Компьютерное моделирование выпуска руды из асимметричных воронок при повторной разработке барьерного целика в обрушенной зоне Жезказганского месторождения

С целью существенного повышения полноты извлечения полезного ископаемого при повторной разработке запасов барьерных целиков, находящихся в крайне сложных геомеханических условиях обрушенных зон Жезказганского месторождения, актуальной научно-технической задачей является обоснование и разработка оптимальных конструктивно-технологических решений по выпуску отбитой руды из асимметричных воронок. Эффективное решение данной проблемы достигнуто благодаря применению современных методов компьютерного моделирования для создания высокоточных пространственных моделей месторождений. Использование данных технологий позволило выполнять прецизионные расчеты с большими объемами информации, анализировать, прогнозировать и оптимизировать геологические, геомеханические и производственные процессы добычи. Выполнен детальный анализ гранулометрического состава отбитой рудной массы на основе обработки фотопланограмм действующих забоев. Представлены результаты моделирования процесса выпуска руды из асимметрических воронок при доработке барьерного целика мощностью 6–12 м и варьировании угла залегания пласта от 30° до 50°. В ходе исследования выявлены ключевые закономерности движения горной массы и определено влияние геометрии выработок на качественные показатели добычи. Произведена сравнительная оценка вариантов извлечения, на основании которой обоснованы наиболее эффективные параметры системы выпуска в условиях неустойчивого массива. Полученные результаты имеют высокую практическую значимость для минимизации потерь и разубоживания руды при освоении техногенных запасов.

Бекбергенов Д. К., Савич И. Н., Мустафин В. И., Бояндинова А. А., Жанакова Р. К. Компьютерное моделирование выпуска руды из асимметричных воронок при повторной разработке барьерного целика в обрушенной зоне Жезказганского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 4. – С. 151–168. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_4_0_151.

Данная статья представлена в рамках Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан по программе – Программно-целевое финансирование  на 2026–2028 годы, научно-техническое задание № 18 на тему «Обоснование и разработка новой методики определения прогнозных показателей извлечения руды по системам подземной геотехнологии для устойчивого функционирования горно-добывающих предприятий».

Бекбергенов Досанбай Калдарбаевич¹ — канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: kdbekbergen@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6276-3474,
Савич Игорь Николаевич — д-р техн. наук, профессор, НИТУ МИСИС, e-mail: savichin@misis.ru, ORCID ID: 0000-0002-1237-0979,
Мустафин Вадим Игоревич — канд. техн. наук, доцент, НИТУ МИСИС, e-mail: v.mustafin@misis.ru, ORCID ID: 0000-0002-0405-9849,
Бояндинова Асия Адылкановна¹ — д-р техн. наук, доцент, ученый секретарь, e-mail: A.Boyandinova@mail.ru, ORCID ID: 0009-0001-5197-4599,
Жанакова Раиса Кульмахановна — PhD, ассоциированный профессор, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан, e-mail: r.zhanakova@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0003-0845-8449,
¹ Институт горного дела имени Д.А. Кунаева, Алматы, Казахстан.

Жанакова Р. К., e-mail: r.zhanakova@satbayev.university.

1. Бекбергенов Д. К., Толысбаев А. К. Зарубежная практика и подземная разработка Жезказганского месторождения камерно-столбовой системой / Материалы Международной научно-технической практической конференции «Горные науки в индустриально-инновационном развитии страны», посвященной 70-летию Института горного дела им. Д.А. Кунаева: Труды, Научно техническое обеспечение горного производства, Т. 87. — Алматы, 2015. — С. 440—447.

2. Бекбергенов Д. К., Джангулова Г. К., Жанакова Р. К. Возможность повторной выемки руд из междукамерных целиков с полевой подготовкой в условиях обрушенной зоны с мульдой сдвижения залежей // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. — 2024. — Т. 22. — № 3. — С. 22—30. 

3. Бекбергенов Д. К., Зейнуллин А. А. Развитие технологии повторной добычи руды из междукамерных целиков, оставленных в зонах обрушения на завершающей стадии отработки Жезказганского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — СВ 4. — 20 с. 

4. Гагиев Т. А. Обоснование проектных решений при выпуске руды под обрушенными породами: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2011. — 22 с.

5. Зенько Д. К. Обоснование параметров технологии торцевого выпуска при регулировании гранулометрического состава руды: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2002. — 20 с.

6. Мустафин В. И. Обоснование параметров этажного торцевого выпуска руды при двухъярусном расположении буродоставочных выработок: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: НИТУ МИСиС, 2015. — 24 с.

7. Куликов В. В. Выпуск руды. — М.: Недра, 1980. — 303 с.

8. Горбунов В. А. Методика стохастического моделирования выпуска руды на ЭВМ: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МГИ, 1972. — 18 с.

9. Кузьмин Е. В. Совершенствование и использование стохастического моделирования выпуска руды: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МГИ, 1974. — 21 с.

10. Чурсин С. М. Изучение закономерностей истечения руды на базе моделирования на ЭВМ / Тезисы докладов региональной научно-методологической конференции. — Каратау, 1991. — С. 158.

