Профессору В. В. Филатову – 75 лет

Очерк научно-педагогической деятельности

Филатов Владимир Викторович родился 10 сентября 1947 г. в п. Сурское (бывшее с. Промзино, основанное в 1552 г., с 1931 г. – с. Сурское) Сурского района Ульяновской области в семье служащих – Виктора Ивановича (1920–1977) и Веры Алексеевны (1920–2012) Филатовых.

В 1955–1963 гг. учился в Сурской 8-летней школе, в 1963–1966 гг. – в Сурской средней школе, которую окончил с серебряной медалью, и в 1966 г. поступил на геофизический факультет Свердловского ордена Трудового Красного Знамени горного института им. В. В. Вахрушева (СГИ), который окончил 10 июня 1971 г. по специальности «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»; ему была присвоена квалификация «горный инженер-геофизик». В 1969 г. (июль–сентябрь) В. В. Филатов проходил первую производственную практику в качестве лаборанта в научно-исследовательской партии СГИ в районе будущей Чернобыльской АЭС (с. Новые Шипеличи), участвуя в научно-исследовательской работе по изучению физико-механических свойств грунтов сейсмическим методом. В 1970 г. (май–сентябрь) проходил вторую производственную (преддипломную) практику в Башкирской АССР в одной из сейсмических партий треста «Башнефтегеофизика» (г. Уфа). По материалам преддипломной практики им была написана и защищена на отлично дипломная работа на тему: «Учет влияния надкунгурских образований на результаты МОВ в Тюрюшевском районе БАССР».

После окончания СГИ В. В. Филатов с 27.09.1971 по 01.09.1973 г. работал геофизиком на Северном Урале в Серовской геофизической партии (п. 1-й Северный Свердловской обл.) Уральской комплексной каротажной экспедиции Уральского геологического управления. Во время летнего полевого сезона 1972 г. выполнял поиск медно-колчеданных месторождений электроразведочным методом переходных процессов (МПП) на западном склоне Шемурского хребта южнее Шемурского медно-колчеданного месторождения. Во время работы в серовской партии В. В. Филатов провел вероятностно-статистический анализ результатов изучения плотности горных пород Северного Урала и рассмотрел решение задачи о связи рельефа поверхности земли с магнитным полем. Обе работы были оформлены в виде двух статей, которые были опубликованы в 1975 г. в вып. № 1 и № 2 межвузовского научно-тематического сборника «Геофизические методы поисков и разведки», так было положено начало его научно-публицистической деятельности.

С 01.09.1973 по 01.07.2011 г. В. В. Филатов работал в Свердловском горном институте (с 1992 – Уральский горный институт; с 1997 – Уральская государственная горно-геологическая академия; с 2004 – Уральский государственный горный университет): 1973–1980 – ассистент кафедры «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»; 1980–1983 – учеба в очной аспирантуре; 1983–1988 – старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории кафедры «Структурная геофизика и геокартирование»; 1988–1991 – доцент кафедры «Структурная геофизика и геокартирование»; 1991–2001 – профессор кафедры «Структурная геофизика»; 2001–2011 – профессор кафедры «Геофизика». Во время работы в СГИ (УГИ, УГГГА, УГГУ) В. В. Филатов читал курсы лекций, проводил практические и лабораторные занятия, руководил курсовым и дипломным проектированием, учебно-методической и производственной практиками студентов, бакалавров и магистров по дисциплинам: «Магниторазведка», «Гравиразведка», «Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий», «Подземная геофизика», «Теория поля», «Теория упругости», «Теоретические основы обработки и регистрации геофизических данных», «Физика Земли».

Филатов В. В. закончил экономическое отделение Университета марксизма-ленинизма Свердловского ГК КПСС (1981) и прошел научно-педагогические стажировки и повышение квалификации в Московском институте нефтехимической и газовой промышленности (1973), Ленинградском горном институте (1980), Институте геофизики УрО РАН (2004), Уральском государственном техническом университете (2009), Алтайском государственном университете (2011); проводил научные исследования по договорам и в качестве совместителя в Тагильской геолого-разведочной экспедиции Уральского производственного геологического объединения «Уралгеология» (с. Б. Лая), тресте (производственное объединение) «Пермьнефтегеофизика» (г. Пермь), Институте геофизики УрО РАН (г. Екатеринбург), Уральском филиале Всероссийского научно-исследовательского института галургии (г. Пермь), Северном территориальном управлении экологического контроля (г. Березники), Всероссийском научно-исследовательском маркшейдерском институте (г. С.-Петербург), Федеральном государственном унитарном геологическом предприятии «Челябинскгеосъемка» (г. Челябинск), Центральной геофизической экспедиции Северо-восточного производственного геологического объединения «Севвостгеология» (г. Магадан), производственных объединениях «Сильвинит» (г. Соликамск) и «Уралкалий» (г. Березники), Федеральном государственном унитарном предприятии «Российский федеральный ядерный центр» (г. Снежинск).

