CC BY
8
Известия Уральского государственного горного университета. 2020. Вып. 4 (60). С. 173-182 ¥ДК622.1Л:622ЛЗ https://doi .аге/Ю.2тО/2307-2091-2020-Ь-ПЗ-]В2
Оиенка возможности проявления деформаиий с позииии нарушенности массива (на примере месторождения Камаган)
Оке а на Се ргее вна КО J1Е С А ТО ВА1Л Е л е н а А ле к с а н др о в н а ГОРБАТОВА3"
'Технический университет УГМК, Верхняя Пышна, Свердловская область, Россия ^Уральский государственный горный университет, Екатеринбург, Россия
^Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н. М. Федоровского, Москва, Россия Аннотация
Введение, Основной задачей при отработке месторождений полезных ископаемых открытым и открыто -подземным способами является обеспечение безопасности ведения горных работ. В результате длительного стояния бортов карьера в прибортовом массиве происходят изменения природных напряжений, которые приводят к возникновению деформаций. Прогноз и предотвращение деформационных процессов прибортового массива во многом зависят от достоверной информации о его структурных особенностях, включая строение массива и степень его нарушенности.
Цель исследований - оценка возможности проявления деформаций с позиции нарушенности массива. Методы проведения исследований. При оценке возможности проявления деформаций использовался комплекс методов, включающий: натурные замеры трещиноватости; методы математической статистики с использованием программы Stereonet для обработки результатов замеров; анализ пространственного положения трещин относительно направления простирания откосов и бортов карьера с выявлением наиболее опасных; кинематический анализ, позволяющий определить потенциальные виды потери устойчивости с позиции нарушенности массива.
Результат исследований. На юго-восточном, северном и западном бортах карьера месторождения Камаган выделена 41 система трещин, из них преобладающими являются системы северо-западного падения под углами 50°-85°; юго-восточного - под углом 50° и юго-западного - под углом 50°. На примере северного борта = 90°; п = 60°) установлено, что потенциальными видами потери устойчивости являются сдвиг клиновидного блока (Wedge), образованный системами трещин с пространственными характеристиками А = 65°; п = 45° и = 150°; п = 90е, и сдвиг призматического блока (Planar sliding), сформированный системами трещин с параметрами А^ = 90е; п = 55° и А^ = 100е; п = 42°.
Выводы. Исследованиями доказана необходимость изучен ия и выявления в процессе отработки поверхностей ослабления и определения параметров их залегания с целью оценки возможности проявления деформаций и дальнейшей оценки устойчивости откосов.
Ключевые слова: деформации, системы трещин, кинематический анализ, нарушенность массива, потеря устойчивости борта карьера, диаграммы трещиноватости.
Введение
В процессе разработки месторождений полезных ископаемых открытой и комбинированной геотехнологиями проявляется изменение геомеханического состояния горного массива, сопровождающееся перераспределением напряжений и осложнением горно-геологи ческой ситуации карьерного поля и, как следствие, развитием деформационных процессов. Последние наносят большой ущерб и приводят к изменению режима работы горного предприятия и к дополнительным материальным затратам на предупредительные меры и их ликвидацию [1].
Под деформациями горного массива следует понимать процесс его разрушения под действием природных (гидрогеологических условий, физико-механических свойств вмещающих пород и руд, структурно-тектонических особенностей прибортовых массивов) и
iokole5aitova@ririail.nj © ИНр1Уогы(1огдПОСЮ-0002-Э3417-977Э " lena_goftoaJtova@mail.nj © ПИр ^огаа_огд1ИКЮ-0003-4251 -2381
горнотехнических (технологии ведения горных работ при разработке месторождения) факторов. К основным видам деформаций откосов на карьерах относятся оползни (43 %), обрушения (21 %), осыпи (15 %), оплывины и просадки (2] %} [2, 3]. Из них 75 % деформаций происходит в слабых песчано-глинистых, а 25 % - в скальных и полускальных выветренных и трещиноватых породах.
Интенсивность деформационных процессов увеличивается с ростом глубины карьера. Исследованиями установлено, что проявление деформаций при отработке месторождения карьером глубиной до 100 м наблюдается лишь в 50 %. При переходе на большие глубины отработки вероятность возникновения деформационных процессов составляет около 80 %, что обусловлено горнотехническими условиями отработки [2]. Тйк, на
Таблица 1. Вн/зы деформаций и и к причины. Table 1. Types of deformities and their causes.
