Формирование природно-технических систем разработки месторождений твердого минерального сырья на основе конвергентных технологий

Опережающий рост потребления минерального сырья приводит к быстрому истощению запасов невозобновляемых ресурсов литосферы, усложнению условий и увеличению глубины разработки месторождений. Современный этап технологического развития минерально-сырьевого комплекса характеризуется наличием общих для всех видов полезных ископаемых особенностей: - добыча минерального сырья всегда сопровождается извлечением на земную поверхность и складированием на ней пустых пород в объемах соизмеримых, а чаще превосходящих объем самого полезного ископаемого;- функциональная структура применяемых горных технологий построена таким образом, что добыча полезного ископаемого в зоне техногенного разрушения литосферы и защита этой зоны от последствий геомеханического возмущения прилегающих участков литосферы всегда совмещены во времени; - экологические проблемы, возникающие в процессе добычных работ при крупномасштабном техногенном преобразовании литосферы, рассматриваются по остаточному принципу с использованием критериев и методов, которые не учитывают ни характер нарушаемых экосистем, ни функциональную структуру и видовой состав их биоты; - энергетическое обеспечение масштабного освоения минеральных ресурсов литосферы (как одной из наиболее энергоемких отраслей экономики) основано на опережающем извлечении из той же литосферы жидких, твердых и радиоактивных энергоносителей.Научная новизна предлагаемых в проекте подходов определяется тем, что решаемая в рамках фундаментальной проблемы научная задача представляет собой новое научное направление в геотехнологии, развитие которого строится на основе теории конвергенции наук путем трансформации в техносферу принципов функционирования биологических систем.В рамках существующей сегодня парадигмы развития горных технологий, основанных на экстенсивных методах преодоления горного давления и избавления от отходов, неизбежной платой за локальную геомеханическую безопасность при ведении добычных работ, является появление очагов опасных напряжений в налегающих массивах и повышение потерь балансовых запасов в целиках различного размера и назначения. В рамках развития научного задела для решения поставленной фундаментальной проблемы на основе известных физических представлений о твердом теле с неоднородностями была выдвинута и разработана гипотеза о том, что при подземной разработке месторождений (которая по сути представляет собой процесс формирования в литосфере антропогенных неоднородностей с уменьшенной средней плотностью) условия воспроизводства устойчивых динамических структур в литосфере будут определяться релаксационными процессами на внешнем контуре неоднородности.Поэтому опережающее формирование этого контура открывает реальную возможность преодоления, обозначенного выше локального противоречия, за счет того, что при формировании и развитии зоны техногенного разрушения процессы добычи полезного ископаемого и защиты от последствий геомеханических возмущений литосферы разделяются во времени.Геотехнологическая идея открывает принципиально новые возможности повышения экологической и экономической эффективности за счет целенаправленной компоновки во времени и пространстве горных технологий с различным уровнем избирательности очистной выемки. При этом, экономическая идея нового подхода заключается в том, что эффективность предлагаемых решений обеспечивается за счет функционально обоснованного сочетания высоко- и малозатратных геотехнологий, соотношение между которыми определяется конкретными геологическими условиями. Развитие изложенных положений о возможностях и направлениях реализации идеи на основе гомеостатической трансформации принципов функционирования биологических систем создания конвергентных горных технологий подземной разработки представляет собой теоретическую базу совершенно нового научного направления в развитии геотехнологии, как горной науки об извлечении полезных ископаемых из недр в процессе комплексного освоения минеральных ресурсов Земли и фундаментальную основу для создания качественно новых общеметодологических подходов и горных технологий разработки месторождений твердых полезных ископаемых с различным геологическим строением.