ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:

А. В. Трофимов, заведующий центром, канд. техн. наук, эл. почта: trofimovav@nornik.ru
А. П. Киркин, младший научный сотрудник, эл. почта: alexkirkin2011@gmail.com
А. Е. Румянцев, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: rumyantsevae@nornik.ru

ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия¹ ; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия²:

А. В. Яваров, ведущий научный сотрудник¹, доцент², канд. техн. наук, эл. почта: yavarovav@nornik.ru

Увеличение глубины разработки месторождений полезных ископаемых требует проведения геомеханических исследований, связанных с определением тензора напря жений в массиве горных пород. Самыми распространенными способами измерения напряжений in situ являются метод гидроразрыва и метод полной разгрузки керна. Каждый из них имеет как положительные стороны, так и недостатки. В статье предложено выполнять двухэтапное численное моделирование с целью повышения эффективности измерений методом полной разгрузки керна. На первом этапе создается модель процесса проходки выработки для определения оптимальной глубины бурения скважин, на втором этапе — разбуривания керна. В условных точках замера в пилотной скважине определены значения абсолютных поперечных деформаций на каждом шаге обуривания керна. Созданные модели позволяют выбрать глубину бурения соосных скважин, оценить возможность развития пластических деформаций, приводящих к разрушению керна, а также определить величину перебура соосных скважин и установить оптимальное положение измерительного оборудования. Разработанные модели также можно использовать для определения напряжений методом решения обратной задачи.