Месторождение
Способ отработки месторождения
Деформации
Причины их возникновения
Западно-Озерное
Открытый, глубина карьера 160 м
Оползни
Гидрогеологические условия, трещиноватое ть, БВР
Юбилейное
Открыто-подземтыи, глубина Оползи и, осыпания, карьера 330 м вывалы
Геологические особенности строения месторождения, годропеологические условия. БВР, подземные горные работы
Камаган
Открыто-подземный, глубина карьера 150 м
Оползни, обрушения
Геологические особенности строения месторождения, годропеологические условия, трещиноватоетъ, БВР, подземные горные работы
Осеннее
Открытый, глубина карьера 200 м
Осыпи, оползни
Слоистое строение массива с падением контактов слоев в сторону выемки
Дткуси некое
Открыто-подземный, глубина карьера 230 м
Оползни, осыпания
Гидрогеологические условия, трещиноватое ть, БВР
Си бане кое
Учалинское
Открыто-подземный, глубина карьера 530 м
Открыто-подземный, глубина карьера 340 м
Оползни, просадки
Оползни, осыпания
Интенсивная раздробленность и трещиноватое ть горных пород, подземные горные работы
Гидрогеологические условия, трещиноватое ть, подземные горные работы
медноколчеданных месторождениях Южного Урала, осваиваемых открытой или комбинированной геотехнологиями, четко прослеживается наличие деформационных процессов на всех месторождениях при глубине карьера более 100 м (табл. I).
Одним из определяющих условий проявления деформационных процессов является структурная нарушен -ность массива горны л пород, обусловленная его геологическими характеристиками (литолого-петрографическим составом, строением геологического разреза и тектоникой) с последующим их изменением в процессе ведения горных работ [4]. К основным показателям структурной нарушенности относят количество трещин, их пространственные и геометрические параметры, интенсивность трещиноватости, характер контакта стенок трещин, наличие выполняющего материала (минералов, горных пород) полости трещин [5,6]. Поэтому изучение трещиноватости горного массива и контроль ее изменения в период эксплуатации месторождения с позиции оценки возможных проявлений деформационных процессов является весьма актуальным.
Объект исследования
Месторождение Камаган расположено на востоке Республики Башкортостан, на западной окраине города Сибай. Месторождение находится в Сибайском рудном районе и локализуется в одноименной горст-антик л ина-ли. В строении месторождения выделяют два структурных этажа, нижний этаж представлен вулканогенными и вулканогенно-осадочными образованиями карамалы-ташской свиты среднего девона, верхний этаж - глинистыми и глинисто-щебнистыми осадочными породами триаса и четвертичными элювиально-делювиальными и
аллювиально-пролювиальными отложениями. Породы верхнего структурного этажа залегают несогласно на подстилающих отложениях. На Камаганском месторождении выделено J 2 рудных тел, залегающих в вулканогенных породах кислого состава в интервале глубин от 90 до 230 м. Вмещающие породы преобразованы в мегасоматиты [7,3].
К основным тектоническим нарушениям со смещением на месторождении относится Восточно-Сибайский разлом. Плоскость разлома проходит в 200-300 м восточнее восточного борта карьера, оперяющие его разрывы, оказывают ослабляющее действие на массив коренных пород, и сопровождаются мощной зоной раздробленных и рассланцованных горных пород. Субширотные разрывы фиксируются в северном и юго-восточном бортах карьера. Они обводнены. Падают разрывы к северо-западу по азимуту 320° под углами 55° (северный) и 43" (южный). На участках их подсечен и й скважинами породы интенсивно подроблены, отмечаются трещины с милонитом, рассланцевание. Массив нарушен многочисленными маломощными тектоническими нарушениями и имеет сложное блоковое или мозаичное строение [9].
Запасы месторождения отрабатывают комбинированной открыто-подземной геотехнологией. В период с J 999 по 2010 г. разработка велась открытым способом. Параметры карьера на момент постановки его в предельное положение: глубина карьера - 150 м, размеры карьера (длина/ширина) по поверхности 640/530 м и по дну карьера 160/30 м, результирующий угол борта карьера 60". В настоящее время отработка месторождения ведется подземным способом. Вскрытие осуществлено четырьмя штольнями из бортов карьера и квершлагом от ствола «Северный Вентиляционный4 Сибайского подземного рудника.
