geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2025-67-1-76-85LXMXGFgeology-1120Research ArticleГЕОИНФОРМАТИКАGEOINFORMATICSОб основных направлениях взаимодополнения методов цифровизации и геоинформационного обеспечения горного производстваMain directions in combining digitization and geoinformation methods for supporting mining productionhttps://orcid.org/0000-0002-3432-1449КорнилковС. В.KornilkovS. V.

Корнилков Сергей Викторович — доктор технических наук, главный научный сотрудник

58, ул. Мамина-Сибиряка, г. Екатеринбург 620075

Sergey V. Kornilkov — Dr. Sci. (Tech.), Chief Researcher

58, Mamina-Sibiryaka str., Yekaterinburg 620075

kornilkov@igduran.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7829-5035РыбниковП. А.RybnikovP. А.

Рыбников Петр Андреевич — кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник

58, ул. Мамина-Сибиряка, г. Екатеринбург 620075

Petr A. Rybnikov — Cand. Sci. (Geol.-Min.), leading researcher

58, Mamina-Sibiryaka str., Yekaterinburg, 620075

ribnikoff@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4221-7879РыбниковаЛ. С.RybnikovaL. S.

Рыбникова Людмила Сергеевна — доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник

58, ул. Мамина-Сибиряка, г. Екатеринбург 620075

Liudmila S. Rybnikova — Dr. Sci. (Geol.-Min.), Chief Researcher

58, Mamina-Sibiryaka str., Yekaterinburg, 620075

luserib@mail.ruИнститут горного дела УрО РАНРоссияInstitute of Mining of the Ural Branch of the RASRussian Federation2025170420256717685Copyright © Корнилков С.В., Рыбников П.А., Рыбникова Л.С., 20252025Корнилков С.В., Рыбников П.А., Рыбникова Л.С.Kornilkov S.V., Rybnikov P.А., Rybnikova L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/1120

Введение. Использование цифровых двойников, созданных на основе комбинирования компьютерных моделей и геоинформационных систем, позволяет всесторонне описать ситуации, складывающиеся при ведении горных работ, и обоснованно принимать управляющие решения, обеспечивающие безопасное и эффективное управление горным производством. Цель. Обоснование подходов к созданию цифровых двойников горного производства, которые сопровождают горнодобывающие работы. Методика (методология) проведения исследований включала литературный поиск и анализ, обобщение опыта построения цифровых двойников протекания опасных процессов для прогноза развития газодинамических явлений, управления качеством руд и процессами проведения буровзрывных работ, обоснования гидрогеохимического мониторинга и интерпретация его результатов за многолетний период с использованием численной гидрогеомиграционной модели. Результаты и их анализ. На примере использования численной гидрогеологической модели в составе цифрового двойника показано, что анализ результатов мониторинга и данных цифрового моделирования позволяет на каждом этапе отработки карьера в условиях многофакторной многокомпонентной ситуации подтверждать обоснованность принятых проектных решений и свидетельствует об эффективности и перспективности использования предлагаемого подхода к управлению сложной горнотехнической системой. Выводы и область применения результатов. Комплексное использование цифровых двойников и данных геоинформационного мониторинга опасных явлений и процессов позволяет повысить эффективность горного производства на базе анализа моделей развития (реабилитации) оцениваемых явлений.

Background. The use of digital twins, created by combining digital models and geoinformation systems, enables a comprehensive description of situations that arise during mining operations. This facilitates informed management decisions and ensures safe and efficient management of mining operations. Aim. Justification of approaches to the creation of digital twins of mining production, which accompany mining operations. Methods. A literature search and review; generalization of the accumulated experience in constructing digital twins of hazardous processes to predict the development of gas dynamic phenomena; control over ore quality and drilling and blasting processes; substantiation of hydro geochemical monitoring and interpretation of its results over prolonged periods using numerical hydrogeomigratory model. Results and discussion. The application of a numerical hydrogeological model as a digital twin confirmed the feasibility of analyzing the results of monitoring and digital modeling for supporting decision making at each stage of quarry development under the action of various factors. The results obtained indicate the prospects of the proposed approach to managing complex hydrogeological and mining systems. Conclusion. The combined use of digital twins and geoinformation monitoring data on hazardous phenomena and processes and their further analysis contributes to increasing the efficiency of mining production.

