¶ Определение
Геомеханическая модель - это база имеющих пространственную привязку данных о геомеханических (геологических, структурно-геологических, гидрогеологических, физико-механических) условиях месторождения.
В международной практике разделяется на следующие составляющие:
- литологическая модель
- структурная модель (каркасная модель разломов и структурных доменов)
- модель породного массива (блочная)
- гидрогеологическая модель
¶ В нормативных документах
Понятие геомеханической модели введено ФНиП "Правила обеспечения устойчивости бортов карьеров..." (Приказ РТН №439). Данным документом требуется наличие модели месторождения, отрабатываемого объектом ОГР II класса опасности либо комбинированным способом.
Согласно ФНиП 439 модель может составляться в 2D или 3D.
Трёхмерная геомеханическая модель обычно разрабатывается в ГГИС системах (Micromine, Leapfrog и т.п.) в виде каркасной геологической модели руды и вмещающих пород, и блочной модели, содержащей геомеханические показатели горных пород месторождения. Последнюю могут также называть собственно геомеханической моделью или моделью породного массива.
Пример литолого-структурной модели
Двухмерная геомеханическая модель может представлять собой планы и разрезы, которые должны содержать информацию о геологических, инженерно-геологических, структурно-геологических и гидрогеологических особенностях.
Пополнение геомеханической модели согласно п. 20 должно производиться не реже одного раза в год.
¶ Построение
Процесс создания геомеханической модели начинается со сбора исходных данных, которые могут включать:
- геологические планы, разрезы и другие графические материалы
- результаты бурения
- результаты картирования массива и съёмки трещиноватости
- лабораторные испытания образцов породы
- геофизические изыскания и др.
На основе этих данных формируются каркасная модель разломов, литологическая модель, модель структурных доменов и блочная модель. Блоки в блочной модели характеризуется уникальным набором геомеханических свойств. Блочная геомеханическая модель (модель породного массива) должна включать физико-механические свойства и рейтинги массива.
Для создания и анализа геомеханических моделей используются различные программные продукты, такие как:
- Micromine
- Leapfrog
- Datamine
- Surpac и др.
¶ Применение
Геомеханическая модель активно применяется при проектировании и эксплуатации горных предприятий для:
- Определения наиболее подходящих методов добычи;
- Планирования расположения подземных выработок и карьеров;
- Оценки рисков обрушений и других геомеханических процессов;
- Адаптации и корректировки проектных решений в зависимости от изменения геомеханических условий.
Модель структурных доменов необходима для выполнения анализа для принятия проектных решений. Например:
- при выполнении кинематического анализа для обоснования углов устойчивых откосов;
- при численном моделировании с учётом трещин в виде DFN;
- для расчётов устойчивости борта карьера с учётом анизотропии.
Структурно-геологическая (макроструктурная) модель полезна при проектировании:
- для заложения подземных выработок вне разломов или по нормали к ним;
- для оценки устойчивости бортов карьеров, учёта макроблоков и т.п.;
- для точного прогноза НДС в подземном руднике и т.д..
Трёхмерная геомеханическая модель необходима для проведения 3D численного моделирования.