Модель Пермского Политеха повысит безопасность и эффективность разработки месторождений полезных ископаемых

Статья опубликована в журнале «Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле». Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России.

Горная выработка – это искусственная полость, созданная в недрах земли. Она появляется в результате извлечения полезных ископаемых при разработке месторождения. Работы в горных выработках, в которых происходит промышленная добыча полезного ископаемого, называются очистными. На современных рудных шахтах они обычно включают: отбойку — отделение руды от массива и дробление ее на куски; доставку рудной массы до транспортной выработки; вторичное дробление негабаритных кусков; иногда закладку или крепление очистного пространства.

После выемки полезного ископаемого образуется выработанная область, которая оказывает влияние на устойчивость горных пород на десятки, а иногда и сотни метров, что наиболее сильно проявляется в условиях больших глубин.

В Волгоградской области на Гремячинском месторождении калийных солей идет строительство первого в России глубокого калийного рудника. Планируемая глубина горных работ достигает 1300 метров и предопределяет высокий уровень напряжений (нагрузки). Этот показатель приводит к процессам непрерывного деформирования как самой рудной залежи, так и пород, в которых она заключена, что может стать причиной обрушений.

Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель для оценки влияния очистных работ на устойчивость горных выработок в условиях глубокого калийного рудника. Она откалибрована и проверена на основе результатов комплекса лабораторных и натурных (шахтных) исследований.

Модель политехников учитывает множество факторов, которые позволяют прогнозировать состояние горных пород с течением времени. Например: фактический уровень напряжений на глубине ведения работ; свойства пород (прочность, плотность, параметры ползучести); наличие в массиве неоднородностей. Особое место в модели уделено прогнозированию поведения контактов породных слоев, так как именно они являются «слабым» звеном в горном массиве.

«Благодаря нашей модели предприятие сможет прогнозировать влияние выемки полезного ископаемого на окружающие породы и своевременно принимать меры для безопасной и эффективной разработки месторождения. Модель учитывает слоистое строение, неоднородности массива, изменение механических характеристик солей с течением времени и многое другое. Это дает возможность прогнозировать поведение горной выработки во время эксплуатации на несколько лет вперед», – поделился кандидат технических наук, доцент кафедры Разработка месторождений полезных ископаемых ПНИПУ Иван Морозов.

Ученые ПНИПУ разработали модель, которая позволяет прогнозировать состояние породного массива в процессе ведения горных работ. Ее уже использует ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий» на Гремячинском месторождении калийных солей для регулирования параметров разработки. Модель также можно использовать при отработке запасов других глубоко залегающих месторождений, что позволит повысить безопасность и эффективность их разработки.

ПНИПУ

877 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше