0

VIII УРАЛЬСКИЙ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ФОРУМ

СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ

ЕКАТЕРИНБУРГ 6-8 ноября 2019

1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук

ГОРНОЕ ДЕЛО

Материалы VIII Уральского горнопромышленного форума

(6-8 ноября 2019 года)

Екатеринбург 2019

2

УДК 622 Г67 Горное дело: материалы VIII Уральского горнопромышленного форума (6-8 ноября 2019г.) : тез. докладов. – Екатеринбург: ИГД УрО РАН, Компания Экспоград, 2019. – 64 с. DOI 10.25635/IM.2019.1.1.– Текст: электронный.

В сборник вошли тезисы докладов VIII Уральского горнопромышленного форума (6-8.11.2019 г.) по вопросам стратегии комплексного освоения природных и техногенных месторождений, разрушения горных пород, геомеханическим и геодинамическим процессам при комплексном освоении недр, проблемам открытой, подземной и комбинированной геотехнологии, геотехники, геоинформатики. Издание предназначено для научно-педагогических работников и специалистов горнодобывающих отраслей.

Ответственный редактор кандидат технических наук А.В. Глебов

© Институт горного дела УрО РАН, 2019 © Компания Экспоград, 2019

3

Уральский горнопромышленный форум и специализированная выставка «Горное дело/Ural Mining»

Уральский горнопромышленный форум ИГД УрО РАН совместно с Компанией «ЭкспоГрад»,

Горнопромышленной ассоциацией Урала и УГГУ организует и проводит с 2006 года (рис. 1). В соответствии с

требованиями Правительства РФ научные организации обязаны обеспечить коммерциализацию и

популяризацию фундаментальных исследований, поэтому основой Форума являются научная (конференции)

и инновационная (специализированные выставки) составляющие.

Форум поддерживают Министерство науки и высшего образования России, Аппарат полномочного

представителя Президента в УрФО, Департамент по недропользованию по УрФО, Министерство

промышленности и науки Свердловской области, Министерство природных ресурсов и экологии

Свердловской области, НП «Горнопромышленники Рос- сии», Союза машиностроительных предприятий

Свердловской области.

Рис.1. 1-е фото -открытие Форума 2007 года, слева – направо: председатель Уральского отделения РАН В.А. Черешнев, Первый заместитель министра Министерства промышленности, энергетики и науки Свердловской области Н.Т. Тихонов; 2-е фото -открытие Форума 2014 года, слева – направо: Зырянов С.М., заместитель Председателя Правительства Свердловской области; Язев В.А., первый заместитель председателя Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии; Ленская А.А., начальник Департамента по вопросам экономической и соци- альной политики Аппарата полномочного представителя Президента РФ в Уральском федеральном округе; Омельченко В.В., депутат Государственной Думы Федерального Собрания РФ, член Комитета

Государственной Думы по промыш- ленности; Сметана В.В., член Рабочей группы при Временной комиссии Совета Федерации по вопросам развития зако- нодательства РФ об инженерной и инжиниринговой деятельности; Михаил Александров, коммерческий директор RTE- Group; Беседин А.А., президент Уральской

торгово-промышленной палаты.

За время существования Форума количество одновременно проводимых научно-технических и

научно-практических конференций, имеющих статус международных и всероссийских с участием

иностранных граждан, колеблется от 5 до 8, кроме того одно- временно проводятся выездные заседания,

круглые столы и деловые встречи.

Все научные конференции посвящены решению фундаментальных проблем в области

недропользования и металлургии. На конференциях рассматриваются фундаментальные вопросы в

области: геомеханики в горном деле; развития ресурсосберегающих техно- логий во взрывном деле;

технологических и экологических проблем отработки природных и техногенных месторождений; проблем

карьерного транспорта и перспективных решений в технике и технологиях; инновационных технологий

обогащения минерального и техногенного сырья; информационных технологий в горном деле;

современных металлургических технологий переработки комплексных руд и техногенных образований.

Общие цели Форума и состав участников меняются и отражают экономическую и политическую

остановку в регионе и стране в целом (табл.)

4

Таблица

Уральские горнопромышленные форумы (2006 – 2018 гг.)

Год

Цели Форума

Количество

экспонентов

выставки, ед.

Количество

посетите-

лей/чел.

2006 Модернизация производства, комплексное решение

проблем развития региона

61/1

(Чехия)

н.д.

2007 Демонстрация готовности предприятий к реализации Проекта «Урал промышленный – Урал полярный», поиск путей оптимизации развития Уральского горнопромышленного комплекса, содействие техническому переоснащению предприятий современным оборудованием и технологиями, координация государства и бизнеса по комплексному решению проблем развития региона

46/2 (Беларусь, Казахстан)

3500

2009 Выработка основных направлений стратегии развития горнопромышленного комплекса Уральского федерального округа до 2020 года в современных экономических условиях; демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий, содействие техническому переоснащению предприятий современным оборудованием и технологиями

63/5 (Чехия,

Швейцария, Беларусь, Казахстан)

3500

2010 Выработка основных направлений комплексного инновационного научно-технологического развития горно- промышленного комплекса Уральского федерального округа, демонстрация прогрессивных научно- технических разработок и изделий; содействие техническому переоснащению предприятий современным оборудованием и технологиями (отд. выставка)

64/3 (Италия, Китай,

США)

3000

2011 Выработка основных направлений стратегии инновационного развития горнопромышленного комплекса в посткризисный период; демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий; содействие техническому переоснащению предприятий современным оборудованием и технологиями

69/1

(США)

2880

2012 Демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий, создание площадки для обмена опытом и взаимодействия всех заинтересованных сторон (отд. выставка)

65/9 (Италия, США,

Германия, Китай, Беларусь)

1800

2013 Решение задач по определению приоритетов горно- металлургического комплекса и содействие разработке стратегии инновационного развития добывающей отрасли путем консолидации усилий академических, отраслевых институтов, вузовской науки, проектных организаций и промышленных предприятий; демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий; содействие техническому переоснащению предприятий современным оборудованием и технологиями

45/3

(Казахстан, Китай, США)

3500

2014 Демонстрация передовых научно-технических решений и обмен лучшими профессиональными практиками в базовых отраслях Российской и Уральской промышленности – горном деле, металлургии, машиностроении

Более 100 4000

2015 Решение задач по определению приоритетов горно- металлургического комплекса, подготовки кадров и содействие разработке стратегии развития добывающей отрасли путем консолидации усилий промышленных предприятий, академических, отраслевых институтов, вузовской науки и проектных организаций; оценка экономического и технологического состояния горнопромышленного комплекса в условиях кризиса и выработка мер по поддержке горнодобывающих предприятий; демонстрация

45

Украина,

Казахстан,

Азербайджан,

Киргизия,

Белоруссия,

Великобритания,

2124

5

прогрессивных научно-технических разработок и изделий; содействие модернизации, импортозамещению, технологическому совершенствованию и техническому переоснащению предприятий горнопромышленного комплекса

Италия,

Нидерланды,

Бельгия, Германия,

Монголия, Китай

2016 Демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий, создание площадки для обмена опытом и взаимодействия всех заинтересованных сторон (отд. выставка)

51

(Австрия,

Австралия,

Англия, Чехия,

Белоруссия,

Украина)

1290

2017 Решение задач по определению приоритетов горно- металлургического комплекса, подготовки кадров и содействие разработке стратегии развития добывающей отрасли путем консолидации усилий промышленных объединений и предприятий, академических, отраслевых институтов, вузовской науки и проектных организаций; оценка экономического и технологического состояния горнопромышленного комплекса и выработка мер по финансовой и законотворческой поддержке горнодобывающих пред- приятий; демонстрация прогрессивных научно- технических разработок и изделий; содействие модернизации, импортозамещению, технологическому совершенствованию и техническому переоснащению предприятий горнопромышленного комплекса

> 60

Германия,

Чехия, Белоруссия,

Казахстан

1920

2018 Обсуждение соответствия федеральных норм и правил по проектированию горнодобывающих предприятий современному законодательству, передовым технике и технологиям отработки месторождений полезных ископаемых; полнота обеспечения экологической и промышленной безопасности в нормативной документации на проектирование; демонстрация прогрессивных научно-технических раз- работок и изделий; демонстрация прогрессивных научно-технических разработок и изделий; содействие модернизации, импортозамещению, технологическому совершенствованию и техническому переоснащению предприятий горнопромышленного комплекса (отд. выставка)

60

Украина,

Белоруссия,

Австралия,

Германия, Китай,

Франция

2070

С 2014 года в рамках программы Форума и выставки проводится заседание Горно- металлургического

(до 2016 года Горного, рисунок 2) совета по Уральскому федеральному округу. Заседание Совета

предшествует официальному открытию Выставки и в совокупности с пленарным заседанием Форума является

целеполагающим по следующим направлениями деятельности:

- изучение потребностей, обобщение инициатив собственников и специалистов горного производства,

научных, образовательных и общественных организаций по обеспечению устойчивого и безопасного

функционирования и поступательного развития отраслей минерально-сырьевого комплекса в регионе;

- анализ С 2014 года в рамках программы Форума и выставки проводится заседание Горно-

металургического (до 2016 состояния минерально-сырьевого комплекса и безопасности работ при

пользовании недрами региона, содействие развитию предпринимательства и созданию новых эффективных

рыночных структур, предприятий и организаций;

- оценка инфраструктурных проектов в области развития минерально-сырьевого комплекса, содействие

подготовке и повышению квалификации горных инженеров и других специалистов и рабочих кадров, занятых в

сфере недропользования;

- разработка предложений в государственные программы развития, участие в подготовке и внесение

предложений и поправок в действующие законодательные и нормативно-правовые акты федеральных

6

органов государственной власти, а также оценка эффективности регионального законодательства в части

создания благоприятного организационно-экономического и социального климата для развития отраслей

минерально-сырьевого комплекса, обеспечения безопасности работ, предотвращения их вредного влияния на

окружающую природную среду;

- содействие внедрению и использованию современных производственных, управленческих и

информационных технологий при разведке, добыче и переработке минерального сырья, достижений науки и

техники на предприятиях региона по комплексному использованию полезных ископаемых и вовлечению в

хозяйственную деятельность.

Рис. 2. Участники Горного совета Уральского федерального округа (2014 год).

Каждая из проводимых конференций формируется по отдельной программе, имеет свой оргкомитет,

определенный круг участников, которые редко пересекаются. Все решения научных конференций круглых

столов и деловых встреч доводятся оргкомитетом до вышестоящих организаций, а также региональных и

федеральных структур исполнительной власти и находят отражение в законотворческой и другой

деятельности.

Обсуждение комплекса вопросов в области недропользования на одной площадке позволяет

организовать участникам междисциплинарное общение (рис. 3) и выработать направления дальнейших

исследований.

Рис. 3. Участники мероприятий Форума

Раз в два года в работе научной части Форума участвуют около 500 человек – руководители и

специалисты горнодобывающих, геологоразведочных, металлургических и машиностроительных

предприятий, а также представители научно-исследовательских и проектных организаций, образовательных

7

учреждений РФ (Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Кемерово, Новокузнецка, Красноярска, Омска,

Перми, Пензы, Тюмени, Челябинска, Н-Новгорода, Чебоксар, Ульяновска, Екатеринбурга и др.), стран СНГ

(Казахстана, Беларуси) и дальнего зарубежья (Монголии, Германии, Англии, Чехии, Франции, США, Китая и

др.). Форум посещают от 2000 до 3500 человек.

Такое масштабное мероприятие проводится на площади более 1500 м.кв. в МВЦ "ЕКАТЕРИНБУРГ-

ЭКСПО" при непосредственном участии выставочного оператора. Количество участников выставки в каждом

Форуме 2010 – 2012 гг. было примерно одинаковым (64 ÷ 69); в 2013 г. – уменьшилось на 30 %, а количество

экспонентов Московских и С-Петербургских фирм наоборот за этот период выросло почти в 2 раза (с 26 % в

2010 г. до 50 % в 2013 г.). За последние два года интерес к выставке возвращается и количество участников

вновь стало более 60.

Ежегодно в рамках выставки организуется уличная экспозиция, отражающая тенденции роста горного

и строительного машиностроения (рис. 4).

Рис. 4. Уличная экспозиция выставки «Горное дело/Ural.

Ежегодно по итогам выставки «ГОРНОЕ ДЕЛО/ Ural MINING» в соответствии с решением Конкурсной

комиссии дипломами «ЛАУРЕАТ ВЫСТАВКИ» награждаются более 10 экспонентов. Ведущие

горнопромышленники и ученые на пленарном заседании отмечаются Медалью лауреата «Уральской горной

премии», Нагрудным знаком «Горняцкая слава» и Благодарственными письмами Горнопромышленной

ассоциации Урала и ассоциации «Взрывники Урала», а также другими наградами.

Уральский горнопромышленный форум стал значимым для Уральского региона конгрессным

мероприятием, объединяющим горнопромышленное сообщество: научно- исследовательские и технико-

технологические организации, геологоразведочные, горно- добывающие, производственные и

машиностроительные компании.

Дискуссии, которые проходят на Форуме, позволят продвинуться в понимании стоящих перед

горнорудной отраслью проблем, укрепить сотрудничество с деловыми партнерами и инвесторами, достигнуть

взаимовыгодных соглашений по новым проектам

8

«ГЕОМЕХАНИКА В ГОРНОМ ДЕЛЕ» XIV Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием

ПРИРОДА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

УДК 622.83

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ В ГЕОМЕХАНИКЕ*

А.Д. Сашурин

Геомеханика, как наука, возникла одновременно с горным делом как потребность обеспечить возможность безопасно извлечь полезное ископаемое из земных недр. На первоначальных этапах эта цель достигалась оценкой свойств и устойчивости массива горных пород при образовании в нем горных выработок. В качестве силовых факторов, способных нарушить устойчивость горных выработок, принимался во внимание только вес пород, оказывающихся в области влияния выработки.

С развитием горного дела, с расширением масштабов использования полезных ископаемых усложнилось само горное производство, а также в область его влияния стала вовлекаться окружающая среда, в том числе и территории поселений, городов с их жилыми, социальными и промышленными комплексами. Обеспечение безопасности окружающих объектов и самих горных работ потребовало более обоснованного подхода к оценке процессов и явлений, сопровождающих разработку месторождений полезных ископаемых. Исходным моментом в таких оценках являются параметры напряженно-деформированного состояния массива горных пород на начало горных работ и закономерности их изменения при ведении работ. Исследования истоков и механизма формирования естественного природного напряженно-деформированного состояния, структуры представляющих его полей напряжений и деформаций, их стабильности во времени стали на многие годы фундаментальной проблемой не только в геомеханике, но и в других науках о Земле, от решения которой зависело успешное решение прикладных задач геомеханики в обеспечении безопасности, а также объективное представление о геологических и геофизических процессах и явлениях, по крайней мере, в верхней части литосферы земной коры.

Долгое время представления о параметрах напряженно-деформированного состояния массива горных пород основывались на гипотезе конца девятнадцатого века швейцарского геолога-гляциолога А.Гейма . Согласно его гипотезе вертикальные напряжения и деформации в массиве горных пород в естественных условиях, не подверженных влиянию техногенной деятельности, определяются весом налегающих пород. Горизонтальные напряжения возникают за счет бокового распора и под влиянием пластических свойств массива их значения со временем выравниваются с вертикальными, создавая гидростатическое напряженно-деформированное состояние. В последующем в ней предлагалось дифференцировать боковой распор за счет сохранения упругих свойств массива, добавлялись тектонические компоненты и другие поправки, но оставались неизменными основные принципиальные положения: массив горных пород, поля напряжений и деформаций в нем рассматривались как однородные, непрерывные и неизменные во времени, по крайней мере на период недропользования.

Простота гипотезы обеспечила ей продолжительный период применения в практике и, несмотря на серьезные расхождения с экспериментальными исследованиями и практикой недропользования, она нередко применяется и в современных проектах.

В то же время, на основе длительных экспериментальных и теоретических исследований, а также результатов практического недропользования во многих сферах экономической деятельности сформировались современные фундаментальные представления об истоках и закономерностях формирования природного напряженно- деформированного состояния массива горных пород верхней части литосферы, где осуществляется недропользование. В соответствии с ними, в формировании напряженно-деформированного состояния в качестве источников, наряду с гравитационными силами (весом пород). важную роль играют многочисленные эндогенные процессы и явления, протекающие в самой Земле, и внешние, экзогенные, действующие на Землю как на космический объект. Постоянное их воздействие придает массиву горных пород постоянную подвижность, выражающуюся современными геодинамическими движениями, что является его основополагающим свойством.

Вторым основополагающим свойством массива горных пород, определяющим закономерности и механизм формирования напряженно-деформированного состояния, является его иерархически блочная структура, определяемая его генезисом. Сочетание этих двух основополагающих свойств массива горных пород порождает в нем явление вторичного структурирования первичной генетической блочности. Следствием вторичного структурирования является мозаичная изменяющаяся во времени картина поля напряжений и деформаций.

9

Таким образом, в соответствии с современными фундаментальными представлениями напряженно-деформированное состояние имеет мозаичную дискретную структуру, изменяющуюся во времени. Исходя из основной проблемы, стоящей перед геомеханикой, обеспечение безопасности и эффективности недропользования – эти фундаментальные представления должны найти свое отражение в прикладных задачах геомеханики, связанных с устойчивостью и безопасностью объектов недропользования. _________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Сашурин Анатолий Дмитриевич, профессор, доктор технических наук, научный руководитель направления геомеханики,

главный научный сотрудник отдела геомеханики, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-37-48, факс 8(343)350-37-48. E-mail: sashour@igd.uran.ru

УДК 622.83

СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЕ НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В МАСШТАБАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ*

А.Е. Балек

Физико-механические свойства и напряженно-деформированное состояние (НДС) массивов скальных

горных пород неразрывно связаны с пространственным и временным масштабами породных объемов,

вмещающих объекты недропользования. Вследствие иерархически-блочной структуры горного массива

геомеханические характеристики рассматриваемого породного объема определяются суперпозицией полей

напряжений и деформаций, действующих на соответствующих масштабных уровнях, которые зависят от

количественных параметров современной геодинамической активности и размеров подвижных структурных

элементов . Вероятностная природа и пространственно-временная изменчивость данных показателей

обуславливают необходимость проведения натурных инструментальных исследований на различных

масштабных уровнях.

Идеальным полигоном для проведения таких исследований является скальный массив Донских

хромитовых месторождений (г. Хромтау, Казахстан), отличающийся сравнительно невысокой прочностью и

низкомодульностью в сочетании с существенной тектонической напряженностью, обусловленной современной

геодинамической активностью. Для выявления геомеханических свойств на участке 2-й очереди шахты «10-

летия независимости Казахстана», отстоящем от участка 1-й очереди на расстояние 3,5 км, проведены

сопоставительные натурные исследования с использованием комплекса деформационных методов,

включающих:

- замеры напряжений в бетонной и тюбинговой крепи шахтных стволов методами щелевой разгрузки и

деформаций 300-миллиметровых реперных интервалов (в процессе нагружения спинок тюбингов), с выходом

на параметры НДС вмещающего породного массива;

- замеры НДС вмещающего породного массива строящихся шахтных стволов методом частичной

разгрузки приконтурного массива за счет уходки забоя;

- замеры смещений реперных пунктов на земной поверхности методами спутниковой геодезии (GPS /

GLONASS) и пунктов на контуре крепи маркшейдерскими методами (тахеометрии, лазерным сканированием и

пр.) с выходом на параметры изменений НДС породного массива на различных участках.

Сопоставительный анализ выполнен по результатам следующего комплекса натурных исследований.

На участке 1-й очереди:

- замеры горизонтальных напряжений на внутреннем контуре бетонной крепи стволов Клетевой,

Скипо-Клетевой, Вспомогательный и Северный Вентиляционный в интервале глубин 259 – 610 м, а также на

внутреннем контуре спинок чугунных тюбингов в стволе Клетевой на глубинах 886 – 954м;

- замеры горизонтальных напряжений вмещающих пород при проходке ствола Вспомогательный на

глубине 500 м (вмещающие породы – сильнотрещиноватые серпентиниты; радиус ствола вчерне –

3,6 м; 5 реперных линий по 10 реперам на высоте 1,5 м от забоя; уходка забоя на 4 м)

На участке 2-й очереди:

- замеры горизонтальных напряжений на внутреннем контуре бетонной крепи ствола Вентиляционный

в интервале глубин 388 – 902 м и горизонтальных напряжений на контуре полок тюбингов ствола

Вентиляционный в интервале глубин 920 – 1199 м;

10

- замеры горизонтальных напряжений вмещающих пород при проходке ствола Скиповой на глубине

638 м (вмещающие породы – среднетрещиноватые габбро-амфиболиты; радиус ствола вчерне – 5,4 м; 14

реперных линий по 8 реперам на высоте 1 м от забоя; уходка забоя на 6 м).

По результатам сопоставительного анализа выявлено, что вертикальные напряжения на обоих

участках изменяются в соответствии с приращением Н , а горизонтальные напряжения определяются

следующими зависимостями:

- на участке 1-й очереди: σmax = λ Н + 14 МПа, σmin = λ Н + 7÷10 МПа (азимут оси σmax около 50 ÷ 60°);

- на участке 2-й очереди: σmax = σmin = Н ,

где = 0,026 МН / м3 - объемный вес породного массива;

Н - рассматриваемая глубина, м;

λ = 0,43 - коэффициент бокового давления при коэффициенте Пуассона μ = 0,3.

___________________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Балек Александр Евгеньевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геомеханики

подземных сооружений, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58 Тел.раб. (343) 350-60-23, факс. (343)350-37-48, E-mail: balek@igduran.ru

УДК 622.831

ДИАГНОСТИКА ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ В РАЙОНЕ г. КАТАВ-ИВАНОВСК

А.А. Панжин, Н.А. Панжина

Сейсмичность Уральского Региона характеризуется большим количеством мелкофокусных событий с

магнитудой 2-3. В сентябре 2018 года на Южном Урале произошла серия землетрясений с магнитудами 4.2 – 4.5. Эпицентр землетрясений находился в 7 км. северо-западнее города Катав-Ивановск на глубине 10 км.

Ранее геодинамические исследования на Урале проводились в основном геофизическими методами, постоянные деформационные измерения ведутся на единственной IGS станции ARTU. Исследования геодинамики Северного и Среднего Урала по данным GPS были выполнены под руководством В.И. Уткина (ИГФ УрО РАН) в 2009-2010г. При переопределении координат пунктов геодезических сетей было определено изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) массива.

Сделаны выводы: - Уфимский выступ Восточно-Европейской плиты является тектоническим образованием, которое в

современное время продолжает медленное движение на восток, вклиниваясь в Уральскую структуру. - Движение Уфимского выступа неизбежно будет происходить и в будущем времени и приводить к

накоплению упругих напряжений на границах выступа, которые при своей разрядке могут вызвать достаточно сильные землетрясения.

- Отмечена необходимость организации с целью возможного прогнозирования следующего крупного тектонического события детального геодинамического мониторинга в районе Уфимского выступа Восточно-Европейской плиты.

В дальнейшем, мониторинг НДС не был организован и исследования не проводились. Однако, в Институте горного дела ведутся исследования региональной геодинамики с использованием исходных данных постоянно действующих GNSS станций Урала. При этом производятся периодические, четыре раза в год, вычисления их координат от пунктов IGS в системе ITRF-2014, определение годовых скоростей сдвижений, построение полей сдвижений и деформаций по разностям скоростей.

В связи с произошедшим в сентябре 2018 года землетрясением, был проведен эксперимент, в котором было задействовано 9 постоянно действующих GNSS станций Южного Урала. Размеры района исследований составил 280 х 250 км.

Была сделана выборка исходных данных за период с 15.08.2018 по 15.10.2018, для фиксации движений и деформаций до и после землетрясения.

Программа эксперимента включала: - определение абсолютных координат и их изменения по осям координат ежесуточно, за 61 сутки, путем

привязка их от 10-12 исходных пунктов IGS в системе INRF-2014; - обработку и уравнивание GNSS сети, для исследования трендовых движений. В результате были определены: - суточные амплитуды изменений координат по трем осям координат, амплитудная и трендовая

составляющие до землетрясения, между сериями землетрясений и после землетрясений.

11

- горизонтальные сдвижения и деформации массива горных пород в районе в виде перемещений на восток с амплитудами 7-10 мм (рисунок 1).

Рисунок 1 – Горизонтальные перемещения на восток по оси станций

IGLI - KTIV с амплитудами 7-10 мм

- зафиксированы вертикальные сдвижения, которые проявляются в виде равномерного наклона: поднятия в юго-западной части, оседания на северо-востоке.

