Вероятностный метод прогнозирования потенциальных деформаций уступов карьера в массивах скальных пород Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

- © Н.А. Годовников, В.А. Дунаев, 2015

УДК 550.8.055:519.688:519.216.3

Н.А. Годовников, В.А. Дунаев

ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ УСТУПОВ КАРЬЕРА В МАССИВАХ СКАЛЬНЫХ ПОРОД

Изложен вероятностный метод прогнозирования азимутально-угловых параметров трещин, ограничивающих потенциальные призмы обрушения уступов карьера, планируемых к постановке на предельный контур.

Ключевые слова: массив скальных пород, карьер, уступ, устойчивость, компьютерная технология, вероятностный прогноз.

Авторами на базе программного модуля Б1аЬМс^еНпд в составе ГИС Устойчивость [1] разработан в виде компьютерной технологии вероятностный метод прогноза азимуталь-но-угловых параметров трещин, ограничивающих потенциальные призмы обрушения уступов карьера в массиве скальных пород. Реализация этой технологии осуществляется по следующему алгоритму (рис. 1, а).

Сначала по геометрическому запросу к базе данных элементов залегания трещин получаем круговую диаграмму их ориентировки на заданном участке карьера. После этого путем имитационного моделирования [2] по алгоритму (см. рис. 1, б) устанавливаем диапазон значений элементов залегания трещин, в котором формируются потенциальные призмы обрушения уступов, и оцениваем вероятность появления на диаграмме полюса каждой трещины, участвующей в формировании этих призм. В данном случае круговая диаграмма используется как гистограмма случайной функции двух переменных Р(а, в), где а и в соответственно азимут и угол падения трещины. Поскольку позиция и элементы залегания трещин, формирующих такие призмы, независимы друг от друга, указанная вероятность (Р) будет равна

произведению (П) вероятностей (р) по каждой такой трещине:

N

р = №

1=1

где р. - вероятность появления 2-трещины; N - число трещин, ограничивающих потенциальную призму обрушения (плоскую - 1, клиновую - 2, комбинированную - 3).

Заключительной операцией является оценка наиболее вероятных значений азимута и угла падения трещин, ограничивающих потенциальные призмы обрушения уступов. Для этого необходимо из массива трещин исследуемого участка карьера установить те из них, которые сами по себе или в сочетании друг с другом с наибольшей вероятностью обусловливают деформации уступов на указанном участке. Ниже дано решение этой задачи применительно к двум наиболее распространенным типам деформаций уступов карьеров: клиновому и плоскому. Сначала по аналогии с имитационным моделированием призм обрушения уступов [2] формируем группы (А.) потенциальных призм с определенным шагом (1-2°) значений угла между азимутами простирания, а также угла падения трещин, ограничивающих клиновые деформации, и угла па-

Блок-схемы: алгоритма вероятностного прогноза азимутально-угловых параметров трещин, ограничивающих потенциальные деформации уступов карьера (а); рекурсивного алгоритма имитационного моделирования потенциальных призм обрушения (б)

дения трещины, с которой связана плоская деформация уступов. Затем определяем вероятность реализации сформированных групп (РА) как сумму вероятностей входящих в них потенциальных призм обрушения. Далее отбираем группы (А) с максимальной вероятностью указанной реализации (РА**) и в каждой из этих групп устанавливаем клиновые и плоские призмы обрушения с максимальным значением вероятности (Р ) их реализации в уступах карьера, а так же находим наиболее вероятные азиму-тально-угловые параметры трещин, ограничивающих эти призмы.

Для оценки работоспособности предлагаемого метода проведено сравнение прогнозных и фактических значений элементов залегания трещин, ограничивающих свершившиеся деформации клинового и плоского типов в уступах карьера рудника «Железный» (ОАО «Ковдорский ГОК») на его юго-восточном участке, где зафиксировано 7 клиновых деформаций и одна крупная, захватывающая несколько уступов, плоская деформация. Разница фактических и прогнозных средних значений азимутально-угловых параметров трещин, ограничивающих клиновые призмы обрушения сос-

тавляет всего 2-3°, а в расчетный доверительный интервал этих значений попадает 86% фактических деформаций. Элементы залегания трещины, обусловившей плоскую деформацию (аз. пад. 325Z43°), находятся в диапазоне наиболее вероятных значений этих элементов (аз пад. 320-330°Z30-45°), причем расчетный угол падения

самой неустойчивой призмы обрушения (43°) совпадает с фактическим. Хорошая сходимость прогнозных и фактических данных убедительно свидетельствует о целесообразности использования предлагаемого метода для прогнозирования потенциальных деформаций уступов карьера в массивах скальных пород.

1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014619048 Специализированная геоинформационная система Устойчивость (ГИС Устойчивость). 8.09.2014 г.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Годовников Н.А., Дунаев В.А. Имитационное моделирование призм обрушения уступов карьеров // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. - 2014. -№ 17(188), вып. 28. - С. 148-153. [¡233

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Годовников Николай Алексеевич - аспирант, НИУ «БелГУ», e-mail: [email protected],

Дунаев Владимир Александрович - доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий отделом геологии и геоинформатики, ОАО «ВИОГЕМ», e-mail: [email protected].

UDC 550.8.055:519.688:519.216.3

A PROBABILISTIC METHOD OF PREDICTING POTENTIAL DEFORMATIONS OF THE LEDGES IN SOLID ROCK

Godovnikov N.A., Graduate Student, Belgorod National Research University, 308015, Belgorod, Russia, e-mail: [email protected], Dunaev V.A., Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor, Head of Department of Geology and Geoinformatics, VIOGEM, 308007, Belgorod, Russia, e-mail: [email protected].

This article describes the probabilistic method for predicting the azimuthal-angles parameters of cracks that limit the potential sliding wedge bench, which are planned to be staged at limiting circuit.

Key words: rock massif, open pit, berm, stability, computer technology, probabilistic forecast.

REFERENCES

1. Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EVM N° 2014619048 Spetsializirovan-naya geoinformatsionnaya sistema Ustoichivost' (GIS Ustoichivost') (Computer program state registration certificate № 2014619048. Dedicated Geoinformation System Stability (GIS Stability)).

2. Godovnikov N.A., Dunaev V.A. Nauchnye vedomosti BelGU. Ceriya Estestvennye nauki. 2014, no 17(188), issue 28, pp. 148-153.

A