2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2021.4.4 pmi-14660 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14660 Геология Geology Geological and structural characteristics of deep-level rock mass of the Udachnaya pipe deposit Геолого-структурная характеристика массива глубоких горизонтов месторождения Трубка «Удачная» Serebryakov Evgenii V. Серебряков Е. В. Serebryakov Evgenii V. serebryakov.e.v@mail.ru Институт земной коры СО РАН (Россия) Institute of Earth's Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Russia) Gladkov Andrei S. Гладков А. С. Gladkov Andrei S. gladkov@crust.irk.ru Институт земной коры СО РАН (Иркутск, Россия) Institute of Earth's Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Irkutsk, Russia) 21 10 2021 2021 250 512 525 19 01 2021 27 07 2021 21 10 2021 © Evgenii V. Serebryakov, Andrei S. Gladkov 2021 Е. В. Серебряков, А. С. Гладков Evgenii V. Serebryakov, Andrei S. Gladkov CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14660

Для скальных массивов, сложенных крепкими породами, структурная нарушенность является определяющим показателем устойчивости горнотехнических конструкций. Присутствие в массиве пересекающихся структурных элементов снижает прочность пород и приводит к формированию потенциальных структур обрушения. Помимо этого, дизъюнктивные деформации, пронизывающие толщи пород, представляют собой каналы миграции флюидов и соединяют водоносные горизонты в единую систему. Установлено, что наиболее крупные из них – разломы восток-северо-восточного, северо-восточного и северо-западного направлений – формируют кимберлитовмещающий узел трубки «Удачная». Указанные разломы представляют собой зоны повышенной трещиноватости, дробления, тектонического рассланцевания и отличаются от сопряженных участков повышенной деструкцией горного массива. Специфика распределения тектонических трещин в пределах структурно-литологических доменов определяется наличием разноориентированных преобладающих систем тектонической трещиноватости, а также различиями в их количественных показателях. Основные системы с некоторыми исключениями формируют диагональную сеть трещин (северо-восток – северо-запад), свойственную более крупным структурным формам – разломам. Несмотря на отличия в ориентировках падения систем, большая часть из них укладывается в выделенные направления, что характерно как для кимберлитов, так и для осадочных толщ. Общая нарушенность массива, выраженная через объем элементарного блока, наиболее высокая в пределах западного рудного тела. Фрикционные свойства трещинных структур имеют средние значения для подобного класса месторождений. Учет геолого-структурных данных при проектировании и разработке новых горизонтов месторождения позволит соблюсти необходимый баланс между эффективностью и безопасностью проводимых работ.

For hard rock massifs, structural disturbance is a key indicator of mining structure stability. The presence of intersecting structural elements in the massif reduces rock strength and leads to formation of potential collapse structures. In addition to that, disjunctive deformations that penetrate rock strata serve as channels for fluid migration and connect aquifers into a single system. It was established that the largest of them –faults of east-northeastern, northeastern and northwestern directions – form the kimberlite-bearing junction of the Udachnaya pipe. These faults represent zones of increased fracturing, brecciation and tectonic foliation, distinguished from adjacent areas by increased destruction of the rock mass. Specifics of tectonic fracture distribution within structural and lithological domains are determined by the presence of multidirectional prevailing systems of tectonic fracturing, as well as by differences in their quantitative characteristics. With some exceptions, the main systems form a diagonal network of fractures (northeastern – northwestern orientation), which is typical for larger structural forms – faults. Despite the differences in dip orientation of the systems, most of them correspond to identified directions, which is typical for both kimberlites and sedimentary strata. Overall disturbance of the massif, expressed in terms of elementary block volume, reaches its peak in the western ore body. For such type of deposits, friction properties of fracture structures have average values. Consideration of geological and structural data in the design and development of new levels of the deposit will allow to maintain the necessary balance between efficiency and safety of performed operations.