- отмечены деформации растяжения в юго-западной и западной частях участка под азимутами 135° и 45°, в восточной части преобладают сжимающие деформации.

Также, по результатам измерений, построены азимут-диаграммы сдвижений по всем возможным ΔX, ΔY, ΔH, 2D, 3D между пунктами GNSS сети. Установлено как соответствие, так и несоответствие по основным направлениям преобладающих ориентировок разломов в Уральском регионе (по С.Н. Тагильцеву).

Сделаны выводы о необходимости расширения GNSS сети до 25-30 пунктов за счет включения дополнительных станций по внешнему контуру, с увеличение общей площади мониторинга в 1.5-2 раза, что было реализовано в 2019 году.

В докладе также представлены новые данные по скоростям сдвижений пунктов GNSS сети района, находящихся в области изменения напряженно-деформированного состояния массива при землетрясении в районе г.Катав-Ивановск, за период 2018-2019 годы, в период стабилизации геодинамической обстановки. ___________________________________________________________________________ Сведения об авторах: Панжин Андрей Алексеевич, кандидат технических наук, ученый секретарь Института горного дела УрО РАН,

620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58. Тел.раб. (343)350-44-76, Тел.моб. (904)9876-777. Е-mail: panzhin@igduran.ru Web: http://igduran.ru Skype: andrey.panzhin, ICQ: 34885715 Панжина Наталия Александровна, младший научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород, Институт горного

дела УрО РАН, 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58. Тел.раб. (343)350-37-48, Тел.моб. (904)987-71-71, E-mail: panzhina@bk.ru

УДК 622.831

ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННОГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КРИОГЕННЫХ УСЛОВИЙ НА ПРИМЕРЕ ИРОКИНДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Е.Л. Сосновская, А.Н. Авдеев

На Ирокиндинском месторождении, расположенном в криолитозоне, отрабатываются пологие и

наклонные золоторудные жилы малой и средней мощности. системами с открытым очистным пространством. До глубины 200-250 м повсеместно распространена вечная мерзлота, глубже начинается переход мерзлых пород в талые. Для обеспечения безопасной и эффективной работы предприятия необходимо корректно и оперативно оценивать геомеханическую ситуацию на руднике. Изучение геомеханических процессов на руднике ведутся с 2000 года. Исследованиями установлено, что многолетнемерзлый массив горных пород Ирокиндинского месторождения имеет повышенную, относительно талых пород, устойчивость, вследствие цементирующего фактора мерзлоты [1]. В 2014-2017 гг. на руднике, в связи с переходом на новое

12

технологическое оборудование, началось незапланированное растепление массива горных пород, даже на верхних, ранее мерзлых, горизонтах. Отмечено разрушение отдельных участков горных выработок, расположенных в обводненных, трещиноватых, талых породах. Возникла актуальная необходимость оценить изменившиеся геомеханические условия. В процессе исследований были уточнены закономерности распределения поля природных напряжений массива горных пород месторождения шахты на основании натурных измерений. Измерения природных напряжений проводились щелевой разгрузкой по методике института горного дела УрО РАН в авторском варианте сегментированной щели. Естественное напряженно-деформированное состояние было определено в мерзлом массиве, в переходных участках мерзлых пород в талые и в растепленном массиве.

Анализ результатов исследований позволяет отметить следующее. Поле природных напряжений пород на Ирокиндинском месторождении существенно зависит от

криологического состояния массива горных пород. В многолетнемерзлых породах действуют напряжения, близкие к гидростатическому состоянию. При техногенном или естественно-природном растеплении массива усиливается влияние тектонической компоненты напряжений, достигая максимума в полностью талом массиве. Горизонтальные напряжения здесь превышают вертикальные: в переходной зоне на 40 %, в талых породах на 60 %. Ранее, авторами были проведены натурные измерения напряжений горных пород на жильных золоторудных месторождениях в условиях многолетнемерзлых пород и переходных зон мерзлых пород в талые: Майском, Ново-Широкинском, Коневинском [2]. Результаты измерений на Ирокиндинском месторождении практически подтверждают установленные закономерности. Таким образом можно сделать вывод, что при оценке поля первоначальных напряжений месторождений, расположенных в криолитозоне, большое значение приобретает температурное районирование массива горных пород.

В целом, прогнозные первоначальные напряжения Ирокиндинского месторождения с учетом

криогенного состояния массива можно аппроксимировать формулами:

в массиве многолетнемерзлых пород

;8.1 НВ Нппр 2.1...3.1

в переходной зоне мерзлых пород в талые

;3.0 НВ ;9.0 Нпр Нп 6.1

в талых породах

;НВ ;45.1 Нпр .2.2 Нп

где - объемный вес горных пород, МН/м3, Н – глубина разработки, м. Установленные зависимости распределения природных напряжений использованы в качестве

граничных условий при моделировании поведения горного давления в элементах геоконструкций Ирокиндинского месторождения. По результатам исследований для практического применения на руднике в 2017 г. разработано Заключение об удароопасности и газо-динамических проявлениях на Ирокиндинском золоторудном месторождении.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Оценка геомеханических условий отработки пологих и наклонных жил Ирокиндинского золоторудного месторождения в криолитозоне / Сосновская Е.Л., Сосновский Л.И., Авдеев А.Н.//Вестник ИрГТУ, 2015, № 10 – С.99-107. 2. Обоснование матрицы природных напряжений массива горных пород жильных месторождений Сибири и Дальнего Востока / Е.Л.Сосновская, В.Б.Ясыченко // Вестник ИрГТУ, № 11 – 2011. – С.74-78. ________________________________________________________________ Сведения об авторах: Сосновская Елена Леонидовна, к.г.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории геодинамики горного давления.

Институт горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел. раб. 8(343)350-94-24, факс. (343)350-21-11, E-mail: els7775@yandex.ru Авдеев Аркадий Николаевич, к.т.н., старший научный сотрудник, лаборатории геодинамики и горного давления. Институт

горного дела УрО РАН, 620075, г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58. Тел. раб. 8(343)350-94-24, факс. 8(343)350-21-11, E-mail: 79148966804@yandex.ru

13

УДК 528.48:622.83]:621.049

ВЛИЯНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ ДВИЖЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД*

Ю.П. Коновалова, В.И. Ручкин

Геодинамическая диагностика массива горных пород является важным моментом в вопросах безопасного размещения и эксплуатации объектов недропользования. Современные геодинамические движения, протекающие в приповерхностной части литосферы и на земной поверхности в настоящее время и прогнозируемые на период срока службы объекта недропользования, являются одним из факторов, определяющим напряженно-деформированное состояние массива горных пород. Экспериментальные исследования последних десятилетий показали, что геодинамические движения распространены повсеместно, не только в сейсмически опасных районах, но и в асейсмичных областях, чаще приурочены к тектоническим нарушениям и имеют неравномерный характер распространения по ним. Кроме того, они имеют достаточно сложный характер пространственно-временного распределения. Принято их условное разделение на трендовые, сохраняющие свою направленность и скорость в течении периода наблюдений, и циклические короткопериодные движения с продолжительностью циклов от нескольких минут до нескольких часов.

Цикличные короткопериодные геодинамические движения могут прямо или опосредованно влиять на объекты недропользования. Природа цикличности обусловлена множеством факторов эндогенного и экзогенного характера. Вопросы влияния на напряженно-деформированное состояние массива того или иного из этих факторов неоднозначны, но очевидно, что значения деформаций, обусловленные цикличностью движений, должны учитываться при геодинамической диагностике.

Проведенные исследования короткопериодных движений на экспериментальных участках путем многочасового непрерывного мониторинга GNSS- методами на базах от двухсот метров до двух километров показали, что в течении сеанса наблюдений имеют место часто встречающиеся направления смещения реперов, превышающие точность их определения. В ходе экспериментов разработана методика, позволяющая по преобладающему направлению и амплитуде короткопериодных движений, представляющей собой разность между минимальным и максимальным значением смещений в наборе дискретных измерений непрерывного сеанса наблюдений, определять параметры тензоров деформаций горного массива. Таким образом получается поле максимально возможных деформаций за многочасовой период измерений.

Полученное поле деформаций сравнивалось с результатами деформаций, вычисленных по трендовым геодинамическим движениям за 10 лет на тех же реперах и в той же их конфигурации. Была установлена взаимосвязь в ориентации главных осей тензоров деформаций, вычисленных по результатам определения трендовых и короткопериодных движений.

Разработанная методика позволяет учитывать короткопериодную цикличность современных геодинамических движений, а выявленные закономерности в ориентации тензоров деформаций трендовых и цикличных движений дают возможность экспресс-оценки изменений напряженно-деформированного состояния массива горных пород, что особенно эффективно при геодинамической диагностике территорий, на которых отсутствует возможность определения трендовых движений за длительный промежуток времени. ___________________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторах: Коновалова Юлия Павловна, старший научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-37-48, факс 8(343) 350-37-48, E-mail: lisjul@mail.ru Ручкин Владимир Игоревич, научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород, Институт горного дела УрО РАН,

620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-37-48, факс 8(343)350-37-48. E-mail: ruchkin56vi@gmail.com

УДК 622.831

ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОНИТОРИНГОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

А.А. Панжин, Н.А. Панжина

Моделирование геоинформационными методами природных, техногенных, и экологических систем

позволяет выявить многие необходимые для их анализа свойства и характеристики, в том числе скрытые

закономерности их пространственно-временного распределения. При этом многое зависит от исследования,

14

адекватного объекту и его компонентам: идентификации и визуализации как количественной, так и

качественной пространственно-временной информации.

Также визуализация геодинамических движений по результатам цикловых геодезических измерений

позволяет более обоснованно выделять активные геологические структуры, блоки, тектонические разломы,

что необходимо для прогнозирования мест возможных сейсмических событий и принятия профилактических

мер для обеспечения безопасности населения, промышленных объектов и др.

Исследования современных геодинамических движений в представленной работе осуществлялись на

Воронежском кристаллическом массиве (ВКМ) с использованием данных деформационного мониторинга,

проводимых постоянно действующими станциями GNSS на территории региона. Всего на этой территории, на

площади размерами 200х300 км расположено 16 пунктов GNSS, которые производят накопление данных, что

позволяет выполнить их высокоточную геодезическую привязку к общемировой сети IGS в режиме цикловых

мониторинговых измерений.

В качестве ключевого источника информации о геодинамических движениях по результатам

мониторинговых измерений, проводимых на больших пространственно-временных базах, целесообразно

использовать не абсолютные значения величин векторов сдвижений пунктов GNSS и реперов

наблюдательных станций, а их скорости, приведенные к годовому циклу. Приведение скоростей к годовому

циклу необходимо при проведении мониторинговых измерений по нерегулярным по времени цикловым

измерениям для приведения результатов к общей пространственно-временной базе.

Также анализ скоростей геодинамических движений, а не их абсолютных значений, целесообразно

использовать при исследовании процесса сдвижения при подземной и открытой разработках месторождений

полезных ископаемых, поскольку в условиях действующего горнодобывающего предприятия возникает

проблема утраты реперов наблюдательной станции. Это приводит к частичной ротации реперов вследствие

восстановления уничтоженных и добавления новых в геодезические построения. При этом сопоставление

абсолютных величин сдвижений и деформаций, полученных в различные периоды времени будет

некорректным при использовании традиционных алгоритмов оценки и анализа деформационного состояния

массива.

В результате, для каждой серии цикловых измерений определяются изменения пространственных

приращений координат ΔX, ΔY, ΔZ пунктов, которые, для случая ВКМ, имеют преимущественно восточное

направление за счет трендовой составляющей. При этом векторное поле деформаций визуализируется

практически однородным, что не позволяет качественно идентифицировать пространственно-временную

информацию о геодинамических движениях. Для числовой фильтрации трендовой составляющей применялся

метод наименьших квадратов, с наложением условия математического минимума квадратов векторов

сдвижений по каждой оси координат X, Y, Z.

∑δxδx → min; ∑δyδy → min; ∑δzδz → min.

В результате определено и графически построено поле векторов геодинамических движений

исследуемой территории ВКМ, в котором визуально определяются вихревые сдвижения (Рисунок 2). Важность

визуализации вихревых геодинамических движений объясняется тем, что границы вихрей формируются по

границам крупных подвижных структурных нарушений, что позволяет их идентифицировать активные

тектонические структуры района.

Полученные в результате измерений геодинамические движения, с использованием математического

аппарата механики сплошной среды преобразуются также в векторное и тензорное представление

деформационного поля с выделением главных компонентов тензора деформаций. Это позволяет выделить и

идентифицировать зоны с максимальными значениями главных деформаций как растяжения, так и сжатия, а

также зон с повышенными значениями сдвиговых деформаций, приводящих к разрушениям объектов

инфраструктуры.

Другой важной характеристикой векторного поля геодинамических движений является дивергенция,

которая характеризует степень сходимости или расходимости векторного потока, знание закономерностей

распределения ее характеристик позволяет идентифицировать источники возникновения и стока

деформационных процессов, и определить их пространственное положение Разработан и алгоритмически

реализуется

15

Рисунок 2 – Вихревые движения на исследуемой территории

математический аппарат, позволяющий определять дивергенцию по результатам исходных данных, представленных как в виде равномерной Крайгинг-модели, так и в виде данных, представленных в вершинах единичных элементов триангуляции Делоне.

В докладе представлены новые данные по скоростям сдвижений пунктов GNSS сети района, определенные по состоянию на октябрь-ноябрь 2019 года, приведены карты полей трендовых и вихревых движений, а также карты распределения тензоров деформаций на исследуемой территории. _________________________________________________________________ Сведения об авторах: Панжин Андрей Алексеевич, кандидат технических наук, ученый секретарь Института горного дела УрО РАН.

620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-44-76, Тел.моб. 8(904)9876-777. Е-mail: panzhin@igduran.ru Web: http://igduran.ru Skype: andrey.panzhin, ICQ: 34885715 Панжина Наталия Александровна, младший научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород.

Институт горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-37-48, Тел.сот. 8(904)987-71-71, E-mail: panzhina@bk.ru

16

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В ОБЛАСТЯХ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

УДК 622.83

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В РАЙОНЕ КАЧКАНАРСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

С.Н. Тагильцев, А.А. Панжин

С начала 2000-х годов в районах карьеров Качканарского ГОКа проводились высокоточные

наблюдения за горизонтальными и вертикальными деформациями с применением GPS технологий. К 2013 г количество наблюдательных пунктов достигло 36. В течение 2013-2016 г.г. наблюдения проводились по отработанной методике, несколько раз в год. За указанный период времени были получены наиболее достоверные данные по развитию деформаций земной поверхности. После обработки данных полевых наблюдений выявилось, что все наблюдательные пункты испытывают существенные горизонтальные и вертикальные деформации.

Анализ горизонтальных деформаций показал, что по направлению движений преобладают субширотные деформации, а вектор движений направлен, главным образом, на восток. За три года минимальные смещения пунктов наблюдений составили 10 мм, а максимальные превысили 50 мм. Среднее горизонтальное смещение пунктов наблюдений за один год оценивается величиной 15-20 мм.

Вертикальные смещения опорных пунктов имеют разнонаправленный характер. Хорошо выявляются участки горного массива, испытывающие подъём, и также хорошо выражены зоны, испытывающие опускание. В целом картина по вертикальным смещениям носит ячеистый характер. В зонах положительных вертикальных деформаций подъём составил 15-20 мм, а на участках отрицательных деформаций, где поверхность земли испытывает опускание, вертикальные деформации достигают так же 15-20 мм. Таким образом, как в зонах подъёма, так и в зонах опускания скорость деформаций составляет в среднем 5 - 7 мм в год.

Следует полагать, что участки подъёма поверхности формируются процессами сжатия породного массива в поле тектонических напряжений, а участки отрицательных вертикальных деформаций возникают за счёт процессов растяжения в связи с подвижками по активным разломам (Тагильцев С.Н., 2013). В центральной части района карьеров Качканарского ГОКа выявлены 4 основных зоны вертикальных деформаций. Зоны сжатия занимают западный и восточный сектора, зоны растяжения – северный и южный.

Ориентировка линии, разделяющей зоны сжатия и растяжения в северной части территории составляет 325°. Ориентировка этой линии показывает, что ее формирование происходит по сдвигу, имеющему левую кинематику движения. Северную и южную части территории разделяет линия с азимутом 245° (65°). Следует полагать, что по этой линии располагается сдвиг справой кинематикой движения. В южной части территории, линия, разделяющая зону сжатия и растяжения, имеет тот же азимут, что и северный сдвиг. Некоторое смещение (разделение) южного и северного разломов левой кинематики по тектоническому нарушению с азимутом 245° заставляет полагать, что этот разлом является более молодым по возрасту, и вероятно, более активным в современный геологический период.

Если рассматривать активные разломы как сопряжённые, т.е. генерированные одним главным максимальным напряжением (ГМН), то можно оценить ориентировку вектора ГМН. Биссектриса угла между разломами имеет азимут 285° (105°). Данное определение позволяет полагать, что на изучаемом участке недр наиболее активными являются разломы, связанные с ГМН, имеющим азимут 285°.

Таким образом, анализ горизонтальных и вертикальных деформаций массива горных пород в районе карьеров Качканарского ГОКа показал, что на изучаемой территории преобладают субширотные деформации, а вектор движений направлен главным образом, на восток. Зоны сжатия и растяжения, которые активно развиваются в настоящее время, связаны с движениями по активным разломам. Вектор главного максимального напряжения, генерирующего тектоническую активность горного массива, ориентирован по азимуту 285°. ________________________________________________________________ Сведения об авторах: Тагильцев Сергей Николаевич, профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии

и геоэкологии Уральского государственного горного университета. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, д. 30. Тел. раб.: 8(343)283-05-96, тел. моб. 8(922)-617078-65. E-mail: tagiltsev@k66.ru Панжин Андрей Алексеевич, кандидат технических наук, ученый секретарь Института горного дела УрО РАН,

620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58. Тел. раб. (343)350-44-76, Тел. моб. (904)9876-777. Е-mail: panzhin@igduran.ru Web: http://igduran.ru Skype: andrey.panzhin, ICQ: 34885715

17

УДК 622.847:622.848

МЕХАНИЗМ ЗАТОПЛЕНИЯ СОЛЯНЫХ РУДНИКОВ И МЕРЫ ПО ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ

Я.И. Липин, Р.В. Криницын

На основе ретроспективного анализа прошедших явлений затопления соляных рудников,

геологического строения этих месторождений, результатов геодеформационного мониторинга на рудниках Урала (1998-2018 гг.), закономерностей формирования естественных природных напряжений в недрах и вторичных полей напряжений при выемке калийных пластов выявлен механизм разрушения водозащитных толщ рудников при их разработке. Он включает:

1. После 2-3-х ярусной камерной выемки калийных пластов полное разрушение междупластовых целиков и частичное разрушение междукамерных и от действия суммы горизонтальных напряжений, достигающей максимального значения при совместном влиянии литостатики, гидродинамики и космогенного воздействия в периоды сжатия земной коры при снижении солнечной активности.

2. Обрушение кровли, образовавшийся узкой камеры с завышенной высотой и частично заполненной породой от разрушения междупластий, продолжающегося развитие вверх по водозащитной толще при действии низкого (~1.04) коэффициента разрыхления до пронизывания всей водозащитной толщи вплоть до налегающих водоносных пород с взаимосвязанной закарстованностью.

3. Проникновение по разрушенной полости пресной воды в растворимые породы (соли), их растворение, растекание рассолов по выработкам.

4. Обрушение налегающих водоносных пород на образующийся объем полости вплоть до поверхности.

5. Заполнение выработок рудника водой и поднятие ее до уровня грунтовых вод. Приведенный выше механизм просматривается при авариях на Верхнекамских рудниках в 1986, 1995,

2006 и 2014 годах, а также в Канаде в 1987, 1996 и 2007 годах. Для предотвращения прорыва воды в рудники необходимо не допустить разрушения междупластий и

кровли камер верхнего яруса очистного пространства путем: 1. Искусственной податливости потолоченных целиков до момента их

возможного разрушения в период нарастания космофизических напряжений. 2. Полной закладки камер. 3. Оставлением защитных целиков около активных тектонических

нарушений 4. Крепления очистных камер верхнего яруса. Данные рекомендации являются дальнейшим развитием предложений, представленных нами на

конференциях по рассматриваемой тематике (Липин Я.И. 2011, 2013, 2014). _________________________________________________________________ Сведения об авторе: Липин Яков Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики и горного

давления, Института горного дела УрО РАН, 620075 г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-94-24, факс. 8(343)350-21-11. E-mail: stress.igd@mail.ru Криницын Роман Владимирович, заведующий лабораторией геодинамики и горного давления Института горного дела

УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58. Тел.сот.+7(982)7201946; тел. раб. 8(343)350-94-24, факс 8(343)350-21-11, E-mail: Roman_krinicyn@mail.ru

УДК 622.83

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАГРУЗОК НА КРЕПЬ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ В ИЕРАРХИЧЕСКИ БЛОЧНОЙ СРЕДЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ*

И.Л. Озорнин

При строительстве и эксплуатации подземных рудников вертикальный шахтный ствол является

важнейшим звеном в технологическом комплексе шахты, функционально обеспечивающим спуск и подъем людей, материалов и оборудования, транспортировку полезного ископаемого на поверхность, требуя гарантированного подхода к сохранению его устойчивости и эксплуатационной надежности.

С глубиной разработки, с ухудшением геомеханических и горно-геологических условий во вмещающем иерархически блочном массиве горных пород и переходом его в запредельное напряженно-деформированное состояние, крепь шахтных стволов на разных стадиях строительства испытывает неравномерные сосредоточенные нагрузки, что приводит к нарушению целостности крепи.

Формирование максимальных нагрузок на крепь возникает в период строительства за счет первоначального распределения напряжений по контуру ствола, вызванного межблочными движениями структурных блоков вмещающих пород под влиянием современных геодинамических движений.

18

Институтом горного дела на шахтах Донского ГОКа ведется многолетний мониторинг деформационных процессов происходящих в крепи стволов, околоствольных выработках и в окружающих эти горные выработки массивах как в процессе строительства, так и последующей эксплуатации.

Структурные особенности Донских хромитовых месторождений характеризуются сильной раздробленностью массива горных пород. Крупные тектонические нарушения сопровождаются оперяющими более мелкими зонами повышенной трещиноватости, что определяет блоковое строение массива. Структурные блоки этой иерархически блочной среды находятся в подвижном состоянии, под влиянием современных геодинамических движений.

Характерной особенностью данного месторождения является неравномерное поле напряжений, действующее в массиве. По замеренным напряжениям в крепи четырех стволов шахты Десятилетия независимости Казахстана, выполненных методом щелевой разгрузки на малых базах, четко прослеживается граница на глубине около 500 м, при достижении которой происходит резкое возрастание уровня напряжений в крепи от 5-10 МПа до 20-25 МПа, а иногда до предельных значений. Столь резкий рост обусловлен снижением сцепных свойств по трещинам между блоками и ростом с глубиной действующих напряжений в массиве, в результате чего он переходит в запредельное напряженно-деформированное состояние и приобретает блочный дискретный характер деформирования. В массиве в этой области проявляются боковые подвижки, вызывающие неравномерное сосредоточенное нагружение крепи, что создает серьезные проблемы в обеспечении устойчивости как на стадии строительства, так и в последующей эксплуатации. _________________________________________________________________ * Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований УрО РАН проект № 18-5-5-51

Сведения об авторе: Озорнин Иван Леонидович, заведующий лабораторией геомеханики подземных сооружений Института горного дела УрО

РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58, Тел.раб. 8(343)350-60-23, факс 8(343)350-37-48, E-mail: ivan.ozornin@igduran.ru

УДК 622.83

ГЕОДЕФОРМАЦИОННЫЙ ПОЛИГОН И ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ШАХТЕ МАГНЕЗИТОВАЯ

Р.В. Криницын

Саткинское месторождение является опасным по горным ударам: критической глубиной, ниже которой

при подземной разработке месторождения должны применяться меры профилактики динамических проявлений горного давления, является горизонт +180м. Для этого лабораторией геодинамики и горного давления ИГД УрО РАН создан геодеформационный полигон который позволяет оперативно отслеживать изменения напряженного состояния деформационными методами. Автоматическая система контроля деформационных процессов позволяет отслеживать процессы в режиме реального времени. Большое количество замеров производится вручную специалистами лаборатории геодинамики и горного давления ИГД УрО РАН.

