечением углеводородов, локальными техногенными землетрясениями и крупными региональными землетрясениями на примере Пиренеского района/в кн. Механика горных пород применительно к проблемам разведки и добычи нефти. — М.:Мир, 1994. – 416с.
21. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. — М.: Недра, 1996. – 447с.
Горный отвод представляет собой часть недр земли (почти всегда — земной коры), которая предоставляется недропользователям для разработки залежей полезных ископаемых.
Фактически горный отвод представляет собой объемный участок недр с параметрами высоты, длины и ширины (абстрактно выражаясь, так как он будет иметь неправильную геометрическую форму, но образно будет представлять из себя, чаще всего, трапецию с сужением по отношению к нижней части) Горный отвод обязательно должен иметь нижнюю границу разработки.
Контур горного отвода устанавливается для обеспечения рационального использования недр при разработке залежей полезных ископаемых, охраны недр, сбережения целостности окружающей природной среды и уменьшения негативного воздействия работ по добыче полезных ископаемых, обеспечения безопасности рабочих при ведении горных работ, ограничения площади разработки полезного ископаемого одним недропользователем и избежания посягательств на данный участок недр со стороны других.
Горный отвод разработки месторождения полезных ископаемых состоит из пояснительной записки, геологических и графических материалов. Все это в совокупности позволяет понять необходимость соблюдения всех условий проведения работ по избежанию возможных трудностей и неприятностей при разработке участка недр, так как от формы горного отвода зависит и проект разработки месторожения. К возможным проблемам, которые связаны с неграмотной разработкой горного отвода и проекта разработки месторождения можно отнести узкие дороги и невозможность свободного разъезда карьерной техники, длинное плечо откатки, что повышает себестоимость добычи полезного ископаемого из-за лишнего пробега техники, осыпания борта карьера и сдвижения горных пород, что может тянуть за собой потерю техники, и что более страшно, смерть и травмы персонала и т.д.
Горные отводы для разработки месторождений общегосударственного значения, строительства и эксплуатации подземных сооружений и предназначенные для других целей, не связанных с добычей полезных ископаемых, предоставляются центральным органом исполнительной власти, реализующим государственную политику в сфере охраны труда, кроме случаев, предусмотренных Кодексом о недрах от 27.07.1994 г. № 132.
Горные отводы для разработки месторождений полезных ископаемых местного значения предоставляются Советом министров Автономной Республики Крым, областными, Киевским и Севастопольским городскими советами и подлежат регистрации в центральном органе исполнительной власти, реализующим государственную политику в сфере охраны труда.
При составлении и предоставлении горных отводов определяется правильность разделения месторождений полезных ископаемых на отдельные горные отводы с целью недопускания оставления за пределами горных отводов менее ценных участков недр месторождений, которые являются непригодными для самостоятельной разработки, соблюдение требований безопасности при проведении горных и взрывных работ при разработке месторождений полезных ископаемых и при использовании недр для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых, предотвращения опасности для людей, имущества и окружающей среды.
Порядок предоставления горных отводов устанавлен постановлением Кабинета Министров Украины от 27 января 1995 г. № 59 «Про затвердження Положення про порядок надання гірничих відводів»;
Горный отвод разработки месторождения полезных ископаемых состоит из пояснительной записки и геологических и графических материалов, которые являются отображением участка недр, данных недропользователю для добычи полезных ископаемых.
Контур горного отвода устанавливается для обеспечения рационального использования недр при разработке залежей полезных ископаемых, охраны недр, сбережения целостности окружающей природной среды и уменьшения негативного воздействия работ по добыче полезных ископаемых, обеспечения безопасности рабочих при ведении горных работ, ограничения площади разработки полезного ископаемого одним недропользователем и избежания посягательств на данный участок недр со стороны других недропользователей.
Разработка горного отвода должна быть произведена заранее и с учетом всех допустимых вариантов разработки карьера и использования техники.