 Ключевые слова кимберлитовая трубка модель разломно-блокового строения трещиноватость структурная нарушенность массива устойчивость массива Keywords kimberlite pipe model of fault-block structure fracturing structural rock mass disturbance rock mass stability Атлас коренных месторождений алмазов Якутской кимберлитовой провинции / С.И.Костровицкий, З.В.Специус, Д.А.Яковлев и др. Мирный: АЛРОСА, 2015. 480 с. Kostrovitskii S.I., Spetsius Z.V., Yakovlev D.A. et al. Atlas of Primary Diamond Deposits of the Yakutian Diamond Province. Mirnyi: ALROSA, 2015, p. 480 (in Russian). Борщ-Компониец В.И. Практическая механика горных пород. М.: Горная книга, 2013. 322 с. Borshch-Komponiets V.I. Practical Rock Mechanics. Мoscow: Gornaya kniga, 2013, p. 322 (in Russian). Бушков В.К. Применительная практика кинематического анализа устойчивости при обосновании параметров основных конструктивных элементов борта карьера // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 10. С. 30-42. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0-30-42 Bushkov V.K. Use of kinematic stability analysis in substantiation of basic wall design parameters for open pits. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 2018. N 10, p. 30-42. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0-30-42 (in Russian). Внутренняя структура континентальных разломных зон. Прикладной аспект / К.Ж.Семинский, А.С.Гладков, О.В.Лунина, М.А.Тугарина. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения РАН, Филиал «Гео», 2005. 291 с. Seminskii K.Zh., Gladkov A.S., Lunina O.V., Tugarina M.A. Internal Structure of Continental Fault Zones. Practical Aspect. Novosibirsk: Izd-vo Sibirskogo otdeleniya RAN, Filial “Geo”, 2005, p. 291 (in Russian). Дроздов А.В. Горно-геологические и технологические проблемы при строительстве подземного рудника «Удачный» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 2. С. 125-131. Drozdov A.V. Mining-and-Geological and Engineering Problems in Construction of Underground Mine Udachny. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 2015. N 2, p. 125-131 (in Russian). Дроздов А.В. Горно-геологические особенности глубоких горизонтов трубки Удачной // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 3. С. 153-165. Drozdov A.V. Mining-and-Geological and Engineering Problems in Construction of Udachny Underground Mine. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 2011. N 3, p. 153-165 (in Russian). Дроздов А.В. Особенности строения многофазных кимберлитовых трубок (на примере трубки Удачной) / А.В.Дроздов, А.И.Мельников // Маркшейдерия и недропользование. 2009. № 1. С. 31-38. Drozdov A.V., Melnikov A.I. Structural Specifics of Multi-Phase Kimberlite Pipes (Exemplified by the Udachnaya Pipe). Marksheideriya i nedropolzovanie. 2009. N 1, p. 31-38 (in Russian). Дроздов А.В. Оценка структурно-тектонической обстановки на трубке «Удачная» для отработки глубоких горизонтов месторождения / А.В.Дроздов, А.И.Мельников, И.Б.Бокий // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2014. Т. 1. № 1. С. 91-97. Drozdov A.V., Melnikov A.I., Boki I.B. Estimation of structure and tectonics of Udachnaya mine for deeper level mining. Fundamentalnye i prikladnye voprosy gornykh nauk. 2014. Vol. 1. N 1, p. 91-97 (in Russian). Дунаев В.А. Геологические факторы, влияющие на взрываемость горных пород при открытой разработке полезных ископаемых / В.А.Дунаев, В.А.Ермолов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 1999. № 1. С. 11-16. Dunaev V.A., Ermolov V.A. Geological Factors Affecting Blastability of the Rocks in Open-Pit Mining. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 1999. N 1, p. 11-16 (in Russian). Егоров К.Н. Структурно-вещественная эволюция системы кимберлитовых тел трубки Удачная / К.Н.Егоров, А.И.Мельников // Руды и металлы. 2013. № 1. С. 53-59. Egorov K.N., Melnikov A.I. Structural and Compositional Evolution of Kimberlite Body System of the Udachnaya Pipe. Rudy i metally. 2013. N 1, p. 53-59 (in Russian). Захаров Е.В. Снижение энергии разрушения горных пород под влиянием морозного выветривания // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 4. С. 157-165. Zakharov E.V. Decreasing Energy of Rock Destruction as a Result of Frost Weathering. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 2013. N 4, p. 157-165 (in Russian). Картирование скрытых сдвиговых кимберлитоконтролирующих структур в Накынском поле / П.А.Игнатов, К.