Методология управления геодинамическими рисками при ведении горных работ в высоко-напряженных массивах скальных пород

Разработана методология управления геодинамическими рисками при ведении горных работ в высоконапряженных массивах скальных пород, отличающаяся тем, что осуществляют прогноз и профилактику не отдельного динамического события, а кризисной области, опасной по динамическим проявлениям горного давления типа горных ударов и техногенных землетрясений, что повышает безопасность и экономическую эффективность горных работ. Методология реализована в виде экспертных систем оценки геомеханической ситуации в районе ведения горных работ и обоснования профилактических противоударных мероприятий.

Для оценки геомеханической ситуации в районе ведения горных работ и управления геодинамическими рисками используется разработанная в лаборатории методика диагностики критических состояний участков геологической среды, позволяющая на основе анализа горно-геологической информации, инструментальных измерений в массиве и моделирования методом конечных элементов дать прогнозную оценку изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) массива пород и выбрать технические решения по обеспечению безопасности горных работ.

Блок-схема методики управления геодинамическими рисками.

Преимуществом численного моделирования по сравнению с другими методами прогноза удароопасности (геодинамическое и геомеханическое районирование, визуальное обследование горных выработок, контроль сейсмичности массива горных пород, наблюдение по сетям локальных станций контроля удароопасности) является возможность перспективного прогноза удароопасности, а также сравнение вариантов и выбор рационального порядка ведения работ на стадии долгосрочного и перспективного планирования. Методика включает в себя два информационных блока регионального прогноза и детального моделирования и анализа информации, блок инструментального контроля выявленного в первых двух блоках опасного участка и блок технических решений по снижению геодинамического риска.

Все расчеты по данной метрике выполняются с использованием программного комплекса Sigma3D, разработанного в Горном институте КНЦ РАН. Созданный программный комплекс, обеспечивающий последовательные экспертные оценки состояния массива на разных масштабных уровнях, позволяет не только осуществлять региональный прогноз зон повышенных концентрации напряжений на уровне рудника или шахтного поля, но и с необходимой степенью обоснованности разрабатывать и принимать технические решения, обеспечивающие снижение вероятности возникновения динамических форм проявления горного давления.

Однако, как показывает опыт, по причине неоднородности состава и строения горных пород в массиве, неполной геомеханической и геологической информации, вынужденных (ситуативных) отступлений от проекта горных работ в руднике могут возникать кризисные ситуации, сопровождаемые внезапными разрушениями горных выработок, в том числе и по причине динамических явлений в массиве пород. В производственном процессе любой кризис является крайне нежелательным явлением и подлежит незамедлительному устранению. Поскольку все кризисные ситуации развиваются по универсальной модели, то и ликвидацию этих ситуаций следует осуществлять по типовому алгоритму.

Блок-схема ликвидации кризисной ситуации.