Кизеловский угольный бассейн (КУБ)
Кизеловский угольный бассейн (КУБ) расположен в предгорьях западного склона Среднего Урала и приурочен к Западно-Уральской внешней зоне складчатости. Геологический разрез КУБ представлен палеозойским осадочным комплексом пород. Угленосная (продуктивная) толща имеет мощность от 110 до 260 м и приурочена к отложениям нижнего карбона.
Литологический состав угленосной толщи представлен сравнительно небольшим разнообразием типов пород, неоднократно повторяющихся в разрезе. Он сложен крепкими кварцевыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами, карбонатными породами и каменными углями. Большая крепость углей и вмещающих пород обусловливает их склонность к повышенной удароопасности.
Характерная особенность тектоники месторождений Кизеловского бассейна — большое разнообразие нарушений как пликативного, так и дизъюнктивного типа. Дизъюнктивные нарушения представлены всевозможными видами и формами разрывов пластов. Здесь отмечены сбросы, взбросы, надвиги, грабены и горсты с амплитудами смещения пластов от долей метров до 1 км и более. За сорок лет (с 1950 г. по 1989 г.) на шахтах бассейна произошло 417 горных ударов, что составило более половины всех ударов, зафиксированных на угольных шахтах СССР.
Для обеспечения непрерывного сейсмического контроля на шахте «Северная» с 1984 г. по 1997 г. работала многоканальная мониторинговая система, осуществлявшая регистрацию локальных динамических явлений и региональный прогноз удароопасности. Развернутая система сейсмоконтроля состояла из 1 наземного и 9 подземных сейсмопунктов, оборудованных стационарно на пяти горизонтах (на глубинах от 250 до 700 м) и удаленных друг от друга на расстояния от 500 до 1500 м.
Выбранная конфигурация сети обеспечивала в пределах контролируемой зоны 1.8 х 1.8 км надежную локацию эпицентров всех сейсмических событий, начиная от самых слабых (с энергией 50 Дж) и кончая горно-тектоническими ударами и техногенными землетрясениями 7-10 энергетических классов. Ежегодно фиксировалось до тысячи сейсмических событий различного масштабного уровня.
Североуральский бокситовый бассейн (СУБР — «Севуралбокситруда»)
Крупнейший в России бокситовый бассейн расположен на Северном Урале (примерно в 180 км к северо-востоку от Кизеловского бассейна) в пределах восточного крыла Тагильского синклинория, ограниченного с запада Предуральской грядой, а с востока — полосой увалов, сложенных андезито-базальтовыми и диабазовыми порфиритами.
Бокситовый бассейн разделяется широтными сбросами и «безрудными промежутками» на ряд крупных месторождений, в пределах которых функционируют отдельные рудники. Условно выделено пять месторождений, из которых в настоящее время разрабатываются четыре.
Рудные бокситовые пласты состоят из трех подгоризонтов мощностью до 25 м, перекрываются битуминозными известняками мощностью от 4 до 75 м и характеризуются моноклинальным падением на восток под углом 25-30°. Пластообразная залежь прослеживается от поверхности до глубины более 2 км.
На участке наиболее удароопасных в настоящее время шахт № 14 и № 15 рудное тело на глубине около 700 м разорвано крупным сбросом, так что западная часть рудного тела опущена относительно восточной на 300-400 м. В пределах Североуральского бокситового бассейна широко развиты дизъюнктивные нарушения с различными амплитудами смещения.
Первые ощутимые динамические проявления горного давления на шахтах СУБРа были отмечены в начале 1970-х годов, когда горные работы достигли глубин 300-350 м. За 20-летний период (с 1970 по 1990 г.) на шахтах СУБРа было зафиксировано около половины всех горных ударов на рудниках бывшего СССР. Начиная с 1979 г. на СУБРе была введена в действие система сейсмологического контроля, насчитывающая в настоящее время 25 наземных и подземных сейсмопавильонов.
Структура системы обеспечивает уверенную регистрацию на контролируемых шахтных полях всех сейсмических явлений с энергией не менее 100 Дж с точностью оценки координат порядка 25 м. Ежегодно система регистрирует около тысячи сейсмических событий, наиболее крупные из которых имеют энергию 109 Дж.
За более чем два десятка лет непрерывных наблюдений службами сейсмоконтроля ПО «Кизелуголь» и ОАО «Севуралбокситруда» были сформированы уникальные базы сейсмологических данных, которые в общей сложности насчитывают более 40000 событий.
Наличие таких баз делает эти горнодобывающие бассейны уникальными объектами для изучения различных особенностей сейсмического режима в условиях сильного техногенного воздействия на недра и анализа возможного влияния различных природных факторов.
Ниже проанализированы и сопоставлены временные ряды, характеризующие вариации локальной сейсмичности в каждом из бассейнов, а также вариаций индексов солнечной активности (числа Вольфа), геомагнитной активности (Ар) и вариаций скорости вращения Земли.
Кроме того, сделана попытка определить различия в динамике временных рядов для условно техногенных и условно природных сейсмических событий. Исследовалась также степень приуроченности сейсмических событий к сизигиям и к дням недели.