Ю.Бушков, А.В.Толстов, Ю.Т.Яныгин // Проблемы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, 18-20 марта, 2008, Мирный, Россия. Якутск: Изд-во Якутского научного центра СО РАН, 2008. С. 325-331. Ignatov P.A., Bushkov K.Yu., Tolstov A.V., Yanygin Yu.T. Mapping of Hidden Displasements of Kimberlite-Controlling Structures in Nakyn Kimberlite Field. Problemy prognozirovaniya i poiskov mestorozhdenii almazov na zakrytykh territoriyakh, 18-20 marta, 2008, Mirnyi, Rossiya. Yakutsk: Izd-vo Yakutskogo nauchnogo tsentra SO RAN, 2008, p. 325-331 (in Russian). Колганов В.Ф. Горно-геологические особенности коренных месторождений алмазов Якутии / В.Ф.Колганов, А.Н.Акишев. Мирный: Мирнинская городская типография, 2013. 568 с. Kolganov V.F., Akishev A.N. Mining and Geological Specifics of Developing Primary Diamond Deposits in Yakutia. Mirnyi: Mirninskaya gorodskaya tipografiya, 2013, p. 568 (in Russian). Латышев О.Г. Влияние нарушенности горных пород на их свойства и состояние / О.Г.Латышев, О.О.Казак // Известия Уральского государственного горного университета. 2017. Вып. 4 (48). С. 62-65. DOI: 10.21440/2307-2091-2017-4-62-65 Latyshev O.G., Kazak O.O. The influence of the geological material disturbance on its properties and condition. Izvestiya Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta. 2017. Vol. 4 (48), p. 62-65. DOI: 10.21440/2307-2091-2017-4-62-65 (in Russian). Особенности отработки коренных месторождений алмазов в сложных горно-геологических условиях восточного сектора Арктики / Е.В.Скляров, С.В.Алексеев, К.Н.Егоров и др. // Фундаментальные исследования Президиума РАН. 2015. (дата обращения 21.01.2021). Sklyarov E.V., Alekseev S.V., Egorov K.N. et al. Specifics of Developing Primary Diamond Deposits under Difficult Mining and Geological Conditions in the Eastern Sector of the Arctic. Fundamentalnye issledovaniya Prezidiuma RAN. 2015. URL: http://www.ras.ru/FStorage/FileInfo.aspx?catalogId=bc1f245b-9bf7-419c-b15c-292b9c4bf031&id=42ea960d-52f1-4259-886a-eda0e6bcac6e (date of access 21.01.2021). Рассолы глубоких горизонтов кимберлитовой трубки Удачная / С.В.Алексеев, Л.П.Алексеева, А.С.Гладков и др. // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 4. С. 1235-1253. DOI: 10.5800/GT-2018-9-4-0393 Alekseev S.V., Alekseeva L.P., Gladkov A.S. et al. Brines in deep horizons of the Udachnaya kimberlite pipe. Geodinamika i tektonofizika. 2018. Vol. 9. N 4, p. 1235-1253. DOI: 10.5800/GT-2018-9-4-0393 (in Russian). Руководство по проектированию бортов карьера / Под ред. Д.Рида, П.Стейси. Екатеринбург: Правовед: Полиметалл, 2015. 527 с. Guidelines for Open Pit Slope Design. Ed. by D.Rid, P.Steisi. Ekaterinburg: Pravoved: Polimetall, 2015, p. 527 (in Russian). Серебряков Е.В. Трехмерные структурно-вещественные модели формирования кимберлитовых трубок Нюрбинской и Ботуобинской (Якутская алмазоносная провинция) / Е.В.Серебряков, А.С.Гладков, Д.А.Кошкарев // Геодинамика и тектонофизика. 2019. Т. 10. № 4. С. 899-920. DOI: 10.5800/GT-2019-10-4-0448 Serebryakov E.V., Gladkov A.S., Koshkarev D.A. Three‐dimensional structural‐material models of the formation of the Nyurbinskaya and Botuobinskaya kimberlite pipes (Yakutian diamondiferous province, Russia). Geodinamika i tektonofizika. 2019. Vol. 10. N 4, p. 899-920. DOI: 10.5800/GT-2019-10-4-0448 (in Russian). Тектонофизические исследования при алмазопоисковых работах / А.С.Гладков, С.А.Борняков, А.В.Манаков, В.А.Матросов. М.: Научный мир, 2008. 175 с. Gladkov A.S., Bornyakov S.A., Manakov A.V., Matrosov V.A. Tectonophysical Studies during Diamond Prospecting. Мoscow: Nauchnyi mir. 2008, p. 175 (in Russian). U-PB возраст рутила из ксенолита эклогита кимберлитовой трубки Удачная / А.Л.Рагозин, Д.А.Зедгенизов, В.С.Шацкий и др. // Доклады Академии наук. 2014. Т. 457. № 2. С. 213-216. DOI: 10.7868/S0869565214200249 Ragozin A.L., Zedgenizov D.A., Shatskii V.S. et al. U-PB age of rutile from the eclogite xenolith of the Udachnaya kimberlite pipe. Doklady Akademii nauk. 2014. Vol. 457. N 1, p. 861-864. DOI: 10.1134/S1028334X14070162 A Phreatomagmatic Kimberlite: The A418 Kimberlite Pipe, Northwest Territories, Canada / L.A.Porritt, J.K.Russell, H.McLean et al. // Proceedings of 10th International Kimberlite Conference. New Delhi, Springer, 2013. Vol. 2. P. 97-108. DOI: 10.1007/978-81-322-1173-0_7 Porritt L.A., Russell J.K., McLean H. et al. A Phreatomagmatic Kimberlite: The A418 Kimberlite Pipe, Northwest Territories, Canada. Proceedings of 10th International Kimberlite Conference. New Delhi, Springer, 2013. Vol. 2, p. 97-108. DOI: 10.1007/978-81-322-1173-0_7 Comparing Leapfrog Radial Basis Function and Kriging. Seequent. May 19, 2000. URL: https://www.seequent.com/comparing-leapfrog-radial-basis-function-and-kriging (дата обращения 21.01.2021). Comparing Leapfrog Radial Basis Function and Kriging. Seequent. May 19, 2000. URL: https://www.seequent.com/comparing-leapfrog-radial-basis-function-and-kriging (date of access 21.01.2021). Goodman R.E. Engineering geology. Rock in engineering construction. John Wiley & Sons. New York, 1993. 