Полигон на сегодняшний день включает 5 различного вида наблюдательных станций: - замерные станции - деформационные линии длиной ≈50м замеряемые по методу гибких нитей - щелемерные станции - замерные станции по методу фотоупругих включений - автоматизированная станция контроля горного давления (АСКГД), - автоматизированная система сейсмометрического контроля «Релос». Автоматизированные станции проектировались и устанавливались Институтом горного дела УрО РАН

совместно с НТЦ «Автоматика» г.Красноярск Данный полигон позволяет повысить безопасность очистных работ на месторождении и своевременно

реагировать на изменения напряженного состояния массива пород, предотвращая аварийное проявление горного давления. Тем самым повышая устойчивость выработок, а соответственно и безопасность людей, занятых на работах в подземных условиях. _________________________________________________________________ Сведения об авторе: Криницын Роман Владимирович, заведующий лабораторией геодинамики и горного давления Института горного дела

УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58. Тел.сот.+7(982)7201946; тел. раб. 8(343)350-94-24, факс 8(343)350-21-11, E-mail: Roman_krinicyn@mail.ru

19

УДК 622.81

НОВЫЕ ПОДХОДЫ И ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ НА РУДНИКАХ ПРИ ВЕДЕНИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

С.В. Сентябов

Одним из основных критериев устойчивости массива является коэффициент структурного

ослабления, который на прямую зависит от коэффициента трещиноватости массива и размера структурного блока (отдельностей). На основании этих данных можно более точно произвести пересчет модуля упругости и произвести переход с образца на массив учитывая масштабный эффект.

Есть множество методик и расчетных формул по определению коэффициента структурного ослабления и модуля упругости массива, поэтому рассмотрены основные методики, а так же методики, разработанные в ИГД УрО РАН, на основании огромного опыта, после чего произведено их усреднение.

Сотрудниками института неоднократно проводилась проверка надежности методов расчета напряжений в конструктивных элементах одностадийных и камерных системах разработки, основанных на решении 3-х мерных геомеханических задач. Проверялись также методы управления горным давлением, конструкции элементов систем разработки и параллельно шло их внедрение.

Так при оценки устойчивости целиков (стенок камер) в последние 4 года в ряде случаев рассчитанные напряжения превышают предельно допустимые, целики остаются устойчивыми. Это связанно с тем, что прочность массива чрезмерно занижалась из-за ошибок методик испытаний пород, т.е. искусственно вводился большой запас прочности.

Выявлено несоответствие параметров прочностных свойств скальных горных пород, определенных по существующим методикам и ГОСТам, их значениям в натурных условиях. Рекомендовано корректировать эти значения поправочными коэффициентами и введением определения приведенной прочности, величина которой предусматривает исключение контактных натяжений использование которой повышает точность геомеханических расчетов при испытаниях на прессе и переходе при расчетах от одноосной нагрузки (σ1=

σ2=0; σ3 0 ) к двухостной (σ1=0; σ2 0 ; σ3 0 ).

Полученные в результате этого анализа напряженное состояние массива горных пород и его прочностные характеристики, более реально отражают разрушение или устойчивость конструктивных элементов систем разработки на рудниках, что способствует более обоснованному корректированию параметров технологии отработки с обеспечением безопасности ведения горных работ. _________________________________________________________________ Сведения об авторе: Сентябов Сергей Васильевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики и

горного давления, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58, Тел.раб.: 8(343)350-94-24, E-mail: Sentyabov1989@mail.ru

УДК 622.831.32:534

ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЕВЕРНОГО УЧАСТКА СОКОЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОТРАБОТКИ

Д.А. Менгель

Соколовское месторождение железных руд, северная часть которого отрабатывается подземным

способом, с глубины 300 м отнесено к угрожаемым по горным ударам. С 1975 по 1998 годы применялась этажно-камерная система разработки с закладкой выработанного

пространства твердеющими смесями, с 1998 года произошел переход на систему с принудительным обрушением.

Из-за наличия трех водоносных горизонтов месторождение отнесено к сложным для отработки. Напряженно-деформированное состояние (НДС) массива горных пород определяющее практически

все возможные опасные процессы и явления, характеризуется неоднородностью свойств слагающих месторождение пород, их блочной структурой, а также непостоянством во времени, обусловленным как современными геодинамическими движениями, так и влиянием горных работ.

Формирование НДС происходит в два этапа. На первом происходит формирование естественного поля напряжений, исходного (природного) НДС, предшествующего началу разработки месторождения. На этом этапе на его формирование основное влияние оказывают структурные особенности массива горных пород и современные геодинамические движения. На втором этапе формируется, так называемое, вторичное НДС, обусловленное перераспределением параметров исходного состояния под влиянием горных выработок, выработанных пространств, зон обрушений и других полостей в массиве, нарушающих его исходное динамическое равновесие.

20

В 1986 году была проведена НИР, в которой обобщены экспериментальные наблюдения, проведенные на Соколовском месторождении за предшествующий период, а также сделана оценка устойчивости конструктивных элементов системы разработки с закладкой и уточнено первоначальное напряженное состояние массива до глубины Н = 400м от поверхности. Таким образом, параметры НДС определяются следующими соотношениями:

;

;

;

где 0

x , 0

y , 0

z , – компоненты главных первоначальных напряжений в нетронутом массиве:

горизонтальные вкрест и по простиранию, вертикальная соответственно, МПа; Н – глубина разработки, м; знак "−" означает сжатие.

Исходя из указанных соотношений видно, что для глубины Н = 400 м горизонтальные напряжения вкрест простирания и по простиранию будут соответственно составлять:

;

.

Т.е. действующие первоначальные горизонтальные напряжения вкрест простирания в два с половиной

раза больше напряжений по простиранию, что также характерно для практически всех месторождений Урала (Соколовское месторождение приурочено к южной оконечности Уральских гор).

В 2015 году после тридцатилетнего перерыва в рамках НИР по уточнению критериев удароопасности массива горных пород для аппаратуры акустической эмиссии ГС-01 были переопределены параметры НДС вне зоны влияния горных пород методом щелевой разгрузки. Места замеров располагались на трёх горизонтах: -260, -330 и -400 м. Общее количество разгрузочных щелей составило 44 ш. В табл. 1 приведены параметры природных напряжений, рассчитанные по экспериментальным данным щелевой разгрузки с учётом среднеквадратического отклонения результатов натурных наблюдений. В представленную таблицу также включены результаты ранних исследований НДС в 1986 году.

Выводы.

1. Исходя из полученных данных видно, что горизонтальные напряжения с увеличением глубины

ведения горных работ увеличились, а напряжения вкрест простирания и по простиранию в пределах

погрешности практически сравнялись.

2. Изменение НДС с глубиной можно объяснить влиянием выработанного пространства, особенно

учитывая то, что по данным замеров акустической эмиссии в выработках околоствольного двора горизонта -

260 м (глубина от поверхности около 440 м), пройденных по простиранию месторождения, наблюдались

аномально высокие её параметры, что косвенно свидетельствует о наличии высоких действующих

горизонтальных напряжениях вкрест простирания.

Таблица 1 – Параметры напряжённо-деформированного состояния массива горных пород на шахте "Соколовская" по экспериментальным данным щелевой разгрузки

Год Н, м Гор., м α x, ° σxщ, МПа σy

щǁǁ, МПа σz

щ, МПа

1986 240

÷300 -60÷-120 90 -9,88÷-12,1 -3,84÷-4,8 -6,48÷ -8,1

2015 440 -260 90 -19.9 ± 2.0 -19.6 ± 1.0 -14.0

2015 510 -330 90 -24.0 ± 4.6 -20.2 ± 3.1 -14.0

2015 580 -400 90 -20.9 ± 3.5 -24.6 ± 3.9 -15.5

_________________________________________________________________ Сведения об авторе: Менгель Денис Александрович, инженер-технолог 1 категории службы геомеханики ОТК АО "ССГПО",

Республика Казахстан, 111500, г. Рудный, пр. Ленина, 26. Тел. (701)082-06-71, (707)434-61-27, E-mail: denis.mengel@erg.kz, mengel.denis@mail.ru

21

ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КАТАСТРОФЫ В СФЕРЕ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

УДК 622.014.5:34

УЧЕТ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ В НОРМАТИВНОЙ БАЗЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЪЕКТОВ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ*

А.Н. Каюмова

При переходе на инновационный путь развития горнопромышленникам России предоставляются

обширные возможности, реализация которых возможна при наличии новых наукоемких технологии. Внедрение и применение полученных наукой знаний затруднены существующей законодательной базой. Актуализация нормативной базы является одним из первых шагов по реализации научных знаний на практике. Современное состояние изученности особенностей геомеханического состояния горного массива при разработке месторождений полезных ископаемых позволяет повысить безопасность работ. Для этого необходимо на всех стадиях жизненного цикла объекта недропользования исследовать воздействия современных геодинамических движений на иерархически-блочный массив горных пород, в котором постоянно происходят процессы самоорганизации и вторичного структурирования.

Современная нормативная документация не содержит указаний на порядок учета современных геодинамических движений при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов недропользования. Особенно актуальным являются вопросы безопасности при проектировании объектов недропользования для опасных, технически сложных, уникальных зданий и сооружений. В число таких объектов входят и опасные производственные объекты (ОПО) в соответствии с требованиями Градостроительного кодекса. Предприятия горнодобывающего комплекса относятся к ОПО [1]. СП 91.13330.2012 Подземные горные выработки. Актуализированная редакция СНиП II-94-80, регламентирующая проектирование предприятий горнодобывающего комплекса не распространяется на проектирование подземных горных выработок, проходимых в зонах повышенных тектонических напряжений при величине горизонтальных напряжений в массиве горных пород более γΗ. Большинство месторождений вне зависимости от способа разработки разрабатываются в сложных горно-геологических условиях и не соответствуют указанным выше условиям. Неучет современных геодинамических движений приводит к катастрофическим последствиям [2].

Учет геодинамических факторов должен быть закреплен на законодательном уровне, особенно для ответственных объектов недропользования [3]. На данный момент требуется доработка существующей нормативной документации для проектирования и эксплуатации опасных производственных объектов, в число которых входят предприятия горной отрасли с учетом современных геодинамических движений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 20.06.1997 № 181-ФЗ ред. от 29.07.2018.

2. Сашурин А.Д. Механизм формирования аварийных ситуаций различного масштаба вследствие современных геодинамических движений / А.Д. Сашурин, А.А. Панжин // Черная металлургия. – 2017.- №1 (1405). - С. 21-25.

3. Коновалова Ю.П. Особенности учета геодинамических факторов при выборе безопасных площадок размещения ответственных объектов недропользования // Известия высших учебных заведений. Горный журнал, 2018. - № 6. – С. 6-17. - DOI: 10.21440/0536-1028-2018-6-6-17.

_________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

Сведения об авторе: Каюмова Альфия Наиловна, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории геомеханики подземных

сооружений Института горного дела УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58. Тел. раб 8(343)350-60-23, факс 8(343)350-37-48. E-mail: alfkaa@mail.ru

22

УДК 622.83

ПРОГНОЗ ОБРУШЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

О.Д. Харисова

Проблема внезапных обрушений земной поверхности особенно актуальна для горнодобывающих регионов с длительной историей ведения горных работ, в том числе из-за наличия заброшенных подземных горных выработок. Освоение Сарановского месторождения хромитов, находящегося на востоке Пермского края, началось в конце XIX в. Начиная с 1957 г. и по настоящее время добыча в основном ведётся подземным способом. В настоящее время глубина горных работ относительно земной поверхности на месторождении превышает 350 м.

Для мониторинга процесса сдвижения горных пород в 1979г. на месторождении оборудована поверхностная наблюдательная станция, включавшая 7 профильных линий, по которой сотрудниками ИГД УрО РАН ежегодно проводились инструментальные наблюдения. Начиная с конца 1990-х гг. процесс сдвижения носил плавный характер, новых выходов провалов или воронок обрушения на поверхность месторождения не наблюдалось.

В июле 2013 г. на месторождении произошло чрезвычайное происшествие – обрушение земной поверхности в висячем боку над непогашенными пустотами старых выработок. Непосредственно за день до аварии на месторождении была выполнена очередная серия нивелирования. Таким образом, появилась уникальная возможность проанализировать поведение массива накануне готовящегося обрушения.

По результатам обработки измерений были вычислены величины вертикальных смещений реперов между сериями наблюдений. При анализе профилей смещений реперов на данном участке прослеживается знакопеременный характер сдвижения между сериями наблюдений – чередование оседаний и поднятий.

Результаты наблюдений, выполненных непосредственно за сутки до обрушения, выявили резкий подъем реперов висячего бока. В последующий за обрушением период 2013-2014 гг. закономерно произошло значительное оседание висячего бока, особенно резко проявившееся вблизи границы воронки. После 2014 г. наблюдения, выполнявшиеся на месторождении на договорной основе, были прекращены вплоть до 2018 г., что не позволило достоверно оценить процесс дальнейшего восстановления массива и возможного накопления новых напряжений.

Таким образом, по результатам мониторинга участка обрушения на месторождении выделяется циклическое чередование оседаний и поднятий, причем обрушению предшествовало максимальное по величине поднятие. К сожалению, дискретность измерений с интервалом 1 раз в год не позволяет точно установить момент начала резкого поднятия земной поверхности, однако, данное наблюдение имеет важное значение для возможности прогноза обрушений. ________________________________________________________________ Сведения об авторе: Харисова Ольга Дмитриевна, научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород Института горного дела УрО

РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58, Тел. раб. (343)350-37-48, тел. сот. +7(912)216-99-26, E-mail: OlgaZheltysheva@gmail.com

УДК 622.834; 622.847

АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ВОДНОГО ПИТАНИЯ ПРОРЫВОВ ГЛИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ СОКОЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ*

Е.Ю. Ефремов

Разработка рудных месторождений системами с обрушением кровли сопровождается формированием

области воронкообразования, заполненной дезинтегрированными (разрушенными) породами. В случае, когда разрабатываемое месторождение перекрыто мощным осадочным чехлом, зона дезинтеграции нарушает естественное залегание чередующихся водоносных и водоупорных горизонтов. Тем самым создаются условия для накопления и перетока подземных вод из осадочных пород в горные выработки. Подземные воды размывают и переносят осадочные отложения на нижележащие горизонты. Протекание этого процесса, как правило, крайне неравномерно в силу неоднородности строения массива горных пород и порядка отработки рудных блоков, что сопровождается периодическими прорывами глинистых и песчаных масс в подземные рудники.

Типичным примером такого строения является Соколовское месторождение, разрабатываемое одноимённой шахтой. За последние два десятка лет здесь произошло более сотни прорывов осадочных отложений различного масштаба. Наиболее серьезное событие произошло в 2006 г., когда в ходе катастрофического прорыва погибло два человека, оказались затопленными 5 рабочих горизонтов, из шахты извлечено более 37 тыс. куб. м. отложений.

23

С целью предотвращения новых прорывов проведены комплексные исследования, которые позволили: - определить пространственное и временное распределение прорывов. - установить взаимосвязь между вышележащими водоносными горизонтами и периодическими

прорывами. - определить пути снижения рисков прорывов на рабочие горизонты. В качестве исходных данных использовались результаты мониторинга прорывов глинистых отложений,

положение очистных выработок, положение воронок обрушения на земной поверхности, геоморфология подошв водоносных горизонтов, инженерно-геологические параметры горных пород и результаты мониторинга гидрогеологических скважин.

Проведенные исследования показали, что

1. Область обрушения на поверхности имеет сложное строение, характеризующееся разной степенью

консолидации обрушений, от отдельных выходов воронок, до объединенных провалов. Выделяются четыре

крупных группы объединенных воронок (зон дезинтеграции), размерами от полутора сотен метров в диаметре.

2. Пространственное распределение прорывов осадочных отложений связано с зонами дезинтеграции.

Большая часть (70 %) значительных прорывов осадочных отложений происходит из области обрушения двух

групп воронок – северной и центральной.

3. Временное распределение прорывов не имеет связи с сезонными периодами выпадения

атмосферных осадков, а приурочено к производственному циклу отработки рудных тел.

4. В осадочном чехле, покрывающем месторождение выделяются два основных водоносных слоя –

олигоценовый и меловой. Основной вклад в обводненность зоны обрушения вносят подземные воды

мелового водоносного горизонта.

5. Строение подошвы мелового горизонта приводит к увеличенным водопритокам в центральную и

северную группу зоны дезинтеграции.

6. Оптимизация существующей системы дренажа подземных вод, учитывающая строение водоносных

горизонтов позволит значительно снизить водопритоки в зону дезинтеграции и снизить риски прорывов

осадочных отложений.

_________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

Сведения об авторе: Ефремов Евгений Юрьевич, научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород Института горного дела УрО РАН,

620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58. Тел. раб 8(343)350-37-48, факс 8(343)350-37-48. E-mail: efremov-eu@mail.ru

УДК 550:82

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОНИТОРИНГА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Р.С. Шеметов

В начале ХХ столетия благодаря совершенствованию технической базы современной геодезической

аппаратуры точность инструментальных измерений, выполняемых в процессе мониторинга деформационных процессов значительно возросла. Применение высокоточных нивелиров и электронно-оптических тахеометров, а также спутниковой измерительной аппаратуры позволяет достигать определения пространственного положения точек съема с ошибкой менее 1 мм. Тем самым, созданы благоприятные условия для выполнения высокоточных измерений при мониторинге деформационных процессов, возникающих под воздействием факторов, в большей степени влияющих на устойчивость и безопасность эксплуатации техногенных объектов.

Одним из таких факторов являются, несомненно, современные геодинамические движения, концентрирующиеся на границах вторичных структурных блоков.

В статье рассмотрены особенности мониторинга деформационных процессов под воздействием современных геодинамических движений.

Произведен анализ результатов мониторинга деформационных процессов в техногенных объектах в регионе Северного Кавказа. В результате анализа установлена зависимость, в соответствии с которой горизонтальные смещения элементов техногенных объектов, возникающие под воздействием современных геодинамических движений, превышают смещения, протекающие во внутриблоковых зонах земной коры, не менее, чем в 3 раза (Рисунки 3 и 4).

24

Рисунок 3- Смещения техногенного объекта под воздействием современных геодинамических движений

Рисунок 4 - Смещения техногенного объекта во внутриблоковой зоне

На основании полученных результатов обоснован характер воздействия современных

геодинамических движений на устойчивость и безопасность техногенных объектов. Даны рекомендации по требованиям к проведению мониторинга деформационных процессов под

воздействием современных геодинамических движений.

_________________________________________________________________ Сведения об авторе: Шеметов Роман Сергеевич, ООО «Полюс Проект», ведущий инженер лаборатории геомеханики и инженерных

исследований. Адрес организации: 660028, г. Красноярск, ул. Телевизорная, д. 1, стр. 9. Телефон: +7(391)219-20-03 (доб. 35349).

25

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

УДК 550.830,539.3

АКУСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗОН АНОМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПОЛОЖЕНИЙ,

ПОВЕРХНОСТЕЙ, ОЦЕНКА КАТАСТРОФИЧЕСКОГО РИСКА

О.А. Хачай, О.Ю. Хачай

Cамоорганизация не является универсальным свойством материи, она существует при определенных внутренних и внешних условиях и это не связано с особым классом веществ. Изучение морфологии и динамики миграции этих зон имеет особое значение при отработке глубокозалегающих месторождений, осложненной динамическими явлениями в виде горных ударов. Важным инструментом для этого изучения являются геофизические исследования. Для описания геологической среды в виде массива горных пород с его естественной и техногенной неоднородностью следует пользоваться ее более адекватным описанием, каковой является дискретная модель среды в виде кусочно-неоднородной блоковой среды с вложенными неоднородностями меньшего ранга, чем размер блока. Эта вложенность может быть прослежена несколько раз, т.е. изменив масштаб исследования, мы видим, что неоднородности меньшего ранга выступают теперь в виде блоков для неоднородностей следующего ранга. Простое усреднение измеряемых геофизических параметров может приводить к искаженным представлениям о структуре среды и ее эволюции. Нами проведен анализ морфологии структурных особенностей зон дезинтеграции перед сильным динамическим явлением. При проведении очередного цикла электромагнитных наблюдений на Таштагольском руднике в августе 2007г. 9 августа произошел горный удар с энергией lg E=6.9 в целике, расположенном в створе орта 3 на уровне 16м ниже почвы горизонта -280 рис.1. (а-б)) За трое суток до горного удара в ортах 3,4 (Рисунок 5) в геоэлектрических разрезах почвы обнаруживаются субвертикальные дискретные структуры, в которые объединились зоны дезинтеграции. Эти структуры проявились в резонансном режиме на разных частотах и только на одной частоте для каждого из ортов. Это же явление мы обнаруживали ранее за одни сутки на шахте Естюнинская и СУБРе шахта 15. Появление этих структур субвертикальной морфологии -предвестник сильного динамического явления класса, больше чем 106дж.

Таким образом, введение в систему отработки предлагаемого комплексного пассивного и активного геофизического мониторинга, нацеленного на изучение переходных процессов перераспределения напряженно-деформированного и фазового состояний, может способствовать предотвращению катастрофических динамических проявлений при отработке глубокозалегающих месторождений. Методы активного геофизического мониторинга должны быть настроены на модель иерархической неоднородной среды.

Построены итерационные алгоритмы 2-D моделирования и интерпретации для дифракции звука и линейно поляризованной поперечной

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

-654

-636

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

-681

-663

-657

-656

-655

-654

-662

-661

-660

Пк

м

0 20 50 90 150 200 500 1000 5000 и более (Ом•м)

Mo~

менее .1

.1 - .2

.2 - .5

.5 - .7

.7 - 1

1 - 2

2 - 4

4 - 6

6 - 10

10 и более

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

-655

-636

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

-681

-676

-671

-666

-657

-656

-655

-664

-663

-662

-661

-660

Пк

м

0 20 50 90 150 200 500 1000 5000 и более (Ом•м)

Mo~

менее .1

.1 - .2

.2 - .5

.5 - .7

.7 - 1

1 - 2

2 - 4

4 - 6

6 - 10

10 и более

а). б).

Условные обозначения: iM 0

~= =M0L0103 ,

M0– коэффициент, на который помножается момент электрической токовой линии, эквивалентной по полю влиянию зоны геоэлектрической неоднородности, и который пропорционален отношению разности проводимостей во вмещающей среде и во включении к проводимости во вмещающей среде, L0 - длина токовой линии, сопротивление вмещающего разреза приведено в ом.м. По вертикали приведены значения в м (абсолютных отметках), по горизонтали – длина выработки в пикетах (пк) и метрах.

Рисунок 5 - Геоэлектрический разрез по профилям орт3,4, гор.-210,

Северо-западный участок. а) орт4,6августа частота 10.15 кГц,

б) орт3,7 августа 2007г., частота 5.08 кГц.

26

упругой волны на включении с иерархической упругой структурой, расположенной в J-ом слое N-слойной упругой среды. Рассмотрен случай, когда плотность включения каждого ранга совпадает с плотностью вмещающего слоя, а упругие параметры включения каждого ранга отличаются от упругих параметров вмещающего слоя. _________________________________________________________________ Сведения об авторах: Хачай Ольга Александровна, снс, д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник Института геофизики УрО РАН.

620016, Россия, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 100, Тел. +7(343)2679560,+7(343)2678872, E-mail: olgakhachay@yandex.ru Хачай Олег Юрьевич, доцент, к.ф.м.н., УрФУ, ИЕНиМ, 620002, Россия, г.Екатеринбург, ул. Мира, д.19,

Тел. +7(343)267-22-57, E-mail: khachay@yandex.ru

УДК 622.83+556.343

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ГИДРОГЕОМЕХАНИКИ, ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И БИОЛОКАЦИИ ДЛЯ ВЫБОРА МЕСТ ЗАЛОЖЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

С.Н. Тагильцев, А.В. Чередниченко, В.С. Тагильцев

На территориях горно-складчатых регионов водоносные зоны в массивах горных пород связаны с

тектоническими нарушениями. Для выделения перспективных разломов и их детализации в целях водоснабжения или осушения горных предприятий достаточно эффективно применяются методы электроразведки. При изучении больших площадей с последующей детализацией участков местности стоимость геофизических работ приближается к стоимости бурения скважин. При выборе перспективных участков заложения скважин водоснабжения в скальных массивах хорошие результаты даёт комплексирование поисковых приёмов гидрогеомеханики и биолокации.

Расположение разломов с высокой степенью достоверности определяется на основании выявления линеаментов рельефа на изучаемой территории. Для построения роз-диаграмм линеаментов, которые предположительно отражают расположение разломов, используются данные топографического, геоботанического, геологического, инженерно-геологического и гидрогеологического картирования, а также данные съёмок, полученные с помощью космических аппаратов. Методика построения роз–диаграмм заключается в суммировании относительных длин тектонических нарушений в пределах выбранных диапазонов азимутов простирания. В результате, группы разломов преобладающей ориентировки формируют на диаграмме выраженные пики (Тагильцев С.Н., 2018).