С 07.09.2011 г. В. В. Филатов работает во Владимирском государственном университете (ВлГУ): с 07.09.2011 по 16.01.2015 г. – профессор кафедры «Сопротивление материалов»; с 16.01.2015 по 31.08.2019 г. – заведующий кафедрой «Сопротивление материалов»; с 01.09.2019 г. – профессор кафедры «Автомобильные дороги». В ВлГУ В. В. Филатов читает курсы лекций, проводит практические и лабораторные занятия и руководит курсовыми работами бакалавров и магистров по дисциплинам: «Сопротивление материалов», «Техническая механика», «Теория упругости», «Механика материалов и конструкций», «Математическое моделирование», «Геология».

Главные результаты научной работы:

1. I. Разработана методика высокоточной аэромагнитной съемки и методика интерпретации магнитных аномалий; эти методики позволили уверенно картировать геологические структуры в слабомагнитном осадочном чехле и существенно расширить возможности аэромагниторазведки для поисков месторождений углеводородов в Пермском Приуралье.
2. II. Выполнены исследования закономерностей намагничивания сильномагнитных объектов, близких по форме к магнетитовым рудным телам железорудных месторождений Тагило-Кушвинского района. Результаты исследований позволили усовершенствовать методику интерпретации магнитных аномалий и повысить надежность определения положения магнетитовых рудных тел в пространстве при их поиске и разведке:

– получены приближенные формулы, описывающие намагниченность призматических и пластообразных тел; показано, что эти тела при больших значениях магнитной восприимчивости намагничиваются существенно неоднородно; установлены соотношения в физических и геометрических параметрах тел, при которых они с небольшой погрешностью (около 10 %) могут заменяться однородно намагниченными объектами простой геометрической формы;

– впервые в отечественной геофизике исследованы закономерности магнитных полей объемных зарядов для пластообразных тел при линейном законе изменения магнитной восприимчивости;

– разработаны алгоритмы решения прямой задачи магниторазведки для трехмерных магнетитовых рудных тел произвольной формы с учетом их неоднородной намагниченности и для тонких пластообразных тел при однородной намагниченности;

– использование усовершенствованной методики интерпретации магнитных аномалий позволило выявить в пределах Естюнинского месторождения два неизвестных ранее рудных тела мощностью 17 и 7 м, оценить прогнозные запасы (категория P₂) Патраковской площади в пределах Лебяжинского месторождения – до 26 млн т, а прогнозные запасы (категория P₂) Рублевского рудопроявления – в 4–5 млн т.

Теоретические и методические исследования по изучению намагниченности сильно магнитных объектов, а также результаты их практического применения были обобщены в диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук «Учет неоднородной намагниченности при разведке магнетитовых месторождений», защищенной 2 декабря 1983 г. (результаты защиты утверждены ВАК 4 апреля 1984 г.) и опубликованы в монографиях.

III. Разработано новое научное направление – тектонофизический анализ гравитационного поля, позволяющий изучать напряженно-деформированное состояние геологической среды, оценивать механизмы формирования геологических структур и давать прогнозную оценку наличиЯ в них месторождений и рудопроявлений полезных ископаемых. Физической основой метода тектонофизического анализа является связь между силой тяжести (закон всемирного тяготения) и деформацией (закон Гука) геологической среды, поскольку сила тяжести, деформируя геологическую среду, формирует в ней геологические структуры и тем самым способствует развитию процессов рудогенеза:

– на основании обобщения экспериментальных данных о деформации горных пород при различных режимах и видах нагружения установлено, что концентрация напряжений в локальных областях, релаксация напряжений и другие процессы приводят к формированию объектов с аномальной плотностью; эти объекты, являясь следствием геодинамических процессов, закономерно связаны с геологическими структурами; изучение поля силы тяжести таких объектов позволяет делать предположения о механизме образования геологической структуры;

– теоретической предпосылкой применения гравиразведки для изучения деформаций геологической среды служит решение задачи о смещениях, вызываемых в однородном упругом полупространстве, действующей в ней силы тяжести (обобщенная задача Миндлина); решение этой задачи получено впервые; из него следует, что деформацию можно вычислить через гравитационный потенциал плотностной неоднородности; решение получено для двух моделей геологической среды: линейно-упругой (тело Гука) и упруго-вязкой (тело Максвелла);