В акте про выдачу горного отвода указываются основные параметры месторождения, а так же обязательства недропользователя при разработке месторождения, у примеру:
- использовать недра в соответствии с целями, для которых предоставлен горный отвод;
- обеспечивать полноту геологического изучения горно-технических, гидрогеологических и других условий использования недр в пределах горного отвода, рациональное и комплексное использование недр и их охраны; обеспечивать безопасность людей, имущества, зданий, сооружений и окружающей среды;
- устранять вредное влияние горных работ на объекты природно-заповедного фонда, памятники истории, культуры и искусства;
- обеспечивать рекультивацию земельных участков, нарушенных при пользовании недрами, для дальнейшего их использования в общественном производстве;
- организовывать маркшейдерское обеспечение горных работ в процессе строительства и эксплуатации горнодобывающих объектов побочных подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых, а также составление геологической и маркшейдерской документации;
- наблюдать за оползнями горных пород, деформацией имеющихся надземных сооружений и объектов, состоянием горных выработок, сохранением установленных горным отводом границ локализации похороненных вредных веществ, отходов производства и сточных вод.
Горнопромышленная геология как прикладная научная дисциплина изучает методы, организацию и технологию геологического обеспечения горного производства при проектировании, строительстве, реконструкции, эксплуатации и ликвидации горных предприятий. Являясь наукой проблемно-ориентированной, горнопромышленная геология формирует научные основы управления состоянием массива горных пород, запасами и качеством добываемого сырья на всех стадиях освоения месторождений полезных ископаемых для повышения эффективности и безопасности горных работ, охраны и рационального комплексного использования недр — твердых полезных ископаемых, сопутствующих горных пород, вод и природных газов.
Основными задачами горнопромышленной геологии являются следующие:
1) анализ и типизация горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых для целей их эффективного промышленного освоения:
2) совершенствование методов, средств, технологии и организации геологического изучения эксплуатируемых месторождений; повышение эффективности доразведки (в пределах горного отвода), эксплуатационной разведки и геолого промышленной оценки месторождений в процессе их освоения;
3) разработка и совершенствование методов и систем обработки геологической информации, а также методов моделирования месторождений, прогнозирования горно-геологических явлений и процессов, создание геологических основ управления ими при горных работах;
4) геологическое обеспечение проектирования и планирования горных работ, управления запасами и качеством добываемых полезных ископаемых с учетом их комплексного использования;
5) гидрогеологическое обоснование рациональных способов, схем и техники защиты горных выработок от подземных вод, охраны и регулирования запасов подземных вод в районе действующих горных предприятий;
6) инженерно-геологическое обеспечение управления состоянием массивов горных порол, обоснование проектов сокращения нарушенных горными работами территорий и восстановления экологического равновесия.
Из всех перечисленных задач две можно считать основополагающими—геологическое обеспечение управления запасами и качеством полезных ископаемых и инженерно-геологическое обеспечение управления состоянием массивов при горных работах.
Они решаются на основе других задач за счет своевременного получения полной и достоверной геологической информации о горногеологических объектах.Специфическая особенность этих объектов заключается в двойственной природе их свойств; первичной геологической, с одной стороны, и горнотехно логической, проявляющейся при проектировании и ведении горных работ, с другой. Поэтому горно-геологические объекты образуются тогда, когда геологические объекты приобретают горнотехнологические свойства (например, при окон-туривании залежей по промышленным кондициям или ведении горных работ), и исчезают, как только они теряют природные геологические свойства (например, при поступлении руд на металлургический передел, угля ка химическую переработку). Следовательно, к горно-геологическим объектам относятся участки земной коры (объекты горного строительства, эксплуатируемые месторождения) и их производные (добытые полезные ископаемые и отвальные горные породы), находящиеся в сфере горного производства.Горнопромышленная геология изучает геологические факторы и параметры (пространственно-морфологические, запасы и качество, гидрогеологические и инженерно-геологические), определяющие возможность, целесообразность и условия промышленного освоения геологических объектов, т. е. условия превращения собственно геологических объектов в горнотехнологическне; состав и взаимосвязь показателей горно-геологических объектов разных уровней ка различных стадиях развития горного производства; методы получения и оценки этих показателей; закономерности их преобразования в ходе горнотехнологических процессов; методы, средства, структуру и организацию геологического обеспечения горного производства.