Научное обоснование и разработка рациональных, природоохранных геотехнологий и их элементов, методов и технических средств освоения месторождений твердых полезных ископаемых Севера со сложными горно-геологическими и природно-климатическими условиями разработки

Цель работы – обоснование и разработка рациональных, природоохранных геотехнологических решений, методов и технических средств освоения месторождений твердых полезных ископаемых Севера со сложными горно-геологическими и природно-климатическими условиями их разработки, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности горных работ за счет максимально возможного извлечения полезных ископаемых из недр и снижения непроизводительных затрат при разведке, добыче, переработке и использовании минерального сырья на основе комплексной оценки и учета особенностей строения, состава и криогенного состояния массивов горных пород месторождений криолитозоны. Методы исследования – методы математического, физического и горно-геологического моделирования, научного обобщения, систематизации, аналогий, сравнений, математической статистики, корреляционный и пространственный анализы, методы электроразведки (георадиолокация, БИЭП, электротомография), опытно-промышленные испытания, экспериментальные работы на стендах, опытных образцах, в натурных условиях. Объект – массив, в том числе взорванный, и образцы мерзлых горных пород, угледобывающие предприятия малой мощности в труднодоступных арктических районах Северо-Востока РФ, подземные геотехнологии при разработке рудных месторождений криолитозоны, россыпные месторождения криолитозоны, наледи, ледяной покров. Краткая характеристика основных результатов. Разработана методика полевых геофизических подповерхностных, наземных и воздушных измерений для изучения криогенных процессов и объектов в массиве горных пород криолитозоны с учетом электрофизических свойств зондируемых сред, сезонности планируемых работ и последовательности применения геофизических методов. Отмечается необходимость разносезонных измерений (в зимнее (весеннее) время, когда горные породы максимально промерзшие, и летом, в период оттайки) для уточнения возможного диапазона свойств, а также криогенного состояния горных пород. Разработаны критерии и основные требования к освоению месторождений твёрдых полезных ископаемых в удаленных районах Северо-Востока с их дифференциацией по инвестиционной привлекательности и социально-экономической значимости. Экспериментальными исследованиями на образцах, структурно сопоставимых с взорванным массивом, установлены закономерности изменения прочности на срез образцов горных пород в зависимости от процентного содержания включений и связующего. Экспериментальными исследованиями на физической модели установлены закономерности изменения размеров и пропорций эллипсоида выпуска, воронки внедрения и критической высоты выпуска отбитой руды, склонной к смерзанию, при площадном выпуске в зависимости от ее влажности в условиях отрицательного температурного режима очистного пространства. Возможные области применения результатов исследований при: геофизических исследованиях для оценки геокриологической обстановки на участках ведения горных работ при освоении россыпных месторождений криолитозоны; подготовке бизнес-планов и проектов реконструкции или создания малых добывающих предприятий в регионе; разработке и корректировке планов развития арктических муниципальных образований; разработке рекомендаций по технологии выпуска руды, склонной к повторному смерзанию; выборе типов и моделей выемочной техники для разработки взорванных смерзающихся горных пород; обосновании эффективной технологии и параметров открытых горных работ, адаптированных к условиям месторождений криолитозоны в зависимости от прочностных характеристик разрабатываемых пород.