Переход на подземную отработку кимберлитовых месторождений является для АК «АЛРОСА» одной из важнейших задач в настоящий момент. Отсутствие мирового и отечественного опыта ведения подземных работ в сложных горно-геологических условиях (наличие водоносных горизонтов, многолетнемерзлых пород, нефте – и газопроявления и пр.) и суровых климатических условиях Севера выдвигают перед проектировщиками горняками серьезные проблемы, связанные с выбором эффективных и безопасных технологий и их параметров. Учитывая большие глубины залегания рудных тел (более 1 км), низкую прочность руд и вмещающих пород и ее изменчивость в широких пределах, геомеханические исследования приобретают первостепенное значение. Сведения о геомеханическом состоянии горных пород являются основой для правильного выбора технических решений и обеспечения безопасных условий труда горняков на всех этапах функционирования горного предприятия.
Специфика подземного ведения горных работ такова, что воспользоваться накопленным опытом решения задач геомеханики при открытой разработке кимберлитовых трубок практически невозможно. Это связано не только с изменением информации о состоянии и свойствах горных пород с глубиной и различием температурных режимов. Появляются новые типы пород (в частности, соли), требуется более детальное знание показателей механических свойств рудного массива для обоснования устойчивости горных выработок (для карьеров основное внимание уделялось исследованиям вмещающих пород, слагающих откосы), изменяются параметры процесса сдвижения, особенно при разработке рудных тел ограниченных размеров в плане. Отработка глубоких горизонтов сопровождается запредельным деформированием горных пород, что при наличии хрупких горных пород приводит к появлению новой формы проявления горного давления (динамических форм разрушения). Качественные закономерности формирования напряженного состояния в конструктивных элементах систем разработки уступают здесь место строгому количественному анализу. Без этого невозможно распространить полученный опыт ведения горных работ на другие горнотехнические условия (глубины разработки) и объекты, а также на выбор параметров иных технологических решений.
В 2005 г. на месторождении трубки «Интернациональная» начаты работы по реконструкции бортов карьера при одновременном ведении подземных горных работ. Отработка запасов переходной зоны от открытых к подземным работам наиболее ответственный участок с точки зрения обеспечения безопасных условий труда. Наличие водоносного горизонта ниже дна карьера требует оставления предохранительного целика, обеспечивающего защиту горных выработок от затопления. Выбор параметров целика и последующий контроль его состояния должен базироваться на результатах комплексных исследований с использованием аналитических и натурных методов. Прогнозные оценки параметров процесса сдвижения рудного массива могут быть получены по результатам математического моделирования состояния целика, достоверность которых определяется надежностью исходных данных о физико-механических свойствах массива. Имеющиеся данные геологоразведочных и эксплуатационно-разведочных работ по механическим свойствам горных пород явно недостаточны, разрозненны и не охватывают значительной толщи вмещающих пород. Для получения более полной картины состояния пород, обобщения полученных результатов на массив при сходных по составу и строению литологических типах пород, выделения на их основе инженерно-геологических комплексов (в зависимости от масштаба решаемых задач) поставлена задача разработать базу данных геоинформационной модели месторождения, на основе которой возможна статистическая обработка данных о физико-механических свойствах пород и установление основных взаимосвязей между ними, анализ информации в пределах месторождения и корректное привлечение данных по трубке «Мир».
Цель формирования обобщенной базы данных – иерархически структурировать исходную информацию, а именно:
- геометрические параметры расчетной области рудного тела;
-данные о начальном напряженном состоянии массива горных пород;
- деформационные и прочностные свойства горных пород,
- для проведения расчетов с использованием упругой геомеханической модели месторождения.
В ходе выполнения работы, предложена следующая структура базы данных (рисунок), состоящая из четырех основных видов таблиц, отображающих типы хранимых данных геоинформационной модели месторождения:
- Скважины. Таблица содержит описание скважин, из которых были отобраны образцы, углы наклона и координаты устья.
- Образцы (объекты геомеханических исследований). Таблица содержит данные о типоразмере образцов, глубине отбора, координатах, а также принадлежности образца к конкретной скважине.
- Испытания. Таблица описания результатов проведения экспериментов по определению деформационных, прочностных и физических свойств над экземплярами таблицы «Образцы»
- Геологические данные. Литологическое описание образцов и данные об их трещиноватости.
