Прогнозирование обрушений земной поверхности является сложной задачей, которая решается сегодня эмпирическими способами. Используются различные зависимости, принимающие в учет размеры и угол падения рудного тела, глубину залегания, наличие или отсутствие закладки. Однако влияние трещиноватости, прочностных характеристик массива, тектонических нарушений на процесс сдвижения практически игнорируется. Численное моделирование в PROROCK позволяет решить данную задачу.
Риддер-Сокольное полиметаллическое месторождение, находящееся в восточном Казахстане, представляет собой систему из примерно 10 тыс. обособленных рудных тел линзообразной формы. Отработка месторождения ведется системами как с обрушением, так и с закладкой. В результате отработки рудных тел без закладки в некоторых случаях на поверхности происходят провалы.
Для моделирования отобраны несколько случаев образований провалов на земной поверхности, которые произошли в результате отработки обособленных рудных тел. Рудные тела во всех случаях имеют изометричную в плане форму. При моделировании учитывались известные тектонические нарушения, направления трещиноватости и порядок отработки рудных тел.
На рисунках ниже показаны результаты моделирования образования провалов. На рисунках показаны жирными сплошными линиями фактические контуры воронок обрушений, а также тонкими линиями — контуры рудных тел. Тектонические нарушения на рисунках показаны штрихпунктирной линией.
Результат моделирования одного из обрушений представлен как видео:
Кроме того, выполнено моделирование развития в массиве над одним из отработанных рудных тел зоны разрушений, контуры которой изучены посредством бурения скважин. На рисунке ниже показаны контуры выработки, а также зон разрушения по данным измерений и по итогам симуляции. Можно заметить, что рассчитанные контуры зоны разрушений очень близки к измеренным. В модели кроме трещиноватости и порядка отработки учтено также влияние вышележащих выработок.
По итогам выполненного анализа можно сказать, что моделирование позволяет прогнозировать рост зон разрушений в породном массиве и на земной поверхности с развитием горных работ и выполнять достаточно точную оценку размеров зон разрушений. Факт образования провала спрогнозирован верно во всех шести моделях.
Размеры зоны разрушений над вытянутой по нормали к плоскости разреза очистной выемкой определены с ошибкой менее 40%.
Площадь зоны разрушений во всех случаях рассчитывается с погрешностью до 10%. Получить подобные результаты иными способами расчёта практически невозможно.
Подробнее о данной модели можно почитать в тезисах конференции: Ilyasov B., Makarov A., Biryuchiov I. PREDICTION OF ROCK MOVEMENTS USING A FINITE-DISCRETE ELEMENT METHOD. EUROCK 2018.