Рисунок 1. Системы трещин на карьере: I—IV — системы трещин, 1-5 - процент от общего числа замеров (1-1; 2-4; 3-3; 4-4; 5-1D; 6-10 и более).
Figure 1. Crack systems at the quarry: l-IV -crack systems, 1-5 - percent of the total number of measurements (1-1; 2-4; 3-3; 44; 5-10; 6-1D and more).
Прибортовой массив карьера Камага некого месторождения находится в неустойчивом состоянии, наиболее сложными условиями отличаются его северный и юго-восточный борта. Методы исследования
Изучение нарушенности горного массива месторождения Камаган проводилось путем непосредственных замеров трещин в натурных условиях на борту карьера между штольнями гор. 125 и гор. 140. На данном участке были выделены 3 сектора: юго-восточный, северный, западный борта. Выбор участка замера обусловлен геологическими особенностями горного массива и горнотехническими условиями отработки месторождения. Замеры тре-щиноватости включали определение пространственных (угла и азимута падения плоскости) и геометрических (длины и ширины) параметров трещин, а также интенсивности трещиноватости. Параллельно производился отбор проб для детальной идентификации горных пород с учетом интенсивности их изменения и установления значений физико-механических свойств.
Полученные характеристики трещиноватости обрабатывались и анализировались с помощью программного продукта Stereonet с построением диаграмм трещиноватости и выделением систем трещин согласно условиям параллельности и представительности. Производился анализ пространственного положения трещин относительно направления простирания откосов и бортов карьера по классификации И. И. Попова [6, 10] с выявлением наиболее опасных.
Для выявления потенциальных видов потерь устойчивости с позиции нарушенности массива применялся
кинематический анализ, базирующийся на использовании стереографических проекций [И, 12,13].
Результат исследований
Оценка нарушенности горного массива осуществлялась в дацитовых, базальтовых, андезитовых, андезит-да-цитовых и андезит-базальтовых порфиритах. По результатам замеров выделена 41 система трещин (табл. 2).
По пространственным характеристикам систем трещин выделяют два типа расположения полюсов - поясовое и центральное (рис. 1). Для поясового распределения типичны углы падения плоскости трещин, равные 20°-40° при азимутах простирания 0°-180° и 270°-330°. Среднее расстояние между трещинами составляет 0,10-0,30 м. Большинство полюсов трещин расположено в центре диаграммы. Трещины имеют крутые углы падения (75°-90°) при азимутах простирания 0°-360°. Расстояние между трещинами колеблется от нескольких миллиметров до нескольких метров, интенсивность трещиноватости изменяется от 0,05 до 3.
Анализ показал, что в карьере преобладают несколько систем трещин, выделенных по диаграмме трещиноватости, со следующими пространственными характеристиками: преимущественно северо-западного падения под утлом 50о-851>; юго-восточного - под углами 50° и юго-западного - под углом 50° (рис. I). Трещины чаще всего скрытые, их полости выполнены кальцитом в базальтах и кварцем в дацитовых порфиритах [9].
Влияние трещиноватости на устойчивость откосов и бортов карьера оценивалось на примере северного борта в связи со сложной его геомеханической ситуацией.
Оценка возможности проявления деформаций
Таблица 2. Характеристика основных систем трещин. Table 2. Characteristics of the main crack systems.
Борг Система Элементы залегания, град. Расстояние ме»ду Характеристика трещин Горные породы
\ V
1 268 66 От 0,50 до 1 Система параллельных трещин. Трещмны открытого типа Дацмтовые порфмриты
II 253 7D Серия открытых параллельных трещмн от 20 до 40 см
III 180 90 От 0,01 до G,D5 Дацмтовые порфириты
rv 266 7D
V 235 64 От 0,12 до 0,50
VI 5 45 От 0,07 до 0,30 Серия параллельных трещмн Дациговые порфириты
VII 175 32 От D,5D до 1
VIII 30 45 От 0,01 до 0,10 Трещмны закрытого типа, по стен- Дациговые порфириты
ЮВ-СВ IX 240 75 От 0,04 до 0,10 кам наблюдается кварц-карбонаг-ное вещество
борт X 165 62 От 0,60 до 1,0
XI 130 3D От 0,50 до 1,0 Трещмны закрытого типа Дациговые порфириты
XII 330 74
XIII 55 7D От 0,Ю до D,40 Система параллельных трещмн открытого типа. Стенки трещин ожелеэненные Дациговые порфириты
XIV 325 22 От 0,07 до D, 15 Трещмны открытого и закрытого типа Дациговые порфириты
XV 25 9D 0,50 Единичные трещины открытого типа
XVI 0 65 От 0,01 до 0,05 Трещмны открытого и закрытого типа Дациговые порфириты
XVII (1) 30 10 От 0,01 до 0,30 Трещмны закрытого типа Дациговые порфириты
XVIII [2} 255 50 От 0,02 до 0,10
XIX (3) 65 70 Трещмны открытого и закрытого типа, стенки счкелеэненные
XX И) 300 55 От D, 1 до D,7 Дациговые порфириты
XXI (5) 268 10
XXII (6) 65 45 От 0,05 до D,20 Трещмны закрытого типа Дациговые порфириты
XXIII (7) 255 80
Северный борт XXIV (8) 274 90 От 0,1 до 0,15 Трещмны открытого и закрытого типа. По стенкам кварц-карбонаг-ное вещество Дациговые порфириты
XXV (9) 260 50 От 1,0 до 2,0
XXVI (10) 90 55 От D, 1 до 0,5 Трещмны открытого типа
XXVII (11) 100 42 От 0,1 до D,4
XXVIII (12) 150 90 От 0,05 до 0,20 Ацдез иг-базальтовые
XXIX (13) 250 85 ог0,1 до 1,5 Трещмны открытого типа. По стенкам кварц-карбонатное вещество миндалекаменные пор-фириты
XXX 330 90 Трещмны открытого типа, раскрытие до 5 см Ацдез иг-базальтовые порфириты
XXXI 150 90 От 1,D до 5,0 Трещмны открытого типа, вертикальные, отсекающие
XXXII 240 85
XXXIII 278 75 Трещмны открытого и закрытого типа, раскрытие до 5 см
СЗ-ЮЗ борт XXXIV 95 85 До 2 Ацдезигы дациговые
XXXV 150 45 От 0,20 до D,40 Трещмны закрытого типа
XXXVI 55 85
XXXVII 220 65 От 0,20 до 0,80 Трещмны открытого и закрытого типа, раскрытие от 1 до 4 см Ацдез иг-базальтовые порфириты
XXXVIII 330 85 От 0,20 до 1,20 Секущие трещины
XXXIX 50 30 До1 Отсекающие трещины
хххх 300 85 От 0,Ю до D,40 Секущие трещины, по стенкам Ацдезитовые порфириты
XXXXI 300 2D От 1,D до 1,5 кварц-карбонатное вещество
Таблица 3. Классификация систем трещин относительно Борта карьера. Table 3. Classification of crack systems relative to the side of the quarry.
Положение относительно борта карьера Системы трещин -
По простиранию По падению
1 (XVII) Диагональные, согласнопадающие Пологие
2 (XVIII) Продольные, несогласнопадающие Наклонные
3 (XIX) Продольные, согласнопадающие Крутые
4 (XX) Диагональные, несогласнопадающие Наклонные
5 (XXI) Продольные, несогласнопадающие Наклонные
е (ххи) Диагональные, согласнопадающие Наклонные
7 (XXIII) Продольные, несогласнопадающие Крутые
8 (XXIV) Продольные, несогласнопадающие Крутые
9 (XXV) Продольные, несогласнопадающие Наклонные
10 (XXVI) Продольные, согласнопадающие Наклонные
11 (XXVII) Продольные, согласнопадающие Наклонные
12 (XXVIII) Диагональные, согласнопадающие Крутые
13 (XXIX) Продольные, несогласнопадающие Крутые
Системы трещин —— Борт карьера
Рисунок 2. Системы трещин: а - диагональные, согласнопадающие; б - продольные, согласнопадающие. Figure 2. Crack systems: a - diagonal, bedding; b- longitudinal, bedding.
включала анализ пространственного положения трещин относительно направления простирания откосов и бортов карьера (табл. 3). Согласно классификации И. И. Попова [8], все трещины по направлению простирания подразделяются на продольные, диагональные и поперечные. Относительно плоскости откоса они делятся на согласнопадающие и несогласнопадающие. Наиболее опасными являются
продольные и диагональные согласнопадающие с откосом системы трещин, поперечные согласнопадающие системы не оказывают влияния на устойчив« состояние откоса.
В табл. 3 приведена классификация систем трещин относительно северного борта карьера Камаган.
Из выделенных систем трещин к наиболее опасным можно отнести 1, 3, 6, 10, 11, 12. Такие нарушения
Рисунок 3. Основные виды потерн устойчивости (сдвиг клиновидного блока (Wedge)). Figure 3. The main types of stability loss (wedge).
карьера
P и су н о к 4. Н ару шенн е устойчивости. Figure 4. Destabilization.
Борт карьер -\-ч-\-\— V
\ \
- \
А
Линия скрещения п. юскосгей Д(г\
Рисунок 5. Определение угла падения липни пересечения. Figure 5. Determination of the angle of incidence of the line of intersection
Рисунок б. Основные виды потери устойчивости (сдвиг призматического блока (Planar sliding}). Figure 6. The main types of stability loss (shift of a prismatic block (planar sliding)}.
Борт карьера
Рисунок 7. Нарушение устойчивости. Figure 7. Déstabilisation,
определяют блочность массива [13] и вероятные плоскости смещения этих блоков, что может привести к возникновению деформаций бортов карьера (рис. 2) [ J 0,15].
Оценку возможности проявления деформаций целесообразнее осуществлять с использованием кинематического анализа, позволяющего выявить потенциальные виды потери устойчивости. Кинематический анализ откосов с применением полярных диаграмм трещи но-ватости производит проверку геомеханического состояния скального массива на предмет соответствия условиям возникновения деформаций, а также определяет направление потенциального смещения блоков горных пород [11, 16].
Для диагональных, согласнопадающих систем трещин 1, 6, 12 характерны потери устойчивости в виде сдвига клиновидного блока (Wedge) (рис. 3), при котором происходит скольжение блока горных пород, образованного 6 (1) и 12 системами трещин, по направлению падения линии пересечения двух плоскостей, отсекающих данный блок от скального массива. Возможность возникновения клиновой деформации определялась исходя из оценки ориентировки линии скрещения плоскостей. Значение утла падения линии пересечения а^. при котором возможно скольжение породного блока, устанавливалась по соотношению ф < а^ < а, где ф - угол внутреннего трения; а - угол наклона борта.
Деформация в виде сдвига клиновидного блока представлена на рис. 4.
Положение 6 и 12 систем трещин удовлетворяет условию ф < а < а, так как угол падения линии пересе-
чения а^ = 50" (рис. 5) меньше, чем угол наклона борта карьера а = 60°, но больше, чем угол внутреннего трения Ф = 36-40".
Для продольных, согласнопадающих систем трещин 10, 11 характерен сдвиг призматического блока (Planar sliding), рис. 6, условием возникновения которого является наличие в породном массиве плоскостей ослабления, падающих в сторону выемки под углом аш, более пологам, чем угол заоткоски уступа а, но более крутым, чем угол внутреннего трения ф < а < а с азимутом падения , отличающимся от направления падения уступа ^ не более чем на ±20°.
Системы трещин 10 и 11 удовлетворяют условию ф < а < а (рис. 7), так как они имеют угол наклона (табл. 2) меньше, чем угол наклона борта карьера (ci = 60°), но больше, чем угол внутреннего трения ф = 36-40°.
Таким образом, установлено, что изучение и выявление в процессе отработки поверхностей ослабления и определение параметров их залегания необходимо для оценки возможности проявления деформаций и дальнейшей оценки устойчивости откосов [17]. Для северного борта карьера месторождения Кама гам выделены системы трещин, негативно влияющих на его устойчивость. Установлено, что потенциальными видами потери устойчивости являются сдвиг клиновидного блока (Wedge), образованный 6 (1) и 12 системами трещин, и сдвиг призматического блока (Planar sliding), сформированный 10 и И системами трещин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сашурин А. Д., Панжин А. А., Мельник В. В. Обеспечение устойчивости бортов карьеров в цепях защиты потенциально опасных участков транспортных берм II Вестник МГТУ. 2016. № 3. С. 5-12. https:rtdoijongnD.10503/1995-2732-2D16-14-3-5-12
2. My рэйвов И.М. Управление устой чивостью откосов бортов карьера И ГИАБ. 2004. № 1. С. 62-64.
3. Tiwari G., Laltia G. М. Design of Rock Slope Reinforcement An Himalayan Case Study В Rock Mechanics and Rock Engineering. 2D 16. 49 (6). P. 2075-2D97. littps^doi.org/10.10D7feDa603-016-0913-4
4. Fleurisson J A. Slope Design and Implementation in Open Pit Mines: Geological and Geomechanical Approach И Procedia Engineering. 2D 12. Vol. 46. P. 27-36. https:tfdoi.ofgn0.1016/j.pfoeng.2012.09.442
5. Рац M. В., Чернышев С. H. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1970. 164с.
6. Чернышев С. Н. Трещиноватое тъ горных пород и ее влияние на устойчивость откосов. М.: Недра, 1964.111 с.
7. Пронин В. А., Нечеухин В. М., Сопво П. Ф. и др. Медноколчеданные месторождения У^ала: геологические условия размещения. Свердловск: УНЦ АН СССР 1985. 268 с.
6. Серавкин И. Б. Вулканизм и колчеданные месторождения Южного У^ала. М.: Наука, 1988. 268 с.
9. Колесатова О. С. Особенности структурного строен ия горного мае с ива месторождени я «Кам аган» // Раци онал ьн ое п риродопольэование : сб. науч. трудов. Магнитогорск: Изд-воМГТУ, 2014. С. 20-24.
10. Шпаков П. С., Юнаков Ю. Л., Шпакова М. В., Чумлявов В. А. Влияние трещиноватости на устойчивость бортов карьера и ее изменчивость го площади и глубине на Горев:ком месторождении В ГИАБ. 2D 15. № 11. С. 32—40.
11. Бу ш ков В. К. При менительная практи ка ки немагичесвого а на ли за устои чивостиприобосновании параметров ос новных кон стру ктивных элементов борта карьера Ж ГИАБ. 2018. № 10. С. 30-42. https://doi.orgЛ0.2501 В/О236-1493-2018-10-0-30-42
12. Leorg E. С., Rahardjo H. Two and three-dimensional sJope stability reanalyses of Bukit Batok slope// Computers and Geotechnics. 201Z Vol. 42. P. 81-88. https:rtdoi.orgf10.1016fl.com pgeo.2012.01.001
13. Reddy K. N., Krishna A. M. Stability Assessment of Rock Slope and Design of Rock Slope Reinforcement tt Geotechnics for Transportation Infrastructure. Lecture Notes in Civil Engineering ! ed. by R. Sundaram, J. T. Shahu, V. Havanagi. Singapore: Springer, 2019. toi. 28. P. 651-681. https://dai.org/ia.10D7f97e-961-13-6701 -4_42
14. Жабко А. В. Критер™ прочности блочных сред и обратные геомеханические расчеты в Изв. вузов. Горный журнал. 202D. № 8. С. 37-47. https://dai.0rg/10.21440/0536-1D28-202D-6-37-4 7
15. Латышев О. Г., Прищепа Д. В. Моделирование трещиноватого породного массива и исследование его напряженно-деформированного состояния методом конечных элеменгов//Горный журнал. 2020. № 5. С. 15-25. https://doi.org/10.1758D/gzh.2D20.05.D1
16. Годовников Н. А., Дунаев В. А. Вероятность« метод прогнозирования потенциальных деформаций уступов карьера в массивах скальных пород И ГИАБ. 2015. № 5. С. 61-63.
17. tonneschi С., И С ami Но M., Aiello E., Bonciani F.. Salvini R. SfM-MVS Photogrammetry far Rockfall Analysis and Hazard Assessment Along the Ancient Roman Via Flaminia Road at the Furio Gorge (Italy) tt ISPRS Intemattonal Journal of Geo-lnformatton. 2D19. toi. 6(8). 325. https:W doi.org Л 0.3390/ijgi 6D8D325
Статья поступила в редакцию 3 ноября 2020 года
Vl] K 622.271.622.83 https://doi .nrB/10.21440/2307-20gi-2020-"i-T73-182
Evaluation of the possibility of manifestation of deformations from the position of disturbance of the massif {using the Kamagan field as an example)
Oksana Sergeevna KOLESATOVA1-2', Elena Aleksandrovna GORBATOVA2"
Technical University of UMMC, Verkhnyaya Pyshrna, Sverdlovskaya O blast', Russia 2Ural State Mining University, Ekaterinburg, Russia
^All-Russian Scientific-Research Institute of Mineral Resources named after N. M. Fedoravsky: Moscow