При выборе участков заложения колодцев и скважин водоснабжения издревле используются методики биолокации. Смысл термина «биолокация» отражает способность живых организмов определять координаты невидимого объекта в пространстве на основе внутренней способности интерпретировать окружающее нас электромагнитное излучение. Основным источником электромагнитного излучения являются земные недра. В геологии данный метод успешно применяется для поисков полезных ископаемых и источников воды (Каравас А.К., 2014; Лушникова О.Ю., 2003). Эффективность биолокации существенно снижается при изучении гидрогеологического разреза по вертикали (по глубине). Комплексное применение биолокации и электроразведки позволяет значительно повысить эффективность гидрогеологических исследований.

Для решения проблемы питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения г. Златоуст Челябинской области за счет подземных вод были выполнены поисковые гидрогеологические работы. По результатам изучения поисковой площади выделено несколько участков. На основании результатов гидрогеомеханического анализа и биолокационного обследования территории был сделан вывод, что на площади Северного поискового участка тектоническая обстановка, геологическое строение и гидрогеологические условия создают благоприятные условия для постановки поисковых работ на подземные воды. Основные водоносные разломы сформировались под воздействием главного максимального напряжения, ориентированного по азимуту 260º.

Анализ полученных результатов позволил выявить преимущества каждого из использованных методов. Методические приёмы гидрогеомеханики и биолокации, с минимальными затратами, позволили выявить расположение, ориентировку и ширину разломов на поисковом участке. Анализ ориентировки разломов в поле современных тектонических напряжений позволил предположить, с высокой степенью вероятности, кинематический тип разлома, и соответственно, строение разлома в геологическом разрезе. Целенаправленное использование геофизических методов, позволило уточнить расположение наиболее обводнённых зон и участков.

Таким образом, применение методов биолокации и гидрогеомеханики значительно упрощает, ускоряет и удешевляет выбор перспективных участков для целенаправленного выполнения геофизических работ и бурения гидрогеологических скважин. ________________________________________________________________ Сведения об авторах: Тагильцев Сергей Николаевич профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии

и геоэкологии Уральского государственного горного университета. 620144, г.Екатеринбург, Куйбышева, д.30.

27

Тел. раб.: 8(343)283-05-96. Тел.моб. 8(922)-617078-65 E-mail: tagiltsev@k66.ru Чередниченко Андрей васильевич, инженер. Уральский региональный центр государственного мониторинга состояния

недр. 620144, г.Екатеринбург, ул.Вайнера, д.55. Тел. моб. 8(965)-516-22-78. E-mail: gidrogeom@gmail.com Тагильцев Викентий Сергеевич, кандидат геол.-мин. наук, доцент кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и

геоэкологии Уральского государственного горного университета. 620144, г.Екатеринбург, ул.Куйбышева, д.30. Тел. раб.: 8(343)283-05-96, тел.моб.: 8(963)048-49-44. E-mail: gidrogeom@gmail.com

УДК 622.831.1

ПРОБЛЕМЫ С ИЗМЕРЕНИЯМИ ДЛИННЫ И ВЕСА

А.В. Зубков Согласно открытия квантованного пространства – времени четыре известные силы природы

электромагнетизм, гравитация, ядерные и электрослабые силы объединяет пятая – суперсила. Под воздействием волн квантованного пространства-времени (КПВ) все во Вселенной деформируется

(сжимается или расширяется). Следовательно, должны изменяться показания средств измерения, которые поверяют по эталонам длинны и веса:

- маркшейдерских рулеток, лент, проволок различного химического состава; - свето- и радиодальномеров, в которых используются электромагнитные волны, подобные волнам

КПВ. Экспериментально зафиксировано: 1. Массив горных пород в 21 веке в период увеличения плотности КПВ сжимается больше, чем

стальная маркшейдерская рулетка. В результате мы фиксируем деформацию сжатия массива горных пород εАФ, но на сколько сжимается само плотно рулетки, мы не знаем.

2. Длину рулетки уточняют при сравнении в с международным эталоном метра хотя его длинна тоже меняется и его же используют при определении скорости света Vc. Согласно теории суперобъединения скорость света изменяется являясь функцией КПВ.

)(c fV

3. Подтверждением того, что волны КПВ деформируют все материальное являются работы по фиксированию платиноиридиевого эталона веса, который был установлен при взвешивании одного литра воды, налитой в емкость из такого же металла в 1893 г. При повторном наливании воды в 1950 – 1960 годы, когда наблюдалось расширение Земли и Солнца, ее вошло больше на 50 мкг. Следовательно металлическая емкость деформируется расширяясь больше, чем вода.

4. Ложе океана (массив горных пород) сжимается больше, чем вода и наблюдается затопление прибрежных территорий. В результате вытеснения воды с периодичностью 10 лет происходит заток излишков воды из Атлантики в Балтику.

В результате в настоящее время мы получаем деформацию массива горных пород, используя методы, основанные на различных физических принципах. Сами результаты являются относительными и не позволяют судить об ее абсолютной величине. _________________________________________________________________ Сведения об авторе: Зубков Альберт Васильевич, доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории геодинамики и горного

давления, Институт горного дела УрО РАН, 620075 г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343)350-94-24, факс (343)350-21-11 E-mail: Stress.igd@mail.ru

УДК[622.1:528 + 550.3]:624.131.1

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ПРИБОРТОВЫХ УЧАСТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДОНОМЕТРИИ ПРИ ОТКРЫТОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ*

Т.Ш. Далатказин, П.И. Зуев

При инженерно-геологическом диагностике горного массива, выполняемой с целью обеспечения

устойчивости бортов карьеров, важное значение имеет его структурно-геодинамическая характеристика. Своевременное выявление и изучение параметров зон проявления современной геодинамической активности прибортовых участков направлены на исключение деформаций карьерных откосов. В то же время, существующая методика расчета коэффициента запаса устойчивости бортов карьера не позволяет количественно учесть современную геодинамическую активность.

Исследования геодинамической ситуации массива с использованием радонометрии позволят разработать методические подходы решения данной проблемы.

28

Уникальность радонометрии при определении геодинамической ситуации исследуемого участка земной коры заключается в том, что поле радоновых эманаций интегрально отражает весь спектр современной геодинамической активности.

Известно, что поле радоновых эманаций формируется в зависимости от поля напряжений горного массива. Однако его формирование также зависит от особенностей вещественного состава горных пород, слагающих массив, положения уровня грунтовых вод, степени увлажнения почвы, метеорологических параметров и ряда других факторов.

С целью выделения геодинамической составляющей формирования поля радоновых эманаций выполняется нормирование значений объемной активности радона изучаемой площади.

Нормирование значений объёмной активности радона в почвенном воздухе дает возможность ранжировать участок изучаемой тектоносферы по степени современной геодинамической активности. Тектоносфера – зона, в которой происходят движения земной коры, в той, или иной степени отражающиеся на горных породах в виде механических деформаций.

Для этого определяется индекс современной геодинамической активности тектоносферы. Результаты изучения структурно-геодинамической ситуации прибортовых участков угольного разреза Шубаркольского месторождения подтвердили перспективность использования радонометрии при решении задачи обеспечения устойчивости бортов при разработке месторождений открытым способом.

Накопление и обобщение эмпирической информации об устойчивости бортов карьеров и результатов исследований геодинамической ситуации прибортовых участков, определенной с использованием радонометрии позволит разработать и обосновать поправочные коэффициенты влияния современной геодинамической активности при расчете углов бортов при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых. ___________________________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Далатказин Тимур Шавкатович – кандидат технических наук, заведующий лабораторией технологий снижения риска

катастроф при недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58, Тел. 8(343)350-60-23. E-mail: 9043846175@mail.ru Зуев Павел Игоревич, младший научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58; Тел.: 8(343)350-37-48. E-mail: zuev@igduran.ru

УДК 550.837.31

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОМОГРАФИИ ДЛЯ ПОИСКОВ КАРСТОВЫХ ПУСТОТ В УСЛОВИЯХ СОЛЕОТВАЛА*

Д.В. Григорьев, А.С. Ведерников

Обеспечение безопасности при проведении любой стадии горных работ всегда стоит во главе угла на

каждом осваиваемом месторождении. В не меньшей степени это справедливо и для отвалов горных пород, особенно на калийных месторождениях. Такие отвалы требуют особенного внимания, поскольку слагающие их калийные соли подвержены растворению водными потоками.

Для устранения опасности разрушения конвейерной линии на одном из участков солеотвала Соликамского калийного рудоуправления №3 (г. Соликамск, Пермский край) были спроектированы работы по реконструкции этой самой линии. Работы по реконструкции включали устройство буронабивных свай в коренные породы, представленные суглинками и мергелями. Для устранения рисков провала строительной техники и людей в карстовые полости при были проведены геофизические исследования, включавшие в себя электроразведку методом сопротивлений по методике электротомографии (ЭТ) и георадиолокационное зондирование. Исследования проводились в зимний период.

В рамках данных тезисов осветим лишь исследования по методике электротомографии. Высотные отметки по профильным линиям, для учета влияния рельефа при последующей обработке измерений и построении моделей среды, получены по результатам построения детальной 3D цифровой модели участка и ортофотоплана, полученной с использованием беспилотного летающего аппарата.

Работа выполнялась с помощью электротомографического комплекса, состоящего из генераторов ВП-1000 и АСТРА-100, измерителя SGD-EET MEDUSA, коммутатора CommDD2-64, комплекта кос и электродов. Измерения выполнялись по протоколам, включавшим установки Шлюмберже и дипольную осевую. Всего было выполнено 5 параллельных профилей, каждый длинной 123 метра и шагом по профилю между электродами 3 метра. Первые три профиля отстояли друг от друга на 5 метров, затем пропуск 15 метров из-за конвейерных линий, затем еще два профиля отстоящие друг от друга на 5 метров.

29

Итоговые изображения геологической среды были построены в программе трехмерной инверсии данных электротомографии (Рисунок 6), по созданной объемной блочной модели с размерами 36×128×36 метров.

На разрезах была отмечена граница подошвы солеотвала, высотные отметки подошвы были сняты с плана рельефа участка до возведения солеотвала. Данная граница уверенно выделяется переходом от повышенных значений УЭС модели к пониженным значениям.

На разрезах по профилям 1-3 структур, которые могут быть охарактеризованы как карстовые полости, не обнаружено. В районе отметок 63-100 метра на профиле 4 (Рисунок 7) в теле солеотвала наблюдается

протяженная аномалия пониженных значений УЭС 3-20 Омм, имеет мощность от 4 до 9 метров, кровля аномалии расположена на расстоянии от 5 до 8 метров от поверхности.

По обрывочным сведениям, при натурной проверке данной аномалии был обнаружен карстовый

провал, который был погашен пульпой с последующей планировкой поверхности бульдозером. Проведение электроразведочных работ по методике 3D электротомографии позволило получить

объемную модель распределения УЭС в пределах исследуемого участка. Благодаря этому удалось выявить опасные и безопасные зоны. В результате была успешно решена задача обеспечения безопасности проведения работ на солеотвале. _________________________________________________________________

*Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

Сведения об авторах:

Григорьев Данила Вячеславович, младший научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075 г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58; Тел.:

8(950)1944997, Тел. 8(343)350-60-23, факс: +7(343)350-21-86, E-mail: danilging@gmail.com

Ведерников Андрей Сергеевич, научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел. 8(343)350-

60-23, факс: 8(343)350-21-86. E-mail: avedernikov@igduran.ru

УДК 622.83

Рисунок 6 – Итоговая объемная модель УЭС

среды

Рисунок 7 – Блочная модель УЭС по профилю 4 с зонами разуплотнения

N

X

Y

30

КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ПОИСКА НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД*

Т.Ф. Харисов, В.В. Мельник, А.Л. Замятин

Геофизические методы исследования массива горных пород являются одним из наиболее эффективных

способов решения различных задач в горном деле и широко применяются в горной, газовой и нефтяной

промышленности, а также в науке. Они позволяют дистанционно вести поисковые и поисково-оценочные

работы, выявлять структурные неоднородности, пустоты, зоны контактов различных сред в массиве горных

пород с достаточно высокой точностью. В настоящей работе представлен пример решения задачи,

заключающейся в поиске упавшего и расклиненного проходческого трёхъярусного полка в эксплуатируемом

стволе.

Для поисков были применены следующие геофизические методы: метод спектрального

сейсмопрофилирования (ССП), метод георадарного зондирования. Метод спектрального

сейсмопрофилирования (ССП) основан на использовании зависимости между спектральным составом

колебательного процесса, возникающего при ударном воздействии на обнаженную поверхность горного

массива, и структурным строением этого массива. Основой метода георадарного зондирования является

отражение электромагнитной волны от границ между средами, имеющими различные электрофизические

свойства.

Использование геофизических методов позволило выявить следующие границы расположения

металлического полка, заваленного горной массой в вертикальном стволе: 5,5 – 6,0 м., 10,5 – 11,0 м., 15 м.

Совмещенные результаты двух методов измерений и их сравнительный анализ показывает достаточно

высокую сходимость, а значит, подтверждается и достоверность полученных результатов. Разведочное

бурение наклонных скважин из горизонтальной выработки подтвердило полученные результаты.

В качестве эксперимента также были выполнены геофизические измерения в 20 метрах от ствола.

Результаты выполненной серии измерений в почву горизонтальной выработки для поиска нижележащего

горизонта. Изменение плотности спектра отслеживается на глубине около 55 м, что совпадает с фактической

отметкой расположения нижележащей выработки, что также подтвердило достоверность получаемой методом

спектрального сейсмопрофилирования информации в подземных условиях.

____________________________________________________________________________

*Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00.

Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

Сведения об авторе:

Харисов Тимур Фаритович, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории геомеханики подземных сооружений, доцент

кафедры шахтного строительства, Институт горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58,

Уральский государственный горный университет г.Екатеринбург, ул.Куйбышева, д.30. Тел.раб. 8(982)746-46-51 (контактное

лицо). E-mail: Timur-ne@mail.ru

Мельник Виталий Вячеславович – к.т.н., заведующий отдела геомеханики, Институт горного дела УрО РАН. 620075,

г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58, Тел. раб. 8(343)350-60-23. E-mail: melnikvv74@mail.ru

Замятин Алексей Леонидович – научный сотрудник лаборатории технологии снижения риска катастроф при

недропользовании, Институт горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58.

Тел.раб. 8(343)350-60-23. E-mail: melnikvv74@mail.ru

УДК 622.834; 622.847

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ ВОРОНОК ОБРУШЕНИЯ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИИ В МУЛЬДЕ СДВИЖЕНИЯ*

Е.Ю. Ефремов

Формирование зоны обрушения на земной поверхности при разработке полезных ископаемых

системами с обрушением кровли – процесс, представляющий опасность для людей, а также приводящий к выводу из хозяйственного оборота земельных ресурсов. Один из рациональных способов недропользования – складирование в зону обрушения отходов горного производства – вскрышных пород.

Подобная практика позволяет сократить отвальные площади, уменьшить транспортные расходы и ликвидировать зияющие провалы. Однако ликвидация провалов — это опасный производственный процесс, требующий особых мер безопасности. Наибольшую угрозу при организации работ представляют воронки обрушения, процесс воронкообразования которых еще продолжается. Активные воронки обрушения характеризуются возможным наличием полостей, образующихся при консольном зависании массива в канале обрушения.

31

Задачей исследований является исследование закономерностей обрушения горных пород с целью создания технологии оценки стадии воронкообразования.

В основу метода оценки положен критерий завершения процесса воронкообразования — максимальный (предельный) объём воронки, который связан с параметрами выработанного пространства, глубинной горных работ и свойствами массива горных пород. Суть метода оценки – сравнение максимального объёма, определяемого на основе известных данных с реальным объемом воронки обрушения, получаемым из непосредственных инструментальных измерений.

Свойством массива горных пород, характеризующим изменение объёма горных пород, вовлечённых в процесс обрушения, является коэффициент разрыхления обрушенного массива. Следует отличать коэффициент разрыхления обрушенного массива от коэффициента разрыхления, характеризующего технологическое разрушение горных пород (например при проведении буровзрывных работ), которые могут значительно различаться между собой.

Проведено определение коэффициента разрыхления обрушенных пород для 28 воронок обрушения. Полученные значения коэффициента разрыхления лежат в пределах 1.1–1.4. Установлена зависимость коэффициента разрыхления обрушенного массива от соотношения скальных и осадочных пород в массиве, вмещающем месторождение.

Остальные исходные данные для определения предельного объема являются геометрическими характеристиками и определяются из горнотехнической документации.

Измерение фактического объема воронок обрушения, для сравнения с предельным объемом, производится с помощью маркшейдерских и геодезических средств измерений, позволяющих оставаться за пределами опасной зоны. Наиболее оптимальным методом измерения является аэрофотосъемка с БПЛА (беспилотный летательный аппарат) за счет низкой стоимости и высокой производительности. Однако возможно применение наземных и воздушных лазерных сканирующих систем, роботизированных тахеометров и др. геодезических методов измерений.

При увеличении воронки обрушения до максимального объема и выполнении критерия завершения воронкообразования, воронка считается неактивной и безопасной для проведения работ по складированию вскрышных пород. ________________________________________________________________

*Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Ефремов Евгений Юрьевич, научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород Института горного дела УрО РАН,

620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб 8(343)350-37-48, факс 8(343)350-37-48. E-mail: efremov-eu@mail.ru

УДК 550.344

ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА*

А.С. Ведерников, Д.В. Григорьев, П.И. Зуев.

Рудничная геофизика в качестве комплекса методов исследования объектов недропользования является незаменимым инструментом определения структурно – тектонических и физико – механических свойств горного массива, что необходимо для решения различных производственных задач при эксплуатации объектов недропользования и прогнозирования негативных техногенных проявлений в нарушенном массиве.

Комплекс методов рудничной геофизики реализованный в данной работе подразумевал использование двух сейсморазведочных методик. Объектом исследования выступило Житикаринское месторождение хризотил асбеста (р. Казахстан) отрабатываемое открытым способом. Данными методиками исследовались прочностные свойства участков прибортового массива в карьере для подбора методов оптимизации буровзрывных работ.

В результате проведения сейсморазведочных работ методом преломленных волн (МПВ) были получены скорости продольных и поперечных волн в массивах исследуемых участков. Эти данные были использованы для получения динамического модуля упругости пород (модуль Юнга), слагающих массивы. По результатам построения разрезов распределения модуля Юнга уточнены параметры буровзрывных работ и даны рекомендации по взрыванию.

Далее были проведены сейсморазведочные работы по методике многоканального анализа поверхностных волн MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves). В процессе интерпретации полевых измерений получены соответствующие данные, на основе которых так же даны рекомендации по оптимизации буровзрывных работ. _________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

32

Сведения об авторах: Ведерников Андрей Сергеевич, научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел. 8(343)350-60-23, факс 8(343)350-21-86. E-mail: avedernikov@igduran.ru Григорьев Данила Вячеславович, младший научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075 г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58; Тел.: +7(950)1944997, Тел. 8(343)350-60-23, факс: 8(343)350-21-86, E-mail: danilging@gmail.com Зуев Павел Игоревич, младший научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58; Тел.: 8(343)350-37-48. E-mail: zuev@igduran.ru

УДК 622.014.3:550.34.01

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ ГЕОФИЗИКИ*

А.Л. Замятин

При разработке месторождений в бортах карьеров происходит развитие техногенных инженерно-геологических процессов, проявление которых требует дополнительных затрат и, кроме того, выполнения специальных инженерно-геологических изысканий для выдачи рекомендаций по обеспечению безопасных условий отработки запасов полезного ископаемого. На уступах действующих и проектируемых карьеров развиваются и прогнозируются следующие техногенные геологические процессы: оползни, осыпи, обвалы, промоины, образование суффозионных воронок и конусов выноса.

Как правило, все процессы, происходящие на карьерах, имеют одинаковое происхождение и методы борьбы с их проявлениями и последствиями применяемые на карьерах практически идентичны.

Использование дистанционных геофизических методов позволяет выявить структурное-тектоническое строение массива горных пород и разработать рекомендации по безопасной эксплуатации объекта недропользования.

В основе геофизических методов лежит выделение участков с резко различающимися физическими полями и структурными нарушениями.

Для решения задачи необходимо задействовать следующие геофизические методы: - электротомография; - спектральное сейсмопрофилирование; - площадная электрометрия. Опробованная методика геофизических исследований прибортовых массивов на данных месторождениях может быть использована для поиска закарстованных участков с целью обеспечения безопасной отработки и предотвращению выхода больших объемов подземных вод, связанных с перепуском поверхностных водоемов в карьерное пространство.

Электроразведка методом сопротивлений остается одним из основных методов при малоглубинных геофизических исследованиях. Основной методикой являются вертикальные электрические зондирования, нацеленные на изучение горизонтально-слоистых разрезов. Развитие этого метода привело к появлению новой методики, которая нацелена на изучение сложнопостроенных сред и которая позволяет проводить интерпретацию в рамках двумерных моделей.

Основой метода сопротивлений является то, что электрическое поле, наблюдаемое на поверхности земли (ΔUMN) при пропускании электрического тока (IAB) через заземленные электроды, зависит от распределения удельного электрического сопротивления в некоторой области разреза вблизи установки. Интегральный характер наблюдаемого поля, позволяет использовать метод сопротивлений в условиях, когда изучаемый разрез имеет сложное строение, типично для городских и индустриальных условий. Методика электротомографии благодаря использованию высокой плотности наблюдений, позволяет существенно повысить разрешение, особенно в горизонтальном направлении.

Электроразведочные работы методом срединного градиента проводятся по направлениям вкрест залегания тектонических нарушений. Измерения необходимо проводить для определения возможности проведения подобных исследований на данном конкретном карьере и их информативности.

Использование данного подхода позволит снизить обводненность прибортовых массивов карьеров с минимальными финансовыми затратами на организацию скважинных водозаборов. Следует отметить, что данный подход к осушению карьеров целесообразно применять лишь на карьерах с достаточно продолжительным периодом последующей эксплуатации в противном случае достаточно мероприятий по организации заградительной обваловке периметра карьеров и организации сточных канав на уступах с водоотведением в водозаборные зумпфы.

Результаты исследований могут быть использованы на всех карьерах и отвалах для обеспечения промышленной безопасности при открытых горных работах, а также для решения производственных задач.

_________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.).

33

Сведения об авторе: Замятин Алексей Леодидович, научный сотрудник лаборатории технологий снижения риска катастроф при

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб.: 8(343)350-37-48. E-mail: a.zamyatin@mail.ru

УДК 622.011

РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ АСКГД «PROGNOZ ADS» НА ОПЫТНОМ УЧАСТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КУКИСВУМЧОРР» ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

А.В. Гладырь, М. И. Рассказов, А. А. Терешкин, А. В. Константинов

В ИГД ДВО РАН разработан и широко применяется на удароопасных месторождениях Дальнего

Востока и Забайкалья комплекс сейсмоакустических методов и измерительных средств, позволяющий на различных масштабных уровнях осуществлять контроль состояния массива горных пород и прогнозировать опасные геодинамические явления.

Для геомеханического контроля массива горных пород в пределах очистных блоков и участков рудничного поля разработана и успешно аппробирована автоматизированная сейсмоакустическая система «Prognoz ADS», которая была установлена на экспериментальном участке Объединенного Кировского рудника. В соответствии с разработанным проектом основные элементы АСКГД размещаются в районе блока 7/10 − опытного блока месторождения «Кукисвумчорр».

Схемотехнически система разделена на поверхностную и подземную части. Подземная часть представлена распределенной сетью цифровых приемников-преобразователей с подключенными первичными преобразователями и подземной аппаратной, в которой размещаются ретрансляторы и источник питания, выполняющий также функции формирователя сигнала синхронизации времени.

За время работы АСКГД «Prognoz-ADS» в подземных горных выработках Кировского рудника выполнены дополнительные исследования для проверки эффективности алгоритмов фильтрации техногенных помех, проведены тестовые взрывы для решения задачи определения точности локации очагов сейсмоакустических событий и уточнения границ зон их уверенной регистрации. Количество одновременно работающих геофонов составило 14.

Результаты сейсмоакустического контроля графически могут быть представлены в следующих видах: – статистика результатов мониторинга по количеству событий и их параметрам (графики, диаграммы,

таблицы); – таблица с параметрами акустически-активных зон, в том числе значений комплексного показателя

удароопасности для каждой ААЗ – карты плотности пространственного распределения АЭ–событий (в проекции на любую плоскость, в

том числе с разворотом плоскости проецирования под заданным углом); – карты с выделением границ сейсмоактивных зон и их параметров в проекции на план горных

выработок; В результате опытно-промышленной эксплуатации АСКГД «Prognoz ADS» определены параметры

акустической активности массива горных пород в районе блока 7/10 и выявлены зоны концентрации очагов АЭ, высокая напряженность которых в большинстве случаев подтверждается наличием внешних признаков удароопасности в горных выработках.

