Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОДРЕЧНЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРУПА'

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОДРЕЧНЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРУПА Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
21
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РУДА / ЦЕЛИКИ / РЕКА / ЗЕМНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ / ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ ПОРОДЫ / ДЕФОРМАЦИИ / ОЧИСТНЫЕ КАМЕРЫ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Голик Владимир Иванович, Габараев Олег Знаурович, Кожиев Хамби Хадзимурзович, Версилов Сергей Олегович

Актуальность: оценка возможности сохранения минерально-сырьевой базы предприятия путем минимизации запасов в охранных целиках под рекой Уруп с сохранением устойчивости земной поверхности. Цель: определить и предложить оптимальные параметры технологий выемки руды в зоне влияния р. Уруп с сохранением земной поверхности под техногенным влиянием. Объекты: земная поверхность, породные массивы и возводимые в выработанном очистном пространстве искусственные массивы из твердеющих смесей. Методы: моделирование безопасных условий добычи руд из целиков в зоне влияния реки, осуществляемое с использованием комплекса известных и оригинальных лабораторных, аналитических и натурных методов. Определение закономерностей поведения водонасыщенных пород осуществляется лабораторно с имитацией процессов в подречных целиках, путем оценки феномена погружения целика в ослабленную водой почву очистной выработки. Результаты. Определены количественные значения предельных для данных условий горизонтальных деформаций. Обоснована методика прогнозирования процесса сдвижения горных пород на базе расчетов. Разработана методика оценки возможности применения технологии сплошной выемки руды в зоне реки Уруп, исходя из допустимых деформаций земной поверхности и компрессии закладочных смесей. Экспериментально обоснована возможность и граничные условия выемки запасов целиков под рекой камерно-столбовой системой разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями с обеспечением сохранности земной поверхности. Рекомендованы мероприятия по обеспечению устойчивости обнажений очистных выработок в период между формированием очистных камер и их закладкой, по направлению развития очистных работ и по определению допустимых пролетов выработок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Голик Владимир Иванович, Габараев Олег Знаурович, Кожиев Хамби Хадзимурзович, Версилов Сергей Олегович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF GEOMECHANICAL SYSTEM DEFORMATION IN EXPLORATION OF UNDER RIVER STOCKS URUP DEPOSITS

Relevance: assessment of the possibility of preserving the mineral resource base of the enterprise by minimizing the reserves in the security areas under the Urup River while maintaining the stability of the Earth's surface. Objective: to determine and propose the optimal parameters of ore extraction technologies in the zone of influence of the Urup River with the preservation of the earth's surface under technogenic influence. Objects: the Earth's surface, native massifs and artificial massifs made of hardening mixtures erected in the developed treatment space. Methods: modeling of safe conditions for the extraction of ores from pillars in the zone of influence of the river, carried out using a complex of well-known and original laboratory, analytical and field methods. Determination of the patterns of behavior of water-saturated rocks is carried out in the laboratory with imitation of processes in riverine pillar, by assessing the phenomenon of immersion of the pillar in the water-weakened soil of the treatment work. Results. Quantitative values of horizontal deformations limiting for these conditions are determined. The method of forecasting the process of rock movement based on calculations is substantiated. A methodology was developed to assess the possibility of applying the technology of continuous ore extraction in the Urup River zone, based on the permissible deformations of the Earth's surface and compression of the laying mixtures. The authors experimentally justified possibility and boundary conditions of dredging of stocks of pillars under the river by the pillar-and-room development system with the laying of the worked-out space with solid mixtures to ensure the safety of the Earth's surface. Measures are recommended to ensure the stability of the outcrops of the treatment workings in the period between the formation of the treatment chambers and their laying, on the direction of development of the treatment works and to determine the permissible spans of the workings.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОДРЕЧНЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРУПА»

УДК 622.272/275.34; 504.05/06:622.34

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОДРЕЧНЫХ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРУПА

Голик Владимир Иванович12,

v.i.golik@mail.ru

Габараев Олег Знаурович1,

gabaraev59@mail.ru

Кожиев Хамби Хадзимурзович1,

hambi@list.ru

Версилов Сергей Олегович3,

versilov@bk.ru

1 Северо-Кавказский государственный технологический университет, Россия, 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

2 Московский политехнический университет, Россия, 107023, г. Москва, ул. Б. Семеновская, 38.

3 Южно-Российский государственный политехнический университет, Россия, 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 13.

Актуальность: оценка возможности сохранения минерально-сырьевой базы предприятия путем минимизации запасов в охранных целиках под рекой Уруп с сохранением устойчивости земной поверхности.

Цель: определить и предложить оптимальные параметры технологий выемки руды в зоне влияния р. Уруп с сохранением земной поверхности под техногенным влиянием.

Объекты: земная поверхность, породные массивы и возводимые в выработанном очистном пространстве искусственные массивы из твердеющих смесей.

Методы: моделирование безопасных условий добычи руд из целиков в зоне влияния реки, осуществляемое с использованием комплекса известных и оригинальных лабораторных, аналитических и натурных методов. Определение закономерностей поведения водонасыщенных пород осуществляется лабораторно с имитацией процессов в подречных целиках, путем оценки феномена погружения целика в ослабленную водой почву очистной выработки.

Результаты. Определены количественные значения предельных для данных условий горизонтальных деформаций. Обоснована методика прогнозирования процесса сдвижения горных пород на базе расчетов. Разработана методика оценки возможности применения технологии сплошной выемки руды в зоне реки Уруп, исходя из допустимых деформаций земной поверхности и компрессии закладочных смесей. Экспериментально обоснована возможность и граничные условия выемки запасов целиков под рекой камерно-столбовой системой разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями с обеспечением сохранности земной поверхности. Рекомендованы мероприятия по обеспечению устойчивости обнажений очистных выработок в период между формированием очистных камер и их закладкой, по направлению развития очистных работ и по определению допустимых пролетов выработок.

Ключевые слова:

руда, целики, река, земная поверхность, водонасыщенные породы, деформации, очистные камеры.

Введение

Урупские медноколчеданные месторождения разрабатываются с 1968 г. Основной производственной единицей является Урупский рудник с проектной годовой производительностью в 700 тыс. т. Сложность эксплуатации месторождения обусловлена наличием структурно обособленных участков в пределах рудного поля - западного фланга, центральной части и восточного фланга. Западный фланг ограничен выклиниванием на севере и северо-западе и крупным тектоническим разломом на северо-востоке.

Достигнутая глубина очистных работ порядка 350-400 м, наличие безрудных зон, сложная гипсометрия залежи и сочетание камерно-столбовой системы, систем с закладкой выработанного пространства и обрушением руды и вмещающих пород привели к тому, что процесс сдвижения принял непрогнозируемый характер с нестационарным проявлением

полей напряжений, контролирующих состояние элементов систем разработок. Основной является поэтажная система с обрушением руды и вмещающих пород. В этих условиях основными задачами исследований стали задачи детализации конструктивных параметров системы по устойчивости и определения рационального развития горных работ [1-3].

Развитие горных работ в центральной части сдерживается наличием предохранительного целика под р. Уруп. Предельная глубина отработки с открытым выработанным пространством определена уровнем третьего горизонта, ниже которого запасы предохранительного целика отрабатываются системами с закладкой твердеющими смесями. Ввиду консервации запасов возрастают затраты на поддержание, поэтому актуализируются вопросы конструирования вариантов разработки запасов предохранительного целика.

DOI 10.18799/24131830/2022/12/3627

Следствием углубления добычных работ являются динамические формы проявления горного давления, в частности горные удары, опасность которых возникает, как правило, при глубине 500 м.