Методологическую основу горнопромышленной геологии составляет системный подход, наиболее приемлемый при исследовании сложных развивающихся объектов — многоуровневых и иерархических. В системном исследовании анализируемый объект рассматривается как некоторое множество элементов, взаимосвязь которых обусловливает целостные свойстаа (эмерджентноегь) этого множества. Достоинство применяемого в горнопромышленной геологии системного подхода заключается в возможности выявления многообразия связей и отношений как в пределах отдельного гор но-геологического объекта, так н в его взаимоотношениях с окружающей геологической средой. Важно при этом, что свойства объекта как целостной системы определяются те суммированием свойств его отдельных элементов, а свойствами его структуры, интегративными связями рассматриваемого объекта.Основываясь на изложенных позициях, горнопромышленная геология применяет единый принцип в изучении горпо-геологиче-ских объектов разных уровней, исходящий из требований к рациональному использованию и охране недр. Специфика горно-геологических объектов обусловливает необходимость комплексного изучения их свойств, которые в условиях горного производства проявляются во взаимодействии.Необходимо подчеркнуть, что не только горно-геологическнн объект, но и сам процесс его исследования выступает как сложная иерархическая система, задачи изучения которой состоят, в частности, в соединении в единое целое различных моделей объекта и соответствующей организации методов. Особенности применяемых методов исследования объектов предопределяются также специфическим положением горно-геологических объектов в области взаимодействия элементов сложной системы «человек — техника — природная среда»,Горнопромышленная геология находится па стыке геологических и горных наук, широко использует не только их материалы, но и фундаментальных наук — математики, физики, химии. Она является базовой наукой для исследований в области физических и химических процессов горного производства, горного строительства, геотехнологии (открытой, подземной, скважинной, подводной) и первичной переработки минерального сырья и включает три составные части; теоретическую, методическую и прикладную (технологическую). Теоретической основой науки служит учение о горно-геологических объектах и факторах промышленного освоения месторождений полезных ископаемых. Методическая база — это методы, средства и организация процессов измерения и оценивания геологических показателей, характеризующих горно-геологические объекты, а также принципы и конкретные условия использования геологических данных для принятия обоснованных горнотехнологических решений. Именно в этом заключается сущность геологического обеспечения горных предприятий, которое представляет собой организационно-методическую основу горнопромышленной геологии.К прикладному разделу дисциплины следует отнести горнопромышленную геологию месторождений отдельных видов полезных ископаемых — угля, горючих сланцев и торфа, рудпомиие-рального металлического и неметаллического сырья, строительных горных пород, а также специальные (горнопромышленные) разделы гидрогеологии и инженерной геологии. Ведущие задачи этого раздела науки — изучение, анализ и типизация горно-геологических показателей соответствующих месторождений, методов и организации геологического обеспечения промышленной разведки н добычи полезных ископаемых.В зависимости от способов разработки и вида полезных ископаемых традиционно выделяют следующие дисциплины прикладной геологии: шахтную, рудничную, карьерную, приисковую и т.д. По мнению автора, эти дисциплины, разрабатывающие методические и организационные основы геологического обслуживания горных предприятий, представляют собой составные части горнопромышленной геологии. Ее содержание гораздо шире, поскольку методы получения на горных предприятиях геологической информации— это только отдельные элементы горнопромышленной геологии. Основная ее цель — эффективное использование геологических данных в горном производстве.Значение этой науки может быть рассмотрено в общенаучном и народнохозяйственном аспектах. Общенаучное значение горнопромышленной геологии заключается в ее участии в формировании материалистического понимания природы, в развитии природоохранных концепций, становлении и развитии методологии системного подхода к изучению таких сложных, иерархически построенных систем, как горно-геологические объекты, явления и процессы.Народнохозяйственное значение горнопромышленной геологии состоит в развитии минерально-сырьевой базы действующих горных предприятий, решении проблемы рационального и комплексного использования и охраны недр, осуществлении мероприятий по сокращению территорий, нарушенных горными работами, и восстановлению экологического равновесия. В связи с интенсификацией горного производства, растущей тенденцией снижения качества полезных ископаемых и усложнения горно-геологических условий разработки месторождений становится актуальной задача прогнозирования этих условий на основе детального геологического изучения объектов, создания систем н методов оценки горно-геологических факторов, определяющих эффективность горного производства и безопасное ведение горных работ. Эта проблема становится все более насущной в связи с исчерпанием фонда приповерхностных месторождений, необходимостью освоения, а следовательно, и детального изучения глубинных зон земной коры.