Система «Prognoz ADS» рекомендована к промышленной эксплуатации на Кировском руднике.

______________________________________________________________

Сведения об авторах: Гладырь Андрей Владимирович – старший научный сотрудник. Институт горного дела ДВО РАН. 680000, г. Хабаровск,

ул. Тургенева, 51; +7(4212)32-79-27 (контактное лицо). E-mail: rush3112@mail.ru Рассказов Максим Игоревич – научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН, 680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева,

51; +7(4212)32-79-27. E-mail: adm@igd.khv.ru Терешкин Андрей Александрович – научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН, 680000, г. Хабаровск,

ул. Тургенева, 51; +7(4212)32-79-27. E-mail: adm@igd.khv.ru Константинов Александр Викторович, младший научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН,

680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева, 51; +7(4212)32-79-27. E-mail: adm@igd.khv.ru

34

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВОПРОСАХ ГЕОМЕХАНИКИ

УДК 622.83 ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ

С ОПАСНЫМИ ПРИРОДНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ*

А.В. Усанова

Создание геоинформационных систем (ГИС) для подработанных территорий позволяют систематизировать, структурировать и накапливать информацию о геологическом строении, структуре горного массива, наличии подземных горных выработок [1]. Данные, сформированные в ГИС, позволяют оценивать возможность для нового строительства, реконструкции или переноса в более благоприятные условия размещения промышленных или городских зданий и сооружений.

В ГИС визуализируется информация: о местоположении, количестве и характере подземных горных выработок, зданиях и сооружениях, находящихся вблизи или непосредственно над горными выработками и участками, опасными по образованиям провалов.

Для создания ГИС задействованы несколько видов информационных данных:

- закоординированная топографическая основа;

- план рудника;

- граница горного отвода;

- оконтуренные растры проекций подземных горных выработок на поверхность по всем 16 рудным зонам;

- контур границ подземных горных выработок;

- области выхода рудных тел на поверхность,

- выходы вертикальных горных выработок: стволов, шурфов.

Исследования, на основе созданной ГИС г. В. Пышма и подземного рудника, который просуществовал с 1900 по 1976 гг., располагающегося непосредственно в границах городской застройки, позволили выявить места подработки подземными горными выработками, определить области влияния опасных деформационных участков на запроектированную автодорогу и рекомендовать её перенос в более подходящие для строительства места (Рисунок 8).

Рисунок 8

35

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Усанов С.В. Геомеханическая информационная модель влияния ликвидированного подземного рудника в г. Верхняя Пышма / С.В. Усанов, А.В. Усанова// Маркшейдерия и недропользование. –№5. –2014 г. -C. 38-40. _________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Усанова Анна Витальевна, научный сотрудник лаборатории подземных сооружений Института горного дела УрО РАН.

620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д . 58, тел. раб. 8 (343)350-60-23, e-mail: anne.usanova@gmail.com

УДК 622.83

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БОЛЬШИХ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ*

Д.Е. Мельник

Задача оценки напряженно-деформированного состояния массива в большой степени зависит от

количества и типа исходной информации, а также формы и структуры предполагаемой модели массива горных пород. Применение численных методов позволяет создавать данные модели с повышенной детальностью как в пространственном так и во временном аспекте, что в свою очередь вызывает необходимость применения специальных методик оценки граничных параметров.

С целью исследования деформационных процессов на поверхности массива горных пород традиционно применяются данные геодезического мониторинга на профильных линиях и площадных наблюдательных станциях. Применение этих данных в качестве исходных сводит задачу оценки напряженно деформированного состояния массива к построению модели связывающей между собой некоторую модель исследуемой среды, систему определенно сориентированных векторов расположенных дискретно, и советующие граничные условия

Предлагаемая методика заключается в проведении параметрических исследований варьирующих направление и величины соответствующих граинчных условий, а также свойств модели при максимальном подобии расчетных величин смещений всей системы пунктов наблюдательных станций, фактически измеренным величинам.

В качестве первоначально критерия характеризующего решение предлагается следующая формулировка

,

Где – угол между расчетным и фактическим вектором

- длины фактического и расчетного векторов

–весовой коэффициент, увеличивающий влияние угла между векторами.

Суммирование производится по всем точкам наблюдательной станции. Угол между векторами

вычисляется по разности азимутов расчетного и измеренного вектора:

Апробация критерия проведена на примере условий деформаций бортов карьера “Удачный”, в

сопоставлении с аналитическими методами решения аналогичной задачи.

Решение на основе предложенного критерия соответствуют величинам и

при выбранном шаге дискретизиции.

_________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-00581-19-00. Тема № 0328-2019-005. Тема 4 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Мельник Даниил Евгеньевич, научный сотрудник лаборатории геоинформационных и цифровых технологий в

недропользовании Института горного дела УрО РАН. 620075, г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел. 8(963)031-50-47. E-mail: dem.igduran@gmail.com

36

ПРАКТИКА РЕШЕНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

УДК 622.831.232

ПОДРАБОТАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ. ОТ ИССЛЕДОВАНИЯ ДО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ*

С.В. Усанов

Деформации земной поверхности от подземных разработок относятся к опасным природным процессам и явлениям (N 384-ФЗ Технический регламент о безопасности зданий и сооружений). Прогноз максимальных деформаций, характера их развития и времени проявления на застраиваемой территории – сложнейшая задача, обусловленная огромным разнообразием влияющих факторов. Завершенные и универсальные решения этой проблемы отсутствуют. При этом существует ряд методик, позволяющих найти пустоты в подземном пространстве, наблюдать за деформированием поверхности над ними и учитывать совокупность различных данных в геоинформационных системах [1-3].

Основными результатами исследований состояния подработанного горного массива по отношению к строительству зданий является районирование территорий по опасности развития деформаций и категорированию допустимой застройки. Однако эти категории оценки опасности строительства почти не имеют связи между категориями оценки безопасности таких документов как N 384-ФЗ, ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований, СП 21.13330.2012 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Так как причинно-следственные связи между этими различными категориями не могут быть составлены, то необходимо установить функциональные связи, которые помогут адаптировать выводы по исследованиям горного массива к безопасности зданий на подработанных территориях.

Функциональную взаимосвязь между такими категориями как:

- Форма проявления деформаций на поверхности;

- Площадь деформирующейся территории;

- Период после окончания горных работ;

- Стадия процесса сдвижения

- Конструктивные особенности застройки;

- Назначение сооружения (промышленное, социальное, жилое);

- Допустимые деформации;

- Уровень ответственности зданий;

- Класс сооружений;

- Долговечность конструкций и оснований сооружений

- Предельные состояния и др. возможно создать с использованием нескольких семантических дифференциальных градаций (рейтинг). Например, рейтинг подработанных территорий по четырем критериям процесса сдвижения (Рисунок 9). Данные для этой градации устанавливаются с помощью инструментальных исследований геомеханического состояния подработанных горных массивов.

Рисунок 9 – Семантический дифференциальный график составления рейтинга подработанных территорий

37

Основываясь на рейтинге можно составить функциональную зависимость допустимого к этой территории уровня ответственности зданий, класса и долговечности конструкций, механической безопасности, а также ожидаемые предельные состояния и требующейся инженерной защиты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Усанов С.В. Геомеханическая информационная модель влияния ликвидированного подземного рудника в г.

Верхняя Пышма / С.В. Усанов, А.В. Усанова// Маркшейдерия и недропользование. – №5. - 2014 г. - C. 38-40. 2. Панжин А.А. Геомеханическое обеспечение безопасной эксплуатации зданий и сооружений в области влияния

горных работ / А.А. Панжин, С.В. Усанов// Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2004. - №6. -М. 179-184.

3. Усанов С.В. Подработанные подземными работами территории в г. Березовский и оценка возможности их использования /С.В. Усанов// Горный информационно-аналитический бюллетень. -2010. -№10. -C.349-352.

_________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания № 075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Усанов Сергей Валерьевич, кандидат технических наук, директор Филиала ИГД УрО РАН в РК, заведующий

лабораторией сдвижения горных пород Института горного дела УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-37-48, факс 8(343)350-37-48, E-mail: usv@igduran.ru

УДК 622.83; 551.21.3

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ОСУШЕНИЯ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД*

В.В. Мельник

Отработка месторождений полезных ископаемых неразрывно связана с осушением породного массива

для обеспечения безопасности работ и повышения качества самого полезного ископаемого. В большинстве случаев для ведения горных работ достаточно использование водоотлива из зумпфа в карьерах или дренажных выработок в подземных условиях отработки. Однако встречаются месторождения, где над полезным ископаемым залегает множество водоносных горизонтов, зачастую не позволяющих вести строительство рудника в плановом режиме. Требуются дополнительные мероприятия по осушению массива горных пород либо специальные методы проходки, такие как заморозка, тампонаж и другие.

Несмотря на огромный накопленный опыт отработки обводненных месторождений по настоящее время встречаются случаи, когда неправильно выбранный на стадии проектирования вариант проходки горных выработок затягивает сроки строительства и приводит к существенным материальным затратам. Ярким примером может служить один из рудников Казахстана, где проходка ствола из-за недооценки геомеханических характеристик горного массива сопровождающихся его современной геодинамической подвижностью была практически остановлена, несмотря на огромные прилагаемые усилия по подавлению воды различными составами. Дело в том, что при активном ведении взрывных работ с дополнительными нагрузками от современной геодинамики такой метод гидроизоляции оказался малоэффективным. Эти нагрузки привели к регулярным нарушениям сплошности затампонированного пристволового пространства и как следствие, подтоплению ствола, сопровождаемому остановкой проходки и откачкой воды. Таких последствий можно было бы избежать, применив на стадии проектирования и начала строительства осушение пристволового пространства из поверхностных водозаборов, тем более, что глубина основных водопритоков не превышала 150 метров.

Опыт подобного осушения коллективом отдела геомеханики с участием автора, как в условиях строительства шахт, так и при ведении открытых горных работ накоплен достаточный, получены

положительные результаты, часть из которых уже опубликована 1. В основу подхода к осушению месторождений положена методика, разработанная в рамках

фундаментальных исследований коллектива. Она заключается в использовании знаний о геомеханическом состоянии вмещающего массива, исследовании его современной геодинамической активности и гидродинамических характеристик в совокупности с получаемой геофизическими методами информации об его структурно-тектоническом строении. Вся эта информация позволяет выбирать точечные места расположения скважин водопонижения для повышения их производительности и как следствие снижения себестоимости самого осушения.

Примеры выполненных работ, использованные методы и методики исследований, полученные результаты будут представлены в основном докладе и в статье по результатам конференции.

38

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Мельник В. В. Осушение рудных тел в условиях повышенной обводненности и закарстованности налегающей толщи / В. В. Мельник, А. Л. Замятин // Проблемы недропользования - 2018.-№1 (16). - С. 105-111. - -(Исследования выполнены в рамках Программы ФНИ № 136, тема 0405-2015-0012) DOI: 10.25635/2313-1586.2018.01.105 _________________________________________________________________ *Работа выполнена в рамках Государственного задания № 075-00581-19-00. Тема № 0405-2019-007. Тема 3 (2019-2021г.г.). Сведения об авторе: Мельник Виталий Вячеславович, кандидат технических наук, заведующий отделом геомеханики, Институт горного

дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина- Сибиряка, 58. Тел.раб. (343)350-37-48, факс (343)350-37-48, E-mail: melnik@igduran.ru

УДК 622.831.32:534

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ НА ШАХТЕ "СОКОЛОВСКАЯ" МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Д.А. Менгель

По результатам геомеханических исследований, выполненных в 80-е годы, Северный участок

Соколовского месторождения, отрабатываемый подземным способом шахтой "Соколовской", с глубины 300 м был отнесен к склонным по горным ударам.

При решении вопросов прогнозирования степени удароопасности участков массива широкое распространение получили сейсмические и акустические методы, базирующиеся на использовании явления возникновения импульсных упругих колебаний в различных диапазонах частот.

В 2006 году для службы геомеханики АО "ССГПО" был приобретен прибор ГС-01 (фирма "Гео Сервис"). Отличительной особенностью ГС-01 является то, что он имеет более широкий 8-канальный частотный диапазон регистрации акустических импульсов. Несмотря на небольшие размеры и вес, прибор ГС-01 обладает существенными возможностями по расширению объема информации о параметрах отдельных событий и процесса АЭ в целом. Особо следует отметить, что с внедрением прибора ГС-01 можно оперативно получать оценку степени удароопасности непосредственно в забое, до обработки результатов оператором на поверхности. В приборе решена задача адаптации усиления к условиям измерений.

Особенностью методики применения прибора является измерение параметров АЭ в забое после очередной отбойки в течение периода от 1 до 5-ти часов, то есть когда происходит активизация процесса перераспределения напряженного состояния пород в призабойном массиве. Это позволяет оперативно прогнозировать степень удароопасности и напряженности пород конкретного участка. Для каждого замера вычисляют два основных параметра АЭ: средняя активность (интенсивность) АЭ за период измерений А и показатель амплитудного распределения импульсов АЭ – b.

Основная сложность установления критериев удароопасности на шахте "Соколовская" заключалась в следующем.

1. Метод АЭ с использованием данной аппаратуры является в настоящее время весьма распространенным экспресс-методом прогноза удароопасности на уральских рудниках и в других регионах РФ. Шахта "Соколовская" является первой в РК, где этот метод АЭ стал применяться для оперативного прогноза удароопасности.

2. Природное напряженное состояние массива и физико-механические свойства пород на шахте "Соколовская" существенно отличаются от уральских шахт. Например, прочность пород на сжатие, как в образцах, так и в массиве примерно в 3 ÷ 5 раз ниже. Намного ниже и уровень природных напряжений. По всей вероятности, это объясняется осадочно-вулканогенным типом и контактово-метасоматическим генезисом Соколовского месторождения. А таким породам свойственны повышенная хаотическая трещиноватость, наличие структурных нарушений разных уровней и направленностей.

Отсутствие опыта разработки критериев удароопасности для подобных горно-геологических условий и послужило причиной более детального анализа полученных.

В настоящее время сделано более 800 измерений АЭ во всех типах пород и руд по всему шахтному полю и действующим горизонтам. По рекомендациям разработчика и собственной инициативе измерения проводились в разных вариациях. Задача заключалась в том, чтобы в новых условиях применения прибора набрать разнообразную статистику, которая бы позволила перейти к выработке окончательных критериев удароопасности и установлению методики прогноза категории удароопасности.

По результатам измерений АЭ можно сделать вывод, что в однотипных породах спад АЭ во времени подчиняется определенным закономерностям, а это значит, что появляется возможность выхода на вполне обоснованные критерии удароопасности с их корректировкой во времени, по полученным зависимостям.

Таким образом, для каждой разновидности пород и руд на основе анализа достаточного объема замеров АЭ совместно с проведением экспертной оценки состояния массива (на наличие внешних признаков

39

удароопасности), с использованием функциональной зависимости процесса затухания возможен выход на обоснованные критерии степени удароопасности участков массива. Реальные критерии удароопасности и область их распространения можно получить только с учетом геомеханики, которая определяет уровень напряженного состояния массива в местах измерений АЭ.

Выводы. Полученные результаты по прогнозу удароопасности прибором ГС-01 подтверждают весьма удачные,

заложенные в нем, конструктивные решения. Возможность регистрации АЭ в широком частотном диапазоне особенно необходима на сложно-структурых месторождениях типа Соколовского с большим разнообразием горных пород, поскольку можно выявлять "почерк" поведения любой породы по АЭ. А это в свою очередь открывает перспективу выполнять площадное районирование массива по удароопасности, выявлять геодинамику месторождения. ________________________________________________________________ Сведения об авторе: Менгель Денис Александрович, инженер-технолог 1 категории службы геомеханики ОТК АО "ССГПО", Республика

Казахстан, 111500, г. Рудный, пр. Ленина, 26 Тел. (701) 082-06-71, (707) 434-61-27, E-mail: denis.mengel@erg.kz, mengel.denis@mail.ru.

УДК 622.81

УТОЧНЕНИЕ И МОНИТОРИНГ ПАРАМЕТРОВ СМЕЩЕНИЯ ОСИ СТВОЛА ШАХТЫ КЛЕТЕВАЯ НА ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО ДО ГЛУБИНЫ -990 МЕТРОВ

А.В. Зубков, Ю.Г. Феклистов, С.В. Сентябов

В рамках научно исследовательской работы «Исследование и прогноз устойчивости крепи стволов и

целиков на глубоких горизонтах Гайского рудника», предложен метод контроля, который предполагает определение величины отклонения ствола от вертикальной оси, вызванного теоретически возможным смещением массива горных пород в сторону выработанного пространства карьера (Рисунок 10).

Определение параметров смещения оси ствола шахты «Клетевая» на выработанное пространство карьера и подземного рудника является сложной многоэтапной задачей, в ходе решения которой следует учитывать множество факторов. Среди которых:

- этапы проходки ствола; - этапы разработки карьера; - этапы отработки камер подземного рудника; - изменение параметров НДС массива горных пород в результате формирования выработанного пространства; - изменение параметров НДС массива горных пород в результате влияния факторов, связанных с циклическим изменением напряжений действующих в массиве.

Рисунок 10 – План промышленной площадки

Исходя из условия, что наклон ствола меняется, изменяются измеряемые линейные параметры

положения оси отвеса. Изменения линейных параметров на наблюдательной станции всех горизонтов могут

40

быть просуммированы для получения общей величины отклонения ствола на участке от 0 до -990 м

(Рисунок 11).

Естественно-природное напряженное состояние, как горизонтальное, так и вертикальное

существенно влияет на абсолютную величину смещений.

Подземное выработанное пространство также влияет на абсолютную величину смещений.

Рисунок 11 – Схема - Экспериментальный измерительный прибор отклонения оси ствола ЭИП – 1

_________________________________________________________________

Сведения об авторах:

Зубков Альберт Васильевич, доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории геодинамики и горного

давления Института горного дела УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58.

Тел. раб. 8(343)350-94-24. E-mail: Sentyabov1989@mail.ru

Феклистов Юрий Георгиевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики и

горного давления Института горного дела УрО РАН. 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58,

Тел. раб. 8(343)350-94-24. E-mail: Sentyabov1989@mail.ru

Сентябов Сергей Васильевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики и

горного давления, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д. 58.

Тел. раб. 8(343)350-94-24. E-mail: Sentyabov1989@mail.ru

41

«ПРОБЛЕМЫ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА» XV всероссийская научно-практическая конференция с зарубежным участием

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТИМИЗАЦИИ

ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ

А.Г. Журавлев

Затраты на технологический транспорт при добыче полезных ископаемых открытым способом для средних по глубине карьеров достигают 50% от полной себестоимости добычи товарной руды, а для глубоки х превышают этот показатель. Поэтому повышение эффективности функционирования транспортных систем карьеров дает существенный вклад в снижение себестоимости добычи. Этого можно добиться за счет комплексной оптимизации транспортной системы карьера (ТСК). Некоторые особенности такой оптимизации приведены в таблице 1. Представлен подход, характерный для текущего уровня и ближайшего будущего развития методик и вычислительных возможностей проектных и горнодобывающих предприятий. Развитие позволит выполнять оптимизацию единообразную на всех этапах, учитывая все факторы на уровне средней или максимальной детализации, тем самым повысив точность прогнозирования. Такой подход потребует объединения всех информационных систем в единый комплекс (цифровую платформу).

Рисунок 1 – Оптимизация динамики переходного процесса при адаптации транспортной системы с максимальной эффективностью

Важнейшим элементом оптимизации ТСК является сквозной ее характер – применение оптимизации ко всем процессам на базе увязанных объективных критериев эффективности, единства и объективности исходных данных. Это позволяет повышать эффективность ТСК даже путем рационального управления переходными процессами (например, техническое перевооружение или изменение схемы вскрытия на очередном этапе с заменой видов транспорта) без дополнительных инвестиций. Из рис. 1 видно, что вариант 2 за счет рационального распределения во времени и управления технологическими показателями дает более высокий ЧДД при одинаковых капитальных вложениях.

Эксплуатационные затраты

Капитальные затраты (инвестиции)

ПП вар. 1

ПП вар. 2

Вариант 1

Вариант 2

Основные технологические показатели (производительность)

Критерий оптимизации

(чистый дисконтированный доход)

ЧДД вар.1 <ЧДДвар.2

ЧДД

вар.1

ЧДД

вар.2

t

t

t

t

42

Таблица 1 – Особенности комплексной оптимизации ТСК по этапам

Этап Особенности

I. Выбор рациональных видов транспорта на стадии проектирования карьера

1. Рассмотрение перспективы развития карьера на всем жизненном цикле.

2. Прогнозирование изменения параметров по видам транспорта с учетом научно-технического прогресса.

3. Точное определение параметров по видам транспорта, адаптированное к конкретным горнотехническим условиям на основе компьютерного моделирования.

4. Учет влияния разных схем вскрытия и соответствующих им видов транспорта на параметры карьера и экономику добычи полезного ископаемого.

II. Проработка стратегии формирования (развития) ТСК на весь жизненный цикл с учетом динамики его параметров и трансформации схем вскрытия

1. Компьютерное моделирование функционирования транспортной системы на разных этапах.

2. Компьютерное моделирование карьера в увязке с принимаемыми видами транспорта.

3. Учет переходных процессов в формировании ТСК, обоснование оптимальных сроков трансформации схем вскрытия и транспортной системы по этапам развития и оптимизация осуществления переходных процессов.

4. Возможен пересмотр принятой стратегии в процессе функционирования карьера на основе уточненных данных о горно-геологических и горнотехнических условиях

III. Оперативная оптимизация ТСК

1. Технологическая оптимизация комплекса выемочно-погрузочных и транспортных машин (уточнение типоразмеров с учетом эффективного взаимодействия, уточнение парка машин с учетом реальной конфигурации выемочных единиц и транспортных коммуникаций, требуемой производительности карьера, планов опережающей подготовки запасов и т.п.)

2. Эксплуатационная оптимизация выемочно-погрузочных и транспортных машин (подбор моделей имеющих минимальные эксплуатационные затраты приемлемую/максимальную надежность, рациональные затраты на создание и функционирование ремонтно-эксплуатационной базы)

Оптимизированное управление ТСК

Системы диспетчерского управления с прогнозной аналитикой, позволяющей оптимизировать суточное и мгновенное распределение машин с учетом заданных критериев (минимум затрат, максимум производительности и т.п.), имеющихся ограничений (недостаточный парк самосвалов, например, в связи с простоем в ремонте и т.п.), оперативных изменений (выход из строя экскаваторов, временное закрытие перегрузочных пунктов и т.п.)

В Институте горного дела УрО РАН разработаны такие методики, которые подтвердили эффективность при решении практических задач для горнодобывающих предприятий. __________________________________________________ Сведения об авторе: Журавлев Артем Геннадьевич, кандидат технических наук, заведующий лабораторией транспортных систем карьеров и

геотехники, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-47-63

ОБЩИЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ КАРЬЕРНЫХ САМОСВАЛОВ БЕЛАЗ

Л.С. Хохолко

ОАО «БЕЛАЗ» - управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» предприятие с богатой историей,

которой более 60 лет и многолетним опытом в проектировании и производстве автомобильной техники. Найденные конструкторами решения по управлению машиной, компоновке узлов, организации силового привода, системы тормозов, обогрева кузова выхлопом двигателя позволили использовать самосвал как базу для развития крупнотоннажной линейки грузовиков БЕЛАЗ.

ОАО «БЕЛАЗ» постоянно придерживается теории о том, что объемы горных работ из года в год будут возрастать, как и будет расти единичная мощность техники для осуществления погрузочно-доставочных работ.

В случае с карьерными самосвалами – это увеличение единичной грузоподъемности. На современном этапе развития карьерных самосвалов БЕЛАЗ линейка выпускаемой продукции

насчитывает 77 моделей самосвалов в 12 классах грузоподъемности.

43

В 2018 году за счет разработки и выпуска нового самосвала грузоподъемностью 290 тонн линейка выпускаемой продукции под маркой БЕЛАЗ стала самой широкой линейкой среди мировых производителей подобной техники, что позволяет предприятию удерживать лидирующие позиции.