– напряжения, формирующие геологическую структуру, запечатлеваются в ней благодаря деформации и разрушению горных пород в виде закономерного распределения в пространстве локальных объектов с аномальной плотностью; анализ поля силы тяжести таких объектов позволяет определить механизм образования структуры;

– плотностные неоднородности, формируясь под действием силы тяжести, сами служат источником деформирования геологической среды; количественная оценка этих деформаций и закономерности их пространственного распределения могут изучаться с помощью специального анализа поля силы тяжести;

– теория и методика оценки деформаций геологической среды (тектонофизический анализ гравитационного поля) позволил определить механизмы образования ряда геологических структур Среднего и Южного Урала (Дуринский прогиб, Чуксинская разломная зона, Биргильдинско-Томинская рудная зона и др.);

– с помощью тектонофизического анализа гравитационного поля на Южном Урале был установлен рудный узел, в пределах которого было открыто золоторудное (Березняковское) и полиметаллическое (Биксизакское) месторождения; Березняковское месторождение с запасами (категория P₂) более 100 т эксплуатируется с 1995 г.

Результаты исследований по новому научному направлению были обобщены в диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук «Теория и практика геодинамического анализа гравитационного поля (на примере рудных районов Урала)», защищенной 30 ноября 1990 г. (результаты защиты утверждены ВАК 5 мая 1991 г.), опубликованы в монографиях  и получили развитие в кандидатских диссертациях аспирантов.

1. IV. С 1986 г. В. В. Филатов с коллегами (Г. Г. Кассин, Л. А. Болотнова, К. В. Вандышева и др.) занимается изучением тектонического строения и динамического режима крупнейшего в мире Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (ВКМКС), применяя для этого метод тектонофизического анализа геолого-геофизических и других данных в связи с катастрофической техногенной нагрузкой в районе месторождения. Впервые составлена тектоническая схема ВКМКС в масштабе 1 : 10 000, сформулированы критерии (признаки) опасных динамических явлений (техногенные землетрясения, горные удары, обвалы и др.), разработана схема районирования территории ВКМКС по степени динамической опасности, надежность которой подтверждена результатами сделанных прогнозов.
2. V. С 1985 г. В. В. Филатов стал выполнять исследования по изучению истории горного дела и горного образования на Урале; участвовал в возрождении Съездов горнопромышленников Урала. Результаты исследований опубликованы в монографиях.

В 2008–2009 гг. В. В. Филатов был по совместительству директором Музея истории УГГУ. С 1989 по 2011 г. участвовал в создании единственного в России Музея истории камнерезного и ювелирного искусства (МИКЮИ); был членом и председателем Ученого совета МИКЮИ. Филатов В. В. является одним из инициаторов и участником создания большого цикла историко-краеведческих передач «Екатеринбургские тайны» Свердловской государственной телерадиокомпании (СГТРК). В. В. Филатов – участник Международного симпозиума «Культурное наследие в геологии, горном деле и металлургии» (Фрайберг, 1993; С.-Петербург, 1997; Банска Штьявница, 1999). С 2014 г. В. В. Филатов – постоянный автор краеведческого альманаха «Старая столица», в нем он публиковал биографические очерки и статьи о геологах, живших или родившихся в г. Владимире и во Владимирской области; сотрудничал с Музеем природы Владимиро-Суздальского историко-художественного и архитектурного музея-заповедника; организовывал геолого-минералогические выставки, читал научно-популярные лекции по геологии и минералогии.

Под руководством В. В. Филатова защищено шесть диссертаций на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук: Н. С. Кузнецов «Прогнозирование рудных полей месторождений на основе тектонофизического анализа гравитационного поля», 1994; Л. А. Болотнова «Методика изучения деформационного состояния геологической среды района Екатеринбурга по гравиметрическим данным», 2007; Ю. К. Гвоздарев «Методика и результаты гравиметрических исследований для обнаружения эпицентральной зоны подземного ядерного взрыва», 2008; В. Б. Виноградов «Методика физико-геологического моделирования объектов с переменной плотностью и намагниченностью», 2009; Е. В. Кадышева «Тектонофизический анализ гравитационного поля на примере Березовского золоторудного и Ново-Шемурского медно-колчеданного месторождений», 2012; К. В. Вандышева «Изучение и прогнозирование рудных месторождений методом тектонофизического анализа гравитационного поля (на примере Урала)», 2015 и одна – на соискание ученой степени кандидата технических наук: Т. И. Кравченко «Изучение и оценка предельного напряженного состояния слабых грунтов оснований инженерных сооружений», 2013.

