В данной статье рассмотрены возможности метода георадиолокации при решении инженерно-геокриологических задач на участках горных работ россыпного месторождения криолитозоны. Представлена методика проведения георадарных измерений в условиях действующего месторождения с учетом тех мест, где непрерывное профилирование затруднительно. Ее особенность заключается в проведении измерений угловым георадиолокационным сканированием (УГС) в отдельных точках для оценки геокриологических условий массива горных пород. Рассмотрены особенности георадиолокационных волновых полей геокриологического разреза. Предложены интерпретационные признаки, позволяющие выделять сигналы, отраженные от границ мерзлые - талые породы. Установлено, что сигналы-отражения от талых пород обнаруживаются по повышению значений их амплитуд и смещению центральной частоты спектра в низкочастотную область по сравнению с характеристиками сигналов, полученных при зондировании на участках мерзлых пород. Представлены результаты геокриологических исследований на территории Северной части Якутской алмазоносной провинции методами георадиолокации и бурения. В соответствии с предложенными интерпретационными признаками выполнен анализ волновых полей, а для подтверждения интерпретации использована информация более десяти скважин: на пяти скважинах выявлены талые породы. На основе данных георадиолокации, по семи профилям, построена карта распространения талых горных пород на глубинах 1,5-5,9 м по участку исследований.
This article considers the capabilities of the ground-penetrating radar (GPR) method in solving engineering geocryological problems at sites of placer mining operations in the permafrost zone. The methodology of conducting GPR measurements in the conditions of an active deposit is presented, taking into account those areas where continuous profiling is difficult. Its peculiarity lies in conducting measurements by angular GPR scanning (AGS) at individual points to assess the geocryological conditions of the rock mass. The features of the GPR wave fields of the geocryological section are considered. Interpretative characteristics are proposed that allow distinguishing signals reflected from the boundaries of frozen-thawed rocks. It has been established that reflection signals from thawed rocks are detected by an increase in their amplitude values and a shift of the central frequency of the spectrum to the low-frequency area compared to the characteristics of signals obtained when probing frozen rock areas. The results of geocryological studies in the Northern part of the Yakutsk diamondiferous province using GPR and drilling methods are presented. In accordance with the proposed interpretation features, wave fields were analyzed, and information from more than ten wells was used to confirm the interpretation: thawed rocks were detected in five wells. Based on the GPR data, a map of thawed rock distribution at depths of 1.5-5.9 m across the study area was constructed using seven profiles. The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (topic No. 0297-2021-0020, of the unified state information system for recording research, development and technological work for civil purposes No. 122011800086-1) and the program of activities of the scientific and educational center “NORTH: Territory of Sustainable Development” for technological project No. 4: “Technologies for efficient and comprehensive extraction of useful components from mineral raw materials” using the equipment of the Center for Collective Use of the Federal research center ҺYakut Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciencesһ, grant No. 13. Center for collective use 21.0016.

Один из способов получения информации о криогенном состоянии горных пород методом георадиолокации основан на анализе осей синфазности сигналов, отраженных от локальных объектов. На изображениях георадиолокационных радарограмм подобные оси синфазности представлены гиперболическими кривыми. На основе их локализации и уточнения формы определяется скорость прохождения электромагнитной волны в среде. Для уточнения формы гиперболической кривой в разработанном алгоритме были использованы методы на основе преобразования Хафа. Для оптимизации производительности алгоритма введены ограничения размерностей исходного и аккумуляторного пространств. Границы исходного пространства были определены на основе проведенных ранее исследований по обнаружению гиперболических осей синфазности сигналов. Размерность пространства Хафа была уменьшена на основе априорных знаний о возможной допустимой скорости прохождения электромагнитных волн в среде. В результате работы созданного программного обеспечения вычисляются скорость распространения электромагнитной волны в пространстве выше локального объекта и вещественная часть комплексной относительной диэлектрической проницаемости, что дает возможность определить электрофизические свойства среды. Тестирование разработанного алгоритма было проведено на результатах полевых георадиолокационных измерений и синтетических данных. Точность результатов работы алгоритма составила 98,6 %, что указывает на адекватность его применимости для исследований льда в слоях многолетнемерзлых горных пород.
One of the ways to obtain information about the cryogenic state of rocks by GPR is based on the analysis of the in-phase axes of signals reflected from local objects. On the images of GPR radargrams, similar in-phase axes are represented by hyperbolic curves. On the basis of their localization and refinement of the form, the speed of passage of an electromagnetic wave in the medium is determined. To refine the shape of the hyperbolic curve in the developed algorithm, methods based on the Hough transform were used. To optimize the performance of the algorithm, restrictions on the dimensions of the original and accumulator spaces are introduced. The boundaries of the original space were determined on the basis of previous studies on the detection of hyperbolic axes of common-mode signals. The dimension of the Hough space was reduced on the basis of a priori knowledge of the possible allowable speed of electromagnetic waves in the medium. As a result of the work of the created software, the speed of propagation of an electromagnetic wave in space above the local object and the real part of the complex relative permittivity are calculated, which makes it possible to determine the electrophysical properties of the medium. Testing of the developed algorithm was carried out on the results of field georadar measurements and synthetic data. The accuracy of the results of the algorithm was 98.6 %, which indicates the adequacy of its applicability for studying ice in permafrost layers.