При разработке водообильных объектов опасна связь между очистным пространством и водным объектом. Потеря несущей способности пород является действенным фактором при эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Вода омывает поверхность структурных породных блоков и, проникая них по трещинам, уменьшает прочность и ускоряет разрушение породной конструкции, провоцируя разгрузку напряжений в своде при обрушении пород в выработку [4-7].

Эффективное управление свойствами водообиль-ных массивов нуждается в применении действенного геофизического контроля [8-11] и разработке новых методов моделирования и расчетов параметров технологий [12-14].

Проблемы разработки месторождений рассматриваемого типа связаны с проблемами охраны окружающей среды, поскольку поведение породных массивов под воздействием воды становится непредсказуемым [15-17].

Методика

Параметры сдвижения измеряют с целью установления закономерностей формирования опорного давления при системе с обрушением руд и пород с использованием комплекса лабораторных, аналитических и натурных общепринятых и новых методов.

На исследуемом участке месторождения породы непосредственной кровли представлены кремнистыми сланцами, породы основной кровли слагают туфы среднего состава, а подстилающие породы сложены альбитофирами и их туфами, обладающими в окрестностях рудного тела пластичностью в силу расслан-цованности и наличия каолина, хлорита, серицита. Поэтому породы почвы выработок весьма податливы.

Породы висячего бока менее податливы. В очистных выработках происходит пучение пород у целиков и обрушение налегающей толщи в отдельных случаях. Из этого можно заключить, что междукамерные целики, воспринимая горное давление, внедряются только в подстилающие породы.

Целью натурного эксперимента было исследование деформации геомеханической системы «камера-целик».

Участок на западном фланге месторождения был отработан камерно-столбовой системой разработки. Горно-геологические условия участка:

• рудное тело представлено сплошной рудой мощностью от 0,9 до 3,5 м;

• угол падения рудного тела в среднем 28°;

• контакты рудного тела с вмещающими породами

четкие.

Условия локализации руд на экспериментальном участке идентичны условиям на участке месторождения в пределах охранного контура целика под р. Уруп.

Сверхзадача эксперимента состояла в определении величины внедрения целика в породы почвы при насыщении их водой и увеличении давления на целик. Насыщение пород водой необходимо для того, чтобы воспроизвести по-

ведение насыщенных влагой закладочных смесей в отработанных камерах. Эта величина характеризует собой величину возможных деформаций пород кровли.

Увеличение давления на целик осуществлялось путем увеличения поддерживаемой им площади обнажения за счет удаления смежных с исследуемым целиков.

Подготовка к эксперименту включала в себя операции (рис. 1).

установка реперов в кровле installation of reference points

in the roof

установка реперов в почве installation of reference points

in soil

устройство оросителеи пород the device of rock sprinklers

оборудование наблюдательной станции

observation station equipment

Рис. 1. Организация наблюдений за сдвижением пород Fig. 1. Organization of observations of rock movement

Схема экспериментального участка представлена на рис. 2. Сущность эксперимент!- состояла в том, чтобы сопоставить положение реперов в целике 10 до и после извлечения целиков 8-11.

Рис. 2. План экспериментального блока: 1-5 - очистные штреки; 6, 7- подготовительные восстающие; 8, 9, 11, 12 - извлекаемые целики; 10 - исследуемый целик; I-IV- шпуры для реперов Fig. 2. Plan of the experimental block: 1-5 - cleaning drifts; 6, 7 - preparatory rising; 8, 9, 11, 12 - recoverable targets; 10 - target under study; I-IV - holes for reference points

Схема оборудования базовой станции представлена на рис. 3.

