Академик А.Ж. Машанов является основоположником казахстанской научной школы геомехаников. Под руководством А.Ж. Машанова в свое время были выполнены широкомасштабные исследования в области механики массива горных пород. И сегодня его ученики – профессора кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия», ведут за собой коллектив, продолжают внедрять достижения горной геомеханики в производство и утверждают жизненное кредо своего Учителя. Это и есть свидетельство состоятельности и жизнеспособности научной школы А.Ж. Машанова.
В последние годы в разработку и эксплуатацию рудных месторождений все больше включают объекты со сложным геологическим строением и большой глубиной залегания, что требует специальных условий освоения и разработки этих объектов [1]. Об этом в своем труде «Джезказганский меднорудный район и его минеральные ресурсы»(1932) и при создании металлогенической прогнозной карты Казахстана(1950), К.И. Сатпаев писал: «….запасы меди, учтенные на сегодня,
еще далеко не исчерпывают всех возможностей Джезказганского рудоносного района. Я здесь не учитываю месторождения Жиландинской группы: Кипшакпай и Сарыоба, запасы руд в них заложены очень глубоко и для их освоения нужны огромные финансы и новые технологии».
"Saryoba" geodynamic polygon creation
Creation of geodynamic polygon on the territory of Saryoba deposit in Central Kazakhstan is being considered in this article. Attention is paid to the qualitative laying of the centers of geodetic points and their optimal location.
Всем известно, что разведанные запасы медной руды Жезказганского месторождения постепенно отрабатываются и, во избежание трудностей в будущем, сложилась необходимость разработки новых месторождений вблизи городов Жезказгана и Сатпаева в Улытауском районе. Под влиянием крупномасштабных горных работ изменяется геодинамический режим геологической среды, что убедительно подтверждается результатами многолетних научных исследований на природно-технической системе (ПТС) «Жезказган», которую образуют рудники, обогатительные фабрики с хвостохранилищами, медеплавильные заводы в Караганде, Балхаше, Жезказгане и Сатпаеве и соответствующая инфраструктура в Центральном Казахстане является мощным субъектом антропогенного воздействия на окружающую среду, представляющим большие возможности для исследования широкого спектра экологических проблем [2, 3].
Рис. 1.
Обзорная карта района
За 80 лет эксплуатации из недр Жезказганского месторождения было извлечено более миллиарда тонн руды. Интенсивная эксплуатация месторождения, применение передовых методов с использованием современной техники приводит к истощению сырьевой базы действующих рудников. В Жиландинской группе месторождения головным проектным институтом ТОО «Корпорация «Казахмыс» предусматривается увеличение разработки запасов подземных рудников с общей продолжительностью отработки 34 года. Это такие шахты как Итауз, Восточная Сарыоба, Западная Сарыоба, Кыпшакбай, Карашошак, которые будут восполнять убывающие мощности [4, 5].
Месторождения Восточное и Западная Сарыоба, которые входят в состав Жиландинской группы месторождений, расположенное в 30/32 км к северу от города Сатпаева (pисунок 1).
Рис. 2.
Геологическая карта месторождения Восточная Сарыоба
В рудном поле выявлено 11 рудных залежей, в составе которых разведано 109 рудных тел. Наиболее крупные залежи приурочены к таскудукскому горизонту. Простирание их северо-восточное, протяженность до 3200 м, мощность от 0,5 до 17 м, размер по падению до 1400 м (рис. 2). Кроме того, они осложнены как дорудными, так и пострудными дизъюнктивными нарушениями, что в значительной степени затрудняет их разведку и разработку [6].
Bедение наблюдений за состоянием массива горных пород на территории гигантского медного месторождения, занимающего большую площадь, состоящего из нескольких залежей и залегающих в различных глубоких горизонтах, требует создания высокоточного геодезического обоснования. Для обеспечения огромной площади, классический вариант создания геодезических сетей на месторождений, является довольно трудоемким. Он требует больших финансовых затрат на организацию и производство наблюдений.
При крупномасштабном и длительном освоении месторождений, наряду с деформационными процессами могут развиваться и геодинамические процессы, поэтому создается геодинамический полигон (ГДП), где проводятся повторные геодезические наблюдения [7, 8]. Исходя из вышеизложенного, нами предлагается заменить протяженные линии нивелирования локальными геодезическими построениями в виде геодинамических профилей, профильных линий и контрольных «кустов» геодезических и нивелирных пунктов. Комплексное применение наземных и космических геодезических методов позволит охватить наблюдениями всю территорию месторождения, а также повысить оперативность наблюдений и снизить капитальные затраты на их производство. Таким образом, для изучения геодинамических и геомеханических процессов на месторождении Восточная Сарыоба, предложен новый подход к созданию ГДП с «узловыми» ветвями, состоящие из базовых (референцных), опорных (исходных) и деформационных геодезических и нивелирных пунктов (рис. 3) [9].
Рис. 3.
Структурная схема наблюдательной сети геодинамического полигона.
Все узловые пункты расположены в соответствии рудным жилам (см. рис. 2) и привязаны к пунктам ГГС.
Многолетние инструментальные наблюдения показали трудоемкость полевых работ, особенно перенос с одного пункта в другой комплект приборов. В этой связи, для установки приборов и увеличения скорости измерительных операций разработан постоянный репер, принудительного центрирования (ППЦ) устанавливаемый на месте опорного пункта (рис. 4) [10].
Все эти работы осуществляются с использованием современных геодезических приборов. При этом высокая эффективность геодезических работ достигается только посредством спутниковых технологий.
Геодинамический полигон «Сарыоба», представленный на рис. 3, состоит из 6 наземных геодезических пунктов принудительного центрирования (ППЦ) и 72 нивелирных реперов. Закладка пунктов и реперов ГДП осуществлена в соответствии с «Инструкцией по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений» [11]. Таким образом, на основе проведенных GPS-измерений, маркшейдерские службы и наблюдательные станции рудников Центрального Казахстана были обеспечены опорными пунктами, координаты которых определены с высокой точностью.
Рис. 4. Установленные ППЦ и спутниковые GPS*приемниками.
Выводы
Проанализирован современный подход к созданию и выполнению наблюдений за геодинамическими и геомеханическими процессами на месторождениях твердых полезных ископаемых. Обоснован новый «узловой» метод построения систем геодезический наблюдений на геодинамическом полигоне, позволяющий обеспечить охват мониторинговым контролем проводимых сейсморазведочных работ, а также повысить оперативность наблюдений и снизить капитальные затраты на их добычу.
Созданием ГДП «Восточная Сарыоба» заложена надежная основа для организации долговременного мониторинга геодинамических процессов в Центральном Казахстане. В дальнейшем будут заложены ГДП «Западная Сарыоба» и на других месторождениях Жиландинской группы.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Комитета науки МОН РК (Грант №АР08857097) «Комплексный мониторинг медленных деформационных процессов земной поверхности при крупномасштабном освоении рудных месторождений Центрального Казахстана».
