Разработка и анализ схем формирования опасностей в очистных камерах при торцевом выпуске и отгрузке рудной массы из открытого очистного пространства

Cовременные горные предприятия с подземным способом разработки характеризуются высоким уровнем автоматизации производства и широким набором современных технических средств, работающих, в том числе, автономно. Развитие технологий очистной выемки с применением дистанционно управляемых погрузочно-доставочных машин привело к распространению на подземных рудниках камерных систем разработки с торцевым выпуском руды и последующей закладкой выработанного пространства. При этом предусмотрен заезд погрузочно-доставочных машин в очистное пространство камеры, куда человеку доступ запрещен. Несмотря на вывод оператора погрузочно-доставочных машин в безопасную зону, риск порчи и утраты дорогостоящего оборудования, ввиду обрушений горной массы различной природы, остается весьма высоким. Случаи повреждения и завалов погрузочно-доставочных машин по мере торцевого выпуска и отгрузки рудной массы достаточно часты на производстве. С учетом проведенного анализа практики работы горнодобывающих предприятий в статье систематизированы данные виды опасностей и разработаны соответствующие схемы их формирования и проявления по мере выпуска и отгрузки рудной массы. Рассмотренные опасные явления и процессы представляют реальную угрозу безопасному производству подземных горных работ. Описанные в статье схемы являются основой для выбора методов и средств оценки состояния очистного пространства с применением современных технологий, в том числе с использованием беспилотных технических средств, которые становятся исследовательским инструментом для познания природы опасных явлений и процессов в очистном пространстве, с перспективой переноса наработанных результатов в повседневную практику подземных горных работ.

Каплунов Д. Р., Радченко Д. Н., Сыровацкий Р. А. Разработка и анализ схем формирования опасностей в очистных камерах при торцевом выпуске и отгрузке рудной массы из открытого очистного пространства // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12. – С. 5–16. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_12_0_5.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-17-00345, https://rscf.ru/project/25-17-00345/.

Каплунов Давид Родионович¹ — член-корреспондент РАН, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, e-mail: kapdan@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0001-7199-5453,
Радченко Дмитрий Николаевич¹ — канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, e-mail: mining_expert@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-1821-3840,
Сыровацкий Роман Анатольевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: r_syrovatskii@mail.ru,
¹ Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН.

Радченко Д.Н., e-mail: mining_expert@mail.ru.

1. Громов Е. В. Цифровая трансформация технологических процессов подземных горных работ: ретроспективный анализ и мировой опыт // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 90—108.

2. Siddharth D., Bodin U., Andersson U. Key challenges in automation of earth-moving machines // Automation in Construction. 2016, vol. 68, pp. 212—222. DOI: 10.1016/j.autcon.2016.05.009.

3. Larsson J. Unmanned operation of load-haul-dump vehicles in mining environments // Orebro Studies in Technology. 2011, vol. 51, pp. 1—68.

4. Marshall J. A. Robotics in Mining / Ed. Siciliano B., Khatib O. Springer Handbook of Robotics. 2nd ed., 2016, pp. 1549—1576. DOI: 10.1007/978-3-319-32552-1_59.

5. Прокопьева В. М., Каймонов М. В. Обзор роботизированной техники в горном деле // Интерактивная наука. — 2023. — № 8 (84). — С. 49—53.

6. Радченко Д. Н., Федотенко В. С., Аверин А. П. Особенности проектирования горнотехнических систем с автономным и дистанционно управляемым оборудованием в связи с добычей твердых полезных ископаемых подземным способом в условиях экстремальных сред // Экстремальная робототехника. — 2024. — № 1(35). — С. 479—483.

7. Радченко Д. Н., Сыровацкий Р. А. Автоматизация процесса очистной выемки при согласованной работе средств доставки рудной массы и мониторинга состояния открытого очистного пространства / Проблемы автоматизации. Региональное управление. Связь и акустика: Сборник трудов XIII Всероссийской научной конференции и молодежного научного форума. — Ростовна-Дону; Таганрог: Изд-во Юж. федер. ун-та, 2024. — С. 182—189.

8. Zhou J., Zhang Y., Li C., He H., Li X. Rockburst prediction and prevention in underground space excavation // Underground Space. 2024, vol. 14, pp. 70—98. DOI: 10.1016/j.undsp.2023.05.009.

9. Tampier C., Mascaro M., Ruiz-del-Solar J. Autonomous loading system for Load-Haul-Dump (LHD) machines used in underground mining // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 18, pp. 1—27, article 8718. DOI: 10.3390/app11188718.

10. Неверов А. А., Неверов С. А. К вопросу об автоматизации очистных работ при освоении систем разработки с обрушением и закладкой // Вестник КузГТУ. — 2010. — № 4. — С. 3—10.

11. Ran J. J. Safe mining practices under wide spans in underground non-caving mines — Case studies // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, pp. 535—540. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.06.006.

12. Guggari V. B., Hemant K., Gnananandh B. Numerical analysis for assessing the effects of crown pillar thickness on ore dilution around the sub-level open stopes // Ain Shams Engineering Journal. 2024, vol. 15, no. 1, article 102301. DOI: 10.1016/j.asej.2023.102301.

13. Szmigiel A., Apel D., Pourrahimian Y., Pu Y. Exploring machine learning techniques for open stope stability prediction: A comparative study and feature importance analysis // Rock Mechanics Bulletin. 2024, vol. 4, article 100146. DOI: 10.1016/j.rockmb.2024.100146.

14. Taheri S., Topal E., Nguyen H. J., Faradonbeh R. S. Predicting overbreak and underbreak in underground longhole stoping using meta-soft computing models // Tunnelling and Underground Space Technology. 2025, vol. 164. DOI: 10.1016/j.tust.2025.106852.

15. Heidarzadeh S., Saeidi A., Rouleau A. Evaluation of the effect of geometrical parameters on stope probability of failure in the open stoping method using numerical modeling // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 3, pp. 399—408. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.05.011.

16. Cui X., Yang S., Zhang J. Optimization of stope structure parameters by combining Mathews stability chart method with numerical analysis in Halazi iron mine // Heliyon. 2024, vol. 10, no. 4. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e26045.

17. Manzoor S., Gustafson A., Schunnesson H. Modelling the relationship between oversize fragments and nature of rock mass for a sublevel caving operation // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2023, vol. 169, article 105433. DOI: 10.1016/j.ijrmms.

18. McKinnon C., Marshall J. Automatic identification of large fragments in a pile of broken rock using a time-of-flight camera // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2014, vol. 11, no. 3, pp. 935—942. DOI: 10.1109/TASE.2014.2308011.

19. Курчин Г. С., Шигин А. О., Анушенков А. Н., Кирсанов А. К., Волков Е. П. Использование беспилотных летательных аппаратов для управления процессами подземных горных работ // Маркшейдерия и недропользование. — 2025. — № 1. — С. 82—86. DOI: 10.56195/2079-33322025-25-1-82-86.

20. Joseph C., Gudekar A., Balooni S., Kumare D. Enhancing mining efficiency and safety with autonomous drone technology / Conference: 43rd INCA International Congress. 2023, pp. 135—141.