Моделирование влияния открытых горных работ на состояние нижележащего массива при планировании отработки подземным способом с применением программного комплекса CAE Fidesys
И.В. Гладков1, Е.Н. Якунчиков1, А.Е. Румянцев2, М.А. Соннов3
1 АО «СУЭК», г. Новосибирск, Российская Федерация
2 ООО «Институт Гипроникель», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
3 ООО «Фидесис», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №4 / 2024 стр.165-172
Резюме: Применение численного моделирования быстропротекающих процессов при решении задач в масштабах месторождения остается актуальной научной и исследовательской проблемой. Наблюдения за влиянием на массив горных пород, расположенный под ранее отработанными открытым способом запасами, проводить невозможно. Возможны два пути изучения, заключающиеся в физическом и компьютерном (численном) моделировании. Применение физического моделирования требует лабораторной базы и значительных финансовых затрат и является менее предпочтительным для изучения процессов, протекающих при ведении взрывных работ в массиве, находящемся на глубине, но в котором ещё не ведутся подземные горные работы и нет возможности прямого измерения сейсмического сигнала от взрывных работ. Применение бурения с поверхности с установкой глубинных датчиков также требует значительных финансовых затрат и его не всегда возможно предусмотреть, так как работы могут быть разнесены во времени на десятки лет и ранее отработка подземным способом не планировалась. Стоимость выполнения исследований с применением численного моделирования значительно дешевле и помимо высокой квалификации специалиста требует только наличия программного обеспечения и производительного расчётного компьютера. В статье приведен пример применения численного моделирования с применением ПО CAE Fidesys с целью определения влияния технологических факторов при отработке открытым способом на горнотехнические условия отработки запасов пласта Полысаевский в условиях шахты им. А.Д. Рубана. Для формирования модели применен комплексный подход, от оптимизации геометрии взрывных скважин до выполнения пошагового расчета и анализа полученных результатов. Благодаря использованному подходу удалось получить качественную и количественную картину распределения деформаций массива в районе расположения пласта Полысаевский-2 от воздействия ранее осуществленных буровзрывных работ на поверхности.
Ключевые слова: уголь, буровзрывные работы, горные работы, горные породы, методы анализа, сейсмическое воздействие, численная модель, напряженно-деформированное состояние, деформации, пласт, система отработки
Для цитирования: Гладков И.В., Якунчиков Е.Н., Румянцев А.Е., Соннов М.А. Моделирование влияния открытых горных работ на состояние нижележащего массива при планировании отработки подземным способом с применением программного комплекса CAE Fidesys. Горная промышленность. 2024;(4):165–172. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-165-172
Информация о статье
Поступила в редакцию: 07.06.2024
Поступила после рецензирования: 09.07.2024
Принята к публикации: 16.07.2024
Информация об авторах
Гладков Иван Владимирович – инженер по планированию горных работ, АО «СУЭК», г. Новосибирск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Якунчиков Евгений Николаевич – кандидат технических наук, начальник управления технических сервисов подземных горных работ, АО «СУЭК», г. Новосибирск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Румянцев Александр Евгеньевич – кандидат технических наук, главный специалист лаборатории геотехники, ООО «Институт Гипроникель», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; ORCID: 0000-0002-2204-961X; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Соннов Максим Александрович – действительный член Академии горных наук, заместитель генерального директора по продажам, ООО «Фидесис», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Садовский М.А. Избранные труды. Геофизика и физика взрыва. М.: Наука; 2004. 440 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/21916 (дата обращения: 21.05.2024).
2. Xu P., Yang R.-S., Guo Y., Chen C., Kang Y. Investigation of the effect of the blast waves on the opposite propagating crack. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021;144:104818. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2021.104818
3. Верхоланцев А.В., Шулаков Д.Ю., Дягелев Р.А. Особенности оценки сейсмического воздействия буровзрывных работ. Горный журнал. 2019;(5):29–35. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.05.05 Verkholantsev A.V., Shulakov D.Yu., Dyagilev R.A. Features of assessing seismic effects of blasting operations. Gornyi Zhurnal. 2019;(5):29–35. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2019.05.05
4. Холодилов А.Н., Господариков А.П, Еременко А.А. Методические основы классификации взрывов по уровню их сейсмического действия. Горный журнал. 2021;(5):98–102. https://doi.org/10.17580/gzh.2021.05.13 Kholodilov A.N., Gospodarikov A.P., Eremenko A.A. Procedural framework for explosion classification by the seismic load criterion. Gornyi Zhurnal. 2021;(5):98–102. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2021.05.13
5. Hosseinzadeh Gharehgheshlagh H., Alipour A. Ground vibration due to blasting in dam and hydropower projects. Rudarsko-geološko-naftni zbornik (The Mining-Geology-Petroleum Engineering Bulletin). 2020;35(3):59–66, https://doi.org/10.17794/rgn.2020.3.6
6. Марысюк В.П., Сабянин Г.В., Трофимов А.В., Киркин А.П. Определение параметров скважинных зарядов ВВ при очистной отбойке на основе расчета зон разрушения и районирования руд по физико-механическим свойствам. Горный журнал. 2020;(1):58–62. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.11 Marysyuk V.P., Sabyanin G.V., Trofimov A.V., Kirkin A.P. Designing blast patterns by calculation of fracture zones and ore zoning by physical and mechanical properties. Gornyi Zhurnal. 2020;(1):58–62. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.11
7. Камянский В.Н. Моделирование взрыва скважинных зарядов в среде Ansys. Проблемы недропользования. 2017;(1):119–126. https://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.01.119 Kamyansky V.N. Borehole blasting simulation using Ansys software. Problems of Subsoil Use. 2017;(1):119–126. (In Russ.) https://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.01.119
8. Камянский В.Н. Оценка сейсмовзрывных нагрузок на законтурный массив при разделке отрезной щели. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(7):181–188. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-7-0-181-188 Kamyansky V.N. Estimation of seismic load of blasting on pit wall rock mass during blasted slot making. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2018;(7):181–188. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-7-0-181-188
9. Мысин А.В., Ковалевский В.Н. Моделирование состояния сложноструктурного массива с учетом динамического нагружения. Горный журнал. 2024;(5):38–47. https://doi.org/10.17580/gzh.2024.05.03 Mysin A.V., Kovalevskiy V.N. Modeling behavior of complex-structured rock mass with regard to dynamic impact. Gornyi Zhurnal. 2024;(5):38–47. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2024.05.03
10. Pan C., Li X., Li J., Zhao J. Numerical investigation of blast-induced fractures in granite: insights from a hybrid LS-DYNA and UDEC grain-based discrete element method. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2021;7:49. https://doi.org/10.1007/s40948-021-00253-6
11. Toraño J., Rodríguez R., Diego I., Rivas J.M., Casal M.D. FEM models including randomness and its application to the blasting vibrations prediction. Computers and Geotechnics. 2006;33(1):15–28. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2006.01.003
12. Mysin A., Kovalevskiy V. Creation and Verification of Numerical Model of Explosive Charge Blast in The Ansys Software System, for the Purpose of Substantiating the Optimal Parameters of Drilling and Blasting Operations. E3S Web of Conferences. 2020;174:01046. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017401046
13. Onederra I.A., Furtney J.K., Sellers E., Iverson S. Modelling blast induced damage from a fully coupled explosive charge. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013;58:73–84. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2012.10.004
14. Bonet J., Wood R.D. Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2008. 318 p. Available at: https://www.klancek.si/sites/default/files/datoteke/files/bonet-woodnonlinearcontinuummechanics2ndedition.pdf (accessed: 21.05.2024).
