«Оценка и интеграция данных для решения задачи моделирования прорыва рассолов метегеро-ичерского водоносного комплекса рудника «Интернациональный» при отработке запасов блока № 3/4 и разработка технических решений ликвидации риска подтопления глубоких горизонтов рудника»НИР

Assessment and integration of data for solving the problem of modeling a brine beakthrough in the Metegero-Ichersk Aquifer System of the “International” Mine when developing reserves of block 3/4 and developing technical solutions to eliminate the risk of flooding in the deep horizons of the mine.

Источник финансирования НИР

Хоздоговор, «Оценка и интеграция данных для решения задачи моделирования прорыва рассолов метегеро-ичерского водоносного комплекса рудника «Интернациональный» при отработке запасов блока № 3/4 и разработка технических решений ликвидации риска подтопления глубоких горизонтов рудника»

Этапы НИР

# Сроки Название
1 17 октября 2022 г.-10 августа 2023 г. «Оценка и интеграция данных для решения задачи моделирования прорыва рассолов метегеро-ичерского водоносного комплекса рудника «Интернациональный» при отработке запасов блока № 3/4 и разработка технических решений ликвидации риска подтопления глубоких горизонтов рудника»
Результаты этапа: Исследуемая площадь – месторождение алмазов кимберлитовой трубки «Интернациональная». В административном отношении территория входит в состав Мирнинского района Республики Саха (Якутия). Цель работы состоит в оценке времени от начала проникновения рассолов МИВК в массив растворимых пород чарской свиты ниже отм. -145 м, до образования пустот и выявления закономерностей растворения каменной соли на основе моделей динамики растворения галита мигрирующими рассолами МИВК с оценкой риска прорыва (поступления) рассолов МИВК на нижележащие горизонты и горные выработки рудника, а также разработкой технических предложений по ликвидации риска подтопления глубоких горизонтов рудника «Интернациональный». Задачи работы : - сбор и анализ материалов по горно-геологическим и гидрогеологическим условиям месторождения, параметрам используемой схемы вскрытия и геометрических характеристик выработок в чарской свите для обоснования концептуальных моделей аварийных ситуаций; - схематизация возможных физико-химических условий взаимодействия рассолов с породами чарской свиты, с максимальной детализацией в рамках шахтного поля; - экспериментальное изучение кинетики и динамики процессов растворения пород чарской свиты природными низкотемпературными рассолами МИВК; - разработка расчетных моделей месторождения и шахтного поля для прогноза распределения пустот и распространения рассолов МИВК в различных аварийных ситуациях; - прогноз величины потенциальных негативных геотехнических процессов; - разработка технических решений ликвидации риска подтопления глубоких горизонтов рудника. В результате выполнения работы получено: Разработанная концептуальная геофильтрационная модель шахтного поля трубки «Интернациональная» позволила оценить текущую степень воздействия добычных работ на геологическую среду. Результаты калибровки подтвердили принципиальную корректность выбранной геофильтрационной схемы. Модель была уточнена в части: - усложнения пространственной конфигурации модели для учета переменных мощностей выделенных расчетных слоев; - расчета прогнозных водопритоков в дренажные скважины горизонта -145 м абс. для выбора и обоснования аварийных сценариев; - учёта фактически полученных параметров после изучения рассолов МИВК и галита чарской свиты; Для определения параметров растворения каменных солей при движении рассолов МИВК по системе горных выработок были выполнены теоретические расчёты с применением принципов физико-математического моделирования. В результате расчётов были получены характеристические параметры для горизонтального и вертикального перемещения рассолов, с сопутствующим растворением галита; Из принятых для приближенных оценок, а также определённых термодинамических и кинетических параметров, установлено, что процесс растворения солей будет происходить катастрофически быстро и заметно продвигается уже с первого дня аварийной ситуации на сотни метров вниз по падению выработки. Однако, полученные результаты следует рассматривать, как верхнюю оценку скорости динамики растворения подошвы выработки. Это связано со следующими обстоятельствами: - быстрая скорость растворения в значительной степени определяется коэффициентом растворения, который получен по литературным данным, а не определен