Эффективность ведения буровзрывных работ существенно зависит от степени льдистости вскрышных горных пород; например, на прииске "Маят" льдистость достигает 60 %. Обзор геокриологических исследований показывает, что на разрабатываемых участках АО "Алмазы Анабара", находящихся в северо-восточной части Средне-Сибирского плоскогорья на границе с Приленской низменностью, в основном прослеживаются повторно-жильные льды, не затронутые термокарстом. Традиционными методами невозможно их оконтурить, и для этой цели предлагается применение геофизических методов. В работе приводятся расчет затухания электромагнитных волн (r) по амплитудам георадиолокационных сигналов, отраженных от верхней и нижней границ ПЖЛ, и материалы георадиолокационных исследований в виде площадной съемки на участке АО "Алмазы Анабара". Представлены полевые данные, в том числе интерпретационный георадиолокационный разрез, а также критерии выявления повторно-жильных льдов, не затронутых термокарстом, в массиве мерзлых горных пород. Показано, что методом георадиолокации возможно выявить и оконтурить распространение повторно-жильных льдов, не затронутых термокарстом, в массиве мерзлых горных пород. В дальнейшем полученная информация о строении массива мерзлых горных пород может способствовать повышению эффективности вскрышных и буровзрывных работ.

Проведен анализ опубликованных материалов о физических свойствах горных пород, о геологическом строении и технологиях разработки россыпных месторождений золота и алмазов. Рассмотрены наиболее крупные и уникальные россыпные месторождения Якутии, определены их основные характеристики, требующие детального изучения геофизическими методами (характер рельефа плотика, мощность рыхлых отложений, геологические образования и неоднородности слагающие месторождение, продуктивные залежи их формы и размеры, закономерности их локализации, контур россыпи). В результате анализа современного состояния геофизических технологий для изучения массивов горных пород, горно-геологических и горнотехнических условий россыпных месторождений золота и алмазов Якутии обоснован выбор направления рационального геофизического комплекса для оперативного контроля полноты извлечения полезных ископаемых и повышения эффективности ведения горных работ в условиях криолитозоны.
The analysis of the published materials on the physical properties of rocks, geological structure and technologies for the development of placer deposits of gold and diamonds is carried out. The most large-scale and unique placer deposits of Yakutia are considered, their main characteristics requiring detailed studying by geophysical methods are determined (nature of a relief of the balsa, capacity of friable deposits, geological formations and heterogeneity of the composing field, the productive reservoir in their shape and size, patterns of their localization, contour placer). As a result of the analysis of the current state of geophysical technologies for the study of rocks, geological and mining terms alluvial deposits of gold and diamonds of Yakutia is reasonable the choice of rational directions of the geophysical complex for operational control of the completeness of extraction of mineral resources and improve the efficiency of mining in permafrost.

В настоящее время важным направлением исследований в геомеханике является изучение структурно-тектонического строения массивов горных пород. Основными структурными особенностями горного массива, определяющими его геомеханические свойства являются трещиноватость, блочность и слоистость. Информацию об этих особенностях, как правило, получают при визуальном наблюдении обнажений и по результатам анализа данных различных геофизических методов. В статье предлагается использовать метод георадиолокации для выявления зон повышенной трещиноватости и разрывных нарушений в рыхлых отложениях криолитозоны. В горном деле наибольший интерес вызывают трещины длиной от 0.1 м до 100 м и блоков, размером от десятков метров до 10 км, оконтуренных геологическими нарушениями, тектоническими разрывами и т.д. Георадиолокационные исследования проведены в Анабарском районе Республики Саха (Якутия), на участке с многочисленными тектоническими структурами секущих фундамент, которые проявляются в приповерхностных слоях. В статье представлены примеры георадиолокационных разрезов пересекающих зоны сильнотрещиноватого доломита, разрыва и смятия горных пород. Съемка проводилась георадаром ОКО-2 с АБДЛ Тритон (60 МГц). Установлено, что центральная частота Фурье-спектра ( f ц) первого разреза и его нетрещиноватой части (0-15 м) находится в области 55 МГц. f ц спектров сигналов полученных при зондировании трещиноватой части разреза в интервале глубин 5-8 м показали наличие низкочастотной составляющей (40 МГц). На втором разрезе, полученном с АБ 250 МГц, в ненарушенной части массива центральная частота георадиолокационных сигналов составила f ц =233 МГц. В области разрыва осей синфазности георадиолокационных сигналов f ц =170 МГц, в области смятия горных пород f ц =292 МГц.
At present, an important area of research in geomechanics is the study of the structural-tectonic structure of rock massifs. The main structural features of the rock mass, determining its geomechanical properties are fracture, blockiness and stratification. Information on these features, as a rule, is obtained by visual observation of outcrops and by analysis of data from various geophysical methods. In the article, it is proposed to use the georadiolocation method to identify zones of increased fracturing and discontinuous disturbances in loose cryolithozone deposits. In mining, the greatest interest is caused by cracks with a length of 0.1 m to 100 m and blocks ranging in size from tens of meters to 10 km, delineated by geological disturbances, tectonic ruptures, etc. Georadar tracking studies were conducted in the Anabar region of the Republic of Sakha (Yakutia), on a site with numerous tectonic structures that cut the foundation, which appear in the near-surface layers. The article presents examples of georadiolocation cross sections of highly fractured dolomite, rupture and crushing of rocks. The survey was carried out by georadar OKO-2 with ABDL Triton (60 MHz). It is established that the central frequency of the Fourier spectrum ( f c) of the first section and its non-fracturable part (0-15 m) is in the region of 55 MHz. f c of the signal spectra obtained during the probing of the fractured part of the section in the depth interval of 5-8 m showed the presence of a low-frequency component (40 MHz). In the second section, obtained with AB 250 MHz, in the undisturbed part of the array, the central frequency of georadar tracking signals was f c = 233 MHz. In the region of discontinuity of the axes of in-phase georadar locating signals, f c = 170 MHz, in the crushing region of rocks, f c = 292 MHz.

