Максимов Дмитрий Анатольевич Научный руководитель: к.т.н

Максимов Дмитрий Анатольевич
Научный руководитель: к.т.н., заведующий лабораторией Калашник
Анатолий Ильич
Горный институт Кольского научного центра Российской академии
наук, Лаборатория «Геодинамики освоения нефтегазовых
месторождений», г. Апатиты.
К вопросу необходимости геомеханического обоснования
строительства магистрального газопровода по территории
Кольского полуострова.
Магистральные трубопроводы являются опасными промышленными
объектами. Аварии на них приводят к значительному ущербу для
окружающей среды и человеческим жертвам, а также являются причиной
большого экономического
ущерба сторонам, участвующим в
эксплуатации трубопровода.
Строительство магистральных трубопроводов в районах со
сложными горно-геологическими условиями, таких как Сибирь, Аляска,
Анды и т.д., показало, что необходимо преодолеть большое количество
трудностей. Обеспечивающие мероприятия направленны в основном на
защиту трубопровода от различного типа коррозий, воздействия третьих
сторон (например, наезд транспорта, незаконные врезки в трубопровод,
террористические акты и т.д.), а также негативного воздействия при
пересечении автомобильных и железных дорог, водных объектов и болот,
линий коммуникации и других трубопроводов. В Российской Федерации
одним из районов, в котором будет строиться магистральный трубопровод,
является
Кольский
полуостров, который
обладает
сложными
геодинамическими условиями[3].
Данный регион является одним из наиболее перспективных районов
России и всего мира для строительства нефтегазовой инфраструктуры, за
счет удобного географического расположения, наличия развитой морской
инфраструктуры, незамерзающего порта, месторождений углеводородного
сырья и т.д. Рассматриваются проекты по строительству магистральных
трубопроводов на Кольском полуострове:
1.
Магистральный газопровод Териберка-Волхов (4 варианта)
2.
Магистральный газопровод Видяево-Волхов (4 варианта)
3.
Магистральный
нефтепровод
Западная
Сибирь-УхтаМурманская область, который пройдет вокруг Белого моря(6
вариантов)
4.
Магистральный
нефтепровод
Западная
Сибирь–УсаМурманская область, который пройдет через горло Белого моря(3
варианта).
Данные факты объясняют необходимость тщательного изучения
горно-геологических
условий
Кольского
полуострова.
Для
геодинамического
обоснования
устойчивости
магистрального
трубопровода необходимо учитывать:
1.
Природная и техногенная сейсмичность
Кольский полуостров является сейсмически активным районом. В
его пределах можно выделить несколько зон, к которым относится
большинство сейсмособытий[5]:

Мурманская сейсмогенная область,

Кандалакшская сейсмогенная область и

Хибинская сейсмогенная область
2.
Структурные неоднородности различного порядка
Кольский полуостров пересекает множество глубинных разломов[6],
которые несут опасность для магистральных трубопроводов за счет
подвижек смежных блоков пород относительно друг друга, концентрации
естественного поля напряжений, концентрации сейсмособытий и т.д.
Поэтому оценке устойчивости участков магистрального трубопровода,
пересекающих глубинные разломы необходимо уделять особое внимание.
Для примера можно сказать, что планируемая трасса магистрального
газопровода Териберка-Волхов пересекает глубинные разломы 11 раз.
3.
Неравномерное гляциоизостатическое движение земной коры
Массив горных пород Кольского полуострова находится в
постоянном движении в вертикальном направлении, которое колеблется от
-0.5 мм/год до +4.2 мм/год[4]. Изменение скорости вертикального
движения земной коры происходит не равномерно по всей площади
Кольского полуострова, а сосредоточенно вблизи глубинных разломов.
Даже такое медленное движение смежных блоков массива горных пород
может служить причиной аварий на магистральных трубопроводах, сроки
службы которых измеряются десятилетиями.
Рис. 2 Графики скоростей движения земной коры по данным
нивелирований:
a. 1947 и 1969-1970 гг. от г. Мурманска до поселка Ковда[4]
b.1931 и 1947 от г. Мурманска до поселка Ковда[4]
c. 1977 и 1981 по линии нивелирования КандалакшаКовда[5]
4.
Зоны влияния горных работ
Особое внимание стоит уделить также и геодинамически активным
районам вблизи крупных горнопромышленных комплексов. Для этих
участков характерна весьма сложная геодинамическая ситуация,
обусловленная высоким уровнем естественных полей напряжений,
современными движениями блоков земной коры и весьма крупными
масштабами горных работ, оказывающими существенное влияние на
геодинамический режим вмещающей их геологической среды,
выражающееся в увеличении деформаций пород и повышенной
сейсмичности в прилегающих районах[2,3].
5.
Приповерхностное расположение скальных пород, требующих
взрывных работ при укладке трубопровода.
Взрывные работы при укладке трубопровода служат источником
целого ряда факторов, негативно воздействующих на устойчивость
трубопровода, от уменьшения прочностных свойств пород и увеличения
их трещиноватости, что увеличивает уязвимость траншеи трубопровода к
подвижкам пород, сейсмичности, размыву и т.д. до вывалов пород над
трассой трубопровода, служащих источником разрушения трубопровода.
6.
Необходимость пересечения водных объектов и болот
При проектировании трубопроводов уделяется значительное
внимание оценке воздействия на него водных объектов и болот. Но в
основном для водных объектов рассматривается только нагрузка от
течения, размыв пород и т.д., а для болот рассматриваются условия
плавучести, определяются утяжелители и нагрузка за счет силы Архимеда,
воздействующей на участки трубопровода, ограниченные соседними
утяжелителями. Хотя существуют и геомеханические аспекты, связанные с
водными объектами. Например, как показывают исследования,
большинство водотоков находят свое русло вдоль тектонически активных
зон, в пределах которых породы наиболее ослаблены и легко поддаются
размыву[1]. Поэтому пересечение водных преград должно быть отнесено и
к геодинамическим факторам.
Таким образом, на основании вышеизложенного представляется
весьма
актуальным
разработка
геомеханического
обоснования
строительства магистрального трубопровода по территории Кольского
полуострова.
Литература:
1.
Кашников Ю.А., Ашихмин С.Г. Механика горных пород при разработке
месторождений углеводородного сырья. – М.: Недра. – 2007. – 467 с.
2.
Козырев А.А., Каспарьян Э.В., Савченко С.Н. Принципы организации
геомеханического мониторинга линейно-протяженных объектов (применительно к
нефте- и газопроводам) // Вестник МГТУ Том 12, № 4. 2009 – с. 683-689.
3.
Мельников Н.Н., Калашник А.И. Шельфовые нефтегазовые разработки:
геомеханические аспекты. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН. 2009.140 с.
4.
Никонов А.А. Современные движения земной коры. Изд. 2-е, доп. – М.:
КомКнига, 2006. 192 с.
5.
Панасенко Г.Д. Сейсмичность восточной части Балтийского щита. - В кн.
Сейсмичность и современные движения земной коры восточной части Балтийского
щита. Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 1980.- с. 7-24
6.
Токарев В.А. Главные и глубинные разломы Кольского полуострова // Сб.ст.
«Исследования строения и современных движений земной коры на Кольском
геофизическом полигоне».- м.: «Наука». 1972.- с. 164.