Современное развитие мировой горнодобывающей промышленности характеризуется постоянным увеличением глубин разработки месторождений и истощением запасов, расположенных вблизи земной поверхности. В Южной Африке яркими примерами такой тенденции являются рудники Mponeng Gold Mine и TauTona Mine (глубина разработки около 4,0 км), Индии – Kolar Gold Mine (3,2 км), Канаде – Kidd Mine и Laronde Mine (свыше 3,0 км), Бразилии – комплекс рудников Morro Velho (3,0 км), России – рудник «Скалистый» Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель» (свыше 2,0 км).
С увеличением глубины горных работ поведение пород и устойчивость выработок все больше зависит от напряженного состояния массива. Рост гравитационных напряжений с глубиной, тектонические воздействия, формирование зон концентраций напряжений в массиве в окрестности горных выработок являются причинами неконтролируемых проявлений горного давления, активизации сейсмических событий, сопровождающихся резким выплеском энергии и, как следствие, горными ударами. Они представляют большую опасность для жизни и здоровья горняков, а также приводят к масштабным повреждениям подземной инфраструктуры и горной техники.
Надежный прогноз и оценка устойчивости выработок, а также интенсивности динамических проявлений горного давления представляет собой сложную научно-практическую задачу, которая может решаться с использованием аналитических, эмпирических и численных методов.
Аналитические методы с успехом используются для определения напряжений и деформаций в окрестности протяжённых горных выработок простого поперечного сечения, прежде всего круглого и эллиптического.
Эмпирические методы в большинстве случаев основаны на применении различных качественных характеристик пород и рейтингов устойчивости массивов. Наибольшее распространение для решения практических геомеханических задач получили метод RMR, предложенный З. Бенявским и критерий Бартона (Q). По мере развития геомеханики критерии уточнялись и дополнялись, а также появлялись их модифицированные версии для решения более узких задач, например, рейтинг для оценки устойчивости слоистой кровли выработок на угольных шахтах CMRR [9].
Интенсивное развитие численных методов связано с совершенствованием компьютерной техники и специального программного обеспечения, позволяющего реализовать методы конечных, граничных, дискретных элементов в плоской и пространственной постановке задачи. Сегодня, с использованием этих методов успешно решается самый широкий класс геомеханических задач, от определения полей напряжений в крупных геологических структурах, до изучения специфических особенностей контактного взаимодействия крепи и пород.
Залогом успешного применения любого из рассмотренных выше методов является наличие полной и объективной геологической и геомеханической информации об изучаемом объекте. При освоении глубоких и сверхглубоких месторождений получение таких данных по понятным причинам весьма затруднено и требует значительных затрат времени и ресурсов.
Примеры организации эффективного геомеханического сопровождения проходки глубоких горных выработок будут рассмотрены в рамках доклада.