Наряду с карьерными самосвалами, на предприятии выпускают специализированную технику: - тягачи-буксировщики, предназначенные для буксировки неисправных карьерных самосвалов к месту ремонта, данный вид техники разрабатывается на базе серийных карьерных самосвалов путем установки навесного оборудования;

-поливооросительные машины, предназначенные для полива внутрикарьерных дорог с целью уменьшения запыленности внутри карьера, данный тип спецтехники так же разрабатывается на базе серийных карьерных самосвалов путем установки цистерны и поливооросительного оборудования;

-тяжеловозы, предназначены для перевозки крупногабаритных и тяжелых материалов на металлургических предприятиях;

- шлаковозы, предназначенные для перевозки расплавленного металла и шлака на металлургических предприятиях;

- колесные фронтальные погрузчики с различным объемом ковша, как с гидромеханической трансмиссией, так и с электромеханической трансмиссией;

- колесные бульдозеры, изготавливаемые на базе фронтальных погрузчиков; - аэродромные тягачи для буксировки самолетов с различной взлетной массой (до 600 тонн). Всю выпускаемую продукцию ОАО «БЕЛАЗ» - управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» в

части карьерных самосвалов можно разделить на 2 больших класса. Первый класс – это машины грузоподъемностью от 30 до 90 тонн включительно с гидромеханической передачей, где крутящий момент двигателя передается на колеса посредством карданной передачи, гидротрансформатора, гидромеханической коробки передач и ведущего моста.

Второй класс – это самосвалы грузоподъемностью от 90 тонн включительно и до рекордной грузоподъемности 450 тонн, в которых применена электромеханическая трансмиссия.

60-летний опыт разработки, производства, и постоянного совершенствования своей продукции позволяет уверенно говорить, что на сегодняшний день БЕЛАЗ производит самую широкую линейку высокоэффективных, комфортабельных, высококонкурентных карьерных самосвалов. И это подтверждается тем сектором мирового рынка, которым БЕЛАЗ сегодня владеет. По отдельным позициям он сегодня составляет около 80% мирового рынка.

Опыт разработки и производства карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией идет еще с 1968 года, когда был выпущен карьерный самосвал БЕЛАЗ-549 грузоподъемностью 75 тонн. До недавнего времени в конструкции карьерных самосвалов с электромеханической передачей использовалась трансмиссия переменно-постоянного тока, где переменный ток вырабатывается тяговым генератором и подается в шкаф управления, где он преобразуется выпрямителями в постоянный ток и подается на электродвигатели постоянного тока, которые находятся в ведущем мосту. На данном этапе в линейке карьерных самосвалов БЕЛАЗ с электромеханической трансмиссией присутствуют два типа: переменно-постоянного тока и переменно-переменного тока.

Применение тягового электропривода переменно-переменного тока в конструкции карьерного самосвала дает ряд преимуществ:

- снижение эксплуатационных затрат; - увеличение производительности при перевозках; - улучшение тягово-динамических качеств, шире диапазон работы в режиме динамического

торможения, которое без ограничения по времени может применяться до нулевых скоростей; - возможность преодолевать более длительные уклоны, характеристики в тяговом режиме и в режиме

динамического торможения значительно выше; - увеличение максимальной скорости до 64 км/ч; - улучшение эксплуатационных характеристик самосвала; - уменьшение времени на проведение технического обслуживания и ремонта, количество

обслуживаемых узлов меньше, а срок их службы дольше. Перспективу в развитии конструкции карьерных самосвалов мы видим

в дальнейшем повышении степени автоматизации труда водителя-оператора, для чего постоянно ведутся работы по совершенствованию собственных конструкций систем управления, как гидромеханической трансмиссией, так и систем управления тяговым электроприводом.

Примером может служить разработка системы безконтакторного управления трансмиссией переменно- постоянного тока, что повысило надежность системы, а как следствие, и общий коэффициент полезного действия самосвала в целом. В настоящее время разработка проходит комплекс эксплуатационных испытаний.

Разработана, изготовлена и проходит испытания модернизированная система управления для трансмиссии переменно-переменного тока, направленная на повышение энергоэффективности самосвала. Система проходит эксплуатационные испытания на карьерном самосвале грузоподъемностью 90 тонн.

ОАО «БЕЛАЗ» постоянно придерживается теории в том, что объемы горных работ из года в год будут возрастать, как и будет расти единичная мощность техники для осуществления погрузочно-доставочных работ. В случае с карьерными самосвалами – это увеличение единичной грузоподъемности. К примеру, в 1991

44

году средняя грузоподъемность реализуемых карьерных самосвалов БЕЛАЗ составляла примерно 40 тонн, в 2018 году данная цифра составила 120 тонн, а уже за 9 месяцев текущего – 128 тонн.

К высшей стадии автоматизации работ можно отнести роботизированные карьерные самосвалы. Нашим предприятием, совместно с нашими партнерами разработан, изготовлены и отгружены потребителю два карьерных самосвала грузоподъемностью 136 тонн с интеллектуальной роботизированной системой управления – БЕЛАЗ-7513R.

Наряду с роботизацией карьерных самосвалов на ОАО «БЕЛАЗ» занимаются и роботизацией погрузочных средств. Изготовлен и проходит испытания первый образец фронтального погрузчика БЕЛАЗ-78250 с объемом ковша 11.5 м3.

В наших дальнейших планах развития роботизации карьерных самосвалов – это создание робота-челнока, в котором будет отсутствовать кабина оператора. При этом увеличивается производительность техники, за счет уменьшения времени цикла перевозки горной массы. Т.е. отсутствуют маневры разворотов при постановке транспортного средства под погрузку и разгрузку.

В связи с ужесточением экологических норм на автомобильном транспорте по выбросам вредных веществ, нашему предприятию приходиться решать несколько задач:

- использование в конструкции карьерных самосвалов двигателей внутреннего сгорания, которые соответствуют современным требованиям EPATier 4F и EuroSTAGEV;

- использование в конструкции карьерных самосвалов двутопливной системы питания двигателя, в которой часть дизельного топлива замещается природным газом;

- использование в карьерных самосвалах газопоршневых двигателей, в которых в качестве топлива выступает природный газ.

Перспективным направлением, как в части экологии, так и в экономической части – это направление в электрификации карьерных самосвалов. ОАО «БЕЛАЗ» - управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» работает над созданием следующих разновидностей карьерных самосвалов:

- дизель-троллейвоз – карьерный самосвал, который на определенном участке карьерной дороги в качестве источника энергии использует внешний источник электрической энергии, за счет этого увеличивается скорость карьерного самосвала и экономится дизельное топливо – основной источник затрат при добыче полезных ископаемых открытым способом;

- электро-троллейвоз – карьерный самосвал, который в основном использует внешний источник энергии от троллейных линий и только в местах погрузки и разгрузки переходит на собственный источник питания в виде аккумуляторных батарей;

- самосвал-электровоз – карьерный самосвал, который в качестве источника энергии использует тяговые аккумуляторные батареи.

Реализация первых двух разновидностей карьерных самосвалов уже идет на ОАО «БЕЛАЗ». Для проведения испытаний, настройки оборудования, проведения исследовательских работ, на территории заводского полигона планируется установить контактную троллейную линию общей протяженностью 504 метра. Ведутся работы по созданию системы управления троллейвозным оборудованием собственного производства для создания, на базе карьерного самосвала БЕЛАЗ-75306 грузоподъемностью 220 тонн, дизель-троллейвоза.

Все перечисленные перспективные направления работ являются частью стратегии БЕЛАЗа, нацеленной на создание перспективных технологий в области добычи полезных ископаемых, а также совершенствования существующих конструкций техники, выпускаемой на головном предприятии холдинга. __________________________________________________________

Сведения об авторе: Хохолко Леонид Степанович, директор по сервису ЗАО «ТД «БелАЗ» , республика Беларусь

БЕСКОНТАКНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ И РАСЧЁТ ОБЪЁМА НАСЫПНОГО ГРУЗА В ПЕРИМЕТРЕ КУЗОВА САМОСВАЛА LaseTVM – Truck Volume Measurement

И.Г.Шилов

Для обеспечения точного учёта объёма насыпных грузов LASE Industrielle Lasertechnik GmbH

разработана программно-аппаратная (автоматизированная) система измерения LaseTVM. Принцип её работы

основан на бесконтактном лазерном 3D сканировании периметра кузова самосвала: пустого и с материалом

после его насыпной погрузки. И в каждом случае автоматически выстраивается так называемый 3D скан –

профиль кузова в метрической системе координат. Далее 3Dскан-профиль логически разбивается на

элементарные ячейки пространства с ребром (шагом) 50 мм, которые формируют объёмную модель кузова

самосвала по фактической высоте. Разность объёмов моделей (пустого кузова и кузова с материалом)

определяет объём насыпного груза, выраженного в кубических метрах (СИ).

45

Рисунок 1 – Лазерные 2D сканеры из серии LASE2000D-11х]

Рисунок 2 – 3D скан-профиль кузова самосвала с материалом]

Конструктивные особенности сканера допускают его эксплуатацию в неблагоприятных погодных условиях:

дождь, снег, неплотный туман (в т.ч. пыль, слабый пар/дым). Температура окружающего воздуха: до -40° С.

Предусмотрено: оповещение об ухудшении оптической обстановки и автоматический обогрев устройства. Для

измерения пригодны разные виды материалов, характеризующиеся свойством сыпучести, т.е. которые

погружаются насыпью непосредственно в кузов самосвала: песок, щебень, гравий, горная масса, керамзит,

удобрения, грунт, древесная кора и щепа, зерно и др. Система поддерживает широкий спектр транспорта, а

именно: бортовые грузовики, тягачи с прицепами, полуприцепами, дорожные или карьерные самосвалы, и со

специфицированной (заводской) геометрией кузова.

Лазерные2D сканерыLASE2000D-11х монтируются на расчётной высоте П-рамной металлоконструкции в зоне

контроля (КПП). Сканеры производят множество волновых импульсов в ИКспектрепо продольной и поперечной

плоскости периметра - принимают обратные импульсы, отражённые от поверхности кузова. Полученный после

3Dсканирования массив данных автоматически направляется в модуль обработки LASECU (ПК, АРМ

оператора) по проводному (физическому) каналу локальной сети Ethernet. Алгоритмы расчёта объёма

периметра реализуются специальным программным обеспечением LASECEWS, установленным на ПК вместе с

графическим интерфейсом оператора. Интерфейс выполнен уже на русском языке и с набором подзадач

статистики и операционного контроля.

Рисунок 3 – Графический интерфейс АРМ оператора]

46

Практично совмещать зону 3D сканирования: с периметром автовесовой платформы и с оборудованием считывания идентификаторов (т.е.RFID-метки) самосвала. В таком случае, за время взвешивания машины, происходит измерение объёма материала, регистрация идентификационного номера кузова, дата/время его прибытия на КПП. Наличие объёма и веса позволяет фиксировать фактическую плотность насыпного груза в партии. Таким образом формируется так называемая объёмно-весовая пломба (набор учётных данных). При этом дополнительно могут быть указаны: вид материала; место погрузки или принадлежность контрагенту; персональные данные (водителя, погрузчика) и др. Информация защищена от корректировки иможет быть передана во внешнюю среду предприятия. ____________________________ Сведения об авторе: Шилов Илья Геннадиевич, Региональный мененджер LASE Industrielle Lasertechnik GmbH (Russia&CIS), г.Липецк

РАЗРАБОТКА РЕГЛАМЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГОРНОГО И ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

А.Г. Журавлев, М.А. Чендырев, И.А.Глебов, В.А.Черепанов

Неотъемлемая часть качественного сопровождения жизненного цикла горного оборудования – наличие

комплектов эксплуатационной документации и документов, регламентирующих организацию технического

обслуживания и ремонта (ТОиР). Если первое – традиционная прерогатива предприятия-изготовителя, то

второе существенно зависит от имеющейся ремонтной базы, условий работы и режимов эксплуатации

оборудования, горно-геологических, природно-климатический и горнотехнических факторов. А потому в общем

случае изготовители могут предоставить только порядок выполнения операций ТОиР, а также расчетную их

периодичность, не дифференцированную по условиям эксплуатации.

Решением вопроса могут быть комплексные регламенты ТОиР, регламентирующие структуру

ремонтного цикла, обоснованную периодичность и объем по видам ТОиР, срок службы узлов и деталей, а

также пооперационные типовые технологические карты выполнения ТОиР. Разработка таких регламентов для

каждого конкретного эксплуатирующего предприятия дает наиболее точные результаты. А вот подготовка

комплексных регламентов на тип оборудования, учитывающих дифференциацию по условиям эксплуатации

является сложной задачей, требующей сбора и систематизации больших объемов статистических данных.

Зато они могут поставляться совметсно с оборудованием как унифицированные документы.

Следует отметить, что регламент не исключает использование эксплуатационной документации,

поставляемой с дробилкой, а является органичным элементом системы технического обслуживания и ремонта

предприятия .

Современный опыт Института горного дела УрО РАН по разработке регламентов ТОиР дробилок

производства ПАО «Уралмашзавод» позволил выработать следующие принципы:

- структура ремонтного цикла должна учитывать срок службы узлов и деталей по опыту эксплуатации, а для

новых видов оборудования – на основе расчетных ресурсов с последующим уточнением опытом;

- структура ремонтного цикла как правило должна дифференцироваться по условиям эксплуатации (например,

для дробильно-размольного оборудования – по свойствам пород и т.п., для автосамосвалов – в зависимости

от регионально-климатических и горно-технических условий и др.);

- должны содержать типовые технологические карты по видам ТОиР, обеспечивающих удобство обучения

персонала и разработки внутренних регламентных документов на ГОКах, унификацию описания операций, а

также нормирование по трудоемкости и применяемому инструменту;

- для повышения информативности регламента должны использоваться качественные иллюстрации,

основанные на 3D моделях машин и узлов, которые в свою очередь увязаны с комплексом эксплуатационной

и технологической документации.

Регламенты ТОиР могут выпускаться в следующих исполнениях:

- бумажный документ,

- электронный документ, по форме соответствующий стандартному бумажному и дополнительно снабженный

интерактивными ссылками для удобного перехода между разделами и перемещения внутри типовых

технологических карт;

- интерактивное пособие по ТОиР (электронная форма, воспроизводимая на ПК и мобильных устройствах,

построенная по принципу разветвленного меню и последовательностей операций, с многочисленными

внутренними ссылками;

- элемент цифровой платформы, базирующийся на информационном ядре, представляющем собой базу

данных, и оболочку пользовательского интерфейса (в простейшем случае – удобное интерактивное пособие с

47

возможностью обновления базы данных, например, при выпуске новых модификаций оборудования,

уточнении ремонтных нормативов или технологических карт ремонта, а при использовании всех функций –

элемент цифровой платформы ТОиР оборудования, увязанный с централизованными базами данных,

электронными журналами и т.п.).

__________________________________________________________

Сведения об авторах:

Журавлев Артем Геннадьевич, кандидат технических наук, заведующий лабораторией транспортных систем карьеров и

геотехники, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58.Тел.раб. 8(343)350-47-63

Чендырев Михаил Андреевич, младший научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и геотехники,

Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-47-63

Глебов Игорь Андреевич, младший научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и геотехники,

Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-47-63

Черепанов Владимир Александрович, научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и геотехники,

Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. 8(343)350-47-63

УДК 622.684:629.3

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОРАБОТКИ ПРИБОРТОВЫХ И ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ

И.А. Глебов

В настоящее время многие месторождения, разрабатываемые открытым способом, достигают своей

проектной глубины и переходят на открыто-подземную (комбинированную) разработку месторождений. Снижение трудоемкости и интенсификация погрузочно-транспортных операций при этом неразрывно связаны с переходом на новые технологические схемы вскрытия и подготовки оставшихся для доработки прибортовых и подкарьерных запасов полезных ископаемых, а одним из основных целесообразных инновационных решений для улучшения технико-экономических показателей предприятий является использование новых средств комплексной механизации, создание и применение новых или современных видов высокопроизводительного и энергоэффективного транспорта.

Причины необходимости совершенствования технологий комбинированной разработки месторождений обусловлены также особенностями перехода на подземный способ добычи полезного ископаемого.

В 2017 г. институтом «Якутнипроалмаз» совместно с Уральским государственным горным университетом и сотрудником Института горного дела УрО РАН предложена схема вскрытия глубоких горизонтов кимберлитовых карьеров законтурным тоннельным съездом. Переход на тоннельное вскрытие осуществляется на экономически обоснованной глубине. Тоннельный съезд проходится за зоной сдвижения и соединяется с рабочими горизонтами карьера квершлагами, которые погашаются по мере понижения горных работ. При такой схеме расположения транспортных коммуникаций, угол наклона нерабочего борта карьера в данной зоне вскрытия не будет зависеть от ширины и уклона автомобильных съездов. При указанной схеме вскрытия борт карьера на конец разработки имеет выпуклый профиль. Он обеспечивает сокращение объемов вскрышных работ и наибольшую устойчивость уступов, поскольку его контур максимально разгружен от напряжений.

Поиск рациональных параметров открыто-подземной технологии доработки прибортовых и подкарьерных запасов является актуальной задачей исследования: глубины перехода на новую технологию; предельно допустимого угла откоса борта карьера; уклона транспортных выработок; способа и скорости проходки выработок; способа проветривания выработок; др.

Сложность учета всех факторов при обосновании параметров рассматриваемой технологии потребовала разработки концепции решения данной задачи с помощью комплексной модели (набора компьютерных моделей), реализация которой заключается в итерационном поиске рационального варианта схемы вскрытия и технико-экономических показателей: построение базовой модели карьера, оптимизация схемы вскрытия с учетом доработки месторождения по рассматриваемой технологии, расчет технико-экономических показателей с выходом на себестоимость транспортирования, затрат на вскрытие и горно-капитальные работы, а также себестоимости стоимость товарной руды.

Предлагаемый подход позволит обосновать параметры предлагаемой технологии доработки месторождений при вскрытии нижней части подземными выработками и выдаче руды через карьерное пространство. Применение технологии позволит увеличить полноту освоения многих месторождений за счет вовлечения в отработку прибортовых и подкарьерных запасов, что является актуальным в связи с подходом к рассматриваемым стадиям доработки многих горнодобывающих предприятий как в ближайшее время, так и в долгосрочной перспективе. _____________________________________________________ Сведения об авторе: Глебов Игорь Андреевич, младший научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и геотехники,

Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) 620075, г. Екатеринбург, Мамина-Сибиряка 58, i.glebov@igduran.ru, +7 343 350 47 63.

48

ОБОСНОВАНИЕ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА РУДНЫХ КАРЬЕРАХ

А.В. Семенкин

История Института горного дела УрО РАН берет свое начало с 1964 года. Одно из ключевых

направлений – исследования в области карьерного конвейерного транспорта и циклично-поточной технологии (ЦПТ). Выполнены десятки научно-исследовательских и прикладных работ по обоснованию эффективности и области применения ЦПТ, испытанию оборудования в комплексах ЦПТ, разработаны технико-экономические требования, как на отдельные узлы, так и на комплексы ЦПТ в целом, выполняется научно-техническое сопровождение внедрения ЦПТ на карьерах.

В настоящее время при высокой интенсивности ведения горных работ, усложняющихся горнотехнических условиях условием эффективного внедрения ЦПТ является поиск наиболее эффективных научно обоснованных проектных параметров. Решением проблемы является разработанная в ИГД УрО РАН современная методика обоснования горно-технологических параметров эффективного применения комплексов циклично-поточной технологии на рудных карьерах. Решение задачи на многомерных экономико-математических моделях позволяет обоснованно выбрать параметры дробильно-конвейерного комплекса, его месторасположение и момент ввода в жизненном цикле карьера. На рисунке 1 представлено сравнения затрат на применение комплекса ЦПТ и автомобильного транспорта, полученные с помощью разработанной методики. Исследования выполняются как в теоретическом аспекте, так и для конкретных горнодобывающих предприятий (в т.ч. Актогайское месторождение (Казахстан), АК «АЛРОСА», «Южуралзолото» (рис.2) и др.).

Рис.1. Сравнение относительных затрат на применение комплексов ЦПТ и автотранспорта на примере одного из карьеров (а – специальная схема размещения комплекса без разноса борта;

б – с разносом борта под конвейернуюполутраншею)

Рис. 2. Сравнение затрат на использование циклично-поточной технологии с применением крутонаклонного конвейера с затратами на автомобильный транспорт применительно к условиям золоторудного карьера компании «Южуралзолото».

Лаборатория ТСКиГ занимается исследованиями в области основных (железнодорожный, автомобильный, комбинированный) и специальных видов технологического транспорта. Выполняем широкий спектр научных и прикладных исследований:

49

Обоснование проектных решений по формированию транспортных систем карьеров;

Оптимизация транспорта горнодобывающих предприятий и обоснование снижения затрат (технологический аудит);

Разработка технологических регламентов на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт горного и транспортного оборудования;

Компьютерное моделирование транспортных систем карьеров;

Обоснование схем вскрытия карьеров с использованием трехмерного компьютерного моделирования;

Разработка нормативно-технических документов, обоснований безопасности опасных производственных объектов (ОБ), специальных технических условий (СТУ);

Экспертиза промышленной безопасности технических устройств. __________________________________________________________ Сведения об авторах: Семенкин Александр Владимирович, младший научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и

геотехники, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075, г. Екатеринбург, Мамина-Сибиряка 58, тел. +7 343 350 47 63.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АДАПТАЦИОННОГО ФОРМИРОВАНИЯ

ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ

Ю.А. Бахтурин

Адаптация определяет эволюцию транспортных систем карьеров (ТСК) как в историческом плане, так и за период жизненного цикла отдельного предприятия есть, а любой признак их организации является адаптивным. Переходный процесс адаптациюТСК предлагается определить как их реакцию на изменение природных, технологических, технических, экологических, экономических, финансовых и социальных факторов, которая выражается в тенденции установления приемлемого уровня функционирования систем. Под приемлемым понимается такой уровень, который обеспечивает динамическое равновесие показателей функционирования транспортных систем с внешней средой. Адаптация имеет несколько иерархических уровней, соответствующих различным этапам управления сложным объектом: 1. Параметрическая адаптация связана с регулированием параметров элементов системы без изменения их структуры. Относится, как правило, к краткосрочному временному интервалу. 2. Структурная адаптация осуществляется путем изменения структуры системы. Относится, как правило, к долгосрочной перспективе с малой частотой адаптаций. 3. Структурно-параметрическая адаптация. Включает в себя элементы соответственно структурной и параметрической адаптации. Такое разделение уровней адаптации носит условный характер и предполагает существенное преобладание соответствующего признака. В основе структурной адаптации ТСК лежит теория последовательного формирования транспортных систем глубоких карьеров в течение срока службы, включающая следующие основные элементы: систематизацию факторов, определяющих адаптивность ТСК, исследование влияния горнотехнических условий на показатели работы ТСК, методику определения момента на новый вид транспорта, обоснование зон применения видов и схем транспорта по глубине карьеров. Схематично генезис адаптаций ТСК представлен на рисунке. Ядром параметрической адаптации ТСК является разработанная в ИГД УрО РАН универсальная интерактивная имитационная модель функционирования сложных горнотранспортных систем карьеров, позволяющая решать широкий круг задач горнорудного производства.

Рисунок – Генезис адаптаций ТСК

50

Универсальность модели заключается в следующем: 1. Модель разработана для всех основных видов карьерного транспорта и для их сочетаний

(автомобильного, железнодорожного, конвейерного, автомобильно- железнодорожного, автомобильно- конвейерно- железнодорожного).

2. Модель может использоваться как для оптимизации параметров транспортных систем карьеров, так и для принятия рациональных решений, которые вырабатываются за счет обеспечения оператора достаточно развитой для этих целей логикой и интерактивного вмешательства в организацию транспортного процесса.

3. Поскольку модель дискретно воспроизводит горнотранспортный процесс и не ориентирована на решение определенного класса задач, она является универсальной и может использоваться при обосновании самых различных параметров ТСК на основе методов планирования экспериментов.

Применение модели позволяет разработать сценарии максимально эффективного управления ТСК. Теоретико-методическая цель исследований адаптации состоит в создании концептуальной основы для определения поведения и обосновании прогноза и стратегии развития ТСК. ___________________________________________________________ Сведения об авторе: Бахтурин Юрий Алексеевич , ведущий научный сотрудник лаборатории транспортных систем карьеров и геотехники, Институт горного дела УрО РАН, 620075,г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58 Тел. +7 (343) 350-47-63; E-mail: bakh2008@yandex.ru

51

«РАЗВИТИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ВО ВЗРЫВНОМ ДЕЛЕ»

VII научно-практическая конференция с международным участием

ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНОГО МАССОВОГО ВЗРЫВА НА ОХРАНЯЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ ПРОМПЛОЩАДКИ ПРИ

ОБРУШЕНИИ МЕЖЭТАЖНОГО ЦЕЛИКА*

С.Н. Жариков, В.А. Кутуев, П.В. Меньшиков

В пределах границ горного отвода АО «Кыштымский ГОК» произведен подземный массовый взрывов по

обрушению межэтажного целика с максимальной массой взрывчатых веществ в ступени замедления 963 кг.