горнотехническая системаопасные процессыцифровизацияуправлениеинформационная копияmining and technological systemhazardous processdigitalizationmanagementdigital twinработа выполнена при поддержке Государственного задания ИГД УрО РАН. Тема 2 (2025—2027 гг.) «Геоинформационное обеспечение системной оценки стратегий природосбережения при освоении ресурсов недр» (FUWE-2025-0002). Г.р. № 1022040300092-1-1.5.1.The work was carried out with the support of the State Assignment of the IGD Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Topic 2 (2025-2027) “Geoinformation support for the systematic assessment of environmental conservation strategies in the development of subsurface resources” (FUWE-2025-0002). Issued No. 1022040300092-1-1.5.1.ReferencesАбдрахманов М.И., Лапин С.Э., Шнайдер И.В. Создание цифровой модели структуры выемочного столба лавы методом сейсмозондирования. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 11—12. С. 148—158.Abdrahmanov M.I., Lapin S.E., SHnajder I.V. Creation of a digital model of the structure of a lava column using seismic sounding. Mining Information and Analytical Bulletin (scientific and technical journal), 2022, no. 11–2, pp. 148–158. (In Russian).Балек А.Е., Харисов Т.Ф., Авдеев А.Н, Харисова О.Д. Обоснование оптимального порядка отработки рудной залежи в условиях высоких напряжений и низкой прочности массива. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2023. № 3. С. 55—65.Balek A.E., Harisov T.F., Avdeev A.N, Harisova O.D. Justification of the optimal order of mining an ore deposit under conditions of high stress and low strength of the massif. News of higher educational institutions. Mining magazine, 2023, no 3. P. 55—65 (In Russ.).Жариков С.Н., Кутуев В.А. О свойствах объекта разрушения и параметрах взрывной отбойки на карьерах. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. № 3. С. 283—289.Zharikov S.N., Kutuev V.A. On the properties of the object of destruction and the parameters of blasting in quarries. News of Tula State University. Earth Sciences. 2022, no. 3. P. 283—289 (In Russ.).Кантемиров В.Д, Титов Р.С., Яковлев А.М. Оценка тенденций изменения качества железной руды сростом глубины отработки месторождений Качканарской группы. Маркшейдерия и недропользование. 2023. № 2(124). С. 29—37.Kantemirov V.D, Titov R.S., Yakovlev A.M. Evaluation of trends in the change in the quality of iron ore with increasing depth of mining of the Kachkanar group of deposits. Mine surveying and subsoil use. 2023, no. 2(124). P. 29—37 (In Russ.).Корнилков С.В., Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Смирнов А.Ю. Геоинформационный мониторинг для решения экологических задач горнопромышленных территорий Среднего Урала. Горная промышленность. 2022. № S1. С. 127—133.Kornilkov S.V., Rybnikova L.S., Rybnikov P.A., Smirnov A.Yu. Geoinformation monitoring for solving environmental problems of mining areas of the Middle Urals. Mining industry. 2022, no. S1. P. 127—133 (In Russ.).Корнилков С.В., Яковлев А.М. Совершенствование прогноза качественных показателей полезных ископаемых в карьере на основе блочного моделирования. Проблемы недропользования. 2023. № 3(38). С. 47—58.Kornilkov S.V., Yakovlev A.M. Improving the forecast of quality indicators of minerals in a quarry based on block modeling. Problems of subsoil use. 2023, no. 3(38). P. 47—58 (In Russ.).Лапин С.Э. Методология построения и практика применения геоинформационной системы прогноза динамики состояния горного массива в процессах подземной разработки угольных месторождений: дисс. … д-ра техн. наук. Екатеринбург, 2020. 243 с.Lapin S.E. Methodology of construction and practice of application of geoinformation system for forecasting dynamics of state of rock mass in processes of underground development of coal deposits: Diss. … Doctor of Technical Sciences. Yekaterinburg, 2020. 243 p. (In Russ.).Русских А.П., Корнилков С.В., Авдеев А.Н., Харисов Т.Ф. О процедуре расчета параметров буровзрывных работ, основанной на экспресс-оценке параметров дробимости пород массива. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2023. № 4. С. 496—505.Russkih A.P., Kornilkov S.V., Avdeev A.N., Harisov T.F. On the procedure for calculating the parameters of drilling and blasting operations based on the express assessment of the parameters of rock massif crushability. News of Tula State University. Earth Sciences. 