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 pmi-5083 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5083 Нефтегазовое дело Oil and gas Engineering and geomechanical forecast for waste disposal in underground caverns including earthquake-prone zones Горно-геомеханический прогноз размещения отходов в горных выработках, в том числе в сейсмоопасных районах добычи сырья Kovalev O. V. Ковалев О. В. Kovalev O. V. spggi4@mail.ru Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (Санкт-Петербург, Россия) National Mineral Resources University (Mining University) (Saint-Petersburg, Russia) 24 02 2016 2016 217 61 71 14 07 2015 09 09 2015 24 02 2016 © 2016 О. В. Ковалев © 2016 O. V. Kovalev 2016 О. В. Ковалев O. V. Kovalev Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5083

В статье рассмотрены вопросы получения представительных научно обоснованных данных, позволяющих установить параметры необходимо безопасного состояния массива горных пород (МГП) в зонах захоронения в подземных выработках различных отходов, включая и области МГП, подверженные сейсмоактивному воздействию. Описаны основные требования к подземным сооружениям для захоронения опасных отходов и технологии их возведения. В качестве объекта исследований выбраны камеры подземного растворения в галогенной толще горных пород. Отмечены необходимые данные для обоснования безопасных условий захоронения отходов в подземной камере выщелачивания и этапы выполнения такого обоснования. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния горных пород методом граничных элементов. Рассмотрены основные аспекты динамического влияния сейсмических волн на устойчивость подземных сооружений. Пересчитаны основные значимые параметры возможного сейсмического воздействия на экспериментальную камеру с учетом данных о сейсмическом районировании региона и конкретного расположения объекта исследований. Обоснована необходимость выполнения оценки сдвижения налегающей толщи и поверхности в зоне опытного участка на базе рассмотренного комплексного подхода: анализов данных маркшейдерских наблюдений и результатов геомеханического обследования механического состояния вмещающей и налегающей толщи.

The article aims at obtaining representative scientifically based data to determine parameters of a necessary-safe condition of the rock massif (RM) in underground waste diposal caverns zones, including earthquake-prone zones. The main requirements for underground caverns for hazardous waste disposal and for their construction technology are described. The subject of the research is underground solution caverns in halogen rocks. Data for justification of safe waste disposal conditions in underground salt caverns and its stages are presented. A complex approach to the solution of the research problem is described. The main aspects of dynamic influence of seismic waves on underground caverns stability are considered. Taking into account seismic-risk zoning data on the research region some significant parameters of a possible seismic impact on the experimental cavern are calculated. The article points out the necessity of superincumbent rock and surface displacement assessment for the experimental site zone using the suggested complex approach and including the analysis of surveying data and results of rock mass geomechanical modeling.

 Ключевые слова подземное растворение солей захоронение отходов сейсмика геодинамика метод разрывных смещений метод граничных элементов напряженно-деформированное состояние импеданс среды Keywords underground salt solution waste disposal seismicity geodynamics displacement discontinuity method boundary element method stress and strain state seismic impedance Авершин С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. М.: Углетехиздат, 1947. 245 с. Баклашов И.В. Механические процессы в породных массивах / И.В.Баклашов, Б.А.Картозия. М.: Недра, 1986. 272 с. Бродберг К.Б. Ударные волны в упругой и упруго-пластической среде. М.: Гостехиздат, 1959. 203 с. Буллен К.-Е. Введение в теоретическую сейсмологию / Пер. с англ. М.: Мир, 1966. 460 с. Горшков Г.П. О корреляции сейсмических шкал / Г.П.Горшков, Г.А.Шенкарева // Тр. Ин-та физики Земли. 1958. № 1(68). 44 с. Гутенберг Б. Сейсмичность Земли / Пер. с англ. / Б.Гутенберг, К.Рихтер. М.: Мир, 1948. 160 с. Кольский Г. Волны напряжений в твердых телах. М.: Иностранная литература, 1955. 192 с. Ковалев О.В. Горно-геомеханические критерии безопасности размещения отходов в горных выработках / О.В.Ковалев, С.П.Мозер, И.Ю.Тхориков. СПб: Недра, 2012. 232 с. Колбенков С.П. К вопросу расчета деформаций земной поверхности / С.П.Колбенков, А.Н.Павлов / ВНИМИ. Л., 1963. С.114-130 Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. М.: Недра, 1978. 494 с. Крауч С. Методы граничных элементов в механике твердого тела / С.Крауч, А.Старфилд, М.: Мир, 1987. 328 с. Миронов П.С. Действие взрывов на устойчивость бортов карьеров // Сейсмическое действие промышленных взрывов: Сб. М.: Мир, 1982. 227 с. Прикладные аспекты изучения механических процессов в массивах при подземной разработке месторождений полезных ископаемых / О.В.Ковалев, С.П.Мозер, И.Ю.Тхориков, Е.Б.Куртуков, Е.Р.Ковальский. СПб: Недра, 2011. 166 с. Поручиков В.Е. Методы динамической теории упругости. М.: Наука, 1986. 328 с. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1975. 223 с. Саваринский Е.Ф. Сейсмические волны. М.: Мир, 1972. 292 с. Справочник по разработке соляных месторождений / Р.С.Пермяков, О.В.Ковалев, В.Л.Пинский и др. М.: Недра, 1986. 212 с. Смирнов В.И. О применении нового метода к изучению упругих колебаний в пространстве при наличии осевой симметрии / В.И.Смирнов, С.Л.Соболев // Тр. Сейсмолог. ин-та АН СССР. 1933. № 29. C.43-51. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород / И.А.Турчанинов, М.А.Иофис, Э.В.Каспарян. Л.: Недра, 1989. 488 с. Тимошенко С.П. Теория упругости. М.: ОНТИ-ГТТИ, 1934. 452 с. Wei-Fah Chen. Earthquake engineering handbook / Wei-Fah Chen, C.Scawthron // CRC Press LLC, Roca Baton, Florida. 2003. 1235 p. Kawashima K. Seismic analysis of underground structures // Journal of Disaster Research. Vol.1. N 3. 2006. P.378-389. Shen-Haw J.U. Determining Rayleigh damping parameters of soils for finite element analysis / J.U.Shen-Haw, N.I.Sheng-Huoo // International journal for numerical and analytical methods in geomechanics. 2007. Vol.31. N 10. P.1239-1255. Zerwer A. Parameter Estimation in Finite Element Simulations of Rayleigh Waves / A.Zerwer, G.Cascante, J.Hutchinson // J. Geotech. and Geoenvir. Eng. 2002. Vol.128. Iss.3. P.250-261.