Филатов В. В. был членом диссертационных советов при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»: Д 212.280.01 – «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»; Д 212.280.04 – «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение».

Филатов В. В. был членом редколлегий журналов «Уральский геологический журнал», «Известия Уральского государственного горного университета», «Уральское горное обозрение»; «Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки»; публиковал статьи и очерки в изданиях «Урал», «Уральское горное обозрение», «Уральский геологический журнал», «Наука и жизнь», «Известия Уральского государственного горного университета», «Известия вузов. Горный журнал».

С научными целями (в качестве участника конференций и симпозиумов) и в качестве туриста В. В. Филатов был в Абхазии, Австрии, Албании, Армении, Белоруссии, Бельгии, Боснии и Герцеговине, Ватикане, Великобритании, Венгрии, Германии, Греции, Дании, Ирландии, Испании, Италии, Казахстане, Лихтенштейне, Люксембурге, Македонии, Нидерландах, Норвегии, Польше, Португалии, Сан-Марино, Сербии, Словакии, Таджикистане, Узбекистане, Украине, Финляндии, Франции, Хорватии, Черногории, Швейцарии, Швеции.

Филатов В. В. – «Почетный работник высшего образования России» (удостоен этого звания в 1997 г. в связи с 50-летием со дня рождения), «Заслуженный геолог Российской Федерации» (удостоен этого звания указом Президента РФ в 2001 г. в связи с 300-летием горно-геологической службы РФ – Приказа рудокопных дел), «Ветеран труда» (2007), член Ученого совета УГГГА (1992–2002); награжден Почетными грамотами Законодательного собрания (2004) и Правительства (2009) Свердловской области; член Российского профессорского собрания; лауреат премии им. О. Е. Клера Министерства культуры Правительства Свердловской области за монографии: «История создания и становления Уральского геологического музея» (2004), «Путешествие в мир камня: Музей истории камнерезного и ювелирного искусства» (2008), победитель Международного конкурса проектов в сфере образования для преподавателей ВУЗов и ССУЗов «Interclover–2017» (диплом I-й степени) за монографию «Метод тектонофизического анализа гравитационного поля», а также «Interclover–2018» (диплом I-й степени) за монографию «Проблемы оценки критического состояния слабой грунтовой среды под инженерными сооружениями». В. В. Филатов – автор и соавтор 300 опубликованных работ.

Автор текста – Вандышева К. В., Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Россия

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С полной версией статьи можно ознакомиться в № 5–2022 «Известия вузов. Горный журнал».

• Стетюха Владимир Алексеевич

Целью работы является определение результатов воздействия льда на эксплуатационную колонну из полимерного материала и примыкающие массивы пород при наиболее вероятном типе расчетной модели, учитывающем асимметрию нагрузки, создаваемой при обратном замерзании воды в заколонном пространстве. Решение обозначенной проблемы позволяет определить возможность использования
труб из полимерных материалов в условиях распространения многолетнемерзлых пород. 
Актуальность задачи обусловлена наличием известных фактов замерзания воды в заколонном пространстве в условиях эксплуатации труб при низких температурах. В результате замерзания воды на практике отмечаются значительные деформации и повреждения колонн и стыков труб, создающие аварийные ситуации, которые могут нарушить технологические процессы.
Методология исследований. Используется методика расчета эксплуатационной колонны из полимерного материала, размещенной в массиве породы, методом конечных элементов. Предлагаемая методика отличается возможностью учета асимметрии действующей на трубу
нагрузки и использованием большого количества параметров при формировании расчетной модели. Методика позволяет включать в расчетную схему трубу, лед и примыкающие массивы пород, учитывая их свойства.
Результаты исследований устанавливают степень влияния неравномерного загружения трубы на ее деформации, прочность и устойчивость. Приводится сравнение результатов расчета трубы в условиях симметричного и асимметричного обжатия льдом. Рассматриваются результаты использования нелинейной модели породы. Выявлено значительное влияние состава пород в районе скважины. Определены условия, при которых трубы из полимерных материалов способны воспринимать нагрузку при обратном промерзании при асимметричном размещении трубы в скважине.

