Определение параметров природного поля напряжений массива пород Ждановского месторождения с применением натурных и численных методов

Представлены результаты определения параметров природного напряженного состояния массива пород Ждановского медно-никелевого месторождения (АО «Кольская ГМК»). В настоящее время глубина отработки запасов месторождения в условиях подземной добычи достигла порядка 700 м, что, безусловно, осложняет геомеханическую обстановку, повышая вероятность разрушений массива горных пород и горных выработок в динамической форме. Одним из определяющих факторов обеспечения безопасности ведения горных работ является достоверное знание параметров природного напряжённо-деформированного состояния массива и закономерностей изменения напряжений с глубиной. На основе анализа результатов комплексного исследования, включающего натурные измерения и численное моделирование с учетом реконструкции горнотехнической ситуации на различных этапах ведения горных работ, выполнено восстановление параметров исходного поля напряжений. Установлено, что напряженное состояние массива пород Ждановского месторождения характеризуется гравитационно-тектоническим типом с выраженной субгоризонтальной ориентацией максимальной сжимающей компоненты напряжений, действующей по простиранию основных рудных тел. Выявлены соотношения компонент главных напряжений и определены закономерности изменения их величин с глубиной. Результаты исследования позволяют повысить достоверность геомеханических прогнозов при подземной отработке запасов рудных тел, выбрать оптимальный порядок и параметры ведения горных работ, а также предусмотреть комплекс мероприятий по обеспечению геодинамической безопасности.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, натурные методы исследования напряженно-деформированного состояния, численные методы, метод конечных элементов, геомеханическая модель, природное напряженное состояние, техногенно измененное напряженное состояние, подземные горные работы, Ждановское месторождение.

Как процитировать:

Семенова И. Э., Кулькова М. С. Определение параметров природного поля напряжений массива пород Ждановского месторождения с применением натурных и численных методов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2-1. – С. 19–32. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_19.

Благодарности:

Информация об авторах:

Семенова Инна Эриковна¹ — канд. техн. наук, руководитель отдела, e mail: i.semenova@ksc.ru, ORCID ID: 0000-0003-4074-7240,
Кулькова Мария Сергеевна¹ — канд. техн. наук,  старший научный сотрудник, e mail: m.kulkova@ksc.ru,  ORCID ID: 0000-0003-4417-0223,
¹ Горный институт Кольского научного центра РАН.

Контактное лицо:

Кулькова М. С., e-mail: m.kulkova@ksc.ru.

Список литературы:

1. Абаев А. И., Касько А. О., Коломиец О. Н. Геологическое и минералогическое исследование Ждановского медно-никелевого месторождения // Горный журнал. — 2025. — № 12. — С. 4—10.

2. Земцовский А. В., Кузнецов Н. Н., Пак А. К. Исследование физических свойств и характера разрушения горных пород Ждановского месторождения (АО «Кольская ГМК») в условиях одноосного и трехосного сжатия // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6. — № 1. — С. 117—122.

3. Козырев А. А., Семенова И. Э., Земцовский А. В. Об оценке удароопасности массива горных пород Ждановского месторождения // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2017. — № 14. — С. 300—303.

4. Кудря А. О., Неверов А. А., Неверов С. А., Шапошник Ю. Н. Оценка вероятности выхода воронки обрушения на дневную поверхность при выемке вертикальных маломощных рудных залежей под дном карьера камерной системой разработки // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2024. — Т. 11. — № 2. — С. 44—51.

5. Кузнецов Н. Н. Исследование прочностных свойств и удельной энергии деформирования горных пород в условиях трехосного сжатия // Горная промышленность. — 2025. — № 2. — С. 140—145. — DOI: 10.30686/1609-9192-2025-2-140-145.

6. Нестеров К. В., Кузенков М. В. Развитие ресурсной базы АО «Кольская ГМК» // Цветные металлы. — 2019. — № 11. — С. 16—22.

7. Сергеев С. В., Синица И. В. Геомеханическое сопровождение подземной отработки железных руд на комбинате «КМАруда» // Горный журнал. — 2019. — № 8. — С. 30—33.

8. Зубков А. В., Сентябов С. В., Криницын Р. В., Селин К. В. Районирование территории по действующим первоначальным напряжениям на месторождениях полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5-2. — С. 80—92. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_80.

9. Авдеев А. Н., Сосновская Е. Л., Селин К. В. Определение первоначальных напряжений массива горных пород при комбинированной отработке в подземных условиях // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 4. — С. 352—364.

10. Трофимов А. В., Киркин А. П., Кормнов А. А., Шутов А. А. Исследование напряженно-деформированного состояния массива Октябрьского и Талнахского месторождений методом полной разгрузки керна // Цветные металлы. — 2024. — № 10. — С. 31—39.

11. Niederhuber T., Rische M., Müller B. I. R., Röckel T., Allgaier F., Fischer K. D., Schilling F. R., Friederich W. How can mining data be used for regional stress derivation? Recommendations based on examples from the Ruhr area // Geomechanics for Energy and the Environment. — 2025. — March. — DOI: 10.1016/j.gete.2025.100648.

12. Зубков А. В., Феклистов Ю. Г., Липин Я. И. Деформационные методы определения напряженного состояния пород на объектах недропользования // Проблемы недропользования. — 2016. — № 4. — С. 41—49.

13. Мельников Д. Н. Измерение напряжений в массиве пород Ждановского месторождения методом разгрузки (торцевой вариант) // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2019. — № 1 (11). — С. 57—61.

14. Семенова И. Э., Аветисян И. М. Развитие концепции геомеханического обоснования горных работ в удароопасных условиях // Горный журнал. — 2022. — № 1. — С. 28—33.

15. Козырев А. А., Панин В. И., Семенова И. Э. Управление геодинамическими рисками на Хибинских апатитовых рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 12. — С. 347—359.

16. Сентябов С. В., Карамнов Д. В. Методы определения первоначальных напряжений массива горных пород натурными измерениями // Проблемы недропользования. — 2023. — № 1(36). — С. 54—63.

17. Семенова И. Э., Амосов П. В., Кузнецов Н. Н., Некрасов В. А. Развитие подходов к расчету параметров напряженно-деформированного состояния массива пород по результатам измерений деформаций на торце скважины // Горная промышленность. — 2024. — № 5S. — С. 122—129.

18. Рассказов М. И., Курсакин Г. А., Потапчук М. И., Сидляр А. В. Моделирование геомеханических процессов при отработке сложноструктурных удароопасных месторождений дальневосточного региона // Геомеханические поля и процессы: экспериментально-аналитические исследования формирования и развития очаговых зон катастрофических событий в горнотехнических и природных системах. — Новосибирск, 2019. — С. 161—180.

19. Еременко А. А., Гаврилов А. Г., Штирц В. А., Писарев В. С. Оценка геомеханического состояния подработанных пород массива при выемке слепого рудного тела на Таштагольском месторождении // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2023. — № 2. — С. 48—56.

20. Дмитриев С. В., Семенова И. Э., Шестов А. А. Развитие CAE системы численного моделирования НДС SIGMA GT // Горная промышленность. — 2023. — № 5S. — С. 135—141. — DOI: 10.30686/1609-9192-2023-5S-135-141.

21. Трофимов В. А., Филиппов Ю. А., Макеева Т. Г. Компьютерное моделирование развития трещины под действием давления, приложенного к ее берегам // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 8. — С. 29—44. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_8_0_29.