Институту горного дела УрО РАН была поставлена задача по изучению сейсмического влияния подземного

массового взрыва на охраняемые объекты промплощадки Кыштымского подземного рудника, находящиеся в

непосредственной близости от мест ведения взрывных работ, а именно: здания дробильно-сортировочного

цеха (ДСЦ), вентиляторной ГВУ и здания рудоуправления АО «Кыштымский ГОК».

Взрывные работы производились близко к земной поверхности в непосредственной близости от

промышленных охраняемых объектов промплощадки Кыштымского подземного рудника.

Целью работы является определение сейсмоустойчивости грунтов на площадках охраняемых объектов и

допустимых значений скоростей колебаний для зданий АО «Кыштымский ГОК». Также необходимо на основе

физико-механических свойств пород месторождения определить допустимые расстояния от взрыва до

охраняемых объектов для 5-ти инженерно-геологических элементов.

Динамика воздействия от взрывных работ проявляется в сейсмических колебаниях грунта. Допустимое

сейсмическое воздействие при массовых взрывах определяется в двух направлениях. Во-первых, воздействие

сейсмических колебаний от взрывных работ не должно привести к потере устойчивости массива в границах

площадки объекта. Во-вторых, колебания грунта под сооружением (зданием) на площадке не должно привести

к разрушению фундаментов и конструкций. Для выполнения комплекса расчёта сейсмоустойчивости грунтов

на площадках объектов и определения допустимых значений скорости колебаний для зданий АО

«Кыштымский ГОК», использованы разработки ИГД УрО РАН [1 - 3].

На основании исходных данных выполнен расчет силового воздействия от взрывных работ на грунты и

сооружения объектов АО «Кыштымский ГОК» и произведено сравнение допустимой скорости колебания с

расчетной.

Для дальнейших расчётов определено место проведения взрывных работ на руднике, а также выбраны

точки на охраняемых объектах АО «Кыштымский ГОК». В данных точках выполнено измерение сейсмических

колебаний с применением сейсморегистратораMinimatePlus(рис. 1 (а)) и двух сейсморегистраторов УРАН

(рис. 1 (б)) с сейсмоприемниками, устанавливаемыми в грунт по разные стороны от взрываемого блока и

ориентированными по трем направлениям относительно взрыва.

а) MinimatePlus б) УРАН

Рисунок 1 – Цифровые сейсморегистраторы

По результатам многовариантного динамического расчетного анализа силового воздействия от взрывных

работ на грунты и здания объектов АО «Кыштымский ГОК», рекомендованы ограничения по массе ВВ на

уровне минимальных опасных значений.

Установлено что, проведенные взрывные работы при обрушении межэтажного целика на Кыштымском

подземном руднике, выполнены с обеспечением безопасности сейсмического воздействия подземного

52

массового взрыва и не оказывают негативного влияния на охраняемые объекты АО «Кыштымский ГОК».

*Исследования выполнены в рамках Государственного задания №075-00581-19-00, темы № 0405-2019-

0005 (2019 - 2021 гг.), а также при дополнительном привлечении хоздоговорных средств.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Методика измерений скорости сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с

использованием цифрового сейморегистратора MinimatePlus, устройства регистрации и анализа УРАН и автономного

измерителя – регистратора АИР / ИГД УрО РАН № 88-16359-118-01.00076-2011. – Екатеринбург, 2011. – 15 с.

2. Методика обеспечения сейсмобезопасной технологии ведения взрывных работ. – Свердловск, ИГД МЧМ СССР,

1984. – 12 с.

3. Бондаренко И. Ф., Жариков С. Н., Зырянов И. В., Шеменёв В. Г. Буровзрывные работы на кимберлитовых карьерах

Якутии. – Екатеринбург, ИГД УрО РАН, 2017. – 172 с.

_____________________________________________________________________________________________

Сведения об авторах:

Жариков Сергей Николаевич, заведующий лабораторией разрушения горных пород, Институт горного дела УрО

РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

Кутуев Вячеслав Александрович, научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт

горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11 Меньшиков Павел Владимирович, научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт

горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

ВЫЯВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ВЫЕМОЧНЫХ РАБОТ С БУРОВЗРЫВНЫМИ

С ПРИМЕНЕНИЕМ СОПОСТАВЛЕНИЯ ПО ЭНЕРГОЁМКОСТИ*

С.Н. Жариков, В.А. Кутуев

В настоящее время работа карьерных экскаваторов типа механическая лопата достаточно широко

освещена в научно-технической литературе: журнальных статьях, монографиях, учебниках. Однако, до сих пор производительность экскаватора по имеющимся методическим рекомендациям сложно определить в конкретных условиях эксплуатации и на разных предприятиях [1]. При этом производственный цикл горнорудного предприятия с открытым способом разработки месторождения характеризуется множеством взаимосвязанных и взаимозависимых технологических процессов (переделов), эффективность каждого из которых определяется, во-первых, соотношением затрат и качества «продукта» на выходе из передела; во-вторых, соответствием качества этого «продукта» оптимальным условиям технологии его переработки в последующем переделе. Наиболее универсальным показателем, индикатором и критерием эффективности всего производственного цикла считают его интегральную энергоемкость на единицу конкурентоспособного товарного продукта [2 - 3]. Таким образом, неточность определения производительности, энергоёмкости, либо другого критерия вносит соответствующие погрешности в системы управления процессами основанные на определённых закономерностях и взаимосвязях. Поэтому установление критериев и уточнение таких взаимосвязей при разработке месторождений, как показывает практика, со временем не теряют своей актуальности.

Произведен анализ смоделированной работы некоторых канатных гусеничных экскаваторов различной ёмкости ковша при работе в одну заходку. На примере ЭКГ-10показано, что энергоёмкость взрывного разрушения и энергоёмкость экскавации характерно связаны между собой, а также со скоростью перемещения забоя (рис. 1 и 2).

Рис. 1 – Зависимость полной энергии экскавации от полной энергии взрыва на выемочный блок для ЭКГ-10

Рис. 2 – Зависимость удельной энергоёмкости экскавации

помноженной на площадь забоя от удельной энергии взрыва помноженной на площадь экскаваторного забоя для ЭКГ-10

53

Всего была смоделирована работа четырёх экскаваторов. Расчёты проведены для ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20с. Порядок расчётов мощности приводов был выполнен по усилиям для условий, что экскаватор работает в одну заходку. Обработка данных, полученных в результате моделирования позволила выразить следующую зависимость для мехлопат с ёмкостью ковшей (8 - 20 м3) при условии, что ширина забоя менее или равна ширине заходки:

S

QAЕ Э

уд

7,0 (1)

где EЭ

уд – удельная энергия экскавации, Дж/м3; А – удельная энергия взрыва, Дж/м3; Q –

производительность экскаватора, м3/смену; S – площадь забоя, м2; – требуемая скорость перемещения забоя, м/смену.

Таким образом, зная удельную энергию взрыва в выемочном блоке и производительность экскаватора, определив после взрыва площадь забоя и задавая необходимую скорость его перемещения, можно приблизительно определить удельную энергоёмкость выемочных работ.

В процессе исследований в приближении установлена зависимость между удельной энергоёмкостью выемки канатными гусеничными экскаваторами с ёмкостью ковшей 8 - 20 м3 и энергоёмкостью взрывного разрушения, с учётом производительности выемочной машины, площади забоя и требуемой скорости его перемещения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Жариков С.Н. Об особенностях производительности карьерного гусеничного экскаватора // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2017. – № 1. – С. 11-17.

2. Жариков С. Н., Шеменёв В. Г. Методология оценки энергоёмкости технологических процессов в цикле «буровзрывное дробление - механическое дробление - измельчение» при открытой разработке рудных месторождений // Горный журнал.

– 2013. – № 10. – C.83-85. 3. Тангаев И. А. Энергетика процессов и систем открытых горных работ и рудоподготовки: учебно-методическое

пособие. – Бишкек, Москва: Кыргызско-Российский славянский университет, 2002. – 52 с

_____________________________________________________________________________________________

*Исследования выполнены в рамках Государственного задания №075-00581-19-00, темы № 0405-2019-0005 (2019 –

2021 гг.), а также при дополнительном привлечении хоздоговорных средств

Сведения об авторах:

Жариков Сергей Николаевич, заведующий лабораторией разрушения горных пород, Институт горного дела УрО РАН,

620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

Кутуев Вячеслав Александрович, научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

УДК 622.235

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ФРОНТЕ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ НА ПРИМЕРЕ ДЕМОНТАЖА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТАНЦИИ В ЕКАТЕРИНБУРГЕ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ

А. С. Флягин, П. В. Меньшиков, С. С. Таранжин

Рассмотрена технология демонтажа телебашни направленной валкой, что является достаточно сложной задачей в плотной городской застройке. Основная проблема при демонтаже железобетонных конструкций заключается в том, что при более производительном методе ведения таких работ является буровзрывной способ. В данной работе необходимо было исключить отрицательные факторы такие как: ударная воздушная волна (УВВ) и разлёт отдельных кусков демонтируемого объекта. При демонтаже радиотелевизионной городской башни применен газогенератор импульсного действия «Энамат», в составах которого по сравнению с буровзрывным способом не происходит перехода реакции горения в детонационный режим, служащий причиной образования ударной-воздушной волны и разлета осколков. Произведены замеры давления на фронте УВВ, вызванной падением башни. Технология демонтажа с использованием газогенераторов высокого давления обеспечила безопасность близлежащих зданий и сооружений в центре города Екатеринбурга от негативного воздействия ударной воздушной волны и разлета кусков при сносе городской радиотелевизионной башни.

По полученным сейсмограммам и барограммам определены максимальные величины избыточного давления. Количественные результаты измерения приведены в таблице 1.

54

Таблица 1 - Результаты измерения избыточного давления на фронте УВВ.

Наименование объекта(№ прибора) Избыточноедавление,Па Расстояниедообъекта,м

Мечеть (прибор № 1) 315 138,7

Жилой комплекс ARTEK (прибор № 2) 143 121,9

Здание Екатеринбургского государственного цирка (прибор № 3)

110 194,3

Бизнес-центр Центр Международной Торговли Екатеринбург (прибор № 4)

74,3 549

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах» (утв. Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 16.12.2013 г. №605) (Серия 13, Выпуск 14), Москва, 2013 г. - 235 с. 2. Екатеринбургская телебашня. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: http:// ru.wikipedia.org (дата обращения: 06.05.2017 г.). 3. Отчёт по результатам измерений уровней сейсмических и воздушных волн, возникших при обрушении объекта незавершённого строительства: «Радиотелевизионная передающая станция в г. Екатеринбург», АО «Работы Взрывные Специальные». 2018 г. 4. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М. Недра, 1981. – 192 с. 5. Справочник по защите от шума вибрации жилых и общественных зданий под редакцией В.И. Заборова. Киев, «БУДИВЭЛЬНЫК», 1989. 6. Справочник проектировщика «Защита от шума в градостроительстве» под редакцией Г.Л. Осипова., М., Стройиздат, 1993. 7. СН 2.2.4/2 1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки. 8. MiniMate Operator Manual/Instantel. – Canada, Ontario. 2001. – 43 p. 9. Картузов М. И. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка безопасной технологии ведения взрывных работ по действию сейсмических и ударных воздушных волн на здания г. «Оленегорска», Свердловск, 1989. – 72 с. 10. Картузов М. И. Исследование влияния сейсмических и воздушных волн на здания города и промплощадки при взрывах в карьере Ковдорского ГОКа: Отчет – Свердловск, 1986. – 68 с.

_____________________________________________________________________________________________

Сведения об авторах:

Флягин Аександр Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного

дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

Меньшиков Павел Владимирович, научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11 Таранжин Семен Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Р.И. Сухов , А.С. Реготунов , Д.А. Гращенко

В структуре экономики России одно из ключевых мест занимает сырьевой сектор, включающий разработку твердых полезных ископаемых. Большинство месторождений твердых полезных ископаемых разрабатываются с применением буровзрывных работ. Затраты на данный вид работ составляют 30-35 % от общих затрат на добычу полезных ископаемых. Учитывая постоянно растущие цены на энергоресурсы, взрывчатые материалы и вещества, буровое оборудование, на фоне повышения потребностей в добыче твердых полезных ископаемых, в настоящее время проблема разработки средств и способов, позволяющих снизить или стабилизировать затраты на проведение буровзрывных является актуальной. При отсутствии наиболее полной информации об особенностях строения, прочностных и технологических свойствах локальных массивов горных пород, подлежащих буровзрывной отбойке, разработка указанных средств и способов является затруднительной.

Существующие методы получения информации о состоянии массива горных пород обладают недостаточной точностью и оперативностью. Из-за больших затрат времени существующие методы не могут использоваться в качестве экспрессных для установления физического состояния массива. Результаты исследований, выполненные И.А. Тангаевым, В.В.Ржевским, Г.Я.Новиком, Б.Н.Кутузовым, Г.М. Крюковым, В.Д. Буткиным, Г.С.Филипповым, Б.Н. Симкиным, коллективом ИГД МЧМ СССР (ИГД УрО РАН) заложили основы для развития экспрессного метода уточнения буримости горных пород с помощью данных, получаемых при проходке взрывных скважин на карьерах.

В Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук (г. Екатеринбург) разработана опытная версия прибора, автоматически определяющего данные о процессе бурения. Новизна в разработке аппаратуры и программного обеспечения для обработки данных заключается в создании

55

возможности более точного и полного получения представления о физических характеристиках массивов, подлежащих буровзрывной отбойке. Аппаратура представляет собой систему датчиков, соединенных с контроллером, в котором предусмотрена беспроводная передача данных на внешний сервер (рис.1).

Технология получения данных заключается в следующем. Выбирается рациональная технология бурения и инструмент. Далее буровой станок шарошечного типа производит бурение взрывных скважин согласно проекту на буровзрывные работы (рис.2). В процессе бурения взрывных скважин шарошечное долото проходит различные по прочности и строению горные породы. Одновременно система датчиков измеряет электрические параметры двигателей бурового станка, и регистрирует время, глубину бурения каждой скважины. Установленная информация о параметрах процесса бурения взрывных скважин по беспроводной связи может быть передана на сервер вычислительного центра предприятия для расчета необходимых показателей по каждой скважине. Результаты расчета в дальнейшем являются основой для построения цифровых моделей расположения пород и руд с различной прочностью в границах локального блока массива. Кроме того, после преобразования данных в специальной программе, можно получать и формировать базу статистически значимой информации о работе станка и долота. Способ уточнения информации о состоянии массива горных пород в процессе шарошечного бурения технологических скважин в условиях открытых горных работ впервые предложен И.А. Тангаевым.

Рисунок 1 – Аппаратура для измерения расхода энергии и параметров режима бурения

Рисунок 2 –Буровой станок с установленной аппаратурой производит бурение скважин в локальном блоке массива горных пород: 1- буровой станок СБШ-250МНА-32; 2- взрывные скважины; 3-локальный блок массива горных пород.

Аппаратура может быть применена на большинстве предприятий России и ближнего зарубежья, разрабатывающих твердые полезные ископаемые (Качканарский ГОК, Михайловский ГОК, Лебединский ГОК, ССГОК, Казахмыс и др.).

Вероятный эффект от применения аппаратуры проявится в снижении затрат на буровзрывные работы с 30% до 15%, повышении производительности буровой техники, качества дробления горной массы, эффективности погрузочно-доставочных работ. ______________________________________________________________________________________________ Сведения об авторах: Сухов Рудольф Иванович, к.т.н., ведущий научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород , Институт горного

дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. М. Сибиряка, 58 Реготунов Андрей Сергеевич, к.т.н. старший научный сотрудник лаборатории горных пород Институт горного дела УрО

РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. М. Сибиряка, 58 , Гращенко Дмитрий Алексеевич, инженер лаборатории разрушения горных пород , Институт горного дела УрО РАН,

620075, г. Екатеринбург, ул. М. Сибиряка, 58

56

УДК 622.235 О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ УКРЫТИЙ

ПРИ ВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ

П.В. Меньшиков, С.С. Таранжин, А.С. Флягин Разработаны новые конструкции предохранительных укрытий из шин автосамосвалов и сетки «рабица», матов из конвейерных лент и комбинированных укрытий из шин автосамосвалов и матов при ведении взрывных работ в стесненных условиях. Представлены новые схемы соединения канатных и цепных строп с шинами автосамосвалов при использовании стальных канатных тросов (чалок) и рым-болтов на протекторе шин, схемы укрытий из шин автосамосвалов с сеткой «рабица», конструкции гибких матов из заплетенных и скрепленных канатными тросами полос конвейерных лент, а также схема комбинированного предохранительного укрытия из шин автосамосвалов и матов из конвейерных лент (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема комбинированного предохранительного укрытия из шин автосамосвалов и матов из конвейерных лент (на примере шин Volvo A40G диаметром 1860 мм для укрытия взрываемого блока из 20 скважин диаметром 250 мм с сеткой 4,0 × 4,0 м).

Данные типы укрытий рекомендуется применять на горных предприятиях, ведущих взрывные работы в стесненных условиях вблизи городской застройки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Инструкция по организации и безопасному производству взрывных работ в стесненных условиях с применением предохранительных укрытий, ИГД УрО РАН, под ред. Берсенева Г. П., г. Екатеринбург, 2010 г. – 31 с. 2. Взрывные работы под укрытием из автошин. Авт.: Лещинский А. В., Шевкун Е. Б., Уренев И. М., Горный информационный аналитический бюллетень (ГИАБ), № 5. Изд-во ООО «Горная книга», Москва, 2007 г., с. 117 – 123. 3. Взрывные работы под укрытием / Е. Б. Шевкун. – Хабаровск: Изд-во Хабаровского государственного технического университета, 2004 г. – 202 с. 4. Определение массы упругих элементов газопроницаемого укрытия взрывных блоков. Авт.: Лещинский А.В., Шевкун Е. Б., Лукашевич Н. К., Гор-ный информационный аналитический бюллетень (ГИАБ), Изд-во ООО «Горная книга», Москва, 2013 г., стр. 349 – 355. 5. ООО «УралСтроп». Производитель грузоподъемного оборудования. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: http://www.uralstrop.ru (дата обращения: 12.11.2017 г.). 6. Rubber Blasting Mats. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: http://www.rubberbeltmats.com.au (дата обращения: 05.06.2018 г.). 7. Bergma. Blasting mats. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: http://www.bergma.no (дата обращения: 05.06.2018 г.). 8. А1 Blasting mats. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: https://a1blastingmats.net/ (дата обращения: 05.06.2018 г.). 9. What is BLAST MAT (a blasting mat) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: www.blastmat.com. BlastMat.com. (дата обращения: 05.06.2018 г.). 10. "Wire Rope Blasting Mat". [Электронный ресурс]. – Режим доступа: сайт – URL: www.blastmat.com. BlastMat.com. www.idealblasting.com. (дата обращения: 05.06.2018 г.). ________________________________________________________________________________________________________ Сведения об авторах: Меньшиков Павел Владимирович, научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11 Таранжин Семен Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного дела

УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

Флягин Аександр Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории разрушения горных пород, Институт горного

дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, д.58. Тел.раб. (343) 350-90-11

57

«ГеоЭкоТех» научно-практическая конференция

УДК 622.271.4:622.88

МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ МИГРАЦИИ ПОЛЛЮТАНТОВ ПРИ

КОНСЕРВАЦИИ/РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ*

Н.Ю. Антонинова, Л.А. Шубина

Размещение и длительное хранение отходов ГМК представляющих собой практически

неиспользуемую резервную материальную базу перерабатывающих производств, приводит к экспоненциальному росту загрязнения природной среды.

В составе вскрышных пород медно-цинкового месторождения были отработаны рыхлые (представлены элювиально-делювиальными отложениями, сложенными глыбами и щебнем окружающих вулканогенных пород, сцементированных глинистым материалом) и скальные породы (представлены эффузивными, экструзивными и лайковыми образованиями, а также продуктами их изменений). В процессе отработки месторождения кроме элювиально-делювиальных отложений и скальных пород извлекали слабоминерализованные метасоматические породы и серноколчеданные руды из приконтактных зон, которые в процессе отработки вывозили в отдельный отвал слабоминерализованных пород. Практически вся исследуемая территория покрыта слоем вскрышных скальных грунтов, образованных в результате отработки месторождения, мощностью на ряде участков до 30-40 м. Преобладание склоновых поверхностей (до 300) и хорошо водопроницаемых отсыпанных грунтов приводит к оползневому перемещению материала, суффозии, активизации атмосферного переноса мелко- дисперстных частиц с поверхности.

Стоки подотвальных и поверхностных вод отвалов месторождений цветных металлов имеют различную минерализацию; концентрация сульфатов и тяжелых металлов изменяется в широких пределах. Химический состав подотвальных вод при отработке месторождения представлен в таблице 1.

Таблица I Характеристика подотвальных вод месторождения в 2012-2013 г.г.

Вид месторождения

Средний расход,

м3/ч

Содержание, мг/дм3 pH

Cu2+ Zn2+ Feобщ Fe3+

Медно-цинковые

руды 0,45 626.4-2940 43.12-300.0 3126,0-6512.0 358.65-958.65 1.9-24

Подземные воды рассматриваемого участка относятся к недостаточно защищенным от поверхностного

загрязнения. Водовмещающие породы сверху перекрыты элювиально-делювиальными и элювиальными

глинистыми отложениями с включениями дресвы и щебня средней мощностью до 10-15 м. На площади

размещения отвалов месторождения почвенный слой, а также слой суглинисто-супесчаных отложений

отсутствует.

Формирование почвенного покрова территории происходит в условиях периодически промывного

водного режима. На хорошо дренируемых водораздельных участках, сложенных бескарбонатными рыхлыми

породами, преобладает подзолистый почвообразовательный процесс. На средних и нижних участках увалов

почвообразование происходит с участием буроземного процесса, на плоских подножиях и выровненных

поверхностях, сложенных карбонатными породами, развивается дерновый процесс.

Почвообразующим субстратом на данной территории являются аллювиально-делювиальные;

аллювиальные (древние и современные); ледниковые (моренные и флювиогляциальные); озерно-болотные

отложения. В механическом составе преобладает фракция ила. Реакция среды нейтральная. Сумма

поглощенных оснований высокая — 59,9 мг-экв/100 г. В составе поглощенных оснований преобладает

кальций. Эти отложения являются почвообразующей породой для дерново-карбонатных почв.

Изменение естественного фона почвенного покрова по содержанию в нем металлов и металлоидов

складывается из поступления загрязняющих элементов в результате атмосферного переноса, а также за счет

горизонтальной миграции их с внутрипочвенными водами

58

Таблица 2 Характеристики загрязненности техногенных суглинистых грунтов территории месторождения

(валовые формы)

№ Наименование

показателей

Значение, мг/кг ПДК

(ОДК) Точка 1 Точка 2 Точка 3 Точка 4 Точка 5 Точка 6

1 Кадмий 0.34 0,25 0.12 ОД 5 0.19 0,12 2.0

2 Цинк 60,7 62.9 62.0 48.0 58.0 67.4 220,0

3 Никель 39.1 46.1 43,2 32.3 35,2 50.0 80,0

4 Свинец 26,0 30.0 24.0 20.0 20.0 24.0 130.0

5 Мышьяк 20.0 27,0 22.8 14,3 6,8 20.4 10.0

6 Медь 32.2 38,0 42.3 25.8 23.3 40.9 132

Анализ специфических особенностей и условий, характеризующих район рассматриваемого

месторождения показал целесообразность проведение на нарушенных землях мероприятий природоохранного (санитарно-гигиенического) направления рекультивации (консервации) с элементами лесохозяйственного восстановления территорий склада СМП за счет самозарастания лесными видами местной флоры, а также посев трав для предотвращения эрозионных процессов и создания препятствия для поселения сорной растительности.

При формировании рекультивационного слоя необходимо регулирование поверхностного стока по границам возвышенностей и на поверхности с целью осуществления сбора, очистки сточных вод и отвода их в существующую гидрографическую сеть. Целесообразность использование в качестве компонента (противофильтрационного экрана) рекультивационного слоя натриевый бентонит (разновидностей глин природного происхождения) обусловлена в частности тем, что за счет образования «бентонитового геля» они имеют способность «самозалечиваться» при механических повреждениях, которые возникают при перевозке, и воздействии корней растений.