Показана актуальность изучения трещин горного массива на россыпных месторождениях криолитозоны. Отмечены недостатки существующих методов оценки трещиноватости горных пород. Для получения достоверной и оперативной информации о трещиноватости исследуемого массива горных пород предлагается использование георадиолокации (метод высокочастотной электроразведки). Приведены примеры результатов георадиолокационных зондирований трещин разного порядка (шириной 2 см и 10 м), перекрытых рыхлыми отложениями и находящихся на глубине 10 см и 6 м. Исследования проводились георадаром ҺОКО-2Мһ с АБ-1200 МГц и АБ-50 МГц. Представлен георадиолокационный разрез, полученный на россыпном месторождении алмазов расположенном в пределах Оленекского поднятия Республики Саха (Якутия), который иллюстрирует возможность картирования кровли коренных пород, нарушенной в результате тектонических движений. При этом выявлены различные типы разрывных нарушений (микрограбены, микрогорсты, трещины, разрывы).
The article shows the relevance of studying the cracks of the rock mass in the alluvial deposits of the permafrost zone. Noted drawbacks of existing methods for assessing fracture rocks. For accurate and timely information about the fracturing of the rock mass under study proposes the use of GPR (the method of high-frequency electrical). Examples of the results of GPR sounding crack of a different order (2 cm wide and 10 m), covered with loose sediments and located at a depth of 10 cm and 6 m. The studies were conducted GPR ҺOKO-2Mһ with AB-1200 and AB-MHz to 50 MHz. Presented georadar cut resulting from the alluvial diamond deposit located within Olenek uplift the Republic of Sakha (Yakutia), which illustrates the possibility of mapping bedrock roof, broken as a result of tectonic movements. This revealed the different types of faults (mikrograbeny, mikrogorsty, cracks, faults).

Для выработки критериев выявления трещин в многолетнемерзлых горных породах методом георадиолокации проведено физическое моделирование георадиолокационных зондирований горного массива с трещиной заполненной льдом. Представлены результаты физического моделирования методом георадиолокации. Зондирования проведены георадаром "ОКО-2" (Группа компаний "Логис-Геотех", Россия) с антенным блоком АБ1200 МГц. Описаны условия, параметры, последовательность и методика проведения экспериментальной работы. В результате экспериментальных георадиолокационных измерений, были получены радарограммы, на которых четко прослежены контрастные электрофизические границы, отражающие структуру модели. Проведен частотный анализ георадиолокационных сигналов, на основе которого установлены спектральные признаки выявления трещины заполненной льдом в массиве горных пород, отмечены изменения осей синфазности георадиолокационных сигналов, отраженных от нижней и верхней границ льда, определена форма Фурье-спектра георадиолокационной трассы полученной во льду и в песке. На основе установленных критериев появляется возможность изучения трещиноватости мерзлых горных пород методом георадиолокации.
One of the problems in placer mining by the opencast method in the North is the determination of rock mass fracturing. Generally, fractures in loose sediments are filled with conglomerates and ice. The presence of ice complicates geological exploration by increasing amount of drilling and promotes formation of oversizes after blasting. At the present time, fractures can be detected by various geophysical methods, seismic exploration, acoustic logging and ground-penetrating radar. Seismics and acoustic logging are mostly used to study deep fractures, while ground-penetrating radar is applicable at shallow depths (to 30 m). Proper procedures and software to backup the ground-penetrating radar studies are unavailable by now. Aimed to develop criteria for detecting fractures in permafrost by ground-penetrating radar, physical modeling of GPR sounding in permafrost rock mass with ice-filed fracture is carried out. The modeling results are described. The sounding was implemented using ground-penetrating radar OKO-2 (Logis-Geotekh Group of Companies, Russia) with antenna assembly AB-1200 MHz...