Таблица 2. Результаты исследований этапа II Table 2. Results of Phase II studies

Отвесы/Plumb lines hi h2 h2 Li L2 L3

1 710 708 310 309 330 330 308 308

2 500 800 830 829 260 260 220 219 270 270

3 500 800 1020 1021 270 269 580 578 690 687

4 680 679 600 600 410 412 340 345

На II этапе в трубы-штыри в почве очистных камер в течение двух месяцев подавалась вода без напора, создавая условия обводненности подстилающих пород. Результаты измерений представлены в табл. 2, в том числе, измерений, выполненных до пуска воды - в числителе и после прекращения подачи воды - в знаменателе.

Отвесы/Plumb lines h, h2 h2 Li L2 L3

1 708 707 309 309 330 331 308 308

2 500 800 829 829 260 261 219 219 270 271

3 500 800 1021 1019 269 268 578 579 687 682

4 679 680 600 616 412 423 345 349

На III этапе были удалены целики 8-11. Схема организации и результаты измерений отклонения троса от первоначального положения приведены на рис. 4.

Рис. 3. Оборудование наблюдательной станции: I - сква-; 2 - бетонная смесь; 3 - железный стержень; 4 - крепление отвеса; 5 - трос; 6 - отвес; 7 - репер; 8 - бетонная площадка; 9 - разметки Fig. 3. Equipment of the observation station: I - well; 2 - concrete mix; 3 - iron rod; 4 - mounting plumb line; 5 - cable; 6 - plumb line; 7 - survey plug; 8 - concrete platform; 9 - markings

На I этапе исследования определены вертикальные расстояния между реперами и горизонтальные расстояния от тросов отвесов до исследуемого целика. Второй цикл измерений осуществлен после оборудования измерительной станции - через месяц.

Результаты измерений отражены в табл. 1, где в числителе даны результаты по первому циклу измерений, в знаменателе - по второму циклу.

Таблица 1. Результаты исследований этапа I Table 1. Results of Phase I studies

Рис. 4. Результаты измерений деформирования целика при обводнении пород и удаления целиков: L1-L3 - отклонение отвеса, мм; h1-h3 - интервал измерения по вертикали, см; 1- ороситель Fig. 4. Results of measurements of pillar deformation during watering of rocks and removal of the pillar: L1-L3 - deviation of the plumb line, mm; h-h3 -vertical measurement interval, cm; 1- sprinkler

Измерения выполнены через неделю (табл. 3).

Таблица 3. Результаты исследований этапа III Table 3. Results of Phase III studies

Отвесы/Plumb lines h1 h2 h2 L1 L2 L3

1 707 704 309 308 331 331 308 309

2 500 800 829 825 261 262 219 220 271 270

3 500 800 1019 1018 268 269 579 571 682 679

4 680 673 616 616 423 420 349 352

Результаты исследования поведения обводненных пород при увеличении горного давления на целик обобщены на рис. 5.

Рис. 5. Результаты моделирования поведения обводненных пород при увеличении давления на целик с глубиной: I - 100 м, II - 160 м, III - 340 м; № 1-3 - номера измерений; 1-4 - графики развития деформаций Fig. 5. Results of modeling the behavior of watered rocks with increasing pressure on the whole with a depth: I - 100 m, II - 160 m, III - 340 m; № 1-3 - measurement numbers; 1-4 - graphs of deformation development

Анализ результатов измерений показывает, что в созданных условиях целик внедряется в обводненные породы почвы и сползает по ним в сторону падения залежи. При этом увеличение площади обнажения провоцирует обрушение налегающих пород, что объясняет необходимость заполнения выработанного пространства.

Результаты измерений динамики пород указывают на то, что феномен сдвижения налегающей толщи пород при наличии жестких опор состоит в их перемещении по нормали к залежи. Установлено, что при внедрении целика в разбухшие породы почвы кровля отработанных камер перемещается в выработанное пространство в направлении, близком к нормальному падению рудного тела. Таблицы позволяют определить величину сдвижения пород. В условиях эксперимента эта величина в отношении к высоте исследуемого целика, или к мощности рудного тела, составила 0,06.