432 p. Goodman R.E. Engineering geology. Rock in engineering construction. John Wiley & Sons. New York, 1993, p. 432. HoekE. The Hoek-Brown failure criterion and GSI – 2018 edition / E.Hoek, E.T.Brown // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 11. Iss. 3. P. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001 Hoek E., Brown E.T. The Hoek-Brown failure criterion and GSI – 2018 edition. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 11. Iss. 3, p. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001 Jakubec J. Role of defects in rock mass classification // Proceedings of the Seventh International Symposium on Ground Support in Mining and Underground Construction, 13-15 May, 2013, Perth, Australia. Australian Centre for Geomechanics, 2013. P. 337-344. DOI: 10.36487/ACG_rep/1304_21_Jakubec Jakubec J. Role of defects in rock mass classification. Proceedings of the Seventh International Symposium on Ground Support in Mining and Underground Construction, 13-15 May, 2013, Perth, Australia. Australian Centre for Geomechanics, 2013, p. 337-344. DOI: 10.36487/ACG_rep/1304_21_Jakubec Kurszlaukis S. Formation of «Tuffisitic Kimberlites» by phreatomagmatic processes / S.Kurszlaukis, V.Lorenz // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2008. Vol. 174. Iss. 1-3. P. 68-80. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2007.12.047 Kurszlaukis S., Lorenz V. Formation of “Tuffisitic Kimberlites” by phreatomagmatic processes. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2008. Vol. 174. Iss. 1-3, p. 68-80. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2007.12.047 Lorenz V. Root zone processes in the phreatomagmatic pipe emplacement model and consequences for the evolution of maar-diatreme volcanoes / V.Lorenz, S.Kurszlaukis // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2007. Vol. 159. Iss. 1-3. P. 4-32. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2006.06.019 Lorenz V., Kurszlaukis S. Root zone processes in the phreatomagmatic pipe emplacement model and consequences for the evolution of maar-diatreme volcanoes. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2007. Vol. 159. Iss. 1-3, p. 4-32. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2006.06.019 Palmstrom A. Combining the RMR, Q, and RMi classification systems // Tunnelling and Underground Space Technology. 2009. Vol. 24. Iss. 4. P. 491-492. DOI: 10.1016/j.tust.2008.12.002 Palmstrom A. Combining the RMR, Q, and RMi classification systems. Tunnelling and Underground Space Technology. 2009. Vol. 24. Iss. 4, p. 491-492. DOI: 10.1016/j.tust.2008.12.002 Palmstrom A. Measurements of and Correlations between Block Size and Rock Quality Designation (RQD) // Tunnelling and Underground Space Technology. 2005. Vol. 20. Iss. 4. P. 362-377. DOI: 10.1016/j.tust.2005.01.005 Palmstrom A. Measurements of and Correlations between Block Size and Rock Quality Designation (RQD). Tunnelling and Underground Space Technology. 2005. Vol. 20. Iss. 4, p. 362-377. DOI: 10.1016/j.tust.2005.01.005 -D geological modelling using new Leapfrog Geothermal software / S.Alcaraz, R.Lane, K.Spragg et al. // Proceedings Thirty-Sixth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering 31 January – 2 February, 2011, Stanford, California, USA. Stanford University, 2011. Vol. 31. P. 1-6. Alcaraz S., Lane R., Spragg K. et al. 3-D geological modelling using new Leapfrog Geothermal software. Proceedings Thirty-Sixth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering 31 January – 2 February, 2011, Stanford, California, USA. Stanford University, 2011. Vol. 31, p. 1-6. Wyllie D.C. Foundations on Rock: 2nd edition. London, Taylor and Francis, 1999. 401 p. Wyllie D.C. Foundations on Rock: 2nd edition. London, Taylor and Francis, 1999, p. 401.