Опыт уточнения критической глубины удароопасности на рудном месторождении при переходе на подземный способ разработки
- 1 — канд. техн. наук заместитель генерального директора ООО «Геотехническое бюро» ▪ Orcid
- 2 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
- 3 — канд. техн. наук главный специалист ООО «Геотехническое бюро» ▪ Orcid
- 4 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
Аннотация
Статья посвящена проблеме уточнения критической глубины удароопасности для Ньоркпахкского месторождения апатит-нефелиновых руд в контексте перехода на подземный способ разработки. Актуальность исследования обусловлена несоответствием значения 400 м (согласно нормативной документации) реальным горно-геологическим условиям, особенно с учетом значительного влияния существующего карьера на напряженно-деформированное состояние массива и природных факторов региона. Целью исследования является разработка и апробация комплексной методики оценки критической глубины удароопасности, включающей анализ дискования керна, мониторинг сейсмичности, пространственное численное моделирование напряженно-деформированного состояния в программном комплексе CAE Simulia Abaqus, оценку потенциала удароопасности пород по критерию Кайзера и сопоставление с геомеханически подобным месторождением-аналогом Олений ручей. Анализ дискования керна выявил лишь локальные зоны напряжений, приуроченные к тектоническим нарушениям, без признаков региональной удароопасности до отметки +100 м. Результаты численного моделирования подтвердили отсутствие опасных концентраций напряжений до глубин +35 м как до начала, так и после завершения отработки карьера. Сопоставление методом подобия показало ожидаемое проявление удароопасности ниже отметки +50 м. Исследования согласно разработанной и подробно описанной в статье методике позволили научно обосновать возможность изменения в сторону увеличения критической глубины удароопасности относительно нормативного значения до отметки +100 м. Также определено, что для хибинских месторождений отсутствует прямая корреляция между критерием хрупкости и склонностью пород к удароопасности. Предложенная методика рекомендована для апробации на удароопасных месторождениях со сложными горно-геологическими условиями.
Отсутствует
Литература
- Беляков Н.А., Емельянов И.А. Развитие подхода к обработке результатов измерений напряженного состояния методом кольцевой разгрузки // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2022. Вып. 2. С. 192-207. DOI: 10.46689/2218-5194-2022-2-1-192-207
- Локтюкова О.Ю., Корчак П.А., Павлович А.А., Шабаров А.Н. Применение комплексной методики прогнозирования тектонических нарушений для обеспечения безопасной разработки месторождений апатит-нефелиновых руд открытым способом // Горный журнал. 2024. № 12. С. 42-50. DOI: 10.17580/gzh.2024.12.05
- Шабаров А.Н., Смирнов Э.В. Методические принципы прогноза опасных природных процессов на основе геодинамического районирования недр // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 11-1. С. 157-170. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_111_0_157
- Козырев А.А., Семенова И.Э., Земцовский А.В. Прогнозная оценка коэволюции напряженно-деформированного состояния восточной части апатитовой дуги Хибин при выемке полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 4. С. 93-102.
- Lai X.P., Shan P.F., Cao J.T. et al. Simulation of Asymmetric Destabilization of Mine-void Rock Masses Using a Large 3D Physical Model // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016. Vol. 49. Iss. 2. P. 487-502. DOI: 10.1007/s00603-015-0740-z
- Ning Li, Yushi Zou, Shicheng Zhang et al. Rock brittleness evaluation based on energy dissipation under triaxial compression // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 183. № 106349. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.106349
- Криницын Р.В. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород при отработке месторождений Урала // Горная промышленность. 2022. № 5. С. 79-82. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-5-79-82
- Трушко В.Л., Баева Е.К. Обоснование рациональных параметров крепи комплекса горных выработок, проводимых в сложных горно-геологических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 12. С. 55-69. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_55
- Протосеня А.Г., Куранов А.Д. Методика прогнозирования напряженно-деформированного состояния горного массива при комбинированной разработке Коашвинского месторождения // Горный журнал. 2015. № 1. С. 17-20. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.03
- Ильинов М.Д., Петров Д.Н., Карманский Д.А., Селихов А.А. Аспекты физического моделирования процессов структурных изменений образцов горных пород при термобарических условиях больших глубин // Горные науки и технологии. 2023. Т. 8. № 4. С. 290-302. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-09-150
- Diyuan Li, Zida Liu, Armaghani D.J. et al. Novel ensemble intelligence methodologies for rockburst assessment in complex and variable environments // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. № 1844. DOI: 10.1038/s41598-022-05594-0
- Вербило П.Э., Вильнер М.А. Изучение анизотропии прочности и масштабного эффекта трещиноватого массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 47-59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_47
- Feng-qiang Gong, Yun-liang Wang. Rockburst proneness criteria for rock materials: Review and new insights // Journal of Central South University. 2020. Vol. 27. Iss. 10. P. 2793-2821. DOI: 10.1007/s11771-020-4511-y
- Козырев А.А., Савченко С.Н., Панин В.И. и др. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. Апатиты: Кольский научный центр Российской академии наук, 2019. 431 с. DOI: 10.37614/978.5.91137.391.7
- Носов В.В., Бадмажапов Б.Б., Чистяков А.Ю. Оценка удароопасности участка массива горных пород по результатам регистрации сейсмоакустической активности горного массива после взрыва // Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии. Владикавказ: Геофизический институт Владикавказского научного центра РАН, 2022. С. 346-351. DOI: 10.33580/9785904868277_346
- Peng Xiao, Diyuan Li, Guoyan Zhao, Huanxin Liu. New criterion for the spalling failure of deep rock engineering based on energy release // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 148. № 104943. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104943
- Ghasemi E., Gholizadeh H., Adoko A.C. Evaluation of rockburst occurrence and intensity in underground structures using decision tree approach // Engineering with Computers. 2020. Vol. 36. Iss. 1. P. 213-225. DOI: 10.1007/s00366-018-00695-9
- Кузнецов Н.Н., Кондрашов Л.Ю. Оценка потенциала удароопасности горных пород месторождений Хибинского массива по критерию Кайзера // Вестник МГТУ. 2023. Т. 26. № 2. С. 170-179. DOI: 10.21443/1560-9278-2023-26-2-170-179
- Ming Cai, Kaiser P.K. Rockburst Support. Reference Book. In 2 volumes. Vol. 1: Rockburst Phenomenon and Support Characteristics. Sudbury: Laurentian University, 2018. 284 p.