Для оценки возможности применения технологической схемы, предусматривающей частичную выемку запасов из предохранительного целика под р. Уруп на уровне третьего горизонта с гидравлической закладкой выработанного пространства, выполняется расчет безопасной глубины разработки, ниже которой

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Валиев Н.Г., Пропп В.Д., Вандышев А.М. Горному факультету УГГУ исполнилось 100 лет // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2020. - № 8. - С. 130-143.

2. Уральский горный и Московский горный: взаимодействие университетов / А.В. Душин, Н.Г. Валиев, Ю.А. Лагунова, А.Г. Шорин // Горный журнал. - 2018. - № 4. - С. 4-10.

3. Renev A., Tsibaev S., Kalinin S. The evaluation of negative anthropogenic factors subjection on bolts stability and surrounding

горные работы можно осуществлять без дополнительных мер охраны. Безопасная глубина разработки для рассматриваемых условий зависит от мощности рудного тела и глинистых пород под водным объектом.

В подрабатываемой толще пород залегают глинистые наносы и прослои сланцев, отношение мощности которых к мощности всей толщи пород не превышает 5... 10 %. Мощность же рудного тела в рамках рассматриваемой технологии заменяется приведенной мощностью, которая характеризуется величиной возможного перемещения пород кровли залежи в выработанное пространство и рассчитывается по формуле:

mbn = m -А = 0,12 м,

где m - максимальная мощность рудного тела на участке подработки, м; А - параметр, характеризующий величину перемещения пород кровли залежи, по результатам эксперимента А =0,06.

При т = 5 м mn =5x0,06=0,3 м.

В этих условиях безопасная глубина разработки для водных объектов составляет 60 м. Верхняя граница третьего горизонта располагается на глубине 80 м от земной поверхности. Результаты эксперимента свидетельствуют о необходимости применения для извлечения запасов предохранительного целика под р. Уруп технологии с частичной выемкой руды, формированием жестких поддерживающих целиков и полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Результаты исследования корреспондируют с выводами сециалистов данного направления горного дела [18-20].

Заключение

Выемка руды сплошной выемкой руд с полной закладкой выработанного пространства или с частичной выемкой руд камерно-столбовой системой с рудными целиками и закладкой выработанного пространства обеспечивает сохранность земной поверхности при соблюдении определяемых для данного месторождения условий.

Параметры технологий выемки руды рассчитываются исходя из величины перемещения пород при условии непревышения допустимых деформаций земной поверхности и усадки формируемого закладочного массива, характеризуемой коэффициентом компрессии.

Экспериментальные данные могут быть использованы при проектировании технологий для расконсервации целиков под рекой Уруп.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

massif deformations // Coal in the 21st Century: Mining, Intelligent Equipment and Environment Protection: Proceedings of the 9th China-Russia Symposium. COAL 2018 // Advances in Engineering Research. - 2018. - V. 176. - Р. 361-366.

4. Голик В.И. Геомеханические аспекты комбинирования технологий разработки месторождений Садона // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. -2022. - № 2. - С. 222-234.

5. Геомеханические и аэрогазодинамические последствия отработки территорий горных филиалов шахт Восточного Донбасса / Н.М. Качурин, Г.В. Стас, Т.В. Корчагина, М.В. Змеев //

Известия Тульского государственного университета. Серия Наук о Земле. - 2017. - Вып. 1. - С. 170-182.

6. Bertuzzi R. Back analysing rock mass modulus from monitoring data of two tunnels in Sydney, Australia // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. - 2018. - V. 10 (1). -Р. 195-196.

7. Клюев Р.В., Босиков И.И., Майер А.В. Комплексный анализ генетических особенностей минерального вещества и технологических свойств полезных компонентов Джезказганского месторождения // Устойчивое развитие горных территорий. -2019. - Т. 11. - № 3 (41). - С. 321-330.

8. Комащенко В.И. Эколого-экономическая целесообразность утилизации горнопромышленных отходов с целью их переработки // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2015. - № 4. - С. 23-30.