Невосполнимость запасов полезных ископаемых при интенсификации добычи выдвигает на первый план проблему повышения полноты и качества их извлечения, комплексности использования минерального сырья. В этих условиях необычайно актуальны задачи геологического обоснования рациональных схем вскрытия, подготовки и отработки месторождений, достижения высоких тех-нико-экокомических показателей горного производства на базе оптимальной увязки технологических решений с конкретной геологической обстановкой.Существенное значение приобретает проблема повышения качества добываемЕлх полезных ископаемых, решение которой становится главным фактором наиболее экономного и рационального использования минеральных ресурсов страны, эффективной эксплуатации недр. В общем случае это означает обеспечение народного хозяйства сырьем, наилучшим образом подготовленным для последующей переработки, что позволяет производить больше гоговой продукции даже без увеличения объема добычи сырья. Эти проблемы без надежного геологического обеспечения системы управления качеством полезных ископаемых решены быть не могут.Интенсификация горных работ, постоянный рост производственных мощностей горных предприятий приводят к значительной концентрации техногенных воздействий, перемещению огромных масс горных пород, нарушению гидрологического и гидрогеологического режима. Это вызывает изменение природных геодинамических равновесий, создававшихся в течение миллионов лет, обусловливает проявления горного давления и других нежелательных инженерно-геологических процессов, отрицательные последствия развития которых могут уничтожить созидательный эффект человеческой деятельности. В связи с этим задачи горнопромышленной геологии, направленные на охрану и регулирование подземных вод, управление состоянием массива горных пород, являются важнейшим звеном общей проблемы охраны окружающей среды.Слова академика А. П, Карпинского «Геология пришла к нам через горное дело», видимо, непосредственно относятся к горнопромышленной геологии. Именно эта наука, порожденная нерешенными вопросами горного искусства, горного дела и горных наук, была на всех этапах тесно связана с геологическими науками, питала их новыми фактами, самым детальным образом изученными в рудниках, шахтах и карьерах. Вместе с тем эта наука, до последнего времени не имевшая самостоятельного статуса, развивалась как прикладная ветвь геологических знаний, обеспечивала надежными данными горное производство.Вот почему можно сказать, не повторяя в деталях историю геологии и горного дела, что горнопромышленная геология пережила те же этапные рубежи в своем историческом развитии и приобрела самостоятельное значение только в 60—70-е годы нашего столетия. До этого периода уже десятки лет существовали геологические службы горнодобывающих отраслей и предприятий, которые выполняли повседневную, но крайне важную работу по обеспечению добычи полезных ископаемых, накапливали богатейший фактический материал, равного которому по детальности и достоверности не имеет ни одна другая геологическая наука. Однако в то время отсутствовали общие научно-методические принципы и теоретические обобщения, которые бы позволили оформить выявленные закономерности в систему методов н научных концепций, в самостоятельную науку.Этому мешало также и специфическое положение горнопромышленной геологии на стыке ряда наук в системе отношений «человек — техника — природная среда», в связи с чем она не могла считаться чисто естественной наукой, как все геологические, или технической, как горные науки. Не была она и научной областью наук об управлении. Но вместе с тем по целям, задачам и предмету исследований эта наука триедина, поскольку изучает природный объект в сфере материального производства, используя методы кибернетики.Формирование горнопромышленной геологик как синтетической и самостоятельной науки обусловлено прежде всего существенным изменением в последние два десятилетия горно-геологических условий эксплуатируемых месторождений, когда вместо постепенного ухудшения их параметров произошел качественный скачок — переход к разработке объектов нового типа — залегающих глубоко, со сложными горно-геологическими условиями. Этот период совпал также с новым этапом развития горной промышленности— массовым внедрением в практику комплексно-механизированных и автоматизированных систем горного производства. Наконец, это время соответствует новому этапу эволюции наук об управлении — этапу интенсивного внедрения вычислительной техники в горное производство. Таким образом, современная горнопромышленная геология есть порождение научно-технической революции в геологии, горном деле, кибернетике.В настоящее время бурными темпами развиваются исследования в новой области горно-геологических знаний. Наступил новый этап в освоении минерально-сырьевой базы горной промышленности— этап перехода к научно обоснованному геологическому обеспечению рационального и комплексного освоения недр.