Ключевые слова: обжатие льдом; обратное промерзание; многолетнемерзые породы; скважина; эксплуатационная колонна; асимметрия нагрузки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иванов А. Г., Солодов И. Н. Выбор материала обсадных труб для оборудования
эксплуатационных скважин подземного выщелачивания // Горный журнал. 2018. № 7. С. 81–85.
DOI: 10.17580/gzh.2018.07.16
2. Стовманенко А. Ю., Анушенков А. Н. Перспективы применения трубопроводов из
полимерных материалов при транспортировании литых закладочных смесей // Известия УГГУ. 2016.
Вып. 4(44). С. 68–71. DOI: 10.21440/23072091-2016-4-68-71
3. Хрулев А. С. Скважинная гидротехнология – проблемы и решения // Вестник Российской
академии естественных наук. 2013. № 5. С. 51–54.
4. Макарьев Л. Б., Царук И.И. Минерально-сырьевая база урана южной окраины Сибирской
платформы // Уран: геология, ресурсы, производство: матер. Четвертого междунар. симпозиума,
28–30 ноября 2017 г. М.: ВИМС, 2017. С. 60–61.
5. Wang F., Song Z., Cheng X., Ma. H. Patterns and features of global uranium resources and production //
Earth and Environmental Science: IOP Conf. Ser.: Institute of Physics Publishing. 2017. Vol. 94. P. 1–7.
6. World distribution of uranium deposits (UDEPO) with uranium deposit classification. IAEA,
Vienna, 2009. Printed by the International Atomic Energy Agency in Austria. 2009. 126 p.
7. Magnin F., Etzelmuller B., Westermann S., Isaksen K., Hilger P., Hermanns R. Permafrost
distribution in steep rock slopes in Norway: measurements, statistical modelling and implications for
geomorphological processes // Earth Surface Dynamics. 2019. No. 7. P. 1019–1040. URL: https://doi.
org/10.5194/esurf-7-1019-2019
8. Westermann S., Ostby T. I., Gisnas K., Schuler T. V., Etzelmüller B. A ground temperature map of
the North Atlantic permafrost region based on remote sensing and reanalysis data // The Cryosphere. 2015.
Vol. 9. P. 1303–1319.
9. Obu J., Westermann S., Bartsch A., Berdnikov N., Christiansen H., Dashtseren A., Delaloye R.,
Elberling B., Etzelmuller B., Kholodov A., Khomutov A., Kaab A., Leibman M., Lewkowicz A., Panda S.,
Romanovsky V., Way R., Westergaard-Nielsen A., Wu T., Yamkhin J., Zou D. Northern Hemisphere
permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale // Earth-Science Reviews. 2019.
No. 193. P. 299–316. URL: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.023
10. Tao J., Koster R., Reichle R., Forman B., Xue Y., Chen R., Moghaddam M. Permafrost variability
over the Northern Hemisphere based on the MERRA-2 reanalysis // The Cryosphere. 2019. No. 13.
P. 2087–2110. URL: https://doi.org/10.5194/tc-13-2087-2019
11. Радин А. И. Особенности эксплуатации технологических скважин СПВ в криолитозоне // Новые
идеи в науках о Земле: матер. XIV Междунар. науч.-практ. конф. М.: РГГУ. Т. 4. 2019. С. 293–294.
12. Зверев Г. В., Тарасов А. Ю. Расчет и анализ воздействия многолетнемерзлых пород на
крепление скважины № 338 Ванкорского месторождения во время эксплуатации // Вестник
Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология.
Нефтегазовое и горное дело. 2013. № 8. С. 41–51.
13. Арсентьев Ю. А., Назаров А. П., Забайкин Ю. В., Иванов А. Г. О расчете эксплуатационных
колонн из полимерных материалов для условий многолетнемерзлых пород // Актуальные проблемы
и перспективы развития экономики: российский и зарубежный опыт. 2019. № 21. С. 27–32.
14. Кузнецов В. Г. Техника и технология повышения долговечности крепи скважин в
криолитозоне (проблемы и решения): автореф. дис. … д-ра техн. наук. Тюмень, 2004. 50 c.
15. Леонов Е. Г., Зайцев О. Ю. Расчет содержания фаз и давления при замерзании водосодержащих
сред в заколонном и межколонном пространствах скважин при промерзании // Строительство
нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005. № 1. С. 10–16.
16. Стетюха В. А., Железняк И. И. Методика расчета на устойчивость эксплуатационной
колонны из полимерного материала в многолетнемерзлых породах // Записки Горного института.
2020. Т. 241. С. 22–28. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.22
17. Khademi Zahedi R., Shishesaz M. Application of a finite element method to stress distribution
in burried patch repaired polyethylene gas pipes // Underground Space. 2019. Vol. 4(1). P. 48–58. URL:
https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.05.001
18. Kamarainen J. Studies in ice mechanics. Helsinki: Helsinki University of Technology, 1993. 182 p.
19. Бычковский Н. Н., Гурьянов Ю. А. Ледовые строительные площадки, дороги и переправы.
Саратов: СГТУ, 2005. 260 с.
20. Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Математическое
моделирование процесса уплотнения мерзлого почвогрунта под воздействием лесных машин и
трелевочных систем // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3(39) . С. 73–78. DOI: 10.18324/2077-
5415-2018-3-73-78