9. Gell E.M., Walley S.M., Braithwaite C.H. Review of the validity of the use of artificial specimens for characterizing the mechanical properties of rocks // Rock Mechanics and rock Engineering -

2019. - № 3. - Р. 1-13.

10. The surface wave attenuation as the effect of vibratory compaction of building embankments / A. Herbut, M. Khairutdinov, C. Kongar-Syuryun, J. Rybak // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - V. 362. - Article 012131.

11. Ловчиков А.В. Новая концепция механизма горнотектонических ударов и других динамических явлений для условий рудных месторождений // Горные науки и технологии. -

2020. - № 5 (1). - С. 30-38.

12. Моделирование подпорной стенки насыпи методом конечных элементов / С.А. Масленников, В.А. Дмитриенко, Т.А. Долуг-лу, К.С. Яковлева // Инженерный вестник Дона. - 2015. -№ 3. - С. 23-30.

13. Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду на территории Северной Осетии / О.Г. Бурдзиева, В.Б. Заа-лишвили, О.Г. Бериев, А.С. Кануков, М.В. Майсурадзе //

Международный журнал ГЕОМАТ. - 2016. - Т. 10 (1). -С. 1693-1697.

14. Acoustic emission monitoring technology for coal and gas outburs / Jiangong Li, Qianting Hu, Minggao Yu, Xuelong Li, Jie Hu, Huiming Yang // Energy Science & Engineering. - 2019. - V. 7. -Iss. 2. - P. 443-456.

15. История и перспективы развития ресурсной базы / В.И. Голик, Х.Х. Кожиев, Н.М. Качурин, М.Ю. Шамрин // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. -2022. - № 3. - С. 121-132.

16. Mining-induced ground deformation in tectonic stress metal mines: a case study / Kaizong Xia, Congxin Chen, Hua Fu, Yucong Pan, Yangyang Deng // Engineering Geology. - 2016. - V. 210. -P. 212-230.

17. Экологические особенности добычи руд в горах Кавказа / В.И. Голик, Н.Г.О. Валиев, А.А. Белодедов, С.О. Версилов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2022. - № 2. - С. 3-13.

18. Baginska I., Kawa M., Janecki W. Estimation of spatial variability of lignite mine dumping ground soil properties using CPTu results // Studia Geotechnica et Mechanica. - 2016. - V. 38. - № 1. - Р. 3-13.

19. Utilization of mineral waste: a method for expanding the mineral resource base of a mining and smelting company / J. Rybak, S. Gorbatyuk, K. Bujanovna-Syuryun, A. Khairutdinov, Y. Tyulyaeva, P. Makarov // Metallurgist. - 2021. - V. 64. -Р. 851-861.

20. Пространственно-временные задачи геоэкологии - междисциплинарный подход / В.С. Бригида, Х.Х. Кожиев, А. А. Сарян, А.К. Джиоева // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2020. - № 4. - С. 20-32.

Поступила 31.03.2022 г.

Прошла рецензирование 10.10.2022 г.

Информация об авторах

Голик В.И., доктор технических наук, профессор, профессор кафедры горного дела Северо-Кавказского государственного технологического университета; профессор кафедры металлургии Московского политехнического университета.

Габараев О.З., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой горного дела Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Кожиев Х.Х., доктор технических наук, профессор, профессор кафедры горного дела Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Версилов С.О., доктор технических наук, профессор, профессор кафедры горного дела Южно-Российского государственного политехнического университета.

UDC 622.272/275.34; 504.05/06:622.34

INVESTIGATION OF GEOMECHANICAL SYSTEM DEFORMATION IN EXPLORATION OF UNDER RIVER STOCKS URUP DEPOSITS

Vladimir I. Golik1,2,

v.i.golik@mail.ru

Oleg Z. Gabaraev1,

gabaraev59@mail.ru

Khambi H. Kozhiev1,

hambi@list.ru

Sergey O. Versilov3,

versilov@bk.ru

1 North Caucasus State Technological University, 44, Nikolaev street, Vladikavkaz, 362021, Russia.

2 Moscow Polytechnic University,

38, B. Semenovskaya street, Moscow, 107023, Russia.

