Исследование динамических режимов и установление оптимальных управляющих процессов выпуска рудной массы из подземных очистных камер

Современные горные предприятия с подземным способом разработки характеризуются высоким уровнем автоматизации производства и широким набором современных технических средств, работающих, в том числе, автономно. Среди передовых решений – дистанционное управление горной техникой, направляемой в забой оператором, находящимся в безопасной от возможных обрушений зоне, а также внедрение автономных и полуавтономных погрузочно-доставочных машин, работа которых корректируется из пунктов управления, расположенных на поверхности . Вместе с тем, при добыче руд камерными системами разработки, вывод персонала в безопасную зону не исключает аварий и инцидентов, связанных с внезапными обрушениями отбитой рудной массы различной природы. По мере выпуска (доставки) руды, непосредственно в забое происходят непрогнозируемые завалы оборудования. Устойчивость конструктивных элементов очистных камер и прилегающих горных выработок является главной нерешенной научной проблемой подземной геотехнологии. В настоящее время частичное решение данной проблемы состоит в комплексном анализе горно-геологических характеристик массива и тензора природного поля напряжений. Для безопасного ведения работ при определении азимутов проходки выработок применяется оценка трещиноватости и устойчивости массива численным и аналитическими методами. Обеспечивается трехмерное геомеханическое моделирование с выявлением мест, склонных к вывалообразованию. Вместе с тем, на большинстве горных предприятий с подземным способом разработки, даже на участках, не относимых к удароопасным, ввиду сильной нарушенности анизотропных массивов, особенно после проведения взрывных работ, часто происходят отслоения горной массы различного объема по мере выпуска. При экспдуатации дистанционно-управляемых и автономных средств доставки рудной массы (как правило, погрузочно-доставочных машин), возникают аварии и инциденты, связанные с обрушениями из верхних частей выработанного пространства очистных камер заколов, вывалов кусков горной массы по системам трещин, обрушений мелко- и крупногабаритных кусков по контуру отбойки и многих мелких проявлений, обрушения элементов крепи и закладочного массива. Основной объем отслоений происходит: со стороны висячего бока камеры; в ослабленном массиве по литологическим контактам; при расположении и отработке камер по простиранию рудного тела; при отработке камер в зоне растягивающих напряжений. Частая причина отслоений и связанных с этим аварий и инцидентов – сильно нарушенный массив и преобладание горизонтальных напряжений. Очевидно, что все рассмотренные негативные явления и процессы при отработке запасов подземных очистных камер, включая вывалы отдельных кусков, отслоения и обрушения различной природы, завалы оборудования проявляются исключительно по мере выпуска отбитой рудной массы. Однако, в мировой практике научных исследований, ввиду невозможности нахождения в очистном пространстве людей и оборудования, до настоящего времени отсутствуют работы, посвященные изучению динамики выпуска руды при одновременной оценке динамично изменяющегося очистного пространства с идентификацией опасностей. Выявленная научная проблема связана с недостаточным объемом знаний для объяснения пространственно-временных взаимосвязей между процессом выпуска рудной массы и проявлением опасных явлений и процессов в динамично формирующемся очистном пространстве подземных камер. Научная новизна работы состоит в получении новых научных знаний об опасных явлениях и процессах, проявляющихся в подземных очистных камерах по мере выпуска рудной массы, что обеспечит возможность прогноза в режиме реального времени обрушений и иных опасностей различной природы, своевременного безопасного вывода дорогостоящего оборудования и персонала из призабойной зоны и очистной камеры, а также откроет новое направление в подземной геотехнологии, связанное с ликвидацией опасностей на базе применения беспилотных технологий.