- Господариков А.П., Зацепин М.А., Киркин А.П. Определение потенциала удароопасности горных пород Норильского промышленного района // Записки Горного института. 2025. Т. 272. С. 83-90.
- Бирючев И.В., Макаров А.Б., Усов А.А. Геомеханическая модель рудника. Часть 2. Использование // Горный журнал. 2020. № 2. С. 35-44. DOI: 10.17580/gzh.2020.02.04
- Malki J., Vennes I., Rowe C.D., Mitri H.S. Evaluation of Rock Burstability with Mechanical Property Testing and Microscopic Image Analysis // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2025. Vol. 58. Iss. 4. P. 4441-4457. DOI: 10.1007/s00603-024-03797-7
- Сабянин Г.В., Алборов А.Э., Андреев А.А., Румянцев А.Е. Выбор оптимального месторасположения скважины для оценки напряженного состояния геомеханическим методом по дискованию керна // Горный журнал. 2022. № 10. С. 58-63. DOI: 10.17580/gzh.2022.10.09
- Askaripour M., Saeidi A., Rouleau A., Mercier-Langevin P. Rockburst in underground excavations: A review of mechanism, classification, and prediction methods // Underground Space. 2022. Vol. 7. Iss. 4. P. 577-607. DOI: 10.1016/j.undsp.2021.11.008
- Кочарян Г.Г., Золотухин С.Р., Калинин Э.В. и др. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород Коробковского железорудного месторождения на участке зоны тектонических нарушений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 1. С. 16-24. DOI: 10.15372/FTPRPI20180102
- Абрашитов А.Ю., Онуприенко В.С., Корчак П.А. Трехуровневая система сейсмического мониторинга массива горных пород Хибинских месторождений апатит-нефелиновых руд // Горная промышленность. 2023. № S1. С. 36-42. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-S1-36-42
- Жукова С.А., Журавлева О.Г., Онуприенко В.С., Стрешнев А.А. Особенности сейсмического режима массива горных пород при отработке удароопасных месторождений Хибинского массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 7. С. 5-17. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_5
- Самсонов А.А. Оценка состояния массива горных пород удароопасного месторождения «Олений ручей» по результатам измерений напряжений // Вестник Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 11. № 1. С. 62-67. DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.1.62-67
- Семенова И.Э., Земцовский А.В., Павлов Д.А. Комплексные геомеханические исследования массива горных пород удароопасного месторождения «Олений Ручей» при ведении подземных горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 4. С. 46-55.
- Afraei S., Shahriar K., Madani S.H. Statistical assessment of rock burst potential and contributions of considered predictor variables in the task // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. Vol. 72. P. 250-271. DOI: 10.1016/j.tust.2017.10.009
- Синегубов В.Ю. Разработка комплексного подхода к прогнозу напряженного состояния породного массива и апробация на месторождении Олений ручей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2025. № 2 (168). С. 68-79. DOI: 10.26730/1999-4125-2025-2-68-79
- Chen Xu, Xiaoli Liu, Enzhi Wang et al. Rockburst prediction and classification based on the ideal-point method of information theory // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. Vol. 81. P. 382-390. DOI: 10.1016/j.tust.2018.07.014
- Jinglin Wen, Husheng Li, Fuxing Jiang et al. Rock burst risk evaluation based on equivalent surrounding rock strength // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. Vol. 29. Iss. 4. P. 571-576. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.06.005
- Hoek E., Brown E.T. The Hoek–Brown failure criterion and GSI – 2018 edition // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001
- Синегубов В.Ю., Попов М.Г., Вильнер М.А., Сотников Р.О. Оценка влияния очистных работ на формирование нарушенных зон в массиве на контурах выработок большого сечения при освоении месторождений апатит-нефелиновых руд // Горный журнал. 2021. № 8. С. 24-30. DOI: 10.17580/gzh.2021.08.04
- Sedrette S., Rebai N. A GIS Approach Using Morphometric Data Analysis for the Identification of Subsurface Recent Tectonic Activity. Case Study in Quaternary Outcrops – North West of Tunisia // Journal of Geographic Information System. 2022. Vol. 14. № 1. P. 94-112. DOI: 10.4236/jgis.2022.141006
- Litvinenko V.S. A model of mining engineering education for the 21st century // Sustainable Development of Mountain Territories. 2025. Vol. 17. № 2 (64). P. 603-615. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-2-603-615