ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО СТЕНДА ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВО ВТОРИЧНЫХ ПОЛЯХ НАПРЯЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОНВЕРГЕНТНЫМИ ГОРНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ

В качестве экспериментальной проверки сформулированных общих подходов создания и проектирования конвергентных горных технологий в настоящее время проводится комплекс теоретических исследований и виртуальных экспериментов с использованием физических и численных моделей в программном комплексе Map3D. При разработке месторождений конвергентными горными технологиями, например, при формировании в массиве горных пород «каркасных» или сотовых горнотехнических систем, напряженно-деформированное состояние вмещающего горную конструкцию массива будет изменяться в процессе ведения горно-капитальных, горно-подготовительных и очистных работ. Изменения заключаются в росте касательных напряжений и, соответственно, деформировании отдельно взятых элементов и в целом конструкций, уровень которых требуется оценить с высокой степенью достоверности. В аспекте физического моделирования рассматриваются различные применяемые методы в исследовательской практике. С учетом достоинств и недостатков разрабатывается метод физического моделирования природно-технических систем, который основан на применении аддитивных технологий и горных пород для изготовления физических моделей, с учетом принципов теории подобия и размерностей. Рассмотрена адаптация в условиях физического моделирования и калибровка численной модели в методе определения зон нарушенности породного массива вокруг горных выработок и камер.


Благодарность: Благодарность: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 19-17-00034). Руководитель проекта д.т.н., проф. РАН В.А. Еременко, а также исполнители проекта — авторы статьи — выражают благодарность техническому директору ООО «Руссоль» Р.В. Грамма и директору Соль-Илецкого рудника Д.В. Дружкину за предоставленные несколько кубических метров каменной соли (галита) для создания физических моделей горнотехнических систем и проведения лабораторных исследований.


Для цитирования: Высотин Н. Г., Косырева М. А., Лейзер В. И., Аксенов З. В. Обоснование создания комплексного стенда для физического моделирования геомеханических процессов во вторичных полях напряжений в условиях разработки месторождений конвергентными горными технологиями // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 131–145. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-131-145.

Ключевые слова

Конвергентные горные технологии, горнотехнические системы, физическое и численное моделирование, метод моделирования на эквивалентных материалах, теории подобия и размерности, напряжения, деформации, зоны нарушенности пород ЗНП, программа Map3D.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.831; 622.2; 622.235
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-131-145
Авторы: Высотин Н. Г., Косырева М. А., Лейзер В. И., Аксенов З. В.

Информация об авторах: Высотин Николай Геннадьевич — ассистент, e-mail: kalgani@yandex.ru, Косырева Марина Александровна — лаборант, e-mail: marinkosyreva@gmail.com, Лейзер Владислав Игоревич — студент, e-mail: vlad.leizer@yandex.ru, Аксенов Захар Владленович — аспирант, e-mail: aksenov.zakhar@yandex.ru, МГИ НИТУ «МИСиС». Для контактов: Высотин Н.Г., e-mail: kalgani@yandex.ru.

Библиографический список:

1. Galchenko Yu. P., Eremenko V. A., Myaskov A. V., Kosyreva M. A. Solution of geoecological problems in underground mining of deep iron ore deposits // Eurasian Mining. 2018. No 1. pp. 35—40.

2. Еременко В. А., Гахова Л. Н., Семенякин Е. Н. Формирование зон концентрации напряжений и динамических явлений при отработке рудных тел Таштагольского месторождения на больших глубинах // ФТПРПИ. — 2012. — № 2. — С. 80—87.

3. Курленя М. В., Серяков В. М., Еременко А. А. Техногенные геомеханические поля напряжений. — Новосибирск: Наука, 2005. — 264 с.

4. Борщ-Компониец В. И., Макаров А. Б. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. — М.: Недра, 1986. — 271 с.

5. Еременко В. А., Гахова Л. Н., Есина Е. Н., Зинченко Д. Н. Особенности геомеханического обеспечения освоения глубокозалегающих железорудных месторождений // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 74—78.

6. Казикаев Д. М., Козырев А. А., Каспарьян Э. В., Иофис М. А. Управление геомеханическими процессами при разработке месторождений полезных ископаемых: Учебное пособие. — М.: Изд-во «Горная книга», 2016. — 490 с.

7. Козырев А. А., Семенова И. Э., Журавлева О. Г., Пантелеев А. В. Гипотеза происхождения сильного сейсмического события на Расвумчоррском руднике 09.01.2018 // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 12. — С. 74—83.

8. Зубов В. П. Применяемые технологии и актуальные проблемы ресурсосбережения при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 77—83.

