Обоснование конструктивных параметров крепления транспортного штрека на шахтах со сложной морфологией

Актуальность исследования заключается в необходимости обоснования конструктивных параметров крепления транспортного штрека в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях шахты Акжал. Оптимизация системы крепления – это важнейший фактор обеспечения устойчивости выработок, безопасности горных работ и предотвращения деформаций и обрушений горных пород при эксплуатации подземных выработок. Цель исследования – разработка геомеханического обоснования выбора оптимальных конструктивных параметров крепления транспортного штрека с учетом напряженно-деформированного состояния массива горных пород и особенностей геологического строения месторождения Акжал. Особое внимание уделено анализу устойчивости породного массива и его поведению под воздействием горного давления в процессе проведения и эксплуатации штрека. Использовались методы геомеханического анализа, включающие оценку прочности и устойчивости массива горных пород, определение коэффициента структурного ослабления, модуля деформации массива по степени трещиноватости и коэффициенту устойчивости, а также аналитическую функциональную зависимость геоструктурных факторов, влияющих на состояние крепи и стенок выработки. Результаты исследования позволили классифицировать породы по категориям устойчивости и предложить рациональные конструктивные параметры крепления, обеспечивающие надежную и безопасную эксплуатацию транспортного штрека в условиях шахты Акжал. Разработанные рекомендации направлены на повышение устойчивости горных выработок, снижение рисков деформаций и увеличение срока их службы. Научная новизна исследования заключается в комплексном подходе к прогнозированию поведения породного массива и обоснованию параметров крепления с учетом геомеханических и структурных особенностей месторождения, что позволяет повысить безопасность и эффективность подземных горных работ в сложных геологических условиях шахты Акжал.

Бекбергенов Д. К., Зейнуллин А., Джангулова Г. К., Жанакова Р. К., Бектибаев У. А. Обоснование конструктивных параметров крепления транспортного штрека на шахтах со сложной морфологией // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2-1. – С. 159–181. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_159.

Исследования проведены в рамках грантового финансирования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан для реализации научно-исследовательских задач по календарному плану на 2024–2026 годы ИГД им. Д.А. Кунаева по теме НИР (ГФ 24-26, ИРН АР 23488767) – «Разработка и обоснование эффективных систем отработки рудных залежей сложной морфологии». 

Бекбергенов Досанбай Калдарбаевич — канд. техн. наук, зав. лабораторией, Институт горного дела им. Д.А. Кунаева, Алматы, Казахстан, член-корреспондент Национальной академии горных наук Республики Казахстан,  e-mail: kdbekbergen@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7866-1031, 
Зейнуллин Абдикарим Абжалелович — д-р техн. наук, профессор, Казахский университет технологии и бизнеса имени К. Кулажанова, Астана, Казахстан, e-mail: karim_57@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-8069-0037,
Джангулова Гульнар Кабатаевна — канд. техн. наук, профессор, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, Алматы, Казахстан, e-mail: gulnarzan@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-7866-1031, 
Жанакова Раиса Кульмахановна — PhD, ассоциированный профессор, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан, e-mail: zhanakova_raisa@mail.ru, e-mail: r.zhanakova@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0003-0845-8449,
Бектибаев Уайс Амандыкович — руководитель лаборатории, Институт горного дела им. Д.А. Кунаева, Алматы, Казахстан, e-mail: uays.bektibaev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0273-9657. 

Жанакова Р.К., e-mail: zhanakova_raisa@mail.ru.

1. Bekbergenov D., Jangulova G., Abdikarim Z., Zhanakova R. Modeling of geomechanical processes from open pit to underground mining with complex morphology // Civil Engineering Journal. 2025, vol. 11, no. 7, pp. 2862—2888.

2. Бекбергенов Д. К., Зейнуллин А. А., Джангулова Г. К., Жанакова Р. К., Бектибаев У. А. Обоснование подземной геотехнологии отработки месторождений со сложной морфологией на примере рудника Акжал // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 12-2. — С. 33—70. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_122_0_33.

3. Bekbergenov D., Jangulova G., Zeinullin A., Zhanakova R., Shagirova K. Modeling of geomechanical processes from open pit to underground mining with complex morphology // Civil Engineering Journal (Iran). 2025, vol. 11, no. 7, article 13. DOI: 10.28991/CEJ-2025-011-07-013. https://www.scopus.com/pages/publications/105013162754?origin=resultslist. 

4. Almenov T., Zhanakova R., Shautenov M., Askarova G., Agybayev N., Assylkhanova S. GPR-driven geomechanical modeling and drill-blast optimization for enhanced efficiency in open-pit gold mining // Civil Engineering Journal (Iran). 2025, vol. 11, no. 1, DOI: 10.28991/CEJ-2025-011-11-010. https://www.scopus.com/pages/publications/105026140949?origin=resultslist. 

5. Fedorov E., Bekbergenov D., Jangulova G. Modeling and methodology for calculating the strength of a man-made bottom in a system with self-destruction of ore for ecologically safe mining // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 192, article 03018. DOI: 10.1051/e3sconf/202019203018.

6. Akishev K. M., Aryngazin K. S., Tleulessov K., Bulyga L. L., Stanevich V. T. The use of simulation modeling in calculating the productivity of the technological system for the production of building products with fillers from man-made waste // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2024, no. 4, pp. 22—32. DOI: 10.32014/2024.2518-170X.422.

7. Яковлев В. Л. Основные этапы и результаты исследований по разработке методологических основ стратегии развития горнотехнических систем при освоении глубокозалегающих месторождений твердых полезных ископаемых // Горная промышленность. — 2022. — № 1S. — С. 34—45. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-1S-34-45.

