Главная – Журналы – Поиск по журналам

Уникальные связи параметров вызванной поляризации (ВП) со строением межфазных поверхностей раздела и порового пространства пород обеспечивают высокий интерес прикладной науки — обеспечивает непрерывное расширение области применения метода. Физико-химическая теория явления ВП пород имеет заменное количество пробелов. Последнее обусловлено сложность процессов, формирующих вторичные электрические поля в горных породах. До настоящего времени результаты лабораторных исследования остаются основным источником «новых знаний» о механизмах и процессах, протекающих в горных породах под действием электрического поля. В последнее 10 лет выдвинуто несколько новых гипотез, механизмов и моделей ВП пород с включениями электронопроводящих минералов (ЭМ), ключевые особенности которых описаны в статье. Эти гипотезы активно обсуждаются и используются для интерпретации данных ВП, полученных в лаборатории и поле. В работе приводятся результаты экспериментального изучения ВП межфазной границы «шунгит – поровая влага», выполненного на синтетической капиллярной модели пород с включением ЭМ. На основе вольтамперометрических измерений установлены основные особенности поляризации шунгита в водном растворе NaCl. Дается оценка величины токов обмена, динамики поляризации межфазной границы раздела при различных плотностях тока, особенности релаксации межфазного потенциала. Впервые приводятся измерения электрических токов, текущих в модели и внутри включения шунгита — токов ВП. Доказано, что релаксации электрического поля в модели и токов ВП имеют идентичные зависимости. Экспериментально подтверждена пропорциональность интенсивности поляризации включения шунгита нормальной компоненте тока на межфазной поверхности раздела «шунгит-поровая влага». Полученные и опубликованные материалы указывают на доминирующую роль механизма электродной поляризации включений ЭМ в породах. Приводится описание наиболее вероятного механизма ВП межфазной поверхности «ЭМ-поровая влага» в породах.

Выполнены исследования напряженно-деформированного состояния породных массивов с верификацией по результатам наблюдений за выработками, эксплуатируемыми в условиях Старобинского и Петриковского месторождений калийных солей. Сравнивались качественные и количественные параметры зон предельного состояния в окрестности выработки для умеренных и больших глубин в соответствии с комплексным критерием. Предложены формулы для определения размеров зон предельного состояния для больших глубин, учитывающие особенности геологического строения рассматриваемых месторождений. Рассмотрен алгоритм численного моделирования процесса формирования породных блоков в окрестности выработок на основе введения специальных блочных элементов в виде систем упругих и вязко-упругих связей. Результаты исследований могут использоваться при планировании горных работ для оценки устойчивости выработок и выбора мер их охраны и крепления.

Представлены данные мониторинга деформаций земной поверхности за 40-летний период. Выявлены пространственно-временные параметры геодинамических движений на основе анализа многолетних наблюдений за процессом сдвижения. Создана база данных мониторинга процесса сдвижения для классификации, моделирования и оценки геодинамических движений, для аналитической работы по выявлению закономерностей в больших массивах информации. Выполнен статистический и вейвлет-анализ скоростей изменения вертикальных перемещений земной поверхности. Проведено районирование земной поверхности Сарановского месторождения хромитов и прилегающих территорий, где расположены населенный пункт и промышленные объекты. Результаты исследований могут быть использованы для обнаружения ранее неизвестных параметров геодинамических процессов на земной поверхности, предупреждения аварий, связанных с утратой устойчивости капитальных объектов при разработке месторождений полезных ископаемых.

Описана методика оценки параметров зоны сдвижения, развивающейся в окрестности выработанного пространства, заполненного твердеющей смесью, при отработке кимберлитовых месторождений АК “АЛРОСА”. Показана возможность применения численного моделирования напряженно-деформированного состояния и основных положений, закрепленных в нормативной литературе. Обозначена проблема недостаточности современных методик и нормативных документов определения границ зоны опасных сдвижений. Результаты предложенных решений соответствуют фактическому состоянию массива горных пород на кимберлитовых рудниках “Интернациональный” и “Айхал”. При отработке запасов системами с твердеющей закладкой подземного рудника “Мир-Глубокий” показана локализация области опасных деформаций в окрестности выработанного пространства. Рассчитаны параметры зоны сдвижения на руднике “Мир-Глубокий”.

Рассмотрена техногенная сейсмическая активность, сопровождающая разработки железорудных месторождений в Горной Шории. В 2024 г. в районе населенных пунктов Шерегеш и Таштагол произошли ощутимые землетрясения с локальными магнитудами 4.5 и 4.6 соответственно. Обнаружен эффект частичной синхронизации активизаций в районе трех шахт “Таштагольская”, “Шерегешская” и “Казская” с одновременным усилением сейсмичности в период с 2012 г. по настоящее время. Сейсмические активизации демонстрируют пульсирующий характер, с периодическим затуханием процесса как по энергетическому уровню, так и по количеству событий, и с последующим его возобновлением. Показано, что энергетический уровень сейсмических активизаций коррелирует с режимом добычи полезных ископаемых и неуклонно повышается в соответствии с ростом темпов разработки месторождений.

Разработан метод адаптации параметров буровзрывных работ для сложноструктурных месторождений, основанный на синтезе объединенной зонной теории разрушения горных пород и теории импульса взрыва. Представлен порядок практической корректировки параметров буровзрывных работ с учетом горно-геологических условий. Метод состоит из комплекса мониторинга свойств массива, анализа данных, выбора технических приемов и оценки их эффективности через интегральный критерий, учитывающий безопасность, качество дробления и экономические показатели. Предложена классификация влияющих на импульс взрыва технических приемов и их комбинаций, способствующих снижению сейсмического воздействия, разлета кусков породы и минимизации затрат. Особое внимание уделено управлению пиковым давлением и длительностью импульса. Результаты работы позволяют адаптировать параметры буровзрывных работ для неоднородных массивов, повысить промышленную безопасность и эффективность работ. Перспективы связаны с интеграцией технологий искусственного интеллекта и созданием цифровых баз данных для прогнозирования последствий взрывов.

Образующиеся после взрыва крупные негабариты затрудняют отгрузку и транспортировку горной массы, что ведет к снижению производительности труда, увеличению себестоимости добычи. Рассмотрен показатель механической удельной энергоемкости шарошечного бурения с целью его использования в качестве критерия буримости пород для месторождения Коктасжал (Казахстан). На два буровых электрических станка DML-1200 устанавливалось дополнительное оборудование для регистрации исследуемых параметров энергопотребления. Определены взаимосвязи удельного расхода взрывчатого вещества с удельной энергоемкостью взрывного разрушения и пределом прочности на сжатие, между средним размером куска и удельной энергоемкостью бурения. При проектировании массовых взрывов на открытых работах обоснован переход от механической удельной энергоемкости бурения к удельной энергоемкости взрывного разрушения и в дальнейшем к прогнозированию размера среднего куска взорванной горной массы. Экспериментальные взрывы на карьере Коктасжал показали положительные результаты, открывающие перспективы исследований в этом направлении.

Рассмотрен вариант системы разработки с магазинированием руды при отработке крутопадающих залежей жил небольшой мощности. Применительно к практике эксплуатации большинства действующих отечественных подземных рудников выполнено численное моделирование напряженно-деформированного состояния рудопородного массива, характерного для гравитационно-тектонической модели геосреды. Установлены закономерности распределения напряжений в конструктивных элементах технологии в зависимости от мощности залежи, глубины залегания и технологического исполнения. Выявлено существенное влияние нарушенности пород на устойчивость горных выработок и рудных целиков различного назначения. Определены безопасные параметры системы разработки, унифицированные к типовым горно-геологическим и геомеханическим условиям разрабатываемых месторождений.

Выполнено геомеханическое обоснование варианта технологии подэтажного обрушения с плоским днищем при отработке параллельно расположенных рудных тел, разделенных породным прослоем переменной мощности. Разработана параметрическая модель ведения горных работ с обрушением, учитывающая случай максимального развития фронта очистных работ на подэтажах с переменными его параметрами. Получены расчетные закономерности распределения максимальных главных и касательных напряжений, их концентрации и разгрузки в основных элементах системы разработки. Установлены участки массива пород вокруг различных обнажений, в том числе подготовительных и нарезных выработок, которые в бόльшей степени подвержены разрушению при развитой тектонике. Рассмотрение в задачах разного расстояния заложения полевых штреков и наклонного съезда в породах висячего бока рудной залежи по глубине выемки показало состоятельность технологических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию выработок в меняющихся горно-геологических и горнотехнических условиях на весь период выемки запасов. Обоснованы порядок и очередность отработки сближенных рудных залежей месторождения, гарантирующих вероятность обрушения вмещающих пород в выработанное пространство для управления горным давлением. Определены параметры системы разработки подэтажного обрушения с понижением горизонта очистных работ, при которых обеспечивается безопасность и эффективность добычи полезных ископаемых.