Лаборатория физико-технических геотехнологий

Основана в 1995 г. академиком РАН М. В. Курленей. С 1995 г. по настоящее время заведующем лаборатории является д.т.н., профессор А. А. Еременко. Наиболее известными разработками лаборатории являются: математическая модель расчета напряженно-деформированного состояния массива, критерии удароопасности горных пород, региональные и локальные способы снижения удароопасности, технологии крупномасштабной взрывной отбойки и освоения рудных месторождений на основе исследования геомеханических процессов.

Основное направление деятельности

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

Определены условия формирования удароопасной ситуации при разработке Таштагольского железорудного месторождения до и в период землетрясения; установлено, что в эпицентральной зоне землетрясения на фоне общего затухания сейсмической активности отмечается в отдельные периоды времени увеличение энергии афтершоков, особенно при ведении взрывных работ на глубоких горизонтах в шахте.

Установлены функциональные зависимости распределения ударов горно-тектонического типа при технологических взрывах и показатель сейсмической угрозы для шахты, расположенной на сейсмоопасной территории рудного месторождения, который включает частоту динамических явлений в квартал (α_Д ); α₃ = S_r / S , площадь зоны действия горных ударов с интенсивностью, превышающей 10² Дж (S_r ) и площадь сейсмоопасной территории как в шахте, так и на дневной поверхности (S):
Полученные результаты имеют принципиальное значение для оценки сейсмической опасности на удароопасных месторождениях при динамическом воздействии, на основе полученных зависимостей распределения горных ударов разработаны способы управления горным давлением, которые прошли успешную апробацию при разработке месторождений Сибири.

Получено новое решение задачи о перераспределении напряжений в обрушаемых технологических блоках, показывающее, что основным фактором, позволяющим эффективно использовать при разрушении энергию статического поля напряжений, является геометрия и взаиморасположение свободных от усилий поверхностей, образованных на различных этапах короткозамедленного взрывания концентрированных зарядов, и определить условия, при которых достигается качественное дробление горной массы.

В натурных условиях проведены исследования сейсмического воздействия массовых взрывов, проведенных на глубине 500–700 м, на горный массив в районе железорудных месторождений Горной Шории. Установлено, что на земной поверхности скорость колебания сыпучих наносных грунтов в 2–3 раза выше, чем в скальных породах; в подземных условиях — динамические явления в разных точках массива возникают не одновременно, а скорость их распространения на расстоянии 30–400 м от очагов взрывов колеблется от 40 до 1,5 м/с. Такой эффект обусловлен не только ведением взрывных работ, но и напряженно-деформированным состоянием массива горных пород. Полученные результаты позволят определить сейсмическую уязвимость горных выработок и наземных сооружений при проведении взрывных работ.

Разработана математическая модель определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород, учитывающая последовательность отработки и отбойки рудных блоков, а также порядок возведения закладочного массива.

Важнейшие результаты прикладных исследований

Для системы разработки с массовым обрушением руд обоснованы геометрические параметры очистной выемки, обеспечивающие безопасность и эффективность добычи. Установлено, что повышение устойчивости отрабатываемого массива горных пород и снижение уровня напряжений достигается изменением геометрических параметров.

Создана новая технология взрывной отбойки горных пород подземным способом, получившая премию Правительства РФ в области науки и техники. При применении новой технологии добыто более 50 млн. т. руды с экономическим эффектом около 380 млн. руб.