ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ПРИРОДНЫХ И ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПРЯМЫХ И КОСВЕННЫХ ДАННЫХ О ПОЛЯХ НАПРЯЖЕНИЙ
Authors: Л. А. Назарова , Л. А. Назаров , А. В. Панов , А. А. Скулкин 
Published: November 2024

Обоснование технологий вскрытия и отработки месторождений твердых полезных ископаемых, сейсмическое районирование территорий в интересах крупномасштабного строительства проводятся с использованием геомеханических моделей, поэтому валидация последних является актуальной задачей. В статье рассмотрены некоторые аспекты построения геомеханических моделей, связанные с выбором размеров и ориентации расчетной области, а также количественной оценкой компонент поля напряжений вне зоны влияния целевого объекта. На основе сравнительного анализа линейных размеров тектонических блоков первого и второго масштабных уровней Алтае-Саянской складчатой области найдено значение коэффициента иерархичности по М.А. Садовскому k = 3.17–3.22, который предлагается использовать при построении вложенных геомеханических моделей для региона основных железорудных месторождений Горной Шории. Разработан и на реальных геотехнических объектах различного масштабного уровня (Соликамский рудник и угольный пласт на выемочном участке шахты «Воркутинская») апробирован метод количественной оценки параметров внешнего поля напряжений. Метод основан на решении обратных граничных задач по прямым (измерительный гидроразрыв) и косвенным (пассивная сейсмическая томография с использованием координат гипоцентров динамических событий и времен первых вступлений, зарегистрированных шахтными сейсмостанциями) данным. Реализация этого метода позволила определить величины и ориентацию главных горизонтальных напряжений вне зоны влияния Соликамского рудника 14 и 24 МПа, свидетельствующие о взбросовом геодинамическом режиме в окрестности этого геотехнического объекта.

Substantiation of technologies for opening and developing solid mineral deposits, seismic zoning of territories for the purposes of large-scale construction is carried out using geomechanical models, so their validation is an urgent task. The article discusses some aspects related to the choice of the size and orientation of the computational domain, as well as the quantitative assessment of the stress field components outside the zone of influence of the target object. Based on a comparative analysis of the linear dimensions of tectonic blocks of the first and second scale levels of the Altai-Sayan folded region, the hierarchy coefficient according to M. A. Sadovsky k = 3.17–3.22 was found, which is proposed to be used in designing nested geomechanical models for the region of the main iron ore deposits of Gornaya Shoria. A method for quantitative assessing the parameters of the external stress field has been developed and tested on real geotechnical objects of various scales (Solikamsk mine and coal seam in the extraction section of the Vorkutinskaya mine). The method is based on solving inverse boundary value problems using direct (measuring hydraulic fracturing) and indirect (passive seismic tomography using the coordinates of the hypocenters of dynamic events and the times of the first arrivals recorded by mine seismic stations) data. The implementation of this method made it possible to determine the principal horizontal stresses in the external stress field of the Solikamsk mine of 14 and 24 MPa, indicating an overthrust geodynamic regime in the vicinity of this geotechnical object.