Понятно, что сегодня каждая ответственная добывающая компания старается предупредить природные и техногенные катаклизмы ещё на стадии проектирования и разработки рудника.
Благо современные технологии и научные разработки помогают это сделать. Сейчас ведущие математики страны занимаются разработкой передовой математической модели, которая позволит прогнозировать поведение горных пород во время и после ведения работ в калийных рудниках, выявлять и контролировать потенциально опасные места. Вопросы и возможности создания такой модели недавно обсудили на крупном международном научном семинаре в МГУ им. Ломоносова.
Идеально не бывает
По словам профессора Владимира АСАНОВА, д. т. н., директора Института калия ПНИПУ, перед началом разработки шахты всегда создают её идеальную модель и проводят многочисленные исследования.
Так, прочность образца из калийной шахты измеряют с помощью лабораторного пресса, который давит с усилием до 12 т. И чтобы просчитать и представить все процессы, которые происходят в руднике под землёй, нужно провести сотни подобных испытаний. Но загвоздка в том, что в природе идеальных условий не бывает.
– Если условия нестандартные и предполагаются какие-то аномалии, то нужны ещё более сложные эксперименты и расчёты, - поясняет Владимир Асанов.
Поэтому, чтобы точнее представлять и прогнозировать, как при разработке месторождений поведут себя пласты различных минералов на глубине в сотни метров, компания «Уралкалий» обратилась за помощью к ведущим математикам страны. Сегодня этими вопросами и исследованиями занимается группа учёных во главе с профессором Алексеем ШАМАЕВЫМ, д. ф.-т. н., главным научным сотрудником Института проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН.
Научная кооперация
Первые результаты совместной работы учёных и калийщиков обсудили на семинаре, который недавно прошёл в МГУ им. Ломоносова. В нём, помимо группы профессора Шамаева и представителей калийной компании, участвовали научные сотрудники Горного института УрО РАН, специалисты из ОАО «Галургия», а также профессора факультетов математики из университетов Гумбольдта (Берлин, Германия) и Пенсильвании (США). Такой внушительный и представительный состав неслучаен. По словам Алексея Шаваева, нужна научная кооперация, чтобы создать новый метод моделирования для калийных рудников.
– Сейчас мы начинаем процесс построения математической модели. Она требует знания большого числа параметров, которые описывают упругие и ползучие свойства горной породы. И здесь одной нашей группе не справиться. Нужна кооперация научных и промышленных организаций, тесная совместная работа теоретиков и экспериментаторов, - рассказывает Алексей Шамаев. - Одни добывают данные, другие ставят эксперименты, третьи пишут программы, четвёртые создают модели. На выходе рассчитываем создать такую программу, которая позволяла бы получать качественный прогноз по руднику и горным выработкам, выделять потенциально опасные места.
Тензор ползучести
На семинаре Алексей Шамаев представил новый математический метод расчёта и прогнозирования того, как многосоставные грунты ведут себя в условиях горных выработок. Он базируется на «теории ползучести», одновременно учитывает «упругие» и «ползучие» характеристики участка горной породы со сложной слоистой структурой, как в калийных рудниках.
Как пояснил Александр Шамаев, в основу нового способа математического моделирования легло понятие «тензор эффективной ползучести». Оно позволяет рассчитывать поведение многосоставных горных пород как для единого (гомогенного. - Авт.) образования. Это заметно упрощает и облегчает создание модели. Ведь в противном случае, если отдельно учитывать каждый элемент структуры породы, понадобятся слишком большие вычислительные ресурсы.
Новый метод моделирования разрабатывают с прицелом на максимально прикладное применение в тех средах, в которых работают калийные компании во всём мире. Учёные уверены, что он позволит значительно повысить точность прогнозов поведения рудных тел как во время, так и после завершения горных работ на калийных рудниках. И вместе с этим - заранее увидеть слабые и потенциально опасные места на месторождениях. Это поможет предотвратить природные и техногенные катаклизмы.
– Геологическая безопасность - одно из главных условий не только разработки калийных месторождений, но и любых горнодобывающих работ. Мы полагаем, что точность прогноза поведения пород во время и после завершения горных работ на руднике можно серьёзно улучшить. Поэтому мы заинтересованы в поддержке научных исследований, направленных на повышение качества таких прогнозов. В результате мы потенциально сможем снизить существующие геологические риски, присущие нашей отрасли, - уверен Дмитрий ОСИПОВ, генеральный директор ПАО «Уралкалий».
По его словам, впереди ещё предстоит кропотливая исследовательская работа, чтобы довести до ума и практического применения предлагаемые учёными прогнозные механизмы. После семинара в МГУ к разработке модели калийщики готовы подключить и других известных математиков и учёные группы, чтобы совместными усилиями решить эту задачу гораздо быстрее.
Смотрите также:
- Вглубь сосудов. Учёные изобрели прибор для прогноза склонностей к болезням →
- Пермские ученые научились диагностировать и предупреждать провалы грунта →
- Чип - и готово! →