2023, no. 4. P. 496—505 (In Russ.).Рыбников П.А., Рыбникова Л.С. Изменение разгрузки подземных вод при отработке месторождений цементного сырья (Свердловская область, г. Сухой Лог). Сергеевские чтения. Геоэкологическая безопасность разработки месторождений полезных ископаемых: материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии в рамках Года экологии в России, Москва, 4—5 апреля 2017 года М.: Российский университет дружбы народов (РУДН), 2017. Т. 19. С. 410—415.Rybnikov P.A., Rybnikova L.S. Changes in groundwater discharge during the development of cement raw material deposits (Sverdlovsk region, Sukhoi Log). Sergeev Readings. Geoecological Safety of Mineral Deposit Development: Proceedings of the Annual Session of the Scientific Council of the Russian Academy of Sciences on Problems of Geoecology, Engineering Geology and Hydrogeology within the Framework of the Year of Ecology in Russia, Moscow, April 4—5, 2017. Moscow: Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN), 2017. P. 410—415 (In Russ.).Рыбникова Л.С., Наволокина В.Ю. Оценка состояния гидросферы природно-технических систем с использованием данных геоинформационного мониторинга (на примере бассейна р. Тагил, Средний Урал). Подземная гидросфера: материалы XXIII Всероссийского совещания по подземным водам востока России с международным участием, Иркутск, 20—26 июня 2021 года. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2021. С. 534—538.Rybnikova L.S., Navolokina V.Yu. Assessment of the state of the hydrosphere of natural and technical systems using geoinformation monitoring data ( using the example of the Tagil River basin, the Middle Urals). Underground hydrosphere: Proceedings of the XXIII All-Russian Conference on Groundwater in the East of Russia with International Participation, Irkutsk, June 20—26, 2021. Irkutsk: Institute of the Earth’s Crust SB RAS, 2021. P. 534—538 (In Russ.).Соколов И.В., Корнилков С.В., Панжин А.А. Геоинформационные технологии сопровождения процессов горного производства. Горная промышленность. 2023. № S5. С. 41—46.Sokolov I.V., Kornilkov S.V., Panzhin A.A. Geoinformation technologies for supporting mining production processes. Mining industry, 2023, no. S5. P. 41—46 (In Russ.).Соколов И.В., Рожков А.А., Барановский К.В. Параметризация технологии снижения ущерба от переизмельчения руды при подземной разработке месторождений. Горная промышленность. 2023. № 5. С. 78—82.Sokolov I.V., Rozhkov A.A., Baranovskij K.V. Parameterization of technology for reducing damage from ore overgrinding during underground mining. Mining industry. 2023, no. 5. P. 78—82 (In Russ.).Стадник Д.А. Стадник Н.М., Лопушняк Е.В. К вопросу разработки методических основ информационного моделирования горных предприятий. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. № 3. С. 187—200. EDN: SGZFORStadnik D.A., Stadnik N.M., Pushnyak E.V. On the issue of developing methodological foundations for information modeling of mining enterprises. Proceedings of Tula State University. Earth Sciences. 2022. No. 3. P. 187—200. EDN: SGZFORЯковлев В.Л. О методологии комплексного освоения запасов месторождений твердых полезных ископаемых для разработки стратегии развития минерально-сырьевой базы России. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2020. № 7. С. 5—20.Yakovlev V. L. On the methodology of integrated development of solid mineral deposits for the develop ment of a strategy for the development of Russia’s mineral resource base. News of higher educational institutions. Mining magazine. 2020. No. 7. P. 5—20 (In Russ.).Mugova E., Molaba L., Wolkersdorfer C. Understanding the Mechanisms and Implications of the First Flush in Mine Pools: Insights from Field Studies in Europe’s Deepest Metal Mine and Analogue Modelling. Mine Water and the Environment. 2024. Vol. 43. Iss. 1. P. 73—86.Mugova E., Molaba L., Wolkersdorfer C. Understanding the Mechanisms and Implications of the First Flush in Mine Pools: Insights from Field Studies in Europe’s Deepest Metal Mine and Analogue Modelling. Mine Water and the Environment. 2024. Vol. 43. Iss. 1. P. 73—86.Sengupta M. Environmental Impacts of Mining. Monitoring, Restoration, and Control. Boca Raton: CRC Press, 2021. 374 p.Sengupta M. Environmental Impacts of Mining. Monitoring, Restoration, and Control. Boca Raton: CRC Press, 2021. 374 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.