В верхнем покрове (нанесенном ППП либо ППС) формируемой для изоляции отвальных грунтов конструкции, в случае включения в нее даже нескольких искусственных минеральных слоев, на поверхности отвала достаточно быстро начнут происходить изменения. Факторами, лимитирующими развитие растительного покрова, наряду с агрохимическими показателями техногенных почвогрунтов, являются зональные условия территории, наличие в непосредственной близости к нарушенной территории естественных источников обсеменения и т.д. Как показывают многолетние исследования ИГД УрО РАН, растительность вскрышных отвалов приближена к лесной, но видовой состав обеднен, поскольку вместе с изменением рельефа изменены микроклиматические условия, условия произрастания, типы леса. Пионерной растительностью в рассмотренном случае выступают лиственные породы — березы и осины различных видов. Это подтверждается наличием несомкнутых сообществ березы на нижних ярусах и у подножия существующих отвалов на территории месторождения.

Рассмотренный подход позволяет разработать комбинированную технологию

рекультивации/консервации объектов, использующую природный потенциал самовосстановления

экосистемы и традиционные агротехнические мероприятия.

______________________________________________________________________________________________

*Исследования выполнены в рамках Госзадания, тема 0405-2019-0005. Сведения об авторах: Антонинова Наталья Юрьевна, кандидат технических наук, зав. лаборатории экологии горного производства. Институт

горного дела УрО РАН, 620075 г. Екатеринбург, Мамина-Сибиряка, 58 Тел. (343) 350-50-35, E-mail: geoeco@igduran.ru Шубина Любовь Андреевна, научный сотрудник лаборатории экологии горного производства

Институт горного дела УрО РАН, 620075 г. Екатеринбург, Мамина-Сибиряка, 58 Тел. (343) 350-50-35, E-mail: geoeco@igduran.ru

59

УДК 556.502

ПРОЦЕССЫ САМОРЕАБИЛИТАЦИИ ГИДРОСФЕРЫ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ*

Л.С. Рыбникова , П.А. Рыбников

Добыча полезных ископаемых сопровождается интенсивным воздействием на гидросферу. Это вызвано

проведением водопонижения, формированием депрессионных воронок, изменением направления и скорости движения подземных вод, образованием прудов-отстойников, сбросом дренажных вод в речную сеть. Гидросфера водосборов, на которых проводятся горнодобывающие работы, формируется под влиянием не только природных, но и, в значительной степени, техногенных факторов в течение продолжительного периода, исчисляемого иногда десятками и даже сотнями лет (например, угольные бассейны России, Германии, Англии, США; медноколчеданные месторождения России, Испании, США). После прекращения добычи возврат горнопромышленной территории в состояние, как можно более близкое к естественному, возможен, как показывает мировой опыт, только в исключительных случаях при условии, что процесс рекультивации и ревитализации планируется еще на этапе проектирования отработки.

В старопромышленных районах большое значение имеют процессы самовосстановление гидросферы, которые определяют продолжительность периода, в течение которого территория рассматривается как объект накопленного вреда окружающей среде. Анализ состояния гидросферы отработанных медноколчеданных месторождений Среднего Урала показал, что здесь в период отработки происходят процессы, которые приводят к формированию техногенной зоны гипергенеза - сернокислотной коры выветривания. Такие процессы наблюдаются в техногенной зоне аэрации: в осушенной части горного массива, в открытых горных выработках, зонах обрушения, отвалах, в бортах карьеров, в рекультивированных горных выработках. Это происходит в результате нарушения сплошности пород, их измельчения, увеличения поверхности взаимодействия при практически полном поглощении атмосферных осадков, обогащенных кислородом. В ходе эволюции техногенной зоны гипергенеза образуются различные минеральные новообразования: кристаллогидраты сульфатов, гидроксиды, гидроокислы. После заполнения депрессионной воронки эти зоны становятся источником выноса ранее накопленного кислотного потенциала, являясь поставщиком сульфатов, железа, цветных металлов и других элементов в подземные воды на длительный период, что приводят к низким темпам самореабилитации горнопромышленных территорий.

В пределах горнопромышленных ландшафтов отработанного и затопленного в 2003 г. Левихинского рудника (Кировградский район, Свердловская область) в настоящее время формируется несколько типов подземных вод, которые приурочены к шахтным стволам, отвалам, зонам обрушения. Содержание цинка, алюминия, железа, марганца, меди, кадмия, кобальта, серы на два-четыре порядка выше кларковых значений, максимальные значения характерны для шахтных вод, разгружающихся в техногенный водоем.

До настоящего времени показатели химического состава шахтных вод отработанного Левихинского рудника в зоне разгрузки на поверхность выше, чем при эксплуатации рудника. Состав подземных вод здесь сульфатный, гидрокарбонат-ион отсутствует, содержание хлор-иона на уровне фона 25-53 мг/л; среди катионов преобладают алюминий, железо, магний. Минерализация снизилась от 50 г/л в 2007 г. до 13 г/л к настоящему времени. Температура подземных вод 10°С, Еh = 250÷270 мВ, железо практически полностью мигрирует в форме Fe2+. Ранжированный ряд по степени концентрации по отношению к периоду отработки выглядит следующим образом: КMg > КMn > КFe > КZn > КAl > КSO4. Изменение содержания компонентов во

времени хорошо описывается экспоненциальной зависимостью , где - относительная

концентрация вещества, - текущая концентрация, , -

его максимальная и минимальная концентрации. Значения показателя b составляют 0,13-0,22 год-1, период полураспада (уменьшения концентраций компонентов в 2 раза) продолжается около 5,5 лет.

Продолжительность самореабилитации, т.е. длительность периода, в течение которого содержание основных загрязняющих компонентов (меди, цинка, железа) снизится до предельно-допустимых или фоновых значений, составляет десятки и даже сотни лет. В течение этого времени для предотвращения загрязнения поверхностной гидросферы требуется проведение дорогостоящих мероприятий по реализации активной (с использованием реагентов) и пассивной (путем создания каскадной системы для активизации естественных процессов) системы очистки подземных вод старопромышленной территории. ______________________________________________________________________________________________ *Исследования выполнены в рамках Госзадания, тема 0405-2019-0005 и 0328-2019-005 Сведения об авторах: Рыбникова Людмила Сергеевна, доктор старший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства,

Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58. E-mail: luserib@mail.ru, Рыбников Петр Андреевич, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории

геоинформационных и цифровых технологий в недропользовании, Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, 620057, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58

60

УДК 622.013:338.45

МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ПУСТОТ НЕДР*

Ю.О. Славиковская

На сегодня Россия обладает существенным объемом минерально-сырьевого потенциала и по количеству добываемых из недр полезных ископаемых занимает одно из ведущих мест в мире. Минерально-сырьевой комплекс обеспечивает около 70% валовых поступлений в бюджет и на его долю приходится порядка 30% валового внутреннего продукта. Следовательно, учитывая техногенный и природоемкий характер экономики страны, добыча полезных ископаемых на сегодня и ближайшую перспективу по-прежнему останется насущной необходимостью для поддержания общественного благосостояния и дальнейшего развития отечественной экономики.

В современных условиях на урбанизированных территориях с развитым горнопромышленным комплексом все острее проявляются экологические проблемы связанные с накопленным экологическим ущербом образующимся в результате образования и накопления техногенных пустот недр. В связи с этим необходима смена парадигмы недропользования, путем встройки модуля экологической реабилитации техногенных пустот недр в горнотехническую систему обеспечивающего принятие экологически сбалансированных решений при разработки стратегии освоения месторождения.

Таким образом, формирование нового подхода к экологической реабилитации техногенных пустот недр, основанного на формировании их как товарного продукта, обладающих определенной стоимостью и необходимыми технико-экологическими характеристиками, формирующимися ужена предпроектнойстадии освоения месторождения полезных ископаемых с учетом экологических особенностей территории является насущной необходимостью.

По результатам выполненного анализа отечественного опыта реабилитации техногенных пустот недр, установлено, что использование ресурсного потенциала техногенных пустот недр реализуется как правило, в качестве полигонов размещения отходов горнодобывающего производства. Рассмотрению и формированию их как потенциальных объектов для размещения инфраструктурных, социальных, хозяйственно-бытовых и объектов прочего назначения сегодня уделяется недостаточно внимания, при этом наблюдается недоучет экологической составляющей в долгосрочном периоде. Необходимо отметить, что на сегодня ресурсный потенциал техногенных пустот практически не учитывается в региональном развитии территории как в краткосрочной, так и долгосрочной перспективе.

Методический подход к проведению экологической реабилитации должен реализовываться на основе следующих принципиальных положений:

- определение параметров и свойств техногенного объекта на предпроектной стадии в соответствии с требованиями техногенной безопасности территории его размещения;

- комплексность подхода к реализации мероприятий по экологической реабилитации техногенных пустот недр;

- системности ее проведения на основе установления состояния и уровня эколого-экономической безопасности объекта и выявления угрозы со стороны деструктивных природных сил и антропогенного воздействия;

- создания постоянно действующей системы мониторинга объекта экологической реабилитации на всех этапах освоения месторождения полезных ископаемых;

- минимизации текущего техногенного воздействия горнопромышленного комплекса на окружающую среду. - минимизации «накопленного» ущерб, вызванного нарушением геологической среды и изменением

сплошности недр, геодинамическими и гидрогеологическими нарушениями. Оценка эколого-экономической эффективности проведения экологической реабилитации техногенных

пустот недр производилась для условий предприятий ГПК Уральского региона. Использование ресурсного потенциала подземных техногенных пустот в целях размещения отходов горнопромышленного комплекса в объеме 173 тыс.м3/год, сопровождалось получение эколого-экономического эффекта в размере 4,2 млн руб/год и предотвращенным ущербом за счет неразмещения отходов на поверхности в размере 5,4 млн руб/год.

Таким образом, проведение экологической реабилитации техногенных пустот недр позволит обеспечить наиболее полное и экологически сбалансированное освоение георесурсного потенциала на основе многофункциональности использования выработанного пространства за счет придания техногенным пустотам недр необходимых потребительских свойств и потребительской стоимости, что позволит не только обеспечить экологическую безопасность территорий горнопромышленного комплекса на всех этапах жизненного цикла освоения месторождений полезных ископаемых включая постмайнинг, а так же обеспечить снижение социальных и экономических рисков долгосрочного развития территории. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

* Cтатья подготовлена в рамках Госзадания, тема №0405-2019-0005

Сведения об авторе: Славиковская Юлия Олеговна - кандидат экономических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии

горного производства Института горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58, старший научный сотрудник Центра природопользования и геоэкологии Института экономики УрО РАН, г. Екатеринбург, ул. Московская, 29. Е-mail: slavikov1977@mail.ru

61

ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД АБСОРБЦИИ МЫШЬЯКА В ТЕХНОГЕННЫХ СУБСТРАТАХ*

И.Г. Шеломенцев

Глобальная проблема загрязнения мышьяком почвы и воды требует недорогих, технологически

простых и удобных решений, и это метод фиторемедиации – очищение субстрата от поллютантов с помощью растений.

Среди множества видов, Pterisvittata хорошо известен своей необычайной эффективностью в накоплении As. Это было продемонстрировано во множестве исследований, одним из которых является эксперимент, проведенный в Нью-Мексико на основе фитофильтрационной системы с непрерывным потоком [1]. Так, концентрация As в воде была снижена до 2 мкг/л, а расчет стоимости удаления мышьяка из питьевой воды показал, что при расчетном расходе 600 000 литров в сутки затраты на капитальные и расходы на обслуживание составят 134 900 $ в первый год, а за десять лет 273 500 $. В то время как расходы при использовании активированного глинозема составят 128 200 и 447 700 $, за 1 год и за 10 лет, соответственно.

Другое исследование было проведено Srivastavaetal. [2] с использованием водных прудов и Hydrillaverticillata. Было обнаружено, что в 1 г растительной массы содержится 388 мкг As. Общее количество As, удаленного растениями из загрязненной мышьяком воды – 72 % от общего количества As. Несмотря на значительное накопление мышьяка, не наблюдалось никаких токсических эффектов, что демонстрирует возможность использования Hydrilla в качестве эффективного биофильтра.

В Китае был реализован двухлетний проект фиторемедиации почвы, загрязненной мышьяком, кадмием и свинцом [3]. Использование Pterisvittata позволило добиться снижения загрязнения мышьяком с 36,66 до 0,12 мг*кг-1. Помимо того, и уровень загрязнения кадмием и свинцом сократился до безопасного уровня. Стоимость фиторемедиации составила 75 375,2 $/га или 37,7 $/м3, при этом начальные капитальные и эксплуатационные расходы составили 46,02 и 53,98 % соответственно.

Группой учёных [4] был проведен тепличный эксперимент по оценке эффективности и пригодности использования Eichhorniacrassipes для удаления мышьяка из воды с различным уровнем загрязнения. Исследователи выяснили, что процент удаления AsEichhorniacrassipes увеличивается со временем эксперимента, а Eichhorniacrassipesобладает способностью эффективно удалять As из загрязненной воды и имеет потенциал для применения в очистке воды методом биофильтрации.

Эксперимент, проведенный в Ботаническом саду Университета Пенджаба в Лахоре[5], показал, что Eucalyptuscamaldulensis, Terminaliaarjuna и Salixtetrasperma демонстрируют различный уровень устойчивости к мышьяку. Исследование показало, что данные виды могут быть выращены на полях, загрязненных мышьяком, для восстановления почвы, загрязненной мышьяком, а также что E. camaldulensis является хорошим кандидатом для фиторемедиации.

Опыт исследований по данной проблеме демонстрирует, что метод фитоэкстракции может обеспечить основу для развития технологии, которая позволит эффективно очищать загрязненную мышьяком питьевую воду и почву экономически эффективным способом.

Фитоэкстракция является многообещающим методом и очень зависит от множества факторов, таких как пригодность почвы для роста растений, глубина загрязнения, глубина корневой системы растений, уровень загрязнения, срочность очистки и т. д.

Таким образом, существует необходимость в полном понимании физиологии, биохимии используемых растений для фиторемедиации As, так как известна лишь малая группа растений, способных накапливать As в высоких концентрациях и при этом выживать в сильно загрязненных субстратах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Elless, M.P., Poynton, C.Y., Willms, C., Doyle, M., López, A.C., Sokkary, D.A., Ferguson, B.W., &Blaylock, M.J. (2005). Pilot-scale demonstration of phytofiltration for treatment of arsenic in New Mexico drinking water. Waterresearch, 39 16, 3863-72 . 2. Srivastava, Sudhakar&Shrivastava, Manoj& Penna, Suprasanna& D'Souza, Stanislaus. (2011). Phytofiltration of arsenic from simulated contaminated water using Hydrillaverticillata in field conditions. EcologicalEngineering - ECOL ENG. 37. 1937-1941. 10.1016/j.ecoleng.2011.06.012. 3. Xiaoming Wan, Mei Lei, Tongbin Chen,Cost–benefit calculation of phytoremediation technology for heavy-metal-contaminated soil,Science of The Total Environment,Volumes 563-564,2016,Pages 796-802,ISSN 0048-9697,https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.080. 4. Islam, Aminul&Saha, Pranesh& Iqbal, Mosud& Islam, M. & Ahmed, md. (2016). Removal of Arsenic by Water Hyacinth from Arsenic Contaminated Water. InternationalJournalofAgriculturalPapers. 1. 36-41. 5. Ud, Firoz& Ahmad, Din & Ahmad, Nasir & Masood, Khan & Hussain, Mubashar& Malik, Muhammad &Qayyum, Abdul. (2018). Phytoremediation of arsenic-contaminated soils by Eucalyptus camaldulensis, Terminalia arjuna and Salix tetrasperma. JournalofAppliedBotanyandFoodQuality. 91. 10.5073/JABFQ.2018.091.002. ______________________________________________________________________________________________ * Статья подготовлена в рамках Госзадания, тема №0405-2019-0005 . Сведения об авторе: Шеломенцев Иван Глебович - младший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства Института

горного дела УрО РАН, 620075 г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58

62

СОДЕРЖАНИЕ

УРАЛЬСКИЙ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ФОРУМ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА «ГОРНОЕ ДЕЛО/URAL MINING» ……………………………

3

Конференция «ГЕОМЕХАНИКА В ГОРНОМ ДЕЛЕ»

А.Д. Сашурин СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ В ГЕОМЕХАНИКЕ ………………………….. 8

А.Е. Балек СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЕ НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В МАСШТАБАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ……………………………………………………………………………………………….

9

А.А. Панжин, Н.А. Панжина ДИАГНОСТИКА ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ В РАЙОНЕ г. КАТАВ-ИВАНОВСК ……………………………………………………………………………………………..

10

Е.Л. Сосновская, А.Н. Авдеев ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННОГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КРИОГЕННЫХ УСЛОВИЙ НА ПРИМЕРЕ ИРОКИНДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ……………………………………………………………………………………………….

11

Ю.П. Коновалова, В.И. Ручкин ВЛИЯНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ ДВИЖЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД …………………………………………………………………..

13

А.А. Панжин, Н.А. Панжина ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОНИТОРИНГОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ …………………………………..

13

С.Н. Тагильцев, А.А. Панжин ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В РАЙОНЕ КАЧКАНАРСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ………………………………………………………………………

16

Я.И. Липин, Р.В. Криницын МЕХАНИЗМ ЗАТОПЛЕНИЯ СОЛЯНЫХ РУДНИКОВ И МЕРЫ ПО ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ …………………………………………………………………………………….

17

И.Л. Озорнин ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАГРУЗОК НА КРЕПЬ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ В ИЕРАРХИЧЕСКИ БЛОЧНОЙ СРЕДЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ …………………………………………………………………………….

17

Р.В. Криницын ГЕОДЕФОРМАЦИОННЫЙ ПОЛИГОН И ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ШАХТЕ МАГНЕЗИТОВАЯ …………………………………………………………………………………….

18

С.В. Сентябов НОВЫЕ ПОДХОДЫ И ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ НА РУДНИКАХ ПРИ ВЕДЕНИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ ………..

19

Д.А. Менгель ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЕВЕРНОГО УЧАСТКА СОКОЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОТРАБОТКИ ………………………..

19

А.Н. Каюмова УЧЕТ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ В НОРМАТИВНОЙ БАЗЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЪЕКТОВ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ …………………………………..

21

О.Д. Харисова ПРОГНОЗ ОБРУШЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ……………………………………………………………………………..

22

Е.Ю. Ефремов АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ВОДНОГО ПИТАНИЯ ПРОРЫВОВ ГЛИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ СОКОЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ……………………...

22

Р.С. Шеметов ОБОСНОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОНИТОРИНГА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ …………….

23

О.А. Хачай, О.Ю. Хачай АКУСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗОН АНОМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПОЛОЖЕНИЙ, ПОВЕРХНОСТЕЙ, ОЦЕНКА КАТАСТРОФИЧЕСКОГО РИСКА ..

25

С.Н. Тагильцев, А.В. Чередниченко, В.С. Тагильцев КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ГИДРОГЕОМЕХАНИКИ, ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И БИОЛОКАЦИИ ДЛЯ ВЫБОРА МЕСТ ЗАЛОЖЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН ………………………………………………………...

26

А.В. Зубков ПРОБЛЕМЫ С ИЗМЕРЕНИЯМИ ДЛИННЫ И ВЕСА ………………………………………… 27

Т.Ш. Далатказин, П.И. Зуев ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ПРИБОРТОВЫХ УЧАСТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДОНОМЕТРИИ ПРИ ОТКРЫТОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ………………………………………………………………

27

63

Д.В. Григорьев, А.С. Ведерников ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОМОГРАФИИ ДЛЯ ПОИСКОВ КАРСТОВЫХ ПУСТОТ В УСЛОВИЯХ СОЛЕОТВАЛА …………………………………………

28

Т.Ф. Харисов, В.В. Мельник, А.Л. Замятин КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ПОИСКА НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ……………

30

Е.Ю. Ефремов РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ ВОРОНОК ОБРУШЕНИЯ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИИ В МУЛЬДЕ СДВИЖЕНИЯ ……………………………………..

30

А.С. Ведерников, Д.В. Григорьев, П.И. Зуев ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА ………………………………………………………………………………..

31

А.Л. Замятин ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ ГЕОФИЗИКИ ………………………………………………………………………………………..

32

А.В. Гладырь, М.И. Рассказов, А.А. Терешкин, А.В. Константинов РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ АСКГД «PROGNOZ ADS» НА ОПЫТНОМ УЧАСТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КУКИСВУМЧОРР» ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ……………………

33

А.В. Усанова ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ С ОПАСНЫМИ ПРИРОДНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ …………………………………………………………………………………...

34

Д.Е. Мельник СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БОЛЬШИХ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ……………………………………

35

С.В. Усанов ПОДРАБОТАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ. ОТ ИССЛЕДОВАНИЯ ДО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ….. 36

В.В. Мельник ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ОСУШЕНИЯ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ……………………………………………………………………………………………………………….

37

Д.А. Менгель РЕЗУЛЬТАТЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ НА ШАХТЕ "СОКОЛОВСКАЯ" МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ……………………………………..

38

А.В. Зубков, Ю.Г. Феклистов, С.В. Сентябов УТОЧНЕНИЕ И МОНИТОРИНГ ПАРАМЕТРОВ СМЕЩЕНИЯ ОСИ СТВОЛА ШАХТЫ КЛЕТЕВАЯ НА ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО ДО ГЛУБИНЫ -990 МЕТРОВ ……………………………………………………………………………………..

39

Конференция «ПРОБЛЕМЫ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА»

А.Г. Журавлев ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ ………………………………………………………………………………………………

40

Л.С. Хохолко ОБЩИЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ КАРЬЕРНЫХ САМОСВАЛОВ БЕЛАЗ …………….. 42

И.Г. Шилов БЕСКОНТАКНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ И РАСЧЁТ ОБЪЁМА НАСЫПНОГО ГРУЗА В ПЕРИМЕТРЕ КУЗОВА САМОСВАЛА LaseTVM – Truck Volume Measurement ………………………….

44

А.Г. Журавлев, М.А. Чендырев, И.А. Глебов, В.А. Черепанов РАЗРАБОТКА РЕГЛАМЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГОРНОГО И ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ………………………………………………………………………………………………….

46

И.А. Глебов КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОРАБОТКИ ПРИБОРТОВЫХ И ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ …………………………………………………………………………………….

47

А.В. Семенкин ОБОСНОВАНИЕ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА РУДНЫХ КАРЬЕРАХ ..

48

Ю.А. Бахтурин ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АДАПТАЦИОННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАРЬЕРОВ ………………………………………………………………………………………………

49

Конференция «РАЗВИТИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ВО ВЗРЫВНОМ ДЕЛЕ»

С.Н. Жариков, В.А. Кутуев, П.В. Меньшиков ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНОГО МАССОВОГО ВЗРЫВА НА ОХРАНЯЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ ПРОМПЛОЩАДКИ ПРИ ОБРУШЕНИИ МЕЖЭТАЖНОГО ЦЕЛИКА ...

51

С.Н. Жариков, В.А. Кутуев ВЫЯВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ВЫЕМОЧНЫХ РАБОТ С БУРОВЗРЫВНЫМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОПОСТАВЛЕНИЯ ПО ЭНЕРГОЁМКОСТИ ……………...

52

А.С. Флягин, П.В. Меньшиков, С.С. Таранжин ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ФРОНТЕ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ НА ПРИМЕРЕ ДЕМОНТАЖА РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТАНЦИИ В ЕКАТЕРИНБУРГЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ ………………………………………………………………………………………………………….

53

64

Р.И. Сухов , А.С. Реготунов , Д.А. Гращенко ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД …………………………………………………………………………………….....................................

54

П.В. Меньшиков, С.С. Таранжин, А.С. Флягин О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ УКРЫТИЙ ПРИ ВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ……………………………………………………………………………………

56

Конференция «ГеоЭкоТех»

Н.Ю. Антонинова, Л.А. Шубина МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ МИГРАЦИИ ПОЛЛЮТАНТОВ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ/РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ………………………………………………………………………………………………………….

57

Л.С. Рыбникова , П.А. Рыбников ПРОЦЕССЫ САМОРЕАБИЛИТАЦИИ ГИДРОСФЕРЫ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ……………………………………………………………………

59

Ю.О. Славиковская МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ПУСТОТ НЕДР ………………………………………………………………………………...

60

И.Г. Шеломенцев ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД АБСОРБЦИИ МЫШЬЯКА В ТЕХНОГЕННЫХ СУБСТРАТАХ ………………………………………………………………...

61

ГОРНОЕ ДЕЛО

Материалы VIII Уральского горнопромышленного форума

(6-8 ноября 2019 года)

Рекомендовано к изданию Ученым советом ИГД УрО РАН

Публикуемые тезисы печатаются в авторском представлении

Институт горного дела УрО РАН

620075, г. Екатеринбург, ул Мамина-Сибиряка, 58

Компания Экспоград

г. Екатеринбург