Актуальность темы. В настоящее время при переходе от открытых горных работ к подземным на железорудных месторождениях наибольшее распространение получил вариант системы разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды. Данная технология имеет существенные недостатки – низкие показатели извлечения руды из недр и увеличенные эксплуатационные затраты на подготовительно-нарезные и очистные работы. Разработка альтернативной технологии отработки подкарьерного этажа, обеспечивающей повышение показателей извлечения и интенсивности выпуска руды из блока и снижение себестоимости основных технологических процессов в условиях наличия внутреннего отвала на дне карьера, используемого в качестве породной подушки, является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы. Исследование влияния горнотехнических факторов на технико-экономические показатели отличных друг от друга технологий отработки подкарьерного этажа под породной подушкой в условиях железорудных месторождений.
Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий изыскание и конструирование рационального варианта технологии, экономико-математическое моделирование и технико-экономическое сравнение.
Анализ результатов. Установлены зависимости основных технико-экономических показателей (потери и разубоживание, удельный объем подготовительно-нарезных работ, производительность труда и удельные эксплуатационные затраты по технологическим процессам) от высоты подкарьерного этажа в интервале от 40 до 100 м и производственной мощности шахты в интервале от 0,8 до 2,4 млн т руды в год. Определено, что эксплуатационные затраты на добычу руды имеют минимальное значение при высоте подкарьерного этажа 80 м и производственной мощности 1,6 млн т руды в год, которые и являются оптимальными для предприятия в переходный период.
Выводы. Обоснована технология этажно-камерной выемки с последующей отработкой междукамерного целика системой этажного принудительного обрушения, обеспечивающая большую эффективность по сравнению с традиционным вариантом подэтажного обрушения.

Ключевые слова: железорудное месторождение; переходная зона; породная подушка; система разработки; горнотехнические факторы; показатели извлечения; технико-экономические показатели.