8. Wang C., Liu X., Zhang L., Xu C. Ground behaviors analysis of a stope covered by the thin bedrock and large-thick alluvium: A case study // Advances in Civil Engineering. 2022, vol. 2022, article 6176316.

9. Demin V., Kalinin A., Tomilova N., Tomilov A., Akpanbayeva A., Shokarev D., Popov A. Advanced digital modeling of stress—strain behavior in rock masses to ensure stability of underground mine workings // Civil Engineering Journal. 2025, vol. 11, no. 3, pp. 1072—1087. DOI: 10.28991/CEJ-2025-011-03-014.

10. Chen H., Guo Q., Wang L., Meng X. Evaluation of slope stability within the influence of mining based on combined weighting and finite cloud model // Energy Exploration & Exploitation. 2022, vol. 41, no. 2, pp. 636—655. DOI: 10.1177/01445987221134638.

11. Makarov P. V., Eremin M. O. Rock mass as a nonlinear dynamic system: Mathematical modeling of stress strain state evolution in the rock mass around a mine opening // Physical Mesomechanics. 2018, vol. 21, no. 4, pp. 311—320.

12. Lemaire E., Mreyen A.-S., Dufresne A., Havenith H.-B. Analysis of the influence of structural geology on the massive seismic slope failure potential supported by numerical modelling // Geosciences. 2020, vol. 10, no. 8, article 323. DOI: 10.3390/geosciences10080323.

13. Каплунов Д. Р. Геомеханическое обеспечение устойчивости горных выработок при подземной разработке месторождений. — М.: Изд-во «Горная книга», 2021. — 312 с.

14. Глухов В. С., Елисеев И. П. Моделирование напряженно-деформированного состояния горных пород в сложных горно-геологических условиях // Известия вузов. Горный журнал. — 2022. — № 8. — С. 45—53.

15. Сидляр А. В. Разработка и обоснование мероприятий геомеханической безопасности при освоении Николаевского полиметаллического месторождения со сложным тектоническим строением: автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Хабаровск, 2021. — 157 с.

16. Рыбак Я., Хайрутдинов М. М., Кузиев Д. А., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Бабырь Н. В. Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 61—70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2.

17. Stemn E., Krampah F. Injury severity and influence factors in surface mines: A correspondence analysis // Safety Science. 2022, vol. 145, article 105495. DOI: 10.1016/j.ssci.2021.105495.

18. Joe-Asare T., Stemn E., Amegbey N. Causal and contributing factors of accidents in the Ghanaian mining industry // Safety Science. 2023, vol. 159, article 106036. DOI: 10.1016/j.ssci.2022.106036.

19. Diulin D. A., Prushak V. Y., Gegedesh M. G. Analysis of the stress-strain state of problematic sections of the shaft of the mine using computer simulation // Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2023, vol. 67, no. 4, pp. 322—330. DOI: 10.29235/1561-8323-2023-67-4-322-330.

20. Isabek T., Orynbek Y., Kozhogulov K., Sarkulova Z., Abdiyeva L., Yefremova S. Geomechanical substantiation of the parameters for the mining system with ore shrinkage in the combined mining of steep-dipping ore bodies // Mining of Mineral Deposits. 2022, vol. 16, no. 4, pp. 115—121. DOI: 10.33271/mining16.04.115.

21. Суимбаева А. М. Геотехнологические исследования по обоснованию параметров устойчивости массива горных пород при комбинированной разработке (на примере месторождения Акжал): автореферат докт. философии (PhD). — Караганда: КарТУ, 2020. — 28 с.

22. Абдрахманов Н. Н., Ержанов С. Б. Геомеханические основы проектирования и поддержания горных выработок в сложных условиях. — Алматы: КазНИГРИ, 2021. — 212 с.

23. Begalinov A., Shautenov M., Almenov T., Bektur B. Leaching process intensification of gold-bearing raw materials // Mining of Mineral Deposits. 2022, vol. 16, no. 2, pp. 42—48. DOI: 10.33271/mining16.02.042.

24. Куанышев Е. Б., Жаксыбаева Г. А. Геомеханическое обоснование параметров крепи в транспортных выработках месторождений Центрального Казахстана // Геотехническая механика. — 2022. — № 4. — С. 58—65.

25. Almenov T., Zhanakova R., Sarybayev M., Shabaz D.-M. A novel approach to selecting rational supports for underground mining workings // Civil Engineering Journal. 2025, vol. 11, no. 3, pp. 1217—1241. DOI: 10.28991/CEJ-2025-011-03-022.

26. Almenov T. M., Zhanakova R. K., Askarova G. E., Shautenov M. R., Amantayuly K. Comprehensive assessment of ore losses and dilution impacting Vasilkovsky gold deposit profitability // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2025, vol. 4, no. 472, pp. 27—45. DOI: 10.32014/2025.2518-170X.528.

27. Алиев С. Б., Демин В. Ф., Кушеков К. К., Разумняк Н. Л. Конструирование технологических схем проведения подготовительных горных выработок // Горная промышленность. — 2023. — № 2. — С. 41—49.

28. Barton N. Rock quality, seismic velocity, attenuation and anisotropy. London: Taylor & Francis, 2006, 745 p.

29. Жанакова Р. К. Исследование и совершенствование конструкций крепи подземных горных выработок: автореф. дис. ... докт. философии (PhD). — Алматы, 2021. — 25 с.

30. Begalinov A., Almenov T., Zhanakova R., Bektur B. Analysis of the stress deformed state of rocks around the haulage roadway of the Beskempir field (Kazakhstan) // Mining of Mineral Deposits. 2020, vol. 14, no. 3, pp. 28—36. DOI: 10.33271/mining14.03.028.