Опыт применения цифровых геомеханических моделей при освоении рудных месторождений Сибири

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-25-34

А.П. Хмелинин , В.Д. Барышников, А.А. Неверов, С.А. Щукин, С.Ю. Васичев
Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 25-34

Резюме: В статье рассмотрен обобщенный подход к применению цифровых моделей месторождений и организации систем геомеханического мониторинга при освоении рудных месторождений Сибири на основе опыта выполнения научно-исследовательских работ сотрудниками Института горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН в интересах индустриальных партнеров. Приводится схема организации геомеханического мониторинга, обеспечивающая верификацию и адаптацию геомеханической модели к изменяющимся условиям отрабатываемого месторождения. Представлены результаты определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород на руднике Айхал и оценки состояния рудной потолочины. С использованием численных геомеханических моделей выполнено геомеханическое обоснование применения технологии с закладкой выработанного пространства, показана невозможность использования систем отработки с обрушением при погашении подкарьерных запасов полиметаллического месторождения полезных ископаемых. В заключение даны предложения по организации геомеханического мониторинга с применением цифровых геомеханических моделей.

Ключевые слова: цифровая модель месторождения, геомеханический мониторинг, напряженно-деформированное состояние, геомеханическая модель, оценка устойчивости, численное моделирование

Благодарности: Работа выполнена при поддержке АК «Алроса» (ПАО).

Для цитирования: Хмелинин А.П., Барышников В.Д., Неверов А.А., Щукин С.А., Васичев С.Ю. Опыт применения цифровых геомеханических моделей при освоении рудных месторождений Сибири. Горная промышленность. 2023;(5S): 25–34. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-25-34

Информация о статье

Поступила в редакцию: 17.10.2023

Поступила после рецензирования: 22.11.2023

Принята к публикации: 03.12.2023

Информация об авторах

Хмелинин Алексей Павлович – кандидат технических наук, директор, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Барышников Василий Дмитриевич – кандидат технических наук, заведующий лабораторией диагностики механического состояния массива горных пород, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация

Неверов Александр Алексеевич – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории подземной разработки рудных месторождений, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация

Щукин Сергей Анатольевич – младший научный сотрудник лаборатории подземной разработки рудных месторождений, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация

Васичев Сергей Юрьевич – младший научный сотрудник лаборатории подземной разработки рудных месторождений, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Российская Федерация

Список литературы

1. Лукичев С.В., Наговицын О.В. Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли. Горная промышленность. 2022;(5):74–78. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-5-74-78

2. Лукичев, С.В. Цифровое прошлое, настоящее и будущее горнодобывающих предприятий. Горная промышленность. 2021;(4):73–79. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-4-73-79

3. Неверов А.А., Неверов С.А., Тапсиев А.П., Щукин С.А., Васичев С.Ю. Обоснование геотехнологий выемки рудных месторождений на основе развития модельных представлений об изменении параметров природного поля напряжений. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019;(4):74–89. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190409

4. Курленя М.В., Барышников В.Д., Барышников Д.В., Гахова Л.Н., Качальский В.Г., Хмелинин А.П. Разработка и совершенствование скважинных методов оценки и контроля напряженно-деформированного состояния инженерных горных сооружений. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019;(4):182–195. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190420

5. Курленя М.В., Попов С.Н. Теоретические основы определений напряжений в горных породах. Новосибирск: Наука; 1983. 97 с.

6. Барышников В.Д., Барышников Д.В., Хмелинин А.П. К вопросу экспериментального определения напряжений во вмещающих породах рудника «Айхал» АК «АЛРОСА». Интерэкспо Гео-Сибирь. 2018;5:265–271.

7. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. Zhu J.Z. The finite element method: Its basis and fundamentals. 6th ed. Butterworth-Heinemann; 2005.733 p. Available at: https://archive.org/details/finiteelementmet0000zien_q2q0

8. Zhang X. Particle Finite Element Method in Geomechanics. A thesis submitted in partial fulfilment of requirement for the degree of Doctor of Philosophy. The University of Newcastle; September 2014. 174 p. Available at: https://www.researchgate.net/publication/301351333

9. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра; 1987. 221 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-metod-konechnyh-elementov-v-geomehanike.pdf

10. Курления М.В., Серяков В.М., Еременко А.А. Техногенные геомеханические поля напряжений. Новосибирск: Наука; 2005. 264 с.

11. Казикаев Д.М. Геомеханика подземной разработки руд. М.: МГГУ; 2005. 542 с.

12. Neverov A.A., Konurin A.I., Shaposhnik Yu.N., Neverov S.A., Shaposhnik S.N. Geomechanical substantiation of sublevel-chamber system of developing with consolidating stowing. In: 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference, SGEM 2016. June 30–July 6, 2016. Albena, Bulgaria. 2016, vol. 2, pp. 443–450. https://doi.org/10.5593/SGEM2016/B12/S03.058

13. Feng D.-K., Zhang J.-M., Hou W.-J. Three-dimensional direct-shear behaviors of a gravel-structure interface. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2018;144(12):04018095. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001968

14. Неверов А.А. Геомеханическое обоснование нового варианта камерной выемки пологих мощных залежей с выпуском руды из подконсольного пространства. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012;(6):87–97.