Геомеханическая оценка применяемых технологий разработки для обеспечения безопасных условий освоения подкарьерных рудных месторождений

В последние годы во многих горнодобывающих районах в условиях непрерывного повышения трудоемкости и увеличения себестоимости добычи полезных ископаемых прослеживается тенденция усложнения условий освоения месторождений по мере истощения запасов, расположенных на небольших глубинах и в неблагоприятной горногеологической обстановке. Особенно это касается изменения геомеханического и геодинамического состояния разрабатываемого массива горных пород и прилегающих участков земной коры, где в результате горных работ могут инициироваться динамические проявления горного давления, существенно влияющие на безопасность горных работ и их экономические показатели. Для снижения затрат и увеличения производительности добычи рудных месторождений возникает необходимость внесения корректировок в схемы вскрытия и технологические решения по их разработке. Так, на золоторудных месторождениях «Пионер» и «Маломыр», где перспективы дальнейшего освоения связаны с переходом на подземный способ отработки, и были предложены различные вариации камерной системы разработки, была выполнена комплексная оценка напряженно-деформированного состояния в районе очистных блоков и в конструктивных элементах систем разработки с выделением зон повышенных напряжений для обеспечения геодинамической безопасности на объектах. Результаты исследования показали, что в условиях значительной глубины разработки на участке «Кварцитовом» применение камерной системы разработки при мощности рудного тела до 4,5 м может привести к разрушению краевой части массива рудного подэтажа при отработке более 50% объема очистного блока, на участках рудной залежи «Андреевская» и СВ-Бахмута в условиях меньшей глубины отработки все элементы горных конструкций сохранят свою устойчивость на всех этапах отработки.

Потапчук М. И., Рассказов И. Ю., Сидляр А. В., Ломов М. А., Рассказов М. И. Геомеханическая оценка применяемых технологий разработки для обеспечения безопасных условий освоения подкарьерных рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 1. – С. 84–96. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_1_0_84.

Исследования проведены с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных ДВО РАН», финансируемого Минобрнауки России по соглашению № 075-15-2021-663.

Потапчук Марина Игоревна¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: potapchuk-igd@mail.ru,
Рассказов Игорь Юрьевич — член-корр. РАН, д-р техн. наук, врио директора, Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН, e-mail: adm@igd.khv.ru,
Сидляр Александр Владимирович¹ — научный сотрудник, e-mail: sidlyar.alex@gmail.com,
Ломов Михаил Андреевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: 9241515400@mail.ru,
Рассказов Максим Игоревич¹ — научный сотрудник, e-mail: rasm.max@mail.ru,
¹ Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН.

Потапчук М.И., e-mail: potapchuk-igd@mail.ru.

1. Саканцев Г. Г. Ресурсосберегающие технологии при разработке рудных месторождений с использованием выработанного пространства // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 2. — С. 29–37.

2. Голик В. И. Подземная разработка месторождений. — М., 2014.

3. Кожаев Ж. Т., Сарыбаев О. А., Байгурин Ж. Д., Тусупова Б. Х. Анализ состояния горного массива при комбинированной отработке золоторудного месторождения // Известия научно-технического общества «КАХАК». — 2011. — № 3(33). — С. 76—78.

4. Рассказов И. Ю., Потапчук М. И., Курсакин Г. А., Болотин Ю. И., Сидляр А. В., Рассказов М. И. Прогнозная оценка удароопасности массива горных пород при отработке глубоких горизонтов Николаевского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 4. — С. 96—102.

5. Семенова И. Э., Аветисян И. М. Оценка параметров взаимного влияния открытых и подземных горных работ в сложных геомеханических условиях // Горный журнал. — 2021. — № 1. — С. 58—63. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.10.

6. Kaizong Xia, Congxin Chen, Hua Fu, Yucong Pan, Yangyang Deng Mining-induced ground deformation in tectonic stress metal mines. A case study // Engineering Geology. 2016, vol. 210, pp. 212—230.

7. Flores G., Catalan A. A transition from a large open pit into a novel «macroblock variant» block caving geometry at Chuquicamata mine, Codelco Chile // Journal of Bock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019, vol. 11, no. 3, pp. 549—561.

8. Мажитов А. М., Корнеев С. А., Бондарь Е. А., Шаронова А. А. Оценка напряженнодеформированного состояния массива при отработке запасов в техногенно-осложненных условиях // Актуальные проблемы горного дела. — 2017. — № 2(4). — С. 19—26.

9. Клованич С. Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики. — Запорожье, 2009. — 400 с.

10. Зотеев О. В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород численными методами // Известия вузов. Горный журнал. — 2003. — № 5. — С. 108—115.

11. Lisjak A., Mahabadi O. K., He L. Tatone B., Kaifosh P., Haque S. A., Grasselli G. Acceleration of a 2D/3D finite-discrete element code for geomechanical simulations using General Purpose GPU computing // Computers and Geotechnics. 2018, vol. 100, pp. 84—96.

12. Рассказов И. Ю., Потапчук М. И., Осадчий С. П., Потапчук Г. М. Геомеханическая оценка применяемых технологий разработки удароопасных месторождений ОАО «ГМК «Дальполиметалл» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 7. — С. 137—145.

13. Саксин Б. Г., Рассказов И. Ю. Шевченко Б. Ф. Принципы комплексного изучения современного напряженно-деформированного состояния верхних уровней земной коры Амурской литосферной плиты // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2015. — № 2. — С. 53—62.

14. Леви К. Г., Шерман С. И., Саньков В. А., Лунина О. В., Лухнев А. В. Карта современной геодинамики Азии. Масштаб 1:5 000 000. — Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007.

15. Kaiser J. Erkenntnisse und Folgerungen aus der Messung von Gerauschen bei Zugbeanspruchimg von metallischen Werkstoffen // Archiv fur das Eisenhuttenwesen. 1953, vol. 24, no. 1/2, pp. 43—45.

16. Yoshikawa S., Mogi K. A new method for estimation of the crustal stress from cored rock samples: laboratory study in the case of uniaxial compression // Tectonophysics. 1981, vol. 74, no. 3/4, pp. 323—339.

17. Ямщиков В. С., Шкуратник В. Л., Лыков К. Г. Измерение напряжений в массиве горных пород на основе эмиссионных эффектов памяти // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1990. — № 2. — С. 23—28.

18. Кологривко А. А. Подземные горные работы: учебное пособие. — Минск: БНТУ, 2006. — 94 с.

19. Макаров А. Б., Рассказов И. Ю., Саксин Б. Г., Ливинский И. С., Потапчук М. И. Геомеханическое обоснование параметров камерной системы разработки при переходе на подземный способ добычи руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2016. — № 3. — С. 27—38.

20. Фрейдин А. М., Неверов С. А., Неверов А. А., Филиппов П. А. Устойчивость горных выработок при системах подэтажного обрушения // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2008. — № 1. — С. 90—100.