AP26196937 – Разработка инновационных методов повышения устойчивости горных выработок при повторной отработке подземных рудников путем исследования воздействия взрывных нагрузок на горный массив

Цель – Разработка инновационных методов повышения устойчивости горных выработок при повторной отработке подземных рудников. Достижение цели будет осуществлено за счет исследования негативного воздействия статических и динамических нагрузок на горные выработки и анализа напряженно-деформированного состояния крепей в условиях наличия подземных отработанных пустот.

Актуальность: Актуальность проекта обусловлена необходимостью повышения эффективности использования минерально-сырьевой базы в условиях истощения поверхностных запасов и перехода к повторной отработке месторождений. Длительная эксплуатация подземных рудников приводит к накоплению остаточных напряжений и снижению устойчивости горных выработок. Дополнительную опасность представляют сейсмические воздействия от массовых взрывов, которые усиливают риск разрушений и аварий. Существующие методы оценки и обеспечения устойчивости часто не учитывают реальные условия, включая наличие подземных пустот и пространственное расположение взрывных работ. Это приводит к снижению точности прогнозов и повышению производственных рисков. В связи с этим возникает необходимость разработки инновационных подходов, обеспечивающих безопасную и эффективную эксплуатацию подземных горных выработок.

Научный руководитель: Кандидат технических наук, Ассоциированный профессор, Сердалиев Ердулла Турганбекович

Ожидаемые и достигнутые результаты: По итогам первого этапа проекта проведён комплексный анализ геомеханических условий рудников Жезказган и Малеевское, что позволило систематизировать ключевые параметры горных пород. Установлены диапазоны физических и механических характеристик, включая плотность 2,8–3,0 т/м³, модуль деформации 22–26 ГПа, сцепление 6–6,5 МПа и угол внутреннего трения 41–43°, а также определены уровни напряжений (σv = 7–10 МПа, σh = 5–8 МПа). Полученные данные стали основой для формирования исходных коэффициентов, необходимых для последующего численного моделирования устойчивости выработок. В результате сравнительного анализа 28 технологий крепления выявлено, что наиболее эффективной является комбинированная система с применением модифицированного фибробетона и фибергласовых анкеров. Установлено, что такая система обеспечивает прирост устойчивости горных выработок на 20–25% по сравнению с традиционными решениями. Доказано, что модифицированный фибробетон обладает повышенной прочностью (30–32 МПа при сжатии и около 5 МПа при растяжении), превышающей характеристики стандартного набрызгбетона. Также определено, что применение облегчённых материалов позволяет снизить массу крепи на 25–30%, сократить расход материалов до 15% и уменьшить трудоёмкость работ на 15–18% при одновременном повышении устойчивости выработок.