Установка и развитие на рудниках и шахтах систем сейсмологического контроля (локального и регионального уровня) позволили выявить масштабы и динамику техногенных сейсмических процессов в подработанных массивах и на прилегающих территориях. Сейсмологический мониторинг подработанных пространств и прилегающих территорий является важным элементом процесса отработки, поскольку позволяет получить объективную и комплексную картину деформационных явлений. В конечном итоге это способствует повышению уровня геодинамической безопасности работ на объекте.
В настоящее время силами лаборатории постоянные сейсмологические наблюдения проводятся только на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС), однако также имеется большой опыт проведения аналогичных наблюдений на угольных шахтах Кизеловского бассейна. Годы сейсмологического мониторинга дали большой объем фактического материала, анализ которого позволил выявить и понять многие особенности сейсмических процессов в подработанных пространствах, что в конечном итоге способствовало развитию методов прогноза и формированию единой идеи их практического применения — концепции сейсмологического контроля. Концепция подразумевает выполнение прогнозных работ в два этапа: региональный и локальный прогноз.
Так, например, для ВКМКС главная особенность наблюдаемой сейсмичности заключается в том, что активная фаза проявления геодинамической активности подработанного массива в виде сейсмических явлений не имеет связи с текущей отработкой, как это обычно имеет место на большинстве месторождений, разрабатываемых шахтным способом. Напротив, сейсмическая активность характерна для тех мест, где горные работы не ведутся уже более 10 лет и более. Это обстоятельство является определяющим при выборе способов снижения степени риска. Длительный интервал времени между отработкой и фазой сейсмической активности позволяет провести полный комплекс превентивных мероприятий и, в первую очередь, закладочные работы.
Вторая, не менее важная особенность сейсмичности калийных рудников — это ее связь с оседаниями земной поверхности. Выполненные в лаборатории ПТС исследования по увязыванию величины скорости оседаний над подработанным массивом с плотностью выделившейся сейсмической энергии позволили не только установить степень взаимосвязи данных параметров геодинамических явлений (коэффициент корреляции для различных участков меняется от 0,72 до 0,95), их пространственную и временную сопряженность, но и подойти вплотную к решению практически важной задачи — прогнозу геодинамической опасности. Учитывая факт, что в таких «неблагоприятных» зонах величина отставания оседаний от сейсмической активности составляет от 1 до 5 месяцев, данные сейсмологического мониторинга могут служить для прогноза оседаний. Дополнительные плюсы в пользу такого прогноза добавляют оперативность и пространственная равномерность получения прогнозных оценок.
Выделяемые в ходе сейсмологического мониторинга геодинамически активные зоны представляют угрозу не только для зданий и сооружений, расположенных непосредственно над данными участками в связи с аномальными оседаниями земной поверхности. Наблюдаемые явления свидетельствуют о наличии процессов разрушения, охватывающих весь вышележащий массив, что может нести угрозу для работы целого рудника. Ярким примером тому может служить ситуация, которая была характерна для рудника СКРУ-2 ОАО «Сильвинит» в 1995 году после сильного техногенного землетрясения. Тогда методами сейсмологического мониторинга удалось получить объективную картину, описывающую развитие негативных процессов в районе эпицентра землетрясения, проявившегося на уровне горных выработок как зона обрушения размерами 600х700 м. Тогда же и получили развитие исследования по разработке методики прогноза отдельных наиболее сильных сейсмических событий, как самостоятельной группы явлений, представляющих опасность.
В рамках упомянутой выше концепции прогноз сильных сейсмических событий накладывает повышенные требования к качеству исходных данных. Прежде всего, должна быть достаточная представительность слабых сейсмических явлений по энергии. Также имеется минимальное ограничение на величину их потока, для обеспечения статистической значимости прогнозных оценок по параметрам сейсмического режима, выступающих в роли предвестников. Количество параметров может быть любым. Однако, использование того или иного предвестника требует четкого понимания его природы и правильного представления о его возможностях.
Анализ литературных данных о сейсмичности и методах ее контроля на различных шахтах и рудниках мира показал, что каждый параметр сейсмического режима проявляется по характерной для него схеме поведения в областях подготовки очагов крупных сейсмических событий. После сопоставления моделей поведения различных показателей сейсмического режима нами был формализован способ тестирования показателей и составлена процедура, выявляющую степень информативности того или иного показателя в конкретных условиях. Выполненное тестирование для набора более чем из 20 параметров сейсмического режима, характеризующих пространственные, временные, энергетические и фрактальные изменения в ходе сейсмического процесса, показало, что в большинстве случаев наиболее четкие аномальные изменения как в пространстве, так и во времени, характерны для концентрационного параметра разрушения. Это делает его достаточно хорошим предвестником в данных условиях.
Результаты выполненных исследований свидетельствуют о высокой информативности сейсмологического мониторинга в условиях калийного месторождения. В связи с этим сформулированная в концепция сейсмологического контроля нашла успешное применение на большинстве рудников ВКМКС. Региональный прогноз позволяет выделить сейсмоактивные зоны и получить представление о характере изменения сейсмической активности отдельных участков (миграция сейсмичности, количественные изменения). На локальном уровне (при наличии условий для его реализации) возможно выполнение прогноза сильных сейсмических событий и оседаний земной поверхности.