3 South Russian State Polytechnic University,

13, Prosveshcheniya street, Novocherkassk, 346428, Russia.

Relevance: assessment of the possibility of preserving the mineral resource base of the enterprise by minimizing the reserves in the security areas under the Urup River while maintaining the stability of the Earth's surface.

Objective: to determine and propose the optimal parameters of ore extraction technologies in the zone of influence of the Urup River with the preservation of the earth's surface under technogenic influence.

Objects: the Earth's surface, native massifs and artificial massifs made of hardening mixtures erected in the developed treatment space. Methods: modeling of safe conditions for the extraction of ores from pillars in the zone of influence of the river, carried out using a complex of well-known and original laboratory, analytical and field methods. Determination of the patterns of behavior of water-saturated rocks is carried out in the laboratory with imitation of processes in riverine pillar, by assessing the phenomenon of immersion of the pillar in the water-weakened soil of the treatment work.

Results. Quantitative values of horizontal deformations limiting for these conditions are determined. The method of forecasting the process of rock movement based on calculations is substantiated. A methodology was developed to assess the possibility of applying the technology of continuous ore extraction in the Urup River zone, based on the permissible deformations of the Earth's surface and compression of the laying mixtures. The authors experimentally justified possibility and boundary conditions of dredging of stocks of pillars under the river by the pillar-and-room development system with the laying of the worked-out space with solid mixtures to ensure the safety of the Earth's surface. Measures are recommended to ensure the stability of the outcrops of the treatment workings in the period between the formation of the treatment chambers and their laying, on the direction of development of the treatment works and to determine the permissible spans of the workings.

Key words:

ore, pillar, river, earth's surface, water-saturated rocks, deformations, purification chambers.

REFERENCES

Bertuzzi R. Backanalysing rock mass modulus from monitoring data of two tunnels in Sydney, Australia. Journal of Rock Mechan-

Valiev N.G., Propp V.D., Vandyshev A.M. The Mining Faculty of ics and Geotechnical Engineering, 2018, vol. 10 (1), рр. 195-196.

UGSU celebrates centenary. Izvestiya vysshikh uchebnykh 7. Klyuev R.V., Bosikov I.I., Mayer A.V. Comprehensive analysis of

zavedeniy. Gorny zhurnal, 2020, no. 8, рр. 130-143. In Rus. the genetic features of the mineral substance and technological

Dushin A.V., Valiev N.G., Lagunova Yu.A., Shorin A.G. Ural properties of the useful components of the Dzhezkazgan deposit.

Mining and Moscow Mining: interaction of universities. Gorny Ustoychivoe razvitie gornykh territoriy, 2019, vol. 11, no. 3 (41),

zhurnal, 2018, no. 4. рр. 4-10. In Rus. рр. 321-330. In Rus.

Renev A., Tsibaev S., Kalinin S. The evaluation of negative an- 8. Komashchenko V.I. Ecological and economic feasibility of utiliza-

thropogenic factors subjec-tion on bolts stability and surrounding tion of mining waste for the purpose of their processing. Izvestiya

massif deformations. Proceedings of the 9th China-Russia Sympo- Tula State University. Earth sciences, 2015, no. 4, pp. 23-30.

sium. Coal in the 21st Century: Mining, Intelligent Equipment and In Rus.