1. Stavrogin A. N., Protosenya A. G. Rock deformation and rock destruction mechanics. Moscow : Nedra, 1992. 222 p.
2. Baklashov I. V., Kartoziya B. A., Shashenko A. N., Borisov V. N. Geomechanics. Vol. 2. Geomechanical processes. Moscow : Izdatelstvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, 2004. 249 p.
3. Shashenko A. N., Pustovoytenko V. P., Sdvizhkova E. A. Geomechanics. Kiev : Natsionalnyi gornyi universitet, 2015. 563 p.
4. Ljunggren C., Yanting Chang, Janson T., Christiansson R. An overview of rock stress measurement methods. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003. No. 40. pp. 975–989.
5. Leontiev A. V. An overview of instrument-monitored data on stresses in the rock mass of the Tashtagol deposit. Problemy nedropolzovaniya. 2018. No. 3. pp. 44–52.
6. Semenova I. E., Zemtsovskiy A. V., Pavlov D. A. A comprehensive geomechanical survey of the rock mass of a hazardous deposit “Oleniy ruchey” conducted during underground mining operations. Gornyy informatsionnoanaliticheskiy byulleten. 2014. No. 4. pp. 46–55.
7. Sergunin M. P., Eremenko V. A. Determining the initial stress field parameters of the Zapolyarnyi mine. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten. 2019. No. 4. pp. 63–74.
8. Gray I. Effective stress in rock. Proceedings of the Eighth International Conference on Deep and High Stress Mining. Australian Centre for Geomechanics, Perth. 2017. pp. 199–207.
9. Gray I. Stress in the ground. Drilling for geology II extended abstracts. Brisbane, Australia, 26–28 July 2017. Bulletin No. 64. pp. 157–175.
10. Gischig V. S., Doetsch J., Maurer H., Krietsch H. et al. On the link between stress field and small-scale hydraulic fracture growth in anisotropic rock derived from microseismicity. Solid Earth. 2018. No. 9. pp. 39–61.
11. Subrahmanyam D. S. Evaluation of hydraulic fracturing and overcoring methods to compare the in situ stress parameters in porous rock mass. Geotechnical and Geological Engineering. 2019. Vol. 37, Iss. 6. pp. 4777– 4787.
12. Li P., Cai M.-F., Guo Q.-F., Miao S.-J. In situ stress state of the northwest region of the Jiaodong Peninsula, China from overcoring stress measurements in three gold mines. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. Vol. 52, Iss. 11. pp. 4497–4507.
13. Li Y., Fu S., Qiao L., Liu Z. et al. Development of twin temperature compensation and high-level biaxial pressurization calibration techniques for CSIRO in-situ stress. Measurement in Depth, Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. Vol. 5, Iss. 4. pp. 1115–1131.
14. Li Y., Qiao L., Miao S. J., Sui Z. L. Application of three measurement methods for determination of in-situ stress state in Qianan area. Rock Mechanics: Achievements and Ambitions Proceedings of the 2^nd ISRM International Young Scholars’ Symposium on Rock Mechanics. 2012. pp. 959– 962.
15. Kurlenya M. V., Leontiev A. V. Method for determining stresses in sedimentary rock mass. Patent USSR, No. 368402. Published: 1973.01.26.
16. Guidelines on the application of overcoring method for rock stress measurements. Academy of Sciences of the USSR. Siberian Branch. Mining institute. Novosibirsk, 1969. 62 p.
17. Grebenkin S. S., Pavlysh V. N., Petrenko Yu. A., Samoylov V. L. Control over rock mass state. Donetsk : DonNTU, 2010. 193 p.
18. Melnikov D. N. Use of overcoring method (end option) for rock stress measurement at the Zhdanov deposit. Vestnik Kolskogo nauchnogo tsentra RAN. 2019. No. 1. pp. 57–61.
19. Samsonov A. A. Evaluating the rock state of a hazardous deposit “Oleniy ruchey” based on stress measurement data. Vestnik Kolskogo nauchnogo tsentra RAN. 2019. No. 1. pp. 62–67.
20. Kozyrev A. A., Rybin V. V., Konstantinov K. N. Using a combination of instrumental methods to evaluate the geomechanical state of perimeter flank rock mass. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten. 2012. No. 10. pp. 113–119.
21. ASTM D4623–2016. Standard test method for determination of in situ stress in rock mass by overcoring method — three component borehole deformation gauge. Published : December 2016.
22. Fadeev A. B. Finite element method in geomechanics. Moscow : Nedra, 1987. 221 p.
23. Gospodarikov A. P., Zatsepin M. A. Mathematical modelling of nonlinear boundary-value problems of geomechanics. Gornyi Zhurnal. 2019. No. 12. pp. 16–20.
24. Trushko V. L., Gospodarikov A. P., Sozonov K. V. Stress-strain state calculations done for the ore and filling masses of the Yakovlev iron ore deposit. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten. 2019. No. 5. pp. 111–123.
25. Jing L., Hudson J. A. Numerical methods in rock mechanics. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2002. Vol. 39. pp. 409– 427.
26. Bobet A. Numerical methods in geomechanics. Arabian Journal For Science and Engineering. 2010. Vol. 35. pp. 27–48.
27. Krietsch H., Gischig V., Evans K., Doetsch J. et al. Stress measurement for an in situ stimulation experiment in crystalline rock. Integration of Induced Seismicity, Stress Relief and Hydraulic Methods, Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. Vol. 52, Iss. 2. pp. 517–542.
28. Trinh N. Q., Holmoy K. H., Larsen T., Myrvang A. Continued rock stress and displacement measurements combined with numerical modeling as an active, realistic rock engineering tool. ISRM International Symposium on In-Situ Rock Stress, ISRS. 2016. pp. 181–193.
29. Sonnov M. A., Rumyantsev A. E., Trofimov A. V., Vilchinskiy V. B. Numerical modelling of the changing stress-strain state of a developed deposit in CAE Fidesys using a step-by-step calculation option. Gornaya promyshlennost. 2020. No. 2. pp. 112–116.
30. Latyshev O. G., Kornilkov M. V. Use of surface active agents to modify the fractal characteristics, properties and state of rocks in mining operations. Yekaterinburg : Izdatelstvo UGGU, 2016. 407 p.
31. Sinev S. V. Flat cracking of rocks. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2011. No. 4. pp. 63–70.