Исследование ослабленности массива пород при подземной добыче руд

Оптимизация процессов подземной разработки месторождений осуществляется за счет рационального использования энергии для получения заданной крупности руд. Ее успех зависит от учета свойств разрушаемой среды. Важную роль в управлении энергией играет ослабленность пород природными и техногенными силовыми полями. Для внесения коррективов в общую модель управления энергией нужны сведения о строении массива, получаемые геофизическими методами. Поскольку для уменьшения выхода негабаритных или излишне измельченных фракций минералов в процессе отбойки используют регулирование затрат энергии взрыва на степень разупрочнения пород, целью исследования является определение эффективности использования геофизических методов для оперативной и корректной оценки состояния породных и закладочных массивов при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых. Ослабленность массивов пород оценивается методом электрометрических исследований в бескерновых разведочных скважинах. Сопоставлением данных о степени ослабленности установлено наличие корреляционной связи между участвующими параметрами, что позволяет выразить зависимость между ними. Дана оценка эффективности использования геофизических методов для дифференциации природных и искусственных массивов по ослабленности геологическими и технологическими силовыми полями. Для определения коэффициента ослабления по кажущемуся сопротивлению пород использованы материалы электрометрического каротажа. На основе выявленной зависимости породный массив дифференцирован по степени ослабленности пород. Дифференцированы и детализированы особенности составляющих комплекса геофизических методов исследований. Приведены методология и результаты подземного электрозондирования последовательной градиент-установкой с помощью теоретических кривых на конкретном металлическом месторождении с определением проводимости пород и расстояния до выработки. Дифференцированно дана оценка корректности геофизических методов: ослабленности пород электрометрическим каротажем скважин, а опережающее оконтуривание зон неоднородностей в массивах месторождений – электрозондированием вдоль стенок выработок. На основании проведенных опытных работ по выявлению структурных границ в массиве метод электрозондирования вдоль стенок выработок рекомендован для практического применения. При использовании скважинного электрозондирования сходимость экспериментальных кривых с теоретическими недостаточна.

1. Goodarzi A., Oraee-Mirzamani N. Assessment of the Dynamic Loads Effect on Underground Mines Supports. In: 30th International Conference on Ground Control in Mining. 2011. P. 74–79.

2. Woodward K., Wesseloo J. Observed spatial and temporal behaviour of seismic rock mass response to blasting. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015;115(11):1044–1056.

3. Голик В. И., Савелков В. И., Гашимова З. А., Келехсаев В. Б. Модели взаимодействия природных и технических систем на основе геомеханической сбалансированности при добыче руд. Вектор ГеоНаук. 2018;(1(2)):21–28.

4. Голик В., Комащенко В., Моркун В., Ирина Г. Повышение эффективности взрывного разрушения на руднике новых методов инициирования скважинных зарядов в карьерах. Металлургическая и горнодобывающая промышленность. 2015;7(7):383–387.

5. Cardu M., Seccatore J., Vaudagna A., Rezende A., Galvão F., Bettencourt J. S., Tomi de G. Evidences of the influence of the detonation sequence in rock fragmentation by blasting. Part I. REM: Revista Escola de Minas. 2015;68(3):337–342.

6. Khani A., Baghbanan A., Norouzi S., Hashemolhosseini H. Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2013;(60):345–352.

7. Kidybinski A. The role of geo-mechanical modelling in solving problems of safety and effectiveness of mining production. Archives of Mining Sciences. 2010;55(2):263–278.

8. Najafi A. B., Saeedi G. R., Farsangi M. A. E. Risk analysis and prediction of out-of-seam dilution in longwall mining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014;70:115–122.

9. Oraee-Mirzamani K., Ping Y. J., Zhong C. W., Sen Y. D., Qiang Y. J. Numerical determination of strength and deformability of fractured rock mass by FEM modeling. Computers and Geotechnics. 2015;64:20–31.

