Геомеханика

Карьеры, подземные выработки, отвалы и другие горнотехнические объекты находятся в сложных условиях взаимодействия с массивом горных пород. Геомеханика позволяет оценить состояние массива, выявить потенциально опасные зоны и обосновать безопасные параметры ведения горных работ.

Ошибки в оценке прочности, трещиноватости, напряженного состояния и влияния подземных вод могут привести к деформациям, обрушениям, простоям и росту затрат.

Геомеханическое направление СМТ выполняет полный цикл работ: анализ исходных данных, геомеханическую доменизацию массива, оценку массива по рейтинговым классификациям (RMR, Q, GSI и т.д.), обработку структурных измерений, расчеты устойчивости, численное и блочное моделирование, аудит принятых проектных решений и разработку инженерных рекомендаций.

Для решения этих задач применяются профильные программные комплексы: Leapfrog и Micromine — для подготовки геологической и структурной основы расчетов; Dips, UnWedge, RocTunnel3 и RocSlope2/RocSlope3 — для структурного и кинематического анализа; Slide2/Slide3 и SBlock2/SBlock3 — для расчетов устойчивости уступов, бортов, берм и отвалов; RS2/RS3 и EX3 — для 2D/3D численного моделирования напряженно-деформированного состояния массива.

Методы и расчетные инструменты геомеханического анализа

Мы подбираем расчетный инструмент под задачу, стадию проекта и качество исходных данных. В зависимости от объекта применяются методы предельного равновесия, кинематический анализ, эмпирические классификации массива, аналитические расчеты и 2D/3D численное моделирование.

Программное обеспечение используется как расчетная среда, но ключевое значение для нас имеют корректная постановка задачи, обоснованные свойства массива, учет структурных нарушений и инженерная интерпретация результатов.

Leapfrog (геологическая и структурная основа)

Leapfrog используются для подготовки геологической, литологической и структурной основы расчетной модели. На этом этапе уточняются границы инженерно-геологических доменов, положение рудных тел, контактов, разломов и зон ослабления. Для геомеханических расчетов такая модель является основой для назначения свойств массива и построения расчетной схемы.

Micromine (подготовка исходных данных для геомеханического анализа)

Micromine – это «цифровой двойник» месторождения. Micromine применяется для работы с горно-геологическими данными, блочными моделями, пространственной привязкой горных выработок и подготовкой исходной информации для геомеханического анализа. Это важно при интеграции геологии, проектных контуров горных работ и расчетных доменов массива.

Dips (анализ трещиноватости)

Dips используется для стереографического анализа трещиноватости и ориентированных структурных измерений. Программа позволяет выделить основные системы трещин, оценить кинематические механизмы неустойчивости откосов и выработок: плоскостное скольжение, клиновое скольжение, опрокидывание и вывал блоков.

Slide2 / Slide3 (расчет устойчивости откосов)

Применяются для расчета устойчивости откосов уступов и бортов карьеров и отвалов методами предельного равновесия. В расчетах учитываются слоистость массива, поверхности ослабления, поровое давление, фильтрационные силы, сейсмическое воздействие и расчетные сочетания нагрузок.

SBlock2 / SBlock3 (блочный анализ устойчивости уступов и бортов)

Применяются для анализа устойчивости блоков, формируемых трещинами, разрывными нарушениями и свободными поверхностями уступов или бортов карьеров. Расчеты позволяют выявлять структурно обусловленные механизмы неустойчивости, оценивать коэффициент запаса устойчивости и обосновывать мероприятия по снижению риска вывалов и локальных обрушений.

UnWedge, RocTunnel3, RocSlope2 / RocSlope3 (структурный и блочный анализ устойчивости)

Применяются для оценки устойчивости блоков, формируемых системами трещин, разрывными нарушениями и свободными поверхностями подземных выработок, тоннелей, уступов и откосов. Расчеты позволяют выявлять кинематически возможные механизмы неустойчивости, оценивать коэффициент запаса устойчивости и обосновывать крепь, разгрузочные мероприятия или локальное изменение параметров горных работ.

RS2 / RS3 (численное моделирование НДС массива)

Применяются для 2D- и 3D-моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Эти программные комплексы позволяют оценивать перераспределение напряжений, зоны пластических деформаций, влияние этапности горных работ, устойчивость подземных выработок, взаимодействие карьера и подземного рудника, а также работу крепи и закладочного массива.

В геомеханических расчетах RS2/RS3 используются для проверки проектных решений, выявления потенциально опасных зон и обоснования мероприятий по управлению геотехническими рисками.

Как мы работаем?

1. Сбор и анализ исходных данных. Сопровождаем геотехническое бурение, организуем лабораторные испытания, проводим структурные измерения, изучаем имеющиеся НИР и ИГИ, данные мониторинга, проектные контуры горных работ и фактические проявления деформации.
2. Выделение геомеханических доменов массива. Выделяем инженерно-геологические и геомеханические домены с учетом литологии, прочности пород, трещиноватости, разломов, степени нарушенности и условий обводнения.
3. Определение расчетных параметров. Обосновываем свойства породного массива: прочность, деформируемость, параметры Hoek–Brown или Mohr–Coulomb, характеристики структурных нарушений, расчетные сочетания нагрузок и рейтинговые классификации массива.
4. Структурный и кинематический анализ. Оцениваем возможные механизмы неустойчивости: плоскостное и клиновое скольжение, опрокидывание, вывал блоков, влияние неблагоприятно ориентированных систем трещин.
5. Расчеты устойчивости. Определяем коэффициент запаса устойчивости и оцениваем возможные механизмы потери устойчивости уступов, бортов карьеров, отвалов и подземных выработок с учетом геологии, трещиноватости, структурных нарушений и подземных вод.
6. Численное моделирование. Анализируем напряженно-деформированное состояние массива в 2D и 3D, оцениваем зоны концентрации напряжений и пластических деформаций, а также влияние этапности горных работ, крепи, закладки и взаимодействия горнотехнических объектов.
7. Построение литолого-структурной и геомеханической блочной модели. Создаем литолого-структурную модель месторождения и геомеханическую блочную модель массива на основе данных бурения, геологического описания, лабораторных испытаний, структурных замеров, тектонических нарушений и рейтинговых классификаций массива. В модели выделяются геомеханические домены, задаются расчетные свойства массива и формируется пространственная основа для последующего практического применения.
8. Эффективные инженерные рекомендации. Разрабатываем рекомендации по параметрам уступов и бортов, креплению, порядку ведения работ, мониторингу и управлению геотехническими рисками.

Преимущество работы с нами

Преимущество СМТ – комплексный риск-ориентированный подход к геомеханической оценке. Мы не ограничиваемся одним расчетным методом: сопоставляем результаты полевых наблюдений, структурного анализа, эмпирических оценок, расчетов предельного равновесия и численного моделирования.

Такой подход позволяет выявлять критические механизмы неустойчивости, учитывать влияние воды и этапности горных работ, а также разрабатывать рекомендации, которые можно применять в проектировании и на этапе эксплуатации месторождения.

Свяжитесь с нами для получения эффективного геомеханического обоснования проектных решений и рекомендаций по снижению геотехнических рисков.