Исследования выполнены в рамках государственного задания № 075-00581-19-00. Тема № 0405- 2019-0005.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В. Научные аспекты выбора
геотехнологической стратегии освоения переходных зон при комбинированной разработке рудных
месторождений // Проблемы недропользования. 2020. № 1(24). С. 11–17. DOI 10.25635/2313-
1586.2020.01.011
2. Каплунов Д. Р., Лейзерович С. Г., Томаев В. К., Сидорчук В. В. О дальнейшем развитии
горных работ в бассейне КМА // Горный журнал. 2011. № 10. С. 44–49.
3. Калмыков В. Н., Гавришев С. Е., Бурмистров К. В., Гоготин А. А., Петрова О. В., Томилина Н. Г.
Обоснование рациональных вариантов перехода с открытого на подземный способ разработки
месторождения «Малый Куйбас» // ГИАБ. 2013. № 4. С. 132–139.
4. Голик В. И., Полухин О. Н. Использование минерально-сырьевой базы КМА в условиях
экологизации общества // Проблемы региональной экологии. 2013. № 4. С. 45–49.
5. Саканцев Г. Г. Внутреннее отвалообразование на глубоких рудных карьерах. Екатеринбург:
УрО РАН, 2008. 225 с.
6. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В., Тишков М. В. Обоснование
толщины предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки «Удачная»
системами с обрушением // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.
2018. № 2. С. 52–62. DOI: 10.15372/FTPRPI20180207
7. Лобанов Е. А., Еременко А. А. Разработка подкарьерных рудных запасов месторождения
Олений ручей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2021. № 4(146).
С. 86–95. DOI: 10.26730/1999-4125-2021-4-86-95
8. Неверов С. А., Конурин А. И., Шапошник Ю. Н. Безопасность очистных работ при подэтажной
выемке с обрушением в тектонически напряженных массивах // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. Т. 2.
№ 3. С. 311–321. DOI: 10.33764/2618-981X-2021-2-3-311-321
9. Шамиев Ж. Б., Алибаев А. П. Технология комбинированной разработки подкарьерных
запасов системой подэтажного обрушения с секционной отбойкой и торцевым выпуском руды через
щель // Современные проблемы механики сплошных сред. 2010. № 12. С. 62–70.
10. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В., Барановский К. В. Подземная
геотехнология при комбинированной разработке мощного железорудного месторождения //
Известия вузов. Горный журнал. 2014. № 7. С. 25–32.
11. Мажитов А. М. Оценка степени техногенного преобразования участка недр при разработке
месторождения с обрушением руды и вмещающих пород в восходящем порядке // Горная
промышленность. 2021. № 4. С. 113–118. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-4-113-118
12. Lovitt M. Evolution of sublevel caving – safety improvement through technology // The AusIMM
Bulletin. 2016. April. P. 82–85
13. Quinteiro C. Design of a new layout for sublevel caving at depth // Proceedings of the Fourth
International Symposium on Block and Sublevel Caving, Australian Centre for Geomechanics, Perth.
2018. P. 433–442. URL: https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1815_33_Quinteiro
14. Mijalkovski S., Despodov Z., Mirakovski D., Adjiski V. Methodology for optimization of
coefficient for ore recovery in sublevel caving mining method // Podzemni Radovi. 2017. No. 30. P. 19–27.
DOI: 10.5937/podrad1730019S
15. Савич И. Н., Мустафин В. И. Перспективы применения и обоснование проектных решений
при этажном и подэтажном торцевом выпуске руды // ГИАБ. 2015. № S1. С. 419–429.
16. Pourrahimian Y., Askari Nasab H., Tannant D. A multi-step approach for block-cave production
scheduling optimization // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23.
P. 739–750. DOI: 10.1016/j.ijmst.2013.08.019
17. Afum B. O., Ben-Awuah E. A review of models and algorithms for surface-underground mining
options and transitions optimization: some lessons learnt and the way forward // Mining. 2021. Vol. 1.
P. 112–134. https://doi.org/10.3390/mining1010008
18. MacNeil J. A. L., Dimitrakopoulos R. G. A stochastic optimization formulation for the transition
from open pit to underground mining // Optimization and Engineering. 2017. No. 18. Р. 793–813. DOI:
10.1007/s11081-017-9361-6
19. Whittle D., Brazil M., Grossman P., Rubinstein H., Thomas D. Combined optimisation of an
open-pit mine outline and the transition depth to underground mining // European Journal of Operational
Research. 2018. Vol. 268(2). P. 624–634. DOI: 10.1016/j.ejor.2018.02.005
20. King B., Goycoolea М., Newman A. Optimizing the open pit-to-underground mining transition //
European Journal of Operational Research. 2017. Vol. 257. No. 1. P. 297–309.
21. Dagdelen K., Traore I. Open pit transition depth determination through global analysis of open
pit and underground mine production scheduling // Advances in Applied Strategic Mine Planning. 2018.
P. 287–296. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_19
22. Soltani A., Osanloo M. Semi-symmetrical production scheduling of an orebody for optimizing
the depth of transitioning from open pit to block caving. Resources Policy. 2020. Vol. 68. DOI: 10.1016/j.
resourpol.2020.101700

Введение. Шельф арктических морей и Дальнего Востока обладает реальным и значительным резервом для выявления новых нефтегазовых месторождений и освоения ранее открытых в Баренцевом, Карском и Охотском морях. Проекты на континентальном шельфе имеют особую значимость для России, поскольку они напрямую связаны с комплексным развитием страны и повышением качества жизни населения. В статье рассмотрены природные и техногенные опасности, выявленные при поисково-разведочном бурении скважин и обустройстве морских месторождений в условиях замерзающих морей и высокой сейсмичности земной коры. Описываются технологии выявления и предупреждения возникающих рисков и технические решения, обеспечивающие промышленную безопасность.
Целью исследования является получение достоверной информации о состоянии окружающей среды и недр на континентальном шельфе арктических и субарктических морей для обеспечения безопасного ведения работ при освоении морских нефтегазовых месторождений. Методика проведения исследований заключалась в комплексном анализе существующих на российском шельфе природных опасностей: мелкозалегающий метановый газ, газогидраты, ледовые нагрузки; а также техногенных опасностей: открытое фонтанирование морских скважин, вскрытие газовых линз при бурении скважин и растепление многолетнемерзлых пород. Исследованы результаты инженерно-геологических изысканий, данные морской электроразведки, геофизических исследований скважин, бурения и истории разработки морских месторождений.
Результаты. Показано, что существует проблема безопасного ведения работ на шельфе, которая может быть успешно решена путем применения современных технологий выявления и предупреждения природных и техногенных опасностей. Впервые по результатам геофизических исследований скважин на месторождениях Обской и Тазовской губ выявлено наличие мелкозалегающего газа в верхней части разреза.
Выводы. Сделан вывод о том, что для безопасного освоения морских нефтегазовых месторождений следует проводить комплексное изучение природно-климатических условий района работ, инженерно-геологические изыскания, анализ данных морских геофизических работ и исследований глубоких скважин. Это позволит выявлять опасные природные геологические процессы и обеспечивать предупреждение техногенного воздействия на хрупкую природную среду при освоении нефтегазовых ресурсов шельфа морей.