10. Golik V., Komashchenko V., Morkun V., Irina G. Improving the effectiveness of explosive breaking on the bade of new methods of borehole charges initiation in quarries. Metallurgical and Mining Industry. 2015;7(7):383–387.

11. Молев М. Д., Страданченко С. Г., Масленников С. А. Теоретическое и экспериментальное обос-нование построения региональных систем мониторинга безопасности техносферы. Журнал инженерных и прикладных наук АРПН. 2015;10(16):6787–6792.

12. Golik V., Komashchenko V., Morkun V., Zaalishvili V. Enhancement of lost ore production efficiency by usage of canopies. Metallurgical and Mining Industry. 2015;7(4):325–329.

13. Molev M. D., Stradanchenko S. G., Maslennikov S. A. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technospheric. ARPN Journal of Engineering and Applied Sci-ences. 2015;10(16):6787–6792.

14. Голик В. И., Савелков В. И. Гашимова З. А., Келехсаев В. Б. К мониторингу состояния массива пород при освоении недр в течение неопределенно долгого периода времени. Вектор ГеоНаук. 2018;(1(2)):48–60.

15. Семенова И. Э., Аветисян И. М., Земцовский А. В. Геомеханическое обоснование отработки запа-сов глубокого горизонта в сложных горно-геологических и геодинамических условиях. Горный информаци-онно-аналитический бюллетень. 2018;(12):65–73.

16. Куранов А. Д. Методика прогнозирования напряженно-деформированного состояния горного массива при комбинированной разработке Коашвинского месторождения. Горный журнал. 2015;(1):67–71.

17. Заалишвили В. Б., Бурдзиева О. Г., Закс Т. В., Кануков А. С. Информационный мониторинг распределённых физических полей в пределах урбанизированной территории. Геология и геофизика Юга России. 2013;(4):8-16.

18. Плешко М., Панкратенко А., Ревякин А., Щекина Е., Холодова С. Новые технологии подземных сооружений в условиях сдержанных городских условий. In: E3S Web of Conferences. 2018;33:02036. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302036.

19. Дмитрак Ю. В., Логачева В. М., Подколзин А. А. Геофизическое прогнозирование нарушенности и обводненности массива горных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006;(11):35–36.

20. Качурин Н. М., Стась Г. В., Корчагина Т. В., Змеев М. В. Геомеханические и аэрогазодинамиче-ские последствия подработки территорий горных отводов шахт Восточного Донбасса. Известия Тул. гос. ун-та. Сер. «Науки о Земле». 2017;(1):170–182.

21. Качурин Н. М., Стась Г. В., Калаева С. З., Корчагина Т. В. Геоэкологическая оценка эффективности защиты окружающей среды и природоохранительных мероприятий при подземной добыче угля. Изве-стия Тульского государственного университета. Сер. Науки о Земле. 2016;(3):62-79.

22. Дмитрак Ю. В., Логачева В. М., Подколзин А. А. Геофизическое прогнозирование нарушенности и обводненности массива горных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006;(11):35–36.

23. Заалишвили В. Б., Бурдзиева О. Г., Закс Т. В., Кануков А. С. Информационный мониторинг распределенных физических полей в пределах урбанизированной территории. Геология и геофизика Юга России. 2013;(4):8–16.

24. Комащенко В. И., Васильев П. В., Масленников С. А. Технологиям подземной разработки месторождений КМА – надежную сырьевую основу. Известия Тул. гос. ун-та. Сер. «Науки о Земле». 2016;(2):101-114.

25. Snelling P. E., Godin L., McKinnon S. D. The role of geologic structure and stress in triggering remote seismicity in Creighton Mine, Sudbury, Canada. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2013;58:166–179.

26. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н. Расширение сырьевой базы горнорудных предприятий на основе комплексного использования минеральных ресурсов месторождений. Горный журнал. 2013;(12):29–33.

27. Грязев М. В., Качурин Н. М., Захаров Е. И. Тульский государственный университет: 85 лет на службе отечеству. Горный журнал. 2016;(2):25–29.