экспериментально для пород чарской свиты; - при оценке динамики растворения использовалась предпосылка не только о постоянстве расхода аварийной утечки во времени, но и постоянства средней скорости потока. Однако эта средняя скорость, согласно зависимости, во многом определяется уклоном дна выработки. При выполаживании этого уклона средняя скорость будет падать, а глубина потока возрастать; Исходя из полученных в процессе экспериментов параметров растворимости галита и подтверждения ключевого фактора – дебита природных рассолов МИВК, поступающих в систему подземных горных выработок, в зависимости от причин и типа отклонения работы системы опережающего водопонижения от проектных параметров, для определения временного параметра формирования промоин совместно со специалистами Мирнинско-Нюрбинского ГОКа и Управления АК «АЛРОСА» была разработана «Базовая классификация видов (типов) притоков…». Указанные типы водопритоков были выбраны как базовые для последующих расчётов. Приведенные расходы были подтверждены на этапе гидрогеологического моделирования, выполненного в рамках 2-го этапа исследований. Последующее выполнение исследований в рамках 3-го этапа были использованы результаты проведенного моделирования и аналитических расчетов, что с учётом горно-геологических условий месторождения: наличия в чарской свите прослоев нерастворимых и труднорастворимых пород, позволило рассчитать прогнозные притоки дренажных вод, формируемые в результате: - аварийных ситуаций на скважинах различного назначения – поступление нерегулируемого притока из скважин как непосредственно расположенным в системе подземных горных выработок, так и вскрываемых в процессе отработки месторождения, в независимости от степени вскрытия коллекторов МИВК (на полную или неполную мощность); - аварийных ситуаций на внутришахтных водоводах; - нарушения гидроизоляции водосборников, приводящих к фильтрационным потерям дренажных вод; - нарушения работы, прекращение, частичный выход из строя системы опережающего водопонижения; Определено семь основных сценариев, требующих моделирования и последующего прогнозирования. После проведённого анализа и полученных на этапе экспериментов параметра растворимости, было принято решение о реализации двух концептуальных модельных схемах. В рамках гдродинамической модельной схемы рассматривалось течение жидкости – недонасыщенного рассола МИВК по наклонной плоскости: в случае спирального съезда – под углом 9°, а в случае рудоспуска, вентиляционного восстающего, людского ходка и другой вертикальной выработки – под углом 90°. В рамках геофильтрационной модельной схемы рассматривалось движение вод, в едином моделируемом механизме миграции – это фильтрация воды по трещинам различного генезиса: - техногенным трещинам, формируемым в гидроизоляционных материалах (например, в водосборнике); - техногенным трещинам, присутствующим в интервале частично дезинтегрированных под воздействием БВР карбонатных пород; - природно-техногенным трещинам, существующим на контакте закладочный массив/вмещающие породы и возникающим по причине недостаточной адгезии; - природно-техногенным трещинам, существующим в затюбинговом пространстве стволов; - природным трещинам, существующим на контакте кимберлит/вмещающие породы; - природным трещинам, относящимся к трещинам напластования и структурно-тектоническим; Проведенные исследования позволили определить временные параметры частичного разрушения или полной потери горных выработок. Объёмы растворяемых пород, приводящие к потере устойчивости выработки или её полному разрушению принимались согласно расчётов смоделированной конфигурации потока, растворяющего каменные соли и приводящего к критическому (при разрушении) и катастрофическому (при полной потере) объёму промоин. В зависимости от геометрических параметров горной выработки объёмные параметры промоин существенно отличались. Наибольшие объёмы принимались при моделировании процесса растворения в зонах контакта (кимберлит/вмещающие породы; закладочный массив/вмещающие породы). Растворение 8000 м3 приведёт к существенному росту проницаемости пород контакта, с сопутствующим формированием водопроводящих открытых трещин, и последующему увеличению дебита возможного проскока. Растворение 500 000 м3 и более приведёт к формированию площадных сквозных зон и систем полостей, способных обеспечить расход проскока > 300 м3/час, что критически скажется на существующей инфраструктуре рудника.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".