Environment Protection. COAL 2018. Advances in Engineering 9. Gell E.M., Walley S.M., Braithwaite C.H. Review of the Validity

Research, 2018, vol. 176, рр. 361-366. of the Use of Artificial Specimens for Characterizing the Mechan-

Golik V.I. Geomechanical aspects of combining technologies for the ical Properties of Rocks. Rock Mechanics and rock Engineering,

development of Sadon deposits. Izvestiya Tulskogo gosudarstven- 2019, no. 3, рр. 1-13.

nogo universiteta. Seriya Nauk o Zemle, 2022, no. 2, pp. 222-234. 10. Herbut A., Khairutdinov M., Kongar-Syuryun C., Rybak J. The

Kachurin N.M., Stas G.V., Korchagina T.V., Zmeev M.V. Geo- surface wave attenuation as the effect of vibratory compaction of

mechanical and aerogasodynamic consequences of mining the ter- building. IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci-

ritories of the mining branches of the mines of Eastern Donbass. ence, 2019, vol. 362, Article 012131.

Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Nauk o 11. Lovchikov A.V. A new concept of the mechanism of mining-

Zemle, 2017, Iss. 1, рр. 170-182. In Rus. tectonic impacts and other dynamic phenomena for the conditions

of ore deposits. Mining sciences and technologies, 2020, no. 5 (1), pp. 30-38. In Rus.

12. Maslennikov S.A., Dmitrienko V.A., Doluglu T.A., Yakovleva K.S. Modeling of the retaining wall of the embankment by the finite element method. Inzhenerny vestnik Dona, 2015, no. 3, pp. 23-30. In Rus.

13. Burdzieva O.G., Zaalishvili V.B., Beriev O.G., Kanukov A.S., Majsuradze M.V. The impact of mining on the environment in the territory of North Ossetia. Mezhdunarodny zhurnal GEOMAT, 2016, no. 10 (1), pp. 1693-1697. In Rus.

14. Jiangong Li, Qianting Hu, Minggao Yu, Xuelong Li, Jie Hu, Huiming Yang. Acoustic emission monitoring technology for coal and gas outburs. Energy Science & Engineering, 2019, vol. 7, Iss. 2, pp. 443-456.

15. Golik V.I., Kojiev H.H., Kachurin N.M., Shamrin M.Yu. History and prospects of resource base development. Izvestiya Tula State University. Earth sciences, 2022, no. 3, pp. 121-132.

16. Kaizong Xia, Congxin Chen, Hua Fu, Yucong Pan, Yangyang Deng. Mining-induced ground deformation in tectonic stress metal

mines: a case study. Engineering Geology, 2016, vol. 210, pp. 212-230.

17. Golik V.I., Valiev N.G.O., Belodedov A.A., Versilov S.O. Ecological features of ore mining in the Caucasus mountains. Izvestiya Tula State University. Earth sciences, 2022, no. 2, pp. 3-13.

18. Baginska I., Kawa M., Janecki W. Estimation of spatial variability of lignite mine dumping ground soil properties using CPTu results. Studia Geotechnica etMechanica, 2016, vol. 38, no. 1, pp. 3-13.

19. Rybak J., Gorbatyuk S., Buyanovna-Syuryun K., Khairutdinov A., Tyulyaeva Y., Makarov P. Utilization of mineral waste: a method for expanding the mineral resource base of a mining and smelting company. Metallurgist, 2021, vol. 64, pp. 851-861. In Rus.

20. Brigida V.S., Kozhiev H.H., Saryan A.A., Dzhioeva A.K. Spatial and temporal problems of geoecology - an interdisciplinary approach. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten, 2020, no. 4, pp. 20-32. In Rus.

Received: 31 March 2022.

Reviewed: 10 October 2022.

Information about the authors

Vladimir I. Golik, Dr. Sc., professor, North Caucasus State Technological University; professor, Moscow Polytechnic University.

OlegZ. Gabaraev, Dr. Sc., professor, North Caucasus State Technological University. Khambi H. Kozhiev, Dr. Sc., professor, North Caucasus State Technological University. Sergey O. Versilov, Dr. Sc., professor, South Russian State Polytechnic University.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.