Север и рынок. 2019, № 1.

characteristics on the stress-strain state in the disturbed zone area on the contour of the excavation under the tectonic stress conditions. The method for assessing the economic efficiency of predictive measures to prevent rock bursts is considered. Keywords : numerical simulation, finite element method, contact element, stress-strain state, shear, strength characteristics. При ведении горных работ как открытым, так и подземным способом негативным фактором является тенденция усложнения горнотехнических и горно-геологических условий. Интенсивность горных работ, воздействие тектонических напряжений, а также наличие разного рода и масштаба разломных структур требуют заблаговременного учета и анализа напряженно-деформированного состояния массива горных пород при геомеханическом обосновании проектирования горных работ [1, 2]. Анализ работ по учету неоднородностей при моделировании напряженно-деформированного состояния массива горных пород и существующих программ, основанных на численных методах, показал неполное решение данной задачи. Одним из возможных путей является дополнение разработанного в ГоИ КНЦ РАН ПП “SigmaGT”, реализующего решение задач теории упругости методом конечных элементов в объемной постановке, возможностью моделирования контактов блочной среды специальными элементами. Причем важным условием является возможность модификации алгоритма и создание узконаправленных инструментов для горного инженера и исследователя [3]. Методика, лежащая в основе ПП “SigmaGT”, является официально утвержденным и согласованным Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) методом прогноза удароопасности на рудниках АО «Апатит» и АО «СЗФК». С его использованием непосредственно на предприятиях выполняются прогнозы напряженно­ деформированного состояния массива горных пород как при годовом и перспективном планировании горных работ, так и при сложных ситуациях с отклонением от планов горных работ [4]. Поэтому расширение функционала данного метода и совершенствование конечно-элементных моделей, максимальное их приближение к фактическим условиям ведения горных работ является безусловно актуальной задачей. Таким образом, для увеличения достоверности результатов моделирования НДС массивов горных пород требуется учет не только прочностных характеристик вмещающего массива, но и сдвиговой составляющей, при этом, помимо собственного веса пород, необходимо учитывать и тектонические силы, действующие на массив. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород при техногенных воздействиях является неотъемлемой частью обоснования параметров систем разработки месторождений полезных ископаемых [5]. От степени изученности и соответствия фактическим данным используемых моделей НДС массива зависят эффективность и безопасность горных работ. Одним из направлений анализа профилактических мероприятий, в частности модельного прогнозирования, является оценка эффектов, связанных с возможностями снижения стоимости ведения горных работ в случае увеличения количества применения профилактических мероприятий. По результатам оценки НДС массива составляются регламенты ведения горных работ. Создание различных вариантов численных моделей массива горных пород позволяет проводить прогнозирование поведения горнотехнических элементов под нагрузкой. Основными решениями, оказывающими влияние на экономическую эффективность работ, проводимыми при численном моделировании, являются: • увеличение/уменьшение размеров целиков; • управление объемами очистного пространства; • задание углов борта карьера; • поддержание горных выработок и их крепление. Экономическая эффективность предупреждающих горные удары мероприятий производится затратно-сравнительным способом, т. е. все потенциально возможные затраты, связанные с ущербом от горного удара, сравниваются с затратами, направленными на его предотвращение. Однако первостепенной задачей прогнозирования и предотвращения горных ударов является, несомненно, безопасность персонала [3]. На прочностные свойства горных массивов оказывают влияние не только составляющие их типы пород, но и разного рода разрывы сплошности. На блоки массив делится разломами и трещинами, образующими системы трещиноватости. Трещиноватость горных пород образуется в результате длительного воздействия геомеханических, тектонических и физико-механических процессов, действовавших и происходящих в породном массиве и земной коры [6]. 144