Целью работы является математическое моделирование процесса дробления грунта при бурении и вынос выбуриваемых частиц (шлама) на поверхность посредством бурового раствора. Процесс разрушения породы описывается с помощью математической теории фрагментации. Распределение частиц шлама по размерам и массам зависит от таких факторов, как свойства выбуриваемой породы, скорость проходки, тип долота, подаваемая мощность. После формирования шлама моделируется процесс выноса его на поверхность. Буровой раствор вместе с частицами породы рассматривается как неоднородная многофазная среда, в которой несущая фаза – буровой раствор – представляет собой неньютоновскую жидкость. Течение такой среды описывается с помощью смесевой модели в рамках многожидкостного подхода. При этом получается система нелинейных уравнений в частных производных, для которой выведено новое замыкающее соотношение. Для решения системы применяется алгоритм SIMPLE. В результате изучаются свойства течения при включении частиц различных размеров. В частности, для частиц малых размеров за счет действия пластических напряжений в неньютоновском буровом растворе возникает равновесный режим, при котором частицы движутся вместе с буровым раствором без проскальзывания. Это наиболее быстрый режим доставки шлама на поверхность. Конкретные размеры таких частиц зависят от параметров процесса бурения. В частности, соответствующий диапазон размеров можно регулировать, изменяя параметры бурового раствора.
Разработана концепция прогноза и поисков сульфидных медно-никелевых месторождений. На основе этой концепции создана технология прогноза и поисков с использованием комплекса геохимических и геофизических данных (грави-, магнито- и электроразведки). Новизна заключается в том, что реализована методология от «общего к частному», т.е. от построения геолого-геофизической модели изучаемого района и модели рудно-магматической системы к отдельно взятому рудному телу. Эффективность технологии доказана в Мончегорском рудном районе, где получен прирост прогнозных ресурсов меди, никеля и металлов платиновой группы. Удельные затраты на выявление единицы прогнозных ресурсов составляют 0,22 USD/т, или 0,003 % от стоимости выявленных ресурсов.