9. Сидоров Д. В., Пономаренко Т. В., Ларичкин Ф. Д., Воробьев А. Г. Экономическое обоснование инновационных решений по снижению потерь сырья в алюминиевой отрасли России // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 65—68.

10. Хажыылай Ч. В., Еременко В. А., Косырева М. А., Янбеков А. М. Влияние порового давления на напряженно-деформированное состояние массива горных пород в условиях применения конвергентных горных технологий / Труды Всероссийской научной конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых с элементами научной школы «Горняцкая смена–2019» 24.06—27.06.2019. — Новосибирск: ИГД СО РАН, 2019.

11. Хажыылай Ч. В., Еременко В. А., Косырева М. А., Янбеков А. М. Расчет паспорта прочности горных пород находящихся в естественных условиях массива с использованием критерия Хука-Брауна и программы RocData // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 12. — С. 92—101.

12. Ковальчук М. В., Нарайкин О. С., Яцишина Е. Б. Конвергенция наук и технологий — новый этап научно-технического развития // Вопросы философии. — 2013. — № 3. — С. 3—11.

13. Трубецкой К. Н., Мясков А. В., Галченко Ю. П., Еременко В. А. Обоснование и создание конвергентных горных технологий подземной разработки мощных месторождений твердых полезных ископаемых // Горный журнал. — 2019. — № 5. — С. 6—13.

14. Еременко В. А., Мясков А. В., Галченко Ю. П. Оценка возможностей создания природоподобных технологий разработки месторождений / Материалы X международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология: переход к новому технологическому укладу» 27.05—31.05.2019. — Магнитогорск: РАН, РФФИ, ИПКОН РАН, МГТУ им. Г.И. Носова. — 2019. — С. 102—109.

15. Лушников В. Н., Сэнди М. П., Еременко В. А., Коваленко А. А., Иванов И. А. Методика определения зоны распространения повреждения породного массива вокруг горных выработок и камер с помощью численного моделирования // Горный журнал. — 2013. — № 12. — С. 11—16.

16. Terzaghi K., Peck R. B. Soil mechanics in engineering practice. Wiley. New York. 1967.

17. Jiang Q., Feng X., Song L., Gong Y., Zheg H., Cui J. Modeling rockspecimens through 3D printing: Tentative experiments and prospects // Acta Mechanica Sinica. 2015. 32(1).pp. 524—535.

18. Глушихин Ф. П., Кузнецов Г. Н., Шклярский М. Ф. Моделирование в геомеханике. — М.: Недра, 1991. — 240 с.

19. Еременко В. А., Мясков А. В., Галченко Ю. П., Ромеро Барренечеа Мойсес Эсау, Лагутин Д. В. Обоснование параметров конвергентной геотехнологии в условиях отработки Илецкого месторождения каменной соли // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2018. — Т 5. — С. 37—48.

20. Риб С. В., Говорухин Ю. М. Разработка комплексного метода исследования геомеханических процессов при интеграции физического и численного моделирования // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 2. — С. 363—378.

21. Basset R. H. The use of physical models in design / General Report, Proc. VII European Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Brighton, U.K. Vol. 5, pp. 253—270.

22. Dunbavan M. Physical models in geomechanics Lect. Series No.53 1982 James cook University. Australia.

23. Винников В. А., Высотин Н. Г. Методика проведения испытаний по определению статического модуля упругости горных пород с использованием результатов лазерно-ультразвуковой спектроскопии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — ОВ 1. — С. 90—101.

24. Zou L., Tarasov B. G., Dyskin A. V., Adchikary D. P., Pasternak E., Xu W. Physical Modelling of Stress-dependent Permeability in Fractured Rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2013. Vol. 4. pp. 67—81.

25. Баклашов И. В., Картозия Б. А., Шашенко А. Н., Борисов В. Н. Геомеханика Т. 2 Геомеханические процессы. — М.: Изд-во МГГУ, 2004. — 249 с.

26. Кузьмин Ю. О., Жуков В. С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. — М.: Изд-во МГГУ, 2004. — 262 с.

27. Kong L., Ostadhassan M., Li C., Tamimi N. Rock Physics and geomechanics of 3D printed Rocks / ARMA 51st U.S. Rock Mechanics. Geomechanics Symposium, San Francisco, California, USA, 2017, pp. 1—8.

28. Gell E. M., Walley S. M, Braithwaite C. H. Review of the Validity of the Use of Artificial Specimens for Characterizing the Mechanical Properties of Rocks // Rock Mechanics and rock Engineering, 2019, no. 3, pp. 1—13.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.