Ключевые слова: шельф; бурение; морские месторождения; обустройство месторождения; техногенная опасность; природная опасность; нефтегазовые ресурсы; газовые гидраты; мелкозалегающий газ; многолетнемерзлые породы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кортелева Ю. В. О перспективах реализации шельфовых проектов в России // ColloquiumJournal.
2021. № 13(100). С. 37–38.
2. Мельников П. Н., Варламов А. И., Скворцов М. Б., Агаджанянц И. Г., Кравченко М. Н.,
Грушевская О. В. Развитие ресурсной базы нефти и газа Арктики и континентального шельфа //
RAO CIS Offshore: сб. тр. 15-й Междунар. конф. по освоению ресурсов нефти и газа Российской
Арктики и континентального шельфа. СПб: 2021. С. 218.
3. Дзюбло А. Д. Геолого-геофизические исследования и модели природных резервуаров
Баренцево-Карского региона с целью наращивания ресурсной базы углеводородов: дис. … д-ра
геол.-минер. наук. Москва, 2009. 266 с.
4. Дзюбло А. Д., Алексеева К. В., Перекрестов В. Е., Сян Хуа. Природные и техногенные риски
при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе арктических морей // Безопасность труда в
промышленности. 2020. № 4. С. 74–81. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-4-74-81
5. Богоявленский В. И., Кишанков А. В. Опасные газонасыщенные объекты на акваториях
Мирового океана: Берингово море // Бурение и нефть. 2018. № 9. С. 4–12.
6. Suryanarayana P. V., Bogdanovic M., Pathy K. T., Paimin M. R. Assessing the impact of shallow
gas hydrate dissociation on structural integrity in deepwater wells // International Petroleum Technology
Conference, Virtual. March 2021. DOI: https://doi.org/ 10.2523/IPTC-21464-MS
7. Sun B., Zhang Z. Challenges and countermeasures for the drilling and completion of deepwater
wells in the South China Sea // Petroleum Drilling Techniques. 2015. No. 43(4). P. 1–7. DOI: 10.11911/
syztjs.201504001
8. Богоявленский В. И., Мажаров А. В., Пушкарев В. А., Богоявленский И. В. Выбросы газа
из криолитозоны полуострова Ямал. Предварительные результаты экспедиции 8 июля 2015 г. //
Бурение и нефть. 2015. № 7-8. С. 8–13.
9. Магомедгаджиева М. А. Особенности проектирования обустройства кустовых площадок
в сложных геокриологических условиях // Проектирование и разработка нефтегазовых
месторождений. 2017. № 2. С. 4–18.
10. Жданеев О. В., Фролов К. Н., Коныгин А. Е., Гехаев М. Р. Разведочное бурение на
Арктическом и Дальневосточном шельфе России // Арктика: экология и экономика. 2020. № 3(39).
С. 112–125.
11. Богатырева Е. В. Проблемы повышения безопасности при освоении месторождений на
арктическом шельфе // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2004. № 5. С. 9–13.
12. Петренко В. Е., Мирзоев Д. А., Богатырева Е. В. Проблемы изучения факторов морской
окружающей среды и создания нефтегазопромысловых инженерных сооружений для освоения
континентального шельфа Арктики // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на
море. 2020. № 1(325). С. 51–54.
13. Дзюбло А. Д., Савинова М. С. Опасные природные процессы и риски при освоении морских
месторождений с применением подводной системы добычи углеводородов // Известия вузов.
Горный журнал. 2020. № 8. С. 5–13.
14. Khalifeh M., Saasen A. Introduction to permanent plug and abandonment of wells. Stavanger:
Springer International Publishing, 2020. 273 p. DOI: 10.1007/978-3-030-39970-2
15. White J., Berry G. Emergency response planning for subsea hydrocarbon release using advanced
engineering analysis // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. Abu Dhabi, UAE,
November 10–13. 2014. DOI: https://doi.org/10.2118/172123-MS