Моделирование полей напряжений и оценка удароопасности конструктивных элементов системы разработки Южно-Хинганского месторождения марганцевых руд
М.И. Рассказов2, И.Ю. Рассказов1, М.И. Потапчук2, Д.И. Цой2, А.А. Терёшкин2
1 Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация
2 Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 72-79
Резюме: Крупномасштабная и интенсивная техногенная деятельность, к которой относятся выемка и перемещение больших объёмов горных пород при разработке месторождений твёрдых полезных ископаемых, оказывает значительное влияние на естественное напряжённо-деформированное состояние горного массива и часто приводит к активизации геодинамических процессов. Проявлением геодинамической активизации являются горно-тектонические удары, техногенная и наведённая сейсмичность, а также другие опасные геодинамические явления, прогнозирование которых представляет собой актуальную и одновременно весьма сложную проблему. В статье приведены геомеханические исследования по оценке потенциальной удароопасности массива горных пород Южно-Хинганского месторождения марганцевых руд. Изучены горно-геологические, горнотехнические условия разработки месторождения, определены параметры физико-механических свойств вмещающих пород и руд, определена степень удароопасности образцов горных пород при трёхосном сжатии и выполнена оценка склонности горных пород к динамическим разрушениям по критерию А.Н. Ставрогина. Методами численного моделирования произведена оценка удароопасности конструктивных элементов системы разработки месторождения.
Ключевые слова: горные породы, рудоносный блок, физико-механические свойства, трёхосное сжатие, удароопасность, система разработки, математическое моделирование, напряженно-деформированное состояние
Благодарности: Исследования проводились с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных Дальневосточного отделения Российской академии наук», финансируемого Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования РФ по проекту №075-15-2021-663.
Для цитирования: Рассказов М.И., Рассказов И.Ю., Потапчук М.И., Цой Д.И., Терёшкин А.А. Моделирование полей напряжений и оценка удароопасности конструктивных элементов системы разработки Южно-Хинганского месторождения марганцевых руд. Горная промышленность. 2023;(5S):72–79. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-72-79
Информация о статье
Поступила в редакцию: 25.09.2023
Поступила после рецензирования: 07.11.2023
Принята к публикации: 13.11.2023
Информация об авторах
Рассказов Максим Игоревич – научный сотрудник, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Рассказов Игорь Юрьевич – доктор технических наук, член-корреспондент, директор, Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Потапчук Марина Игоревна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Цой Денис Игоревич – научный сотрудник, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Терёшкин Андрей Александрович – научный сотрудник, Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Foulger G.R., Wilson V.P., Gluyas J.G., Julian B.R., Davies R.J. Global review of human-induced earthquakes. Earth-Science Reviews. 2017;178:438–514. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.07.008
2. Адушкин А.А. Развитие техногенно-тектонической сейсмичности в Кузбасе. Геология и геофизика. 2018;59(5):709–724. https:// doi.org/10.15372/GiG20180510
3. Marcak H., Mutke G. Seismic activation of tectonic stresses by mining. Journal Seismology. 2013:17(4):1139–1148. https://doi.org/10.1007/s10950-013-9382-3
4. Liu J.-P, Feng X.-T, Van Aswegen G., Blake W., Srinivasan C., Rao M. V. M. S., Zembaty Z. Case histories of rockbursts at metal mines. In: Feng X.-T. (ed.) Rockburst. Mechanisms, Monitoring, Warning, and Mitigation. Elsevier Inc.; 2018. Chapter 3, pp. 47–92. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-805054-5.00003-2
5. He M., Ren F., Liu D. Rockburst mechanism research and its control. International Journal of Mining Science and Technology. 2018;28(5):829–837. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.09.002
6. Batugin A., Kolikov K., Ivannikov A., Ignatov Yu., Krasnoshtanov D. Transformation of the geodynamic hazard manifestation forms in mining areas. In: 19th International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference SGEM 2019, 30 June – 6 July, 2019. 2019;19(1.3):717– 724. https://doi.org/10.5593/sgem2019/1.3/S03.091
7. Rasskazov M.I., Rasskazova A.V., Potapchuk M.I., Teryoshkin A.A. Geomechanical substantiation of measures of safety in the process of development of the Southern Hingansk deposit. In: Rock mechanics for natural resources and infrastructure development: Proceedings of the 14th International congress on rock mechanics and rock engineering, Foz Do Igvassu, Brazil, September 13–18, 2019. London: Taylor & Francis Group; 2020, pp. 793–799.
