Геомеханика Арктики: мониторинг, 3D-моделирование и прогноз опасных зон. Новая монография Горного института КНЦ РАН

В 2026 году Горный институт Кольского научного центра РАН отмечает 65-летие со дня основания. К этой дате приурочено проведение конференции «Прогноз и предупреждение удароопасности при ведении горных работ», участники которой обсудят вопросы безопасности в сложных горно-геологических условиях, методы прогнозирования сейсмической активности и новые технологии комплексного мониторинга. Особым подарком участникам конференции стала новая монография «Локализация опасных зон в геологической среде горнотехнических систем», вышедшая в издательстве КНЦ РАН.

Книгу подготовили ведущие сотрудники ГоИ КНЦ РАН института Инна Семенова, Вадим Рыбин, Николай Кузнецов, Иван Аветисян и Светлана Жукова. В написании отдельных разделов приняли участие и другие специалисты института. Особая роль в подготовке монографии принадлежит заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Анатолию Козыреву, который более 30 лет возглавлял отдел геомеханики Горного института. Авторы отмечают, что общее направление и тема издания были определены при его непосредственном участии, а его консультации, рекомендации и критические замечания позволили существенно улучшить качество представленного в книге материала.

Монография охватывает все ключевые этапы геомеханического обеспечения горных работ.

Первая глава посвящена сбору и систематизации исходных данных. В ней представлены результаты натурных измерений напряжений и лабораторных испытаний скальных пород, а также описана архитектура комплексной базы геомеханической информации, необходимой для дальнейших расчетов и прогнозов. Вторая глава описывает методы инструментальной диагностики и развития систем геодинамического мониторинга. В третьей исследователи анализируют геодинамические процессы на основе данных о техногенной сейсмичности, показывая, как природные факторы (например, сезонная обводненность массива) и техногенные воздействия влияют на формирование опасных зон, и излагают подходы к вероятностному прогнозу сейсмической опасности. Четвертая глава раскрывает математический и программный аппарат численного моделирования. В ней описана эволюция программного комплекса Sigma GT, алгоритмы учета структурных неоднородностей с помощью трехмерных контактных элементов и методика создания вложенных моделей для прогнозирования перераспределения напряжений при углублении горных работ. В завершающей главе разработанные методы применяются для геомеханического обоснования безопасности ведения горных работ. На конкретных примерах месторождений Кольского региона авторы определяют оптимальный порядок развития очистных работ, рассчитывают параметры разгрузочных выработок и обосновывают способы защиты выработок от высоких тектонических напряжений.

Каждый теоретический вывод в книге опирается на массив первичных данных, собранных авторами в ходе многолетних натурных исследований. Все предложенные математические модели, формулы и методы мониторинга прошли проверку в реальных производственных условиях и решают конкретные инженерные задачи, с которыми ежедневно сталкиваются горные инженеры.

На примерах Кировского и Расвумчоррского рудников АО «Апатит» показано, как сезонное снеготаяние и инфильтрация вод в разломы провоцируют реактивацию тектонических нарушений и рост сейсмической активности. На этих данных отработаны алгоритмы вероятностного прогноза сильных сейсмических событий.

На основе анализа данных наземных радаров и микросейсмического мониторинга в глубоких скважинах рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» выведены конкретные критические параметры деформирования массива (например, пороговая скорость смещения борта 2–3 мм/ч), при превышении которых система должна автоматически оповещать об эвакуации персонала.

С помощью численного 3D-моделирования обоснован оптимальный порядок развития горных работ на месторождении Олений ручей, которое разрабатывает АО «СЗФК». В частности, доказано, что закладку разрезки на глубоких горизонтах необходимо вести непосредственно по разломной структуре, чтобы избежать формирования удароопасных целиков.

На предприятиях ООО «Ловозерский ГОК» по результатам комплексного обследования выработок и инструментального контроля выделены конкретные участки с повышенной удароопасностью на пластах «Малиньиты» и «Уртиты» редкометального месторождения.

С помощью численного моделирования Ждановского месторождения АО «Кольская ГМК» доказано, что традиционное опережение очистных работ по лежачему боку создает опасные зоны концентрации напряжений. Переход на опережение по висячему боку позволяет снизить уровень сжатия в массиве на 25–50% и повысить безопасность отработки медно-никелевых руд.

Издание представляет собой систематизированное руководство по управлению геомеханическими рисками в сложных горно-геологических условиях и будет полезно специалистам по геомеханике и геофизике, инженерно-техническим работникам горнорудных предприятий, сотрудникам проектных организаций, а также студентам и аспирантам горных и инженерно-геологических специальностей. Накопленные за годы работы в Арктике полевые данные и численные расчеты трансформируются в конкретные технические решения для безопасного недропользования, задавая предметную основу для дискуссий на предстоящей конференции.