Московский экономический журнал 9/2020

УДК 622.1:622.271

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10638

Изменчивость интенсивности трещиноватости с глубиной на удерейском месторождении

Variability of fracture intensity with depth at Ozereyka field

Боос Иван Юрьевич, ассистент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Патачаков Игорь Витальевич, кандидат технических наук, доцент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Гришин Арсений Александрович, ООО НИП «Сибмаркпроект», геолог, arseniy.grishin.2012@mail.ru

Абдуллаева Анна Анатольевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Разин Антон Игоревич,  Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» 

Актелова Анастасия Юрьевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Boos Ivan Yurievich, assistant, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Putchkov Igor V., candidate of technical Sciences, associate Professor, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Grishin Arseny Aleksandrovich, Sibmarkproekt NIP LLC, geologist, arseniy.grishin.2012@mail.ru

Abdullayeva Anna A., Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Razin Anton Igorevich, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Akalova Anastasiya, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Аннотация. В процессе обоснования устойчивых параметров бортов карьеров Удерейского месторождения были проведены исследования зависимости интенсивности трещиноватости от глубины. Материалом изучения являлись геологическое описание керна восьми скважин, пробуренных с целью изучения геомеханических свойств массива для проектирования карьера, а также структурно-геологические разрезы по данным скважинам. Была определена зависимость интенсивности трещиноватости по интервалам глубины. Установлено уменьшение количества трещин по мере углубления в массив, это позволит обосновать более экономически выгодные параметры бортов на нижних горизонтах.

Summary. During the study of the stable parameters of pit Udereysk field studies have been conducted based on the intensity of fracturing with depth. The study material was a geological description of the core of eight wells drilled to study the geomechanical properties of the massif for quarry design, as well as structural and geological sections based on these wells. The dependence of the fracture intensity on the depth intervals was determined. A decrease in the number of cracks as they go deeper into the massif is established, which will allow us to justify more cost-effective parameters of the sides at the lower horizons.

Ключевые слова: трещиноватость, глубина, коэффициент структурного ослабления, физико-механические свойства, месторождение «Удерейское», скважина, керн.

Keywords: fracturing, depth, structural attenuation coefficient, physical and mechanical properties, Udereyskoye field, well, core.

При проектировании карьера, важное значение имеют углы откоса его бортов. Заниженные параметры приводят к увеличению коэффициента вскрыши, что снижает экономические показатели разработки, завышенные параметры, в свою очередь, могут привести к нарушению устойчивости бортов в виде оползней и обрушений. Поэтому важной задачей при проектировании карьеров является обоснование рациональных устойчивых параметров бортов карьеров.

Для обоснования устойчивости откосов уступов и бортов карьеров необходимо знать прочностные свойства горных пород и структурно-тектонические особенности прибортового массива. К первым относятся плотность γ, сцепление κ, угол внутреннего трения ρ. сопротивление на сжатие σ_сж, сопротивление на растяжение σ_р.

Обычно физико-механические параметры определяются в лабораторных условиях на породных образцах. Но существует проблема перехода от физико-механических характеристик в образце к характеристикам в массиве. В частности, показатель сцепления κ в массиве в сотни раз меньше, чем в образце, это связано с нарушенностью массива трещинами разного генезиса.

Для перехода к физико-механическим характеристикам в массиве используют коэффициент структурного ослабления в массиве (λ) [2, 9].

Н – глубина залегания пород, м;

l — средний размер элементарного структурного блока, м;

а — коэффициент, зависящий от прочности пород в монолитном образце и характера трещиноватости.

Размер элементарных структурных блоков «1» зависит от интенсивности и направленности систем трещин в массиве. Поэтому очень важно анализировать трещиноватость массива при проектировании карьеров.

Объектом изучения являлось месторождение «Удерейское» расположенное в Мотыгинском районе Красноярского края. Материалом изучения являлись описание керна восьми скважин, пробуренных с целью изучения геомеханических свойств массива для проектирования карьера, а также структурно-геологические разрезы по данным скважинам. Целью изучения являлось изучение зависимости интенсивности трещиноватости от глубины.

Исходя из анализа материалов описания керна была составлена таблица, отражающая распределение трещин в керне по глубине для каждой из скважин (таблица 1).

По данным вышележащей таблицы были построены графики с линиями тренда, показывающие изменение распределения трещин по глубине по каждой из скважин (Рисунок 1-8).

Анализ результатов инженерно-геологической документации керна скважин Удерейского золото-сурьмяного месторождения показывает, что число трещин уменьшается по мере углубления в массив. Это позволит завысить угол откосов и высоту уступов на нижних горизонтах карьера, за счёт уменьшения коэффициента структурного ослабления (λ) при проектировании бортов карьеров и геомеханическом обосновании.

