С.Г.Дубейковский

31 мая 2007 года С.Г.Дубейковским успешно защищена диссертация «Закономерности формирования инженерно-геологических условий месторождений твердых полезных ископаемых Урала и Приуралья» на сосискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук.

Впервые для региона выполнено обобщение об­ширной инженерно-геологической информации, собранной многими исследователями. Получены новые естественно-научные представления об инженерно-геологических условиях региона, имеющего протяженность в 2,5 тыс. км. с севера на юг и до 1000 км с запада на восток. Решена крупная научная проблема по изучению закономерностей формирования и изменения инженерно-геологических условий в различных структурно-геологических, ландшафтно-климатических и геодинамических зонах, имеющая большое социально-культурное и народно-хозяйственное значение для дальнейшего освоения региона и его минерально-сырьевых ресурсов. Особенно значительны ее результаты для освоения северной половины региона, где в пределах Ямало-Ненецкого национального округа по восточному склону Урала намечено строительство железной дороги и освоение большого количества крупных месторождений полезных ископаемых.

 Автором впервые исследованы закономерности формирования, строения, состава и свойств горных пород месторождений твердых полезных ископаемых с целью прогнозиро­вания ИГУ их разработки, несущей способности пород на строительных объектах и их устойчивости в стенках горных выработок на основе познания региональных инженерно-геологических закономерностей Урала и Приуралья. При этом учтены исто­рия развития региона, геотектонические, геологические, ландшафтно-климатические, гидрогео­логические и геокриологические его особенности.

Установлено, что инженерно-геологические условия разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых и физико-механические свойства массивов горных пород формируются и закономерно изменяются в зависимости от особенностей их генезиса и приуроченности к определённым структурно-тектоническим, фациальным и ландшафтно-климатическим зонам. Закономерные изменения инженерно-геологических условий служат теоретической основой для инженерно-геологического районирования региона и типизации месторождений твердых полезных ископаемых. В условиях техногенного воздействия на ГС такие процессы, как метасоматоз, трещиноватость, выветривание, карст, обводнённость определяют свойства пород и их прочность на месторождениях в зависимости от степени их гипергенной переработки, особенно при наличии напорных подземных вод. На инженерно-геологические свойства элювия влияет степень сохранности «реликтовой структуры» исходных пород, что согласуется с выделением не более двух инженерно-геологических элементов для случая дисперсной зоны мощностью до 10 м и более.

Инженерно-геологическая типизация месторождений твердых полезных ископаемых является инструментом познания механизма трансформации инженерно-геологических условий региона. Она определяется строением, вещественным составом и генезисом массивов горных пород, их напряжённым состоянием, дислоцированностью, трещиноватостью, гидрогеологическими условиями, особенностями инженерно-геологических процессов, протекающих при открытой и подземной разработке. Не малую роль играет так же глубина залегания и способ разработки полезного ископаемого. Так, на месторождениях, сложенных метаморфогенными и магматическими породами, имеют место осыпи, обрушения, сползание слоистых и сланцеватых пород. На МПИ с мощными корами выветривания и делювиальными дисперсными грунтами преобладают оползневые процессы.

Инженерно-геологические и горно-технические условия месторождений могут быть: I – простыми (метаморфогенные и магматические месторождения, отличающиеся высокой прочностью массивов пород и залегающие на глубинах не более 300 м); II – средней сложности (магматические, гидротермальные и скарновые месторождения с трещиноватыми, но достаточно прочными массивами пород, разрабатываемые на глубинах от 300 до 400 м) и III – сложными (осадочные и скарновые месторождения с резко меняющимися в массиве прочностными свойствами пород, разрабатываемые на глубинах более 400 м).

Построена схематическая карта региона, отражающая через модуль подземной химической денудации в т/км² в год интенсивность ЭГП, включая суффозионно-карстовые. Они классифицируются как: 1 – очень слабо интенсивные при значениях модуля химического стока 1- до 10; 2 – малой (10÷20); 3 – средней, участками очень малой (10÷30); 4 – средней (20÷50); 5 – повышенной, участками средней (20÷70); 6 – повышенной (до 100) и 7 – высокой (более 100) интенсивности. Коренные породы и ландшафтная обстановка определяют специфику профиля коры выветривания, расчленяемого на зоны: 1) дезинтеграции с процессами физического выветривания, трещиноватыми и щебенчатыми породами, со структурой материнских пород. 2) выщелачивания (гидрослюд) с осветленными глинисто-чешуйчатыми породами, сохранившими свою структуру. 3) гидролиза с белыми, желтыми, зелеными и буроватыми глинисто-песчаными и глинисто-чешуйчатыми породами от полутвердой до мягкопластичной консистенции; 4) конечного гидролиза и окисления (охр) с охристыми породами красно-бурого и желто-бурого цвета с конкрециями.

Полученные результаты исследований позволяют прогнозировать ожидаемые изменения ИГУ под влиянием разведочных и горных работ, проводимых открытым, подземным, геотехнологическим и  комбинированным способами. Поэтому они положены в основу разделов «Горно-технические условия при утверждении запасов крупных месторождений бокситов Северного Урала (СуБРа), крупнейшего в мире Баженовского месторождения хризотил-асбеста, месторождения кварца «Гора Хрустальная», а также Высокогорского и Гороблагодатского железорудных месторождений. Материалы исследований в виде 8 научно-производ­ственных отчетов переданы в геологические фонды ряда организаций и нашли применение при характеристике горно-геологических условий разработки месторождений и защите за­пасов в ТКЗ и ГКЗ, которые переданы разработчикам соответствующих проектов.

Раскрытые закономерности развития карстовых процессов под влиянием разнообразных климатических, и палеогеографических факторов позволили обосновать мероприятия по предотвращению природно-техногенных катастроф и рисков. В Североуральске, например, автором осуществлена прогнозная  оценка водопритоков в горные выработки путем построения геологической модели водоносных горизонтов с использованием вероятностно-статистических методов. Здесь при бурении исключено применение глинистых растворов, и использованы водопроводы с расходом более 100÷150 м³/час.

При постановке систем мониторинга и прогнозной экологи­ческой оценке территории использован метод картографического моделирования учитывающий природные и техногенные факторы ИГУ. Так, предприятия медной промышленности загрязняют токсичными металлами ОС и угрожают здоровью людей в течение десятков лет даже после отработки месторождения. Использование количественного параметра М_пдв обеспечивает оценку загрязнения ОС и обоснованную разработку мероприятий по уменьшению степени воздействия предприятий на ОС.

Учитывая, что трещиноватость массивов скальных пород определяет их устойчивость, сжимаемость, водопроницаемость, напряженное состояние и имеет исключительную важность для проектирования, проходки и крепления шахтных стволов, нами разработана методика исследований с расчленением пород разреза на петрографические группы по генезису, минеральному составу и динамике выветривания.