8. 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):5–17. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_7_0_5
9. Salamon M.D.G. Rockburst hazard and the fight for its alleviation in South African gold mines. In: Rockbursts: prediction and control. London: Institution of Mining and Metallurgy; 1984, pp. 11–36.
10. Петухов И.М., Егоров П.В., Винокур Б.Ш. Предотвращение горных ударов на рудниках. М.: Недра; 1984. 230 c.
11. Рассказов И.Ю., Курсакин Г.А., Потапчук М.И., Рассказов М.И. Геомеханическая оценка технологических решений при проектировании горных работ в удароопасных условиях. Записки Горного института. 2012;198:80–85. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5919
12. Козырев А.А. Геомеханическое обоснование ведения горных работ на удароопасных месторождениях. Горная промышленность. 2023;(S1):4–13. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-04-13
13. Куранов А.Д., Багаутдинов И.И., Котиков Д.А., Зуев Б.Ю. Комплексный подход к прогнозу устойчивости предохранительного целика при слоевой системе разработки запасов Яковлевского месторождения. Горный журнал. 2020;(1):115–119. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.23
14. Козырев А.А., Панин В.И., Семенова И.Э., Рыбин В.В. Геомеханическое обеспечение горных работ на горнодобывающих предприятиях Мурманской области. Горный журнал. 2019;(6):45–50. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.06.05
15. Rasskazov M., Rasskazov I., Gladyr A., Tereshkin A., Tsoi D., Rasskazova A. Research and assessment of the rock burst hazardous of the Kola Peninsula mineral deposits by seismic-acoustic monitoring data. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;833:012126. https://doi.org/10.1088/1755-1315/833/1/012126
16. Лукичёв С.В., Наговицын О.В. Информационная поддержка освоения и эксплуатации месторождений Хибинского горнорудного района. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012;(6):98–105.
17. Архипов Г.И. Дальневосточная черная металлургия: железорудносырьевая база и возможности развития. Хабаровск: Институт горного дела ДВО РАН; 2005. 234 с.
18. Потапчук М.И., Терешкин А.А., Рассказов М.И. Оценка геомеханического состояния массива горных пород при отработке сложноструктурных рудных тел системой подэтажными штреками с управляемым обрушением кровли. Горный информационноаналитический бюллетень. 2015;(12):39–45.
19. Чебан А.Ю. Технология разработки крутопадающих рудных тел с применением дистанционно управляемого горного оборудования. Маркшейдерский вестник. 2019;(2):56–60.
20. Рассказов М.И., Потапчук М.И., Цой Д.И., Терешкин А.А., Гладырь А.В. Изучение горно-геологических особенностей и определение физико-механических свойств горных пород золоторудного месторождения Делькен. Проблемы недропользования. 2020;(2):116–126. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2020.02.116
21. Козырев А.А., Каспарьян Э.В., Кузнецов Н.Н., Шоков А.Н. Анализ условий разрушения скальных горных пород в динамической форме при трёхосном сжатии. Наукосфера. 2020;(11-2):77–85.
22. Каспарьян Э.В., Кузнецов Н.Н., Шоков А.Н., Пак А.К. Исследование условий динамических разрушений в массивах скальных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(4):69–84. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-4-0-69-84
23. Cai M. Prediction and prevention of rockburst in metal mines – A case study of Sanshandao gold mine. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016;8(2):204–211. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.11.002
24. Чеботарев М.В. Геологическое строение Южно-Хинганского марганцевого месторождения и вещественный состав его руд. Советская геология. 1958;(8):114–136.
25. Запорожцев В.М., Пустовойтова И.В. Современные представления о стратиграфии Кимканского рудного района и геологическое строение Сутарского месторождения железистых кварцитов. Разведка и охрана недр. 2013;(11):69–76.
26. Рассказов И.Ю., Саксин Б.Г., Потапчук М.И., Усиков В.И. Геомеханическая оценка условий разработки Южно-Хинганского месторождения марганцевых руд. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014;(1):13–22.
27. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: Недра; 1985. 271 с.
28. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра; 1987. 221 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/16260
29. Зотеев О.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород численными методами. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2003;(5).
30. Бокий И.Б., Зотеев О.В., Пуль В.В., Пуль Э.К. Выбор исходных данных для численного моделирования напряженного состояния горного массива в районе Мирнинского ГОКа АК «Алроса». Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2017;4(3):38–42.
31. Багаутдинов И.И., Беляков Н.А., Севрюков В.В., Рассказов М.И. Применение модели упрочняющегося грунта для прогноза зоны пластических деформаций массива слабоустойчивых пород Яковлевского железорудного месторождения. Горный журнал. 2022;(12):16–21. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.12.03