Литература

1. Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Шпакова М.В. Расчет устойчивости карьерных откосов по программе STABILITY ANALYSIS. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. № 8. С. 56-63.
2. John Read, Peter Stacey Guidelines for open pit slope design/editors, CSIRO, 2009, Reprinted with corrections, 2010, Published exclusively in Australia. 544 p.
3. Козырев А. А., Рыбин В. В. Геомеханическое обоснование рациональных конструкций бортов карьеров в тектонически напряженных массивах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2015. Т. 2. № 2. С. 245–250.
4. Козлов Ю.С., Мочалов А.М., Пушкарев В.И., Сапожников В.Т., Фисенко Г.Л. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. – Ленинград., ВНИМИ, 1972г.165 с.
5. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. Москва.: Недра, 1965. 378 с.
6. Демин А. М. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. Москва.: Недра, 1973. 232 с.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Управление устойчивостью карьерных откосов: Учебник для вузов. – Издательство Московского государственного горного университета, издательство «Горная книга». 2008. – 683 с.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Гальперин, А.М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломирования специалистов «Горное дело». – Москва. Горная книга, 2012. – 480 с.
13. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Ляшенко В. И. Развитие научно-технических основ мониторинга состояния горного массива сложноструктурных месторождений. Сообщение 2 // ГИАБ. 2017. № 3. С. 123–141.
16. Шпаков П. С., Поклад Г. Г., Ожигин С. Г., Долгоносов В. Н. Выбор прочностных показателей пород для расчета параметров устойчивых откосов // Маркшейдерия и недропользование. 2002. № 2. С. 37–41.
17. Левин Е. Л., Половинко А. В. Влияние неопределенности физико-механических свойств пород прибортового массива на коэффициент запаса устойчивости борта карьера, вероятность его обрушения и оценка зоны развала обрушившихся масс // Горный журнал. 2016. № 5. С. 14–20.
18. Semenyutina, A., Sapronova, D., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Adapting the seasonal rhythms of development on the example of dendrological collection of the federal scientific center of agroecology of the russian academy of sciences . World Ecology Journal, 10(2), 75-87. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4
19. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88-109. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.5

References

1. Shpakov P.S., Yunakov Yu.L., Shpakova M.V. Raschet ustojchivosti kar`erny`x otkosov po programme STABILITY ANALYSIS. Gorny`j informacionno-analiticheskij byulleten` (nauchno-texnicheskij zhurnal). 2011. № 8. S. 56-63.
2. John Read, Peter Stacey Guidelines for open pit slope design/editors, CSIRO, 2009, Reprinted with corrections, 2010, Published exclusively in Australia. 544 p.
3. Kozy`rev A. A., Ry`bin V. V. Geomexanicheskoe obosnovanie racional`ny`x konstrukcij bortov kar`erov v tektonicheski napryazhenny`x massivax // Fundamental`ny`e i prikladny`e voprosy` gorny`x nauk. 2015. T. 2. № 2. S. 245–250.
4. Kozlov Yu.S., Mochalov A.M., Pushkarev V.I., Sapozhnikov V.T., Fisenko G.L. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu uglov naklona bortov, otkosov ustupov i otvalov stroyashhixsya i e`kspluatiruemy`x kar`erov. – Leningrad., VNIMI, 1972g.165 s.
5. Fisenko G. L. Ustojchivost` bortov kar`erov i otvalov. Moskva.: Nedra, 1965. 378 s.
6. Demin A. M. Ustojchivost` otkry`ty`x gorny`x vy`rabotok i otvalov. Moskva.: Nedra, 1973. 232 s.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Popov V.N., Shpakov P.S., Yunakov Yu.L., Upravlenie ustojchivost`yu kar`erny`x otkosov: Uchebnik dlya vuzov. – Izdatel`stvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, izdatel`stvo «Gornaya kniga». 2008. – 683 s.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Gal`perin, A.M. Geomexanika otkry`ty`x gorny`x rabot: uchebnik dlya studentov vuzov, obuchayushhixsya po napravleniyu podgotovki diplomirovaniya specialistov «Gornoe delo». – Moskva. Gornaya kniga, 2012. – 480 s.
13. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Lyashenko V. I. Razvitie nauchno-texnicheskix osnov monitoringa sostoyaniya gornogo massiva slozhnostrukturny`x mestorozhdenij. Soobshhenie 2 // GIAB. 2017. № 3. S. 123–141.
16. Shpakov P. S., Poklad G. G., Ozhigin S. G., Dolgonosov V. N. Vy`bor prochnostny`x pokazatelej porod dlya rascheta parametrov ustojchivy`x otkosov // Markshejderiya i nedropol`zovanie. 2002. № 2. S. 37–41.
17. Levin E. L., Polovinko A. V. Vliyanie neopredelennosti fiziko-mexanicheskix svojstv porod pribortovogo massiva na koe`fficient zapasa ustojchivosti borta kar`era, veroyatnost` ego obrusheniya i ocenka zony` razvala obrushivshixsya mass // Gorny`j zhurnal. 2016. № 5. S. 14–20.
18. Semenyutina, A., Sapronova, D., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Adapting the seasonal rhythms of development on the example of dendrological collection of the federal scientific center of agroecology of the russian academy of sciences . World Ecology Journal, 10(2), 75-87. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4
19. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88-109. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.5