11. Журкина Д. С., Лавриков С. В., Лукичев С. В., Ревуженко А. Ф. Применение стохастических методов клеточных автоматов для моделирования технологических схем добычи полезных ископаемых с выпуском / Тезисы докладов VI Всероссийской научно-технической конференции с участием иностранных специалистов «Цифровые технологии в горном деле». — Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2025. — С. 29—30.

12. Pourrahimian Y. Stochastic optimization of long-term block cave scheduling with hang-up and grade uncertainty // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2020, vol. 34, no. 7, pp. 491—512. DOI: 10.1080/17480930.2019.1598437.

13. Yasbolaghi H., Pourrahimian Y. Gravity flow: Stochastic modelling for mining optimisation / Proceedings of the 53rd Annual Conference on Canadian Mineral Processors. 2021, pp. 451—465.

14. Malaki S., Pourrahimian Y. Footprint calculation for block-cave mining under grade uncertainty.Mining Optimization Laboratory (MOL), University of Alberta. Report Six. 2015, pp. 305-1—305-18. 

15. Лаптев В. В. Анализ исследований в области компьютерного моделирования процесса выпуска руды для систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород // Проблемы недропользования. — 2018. — № 2. — С. 107—112. DOI: 10.25635/2313-1586.2018.02.107.

16. Dorador L., Eberhardt E., Elmo D., Aguayo A. Assessment of broken ore density variations in a block cave draw column as a function of fragment size distributions and fines migration / Proceedings of the 3rd International Symposium on Block and Sublevel Caving. Santiago, Chile. 2014, pp. 1—8.

17. Ахпашев Б. А., Голованов А. И., Демченко И. И. Физико-математическое моделирование выпуска руды под обрушенными породами при отработке междуэтажных целиков при этажно-камерной системе разработки // Маркшейдерия и недропользование. — 2025. — Т. 25. — № 2. — С. 26—32. DOI: 10.56195/20793332-2025-25-2-26-32.

18. Khodayari F., Diering T. Material flow simulation using marker mixing / Caving 2022: Proceedings of the Fifth International Conference on Block and Sublevel Caving. Adelaide, Australia. 2022, pp. 1387—1396. DOI: 10.36487/ACG_repo/2205_96.

19. Khodayari F., Pourrahimian Y. Mathematical programming applications in block-caving scheduling: A review of models and algorithms // International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2015, vol. 6, no. 3, pp. 234—257. DOI: 10.1504/IJMME.2015.071905.

20. Yi C., Johansson D., Wimmer M., Nordqvist A., San Miguel C. R. Numerical modelling of fragmentation by blasting and gravity flow in sublevel caving mines / Caving 2022: Proceedings of the Fifth International Conference on Block and Sublevel Caving. Adelaide, Australia. 2022, pp. 964—974. DOI: 10.36487/ACG_repo/2205_66.

21. Koch L. A., Ladinig T., Wimmer M., Wagner H., Grynienko M. Key issues related to oreflow in raise caving / Caving 2022: Proceedings of the Fifth International Conference on Block and Sublevel Caving. Adelaide, Australia. 2022, pp. 1397—1410. DOI: 10.36487/ACG_repo/2205_97.

22. Castro R., Hekmat A., Fuentes M., Armijo F., Rodríguez F. FlowSim — A versatile flow simulation tool to quantify extraction and design alternatives for block caving / Proceedings of MassMin 2016. Sydney, Australia: The Australian Institute of Mining and Metallurgy. 2016, pp. 645—652.

23. Melo F., Vivanco F., Fuentes C. Numerical simulation of gravity flow in sublevel caving based on polyhedron DEM / Proceedings of the 8th International Conference & Exhibition on Mass Mining. 2020.

24. Клишин С. В. Моделирование площадного выпуска сыпучих сред из камер методом дискретных элементов с учетом несферической формы частиц // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 2. — С. 118—123. DOI: 10.15372/FPVGN2019060221.

25. Nelmark K., Pourrahimian Y. A guideline to block-cave production scheduling graphical user interface. Mining Optimization Laboratory (MOL), University of Alberta. Report Six. 2015.

26. Rahimi E., Pourrahimian Y., Ghasemi E. Long term production scheduling optimization in sublevel caving mining method / Proceedings of the 28th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection (MPES 2019). 2019, pp. 209—219.

27. Salama A., Greberg J., Skawina K. Influence of boundary conditions in dem models of sublevel caving on dilution and recovery / Proceedings of the 6th International Conference & Exhibition on Mass Mining. 2022.

28. Wang C., Li X., Zhang S. Structural parameter optimization for large spacing sublevel caving in chengchao iron mine // Advances in Civil Engineering. 2021, vol. 2021, article 6620505. DOI: 10.1155/2021/6620505.

29. Yao Z., Li X., Li J. Gravity Flow and Fragmentation Modeling in Block Caving Santiago de Chile 2022 / Proceedings of the 5th International Conference on Block and Sublevel Caving. 2022, pp. 345—356.