Использование породных конструкций при подземной разработке скальных месторождений

Тема исследования – поиски неиспользуемых резервов повышения эффективности подземной разработки месторождений минерального сырья. Неопределенность методики выбора способов погашения выработанного пространства при отработке рудных тел малой и средней мощности в скальных породах не дает возможности использовать этот феномен с получением экономического эффекта при сохранении безопасности работ. Целью исследования является научное и экспериментальное обоснование возможности использования остаточной прочности разрушенных пород для оптимизации процессов погашения выработанного пространства. С использованием положений строительной механики исследован феномен реализации остаточной прочности дискретных пород в результате их заклинивания для оптимизации параметров управления состоянием рудовмещающего массива. Комплексными исследованиями уточнена концепция погашения выработанного пространства при подземной разработке структурно нарушенных месторождений. Приведены сведения о конкретном месторождении скальных руд и роли тектонических структур в поведении его массива при разработке. Обобщены результаты исследования состояния массива с выделением инженерно-геологических участков. Приведена методика расчета параметров погашения выработанного пространства малозатратными технологиями изоляции и закладки твердеющими смесями, отличающаяся от известных определением количественных показателей дифференцированно для различающихся условий локализации руд. По результатам исследования сделан вывод о возможности реализации остаточной прочности разрушенных пород в результате их заклинивания при погашении выработанного пространства, что в соответствующих условиях способствует оптимальному решению исследуемой проблемы горного производства с получением комплексного эффекта. Научная новизна исследования состоит в детализации известных положений механики применительно к напряженно-деформированным породным массивам.

Голик В. И., Алексеев И. А. Использование породных конструкций при подземной разработке скальных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 5. – С. 57–67. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_5_0_57.

Голик Владимир Иванович — д-р техн. наук, профессор, e-mail: v.i.golik@mail.ru, Московский политехнический университет,
Алексеев Игорь Александрович — канд. юрид. наук, доцент, профессор, ректор, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).

Голик В.И., e-mail: v.i.golik@mail.ru.

1. Пелипенко М. В., Баловцев С. В., Айнбиндер И. И. К вопросу комплексной оценки рисков аварий на рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 180—192. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-0-180-192.

2. Бригида В. С., Кожиев Х. Х., Сарян А. А., Джиоева А. К. Пространственно-временные задачи геоэкологии — междисциплинарный подход // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 4. — С. 20—32. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-40-20-32.

3. Клюев Р. В., Босиков И. И., Майер А. В., Гаврина О. А. Комплексный анализ применения эффективных технологий для повышения устойчивого развития природно-технической системы // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — Т. 12. — № 2. — С. 283—290. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-2-283-290.

4. Naithani A. K. Rock mass classification and support design using the Q-system // Journal of the Geological Society of India. 2019, vol. 94, pp. 443. DOI: 10.1007/s12594-019-1336-0.

5. Fanzhen Meng, Gui Yuan, Wang L., Hui Zhou Rock brittleness indices and their applications to different fields of rock engineering. A review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2021, vol. 13, no. 1, pp. 221—247. DOI: 10.1016/j.jrmge.2020.06.008.

6. Белодедов А. А., Должиков П. Н., Легостаев С. О. Анализ механизма образования деформаций земной поверхности над горными выработками закрытых шахт // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2017. — № 1. — С. 160—169.

7. Качурин Н. М., Стась Г. В., Корчагина Т. В., Змеев М. В. Геомеханические и аэрогазодинамические последствия подработки территорий горных отводов шахт Восточного Донбасса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2017. — № 1. — С. 170—182.

8. Sepehri M., Apel D. B., Adeeb S., Leveille P., Hall R. A. Evaluation of mining-induced energy and rockburst prediction at a diamond mine in Canada using a full 3D elastoplastic finite element model // Engineering Geology. 2020, vol. 266, рр. 105—117. DOI: 10.1016/j. enggeo.2019.105457.

9. Голик В. И., Разоренов Ю. И., Дмитрак Ю. В., Габараев О. З. Повышение безопасности подземной добычи руд учетом геодинамики массива // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 8. — С. 36—42. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-36-42.

10. Дмитрак Ю. В., Голик В. И., Вернигор В. В. Геомеханические предпосылки сохранения устойчивости выработок при разработке водообильных месторождений // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 1. — С. 218—229.

11. Валиев Н. Г., Беркович В. Х., Пропп В. Д., Кокарев К. В. Проблемы отработки предохранительных целиков при эксплуатации рудных месторождений // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2018. — № 2. — С. 4—9. DOI: 10.21440/05361028-2018-2-4-9.

12. Батугин А. С., Шевчук С. В., Шерматова С. С., Головко И. В., Бямбасурэн Зундуйжамц К вопросу мониторинга геоэкологической опасности при геодинамическом взаимодействии объектов освоения недр // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 10-1. — С. 63—73. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_101_0_63.

13. Протосеня А. Г., Куранов А. Д. Методика прогнозирования напряженно-деформированного состояния горного массива при комбинированной разработке Коашвинского месторождения // Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 67—71. DOI: 10.17580/gzh. 2015.01.03.

14. Zaalishvili V. B., Melkov D. A., Dzeranov B. V., Morozov F. S., Tuaev G. E. Integrated instrumental monitoring of hazardous geological processes under the Kazbek volcanic center // International Journal of GEOMATE. 2018, vol. 15, no. 47, pp. 158—163. DOI: 10.21660/2018.47.20218.

15. Aizhong Lu, Ning Zhang, Guisen Zeng An extension failure criterion for brittle rock // Deep Rock Behaviour in Engineering Environments. 2020, vol. 8, pp. 1—12. DOI: 10.1155/ 2020/8891248.

16. Golik V. I., Klyuev R. V., Martyushev N. V., Brigida V., Efremenkov E. A., Sorokova S. N., Mengxu Q. Tailings utilization and zinc extraction based on mechanochemical activation // Materials. 2023, vol. 16, no. 2, article 726. DOI: 10.3390/ma16020726.

17. Дзапаров В. Х., Харебов Г. З., Стась В. П., Стась П. П. Исследование сухих строительных смесей на основе отходов производства для подземного строительства // Сухие строительные смеси. — 2020. — № 1. — С. 35—38.

18. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Габараев О. З., Зассеев И. А. Перспективы разработки месторождений Осетии // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 1. — С. 103—111. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-1-103-111.

19. Rybak J., Gorbatyuk S., Bujanovna-Syuryun K., Khairutdinov A., Tyulyaeva Y., Makarov P. Utilization of mineral waste: a method for expanding the mineral resource base of a mining and smelting company // Metallurgist. 2021, vol. 64, pp. 851—861. DOI: 10.1007/s11015-021-01065-5.

20. Li C. C. Dynamic rock support in burst-prone rock masses / Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. Proceedings of the 2018 European Rock Mechanics Symposium. Chapter 5. London: Taylor & Francis Group. 2018, pp. 47—62.

21. Валиев Н. Г., Беркович В. Х., Пропп В. Д., Боровиков Е. В. Практика совершенствования системы разработки горизонтальными слоями с гидрозакладкой при отработке крутопадающего жильного месторождения // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2020. — № 1. — С. 171—182.

22. Huang P., Zhang J., Spearing A. J. S., Li M., Yan X., Liu S. Deformation response of roof in solid backfilling coal mining based on viscoelastic properties of waste gangue // International Journal of Mining Science and Technology. 2021, vol. 31, no. 2, рр. 279—289. DOI: 10.1016/j. ijmst.2021.01.004.

23. Рыбак Я., Хайрутдинов М. М., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Тюляева Ю. С. Ресурсосберегающие технологии освоения месторождений полезных ископаемых // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 3. — С. 406—413. DOI: 10.21177/19984502-2021-13-3-406-415.

24. Куликова А. А., Ковалева А. М. Применение хвостов обогащения в качестве закладки выработанного пространства рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 144—154. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-144-154.

25. Габараев О. З., Зассеев И. А., Майстров Ю. А., Габараева А. О. Исследование процесса деформирования массива горных пород в предохранительном целике // Труды СКГМИ (ГТУ). — 2021. — № 28. — С. 5—9.

26. Габараев О. З., Абдулхалимов А. Г., Келехсаев В. Б., Дзапаров В. Х. Методика расчета нагрузки на вновь возводимую крепь при реконструкции горных выработок // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. — 2020. — № 7. — С. 54—58. DOI: 10.26160/2658-3305-2020-7-54-58.

27. Петров Ю. С., Хадзарагова Е. А., Соколов А. А., Шарипзянова Г. Х., Таскин А. В. Основные принципы получения, передачи и хранения информации о параметрах техногенного цикла горно-металлургического предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 11-1. — С. 178—188. DOI: 10.25018/0236-1493-2020111-0-178-188.

28. Зиновьева О. М., Кузнецов Д. С., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Цифровизация систем управления промышленной безопасностью в горном деле // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 113—123. DOI: 10.25018/02361493-2021-21-0-113-123.