2015/2014/2013/2012/2011/2010/2009/2008/2007/2006/2005

Комплексное решение задач эксплуатации месторождений
твердых полезных ископаемых

Разработана методология комплексного решения задач эксплуатации месторождений твердых полезных ископаемых Северо-Запада Арктической зоны России, обеспечивающая повышение эффективности, промышленной и экологической безопасности добычи и переработки минерального сырья, на основе информационных технологий моделирования объектов, процессов горно-обогатительного производства и геоэкотехнологий в соответствии с которой на примере Ковдорского рудного узла создана трехмерная цифровая модель бадделеит-апатит-магнетитового, апатит-штаффелитового и апатит-карбонатитового месторождений с дифференциацией по содержанию и запасам основных и попутных компонентов, выполнено геомеханическое обеспечение безопасной отработки месторождений, обоснованы принципы создания топологий технологических схем и технологий переработки рудного и техногенного цирконий-фосфорсодержащего сырья, методология водоподготовки промышленных сточных вод и методологический подход к рекультивации породных отвалов.

Геотехнология

В целях обеспечения экологически безопасной разработки месторождений твердых полезных ископаемых, на примере апатит-нефелинового месторождения Партомчорр, содержащего редкоземельные элементы, обоснована технология подземной разработки с предконцентрацией отбитой руды и утилизацией пустой породы в выработанном пространстве. На базе трехмерной цифровой модели с дифференциацией по содержанию и запасам основных и попутных компонентов разработан методический подход к определению параметров грузопотоков при подземной добыче руды. Выполнено технико-экономическое обоснование системы внешнего транспорта руды от рудника до обогатительной фабрики в условиях экологических ограничений.

Разработана методика расчета параметров углубочной системы разработки, в основе которой лежит воспроизводство готовых и подготовленных к выемке запасов руды, обеспечивающих планомерно-цикличное развитие рабочей зоны карьера при полном использовании имеющихся технологических резервов.

Разработан регламент опытно-промышленной отработки запасов нижнего яруса месторождения «Олений Ручей», обеспечивающий за счёт отказа от скипового подъёма и перехода на транспортирование руды по наклонному конвейерному стволу снижение сроков ввода подземного рудника в эксплуатацию и снижение затрат при отработке месторождения на 1.7 млрд. руб.
 
Разработана методика оценки степени структурного ослабления прибортовой части породного массива карьера по результатам сейсмонаблюдений за массовыми взрывами, основанная на аналогии сейсмического действия массовых взрывов и природных землетрясений и позволяющая решать задачи обеспечения устойчивости борта карьера с учётом фактической степени его структурного ослабления.

Геомеханика

Создана геоинформационная система оценки геомеханических условий отработки удароопасных месторождений, базирующаяся на программных средствах моделирования объектов горной технологии, расчёта напряжённо-деформированного состояния массива и комплексирования их с результатами микросейсмического и деформационного мониторинга техногенно нарушенной геологической среды в едином информационном пространстве.
 
На основе многолетних исследований геомеханического состояния прибортового массива экспериментально установлены взаимосвязи между нарушенностью и напряжённостью пород в тектонически напряженных массивах, что позволяет более надёжно дифференцировать борт карьера по степени устойчивости. При этом установлен оптимальный диапазон напряжений в массиве пород, при котором обеспечивается наибольшая устойчивость борта (0.1-0.5) сж.

На основании результатов комплексных натурных исследований поля напряжений удароопасного месторождения «Олений ручей» и численного моделирования НДС массива при различных проектных вариантах развития горных работ обоснованы параметры системы подземной разработки в отметках +1800 м, обеспечивающие эффективность и безопасность выемки полезного ископаемого. Разработаны профилактические мероприятия по предотвращению горных ударов.

Разработан многоуровневый комплекс трехмерных геомеханических моделей удароопасного месторождения урановых руд «Антей» (ОАО «ППГХО»), позволивший впервые получить численную оценку параметров зон концентраций напряжений на глубоких горизонтах при отработке полезного ископаемого с закладкой очистных пространств. Дан перспективный прогноз местоположения удароопасных зон с углублением горных работ до 1000м от дневной поверхности. Установлено, что коэффициент концентрации максимальных сжимающих напряжений под закладочным массивом увеличивается с глубиной и составляет на горизонте -120м Kmax=1,5. Адекватность моделей реальным геомеханическим условиям подтверждена результатами сопоставительного анализа с данными сейсмоакустического мониторинга и визуального обследования выработок.

Установлены условия формирования очагов горно-тектонических ударов при отработке пологопадающих сближенных рудных залежей в тектонически напряженных массивах. Показано, что очаг удара зарождается в междупластье сближенных залежей при совместной их отработке, вследствие наложения зон концентрации растягивающих напряжений на концах обеих залежей и вспарывания барьера между ними до дневной поверхности.

В натурных условиях режимными георадарными определениями выявлен и прослежен механизм формирования зоны повышенной фильтрации, приводящий к суффозионному размыву и механической потере противофильтрационной прочности ограждающего грунтового сооружения. Компьютерным моделированием установлены параметрические зависимости проседания низового склона и смещения тела сооружения от размеров зоны и скорости фильтрации воды, что предоставляет научную основу для решения обратной задачи оценки надежности и устойчивости ограждающего сооружения по результатам геодезических и геометрических измерений.

Разработан способ оценки состояния скальных пород георадиолокацией, основанный на показателе электромагнитной восприимчивости пород ПЭВ, отражающей их интегральную характеристику «нарушенность-водонасыщенность». Для Ковдорского массива пород установлено, что увеличение степени их трещиноватости и водонасыщенности предопределяет возрастание ПЭВ от 0 до 10. Предложенный подход позволяет оперативно оценивать состояние пород и дифференцировать их по степени нарушенности.

На основе анализа частотных спектров сейсмических колебаний, распространяющихся в массиве, обоснован динамический показатель контроля нарушенности массива, определяемый как:  , где f0 – частота спектрального максимума колебаний породной отдельности, ∆f – ширина полосы частот в пределах значений амплитуд, превышающих 0.7•Аmax, позволяющий более надежно идентифицировать структуру массива пород. 

1   2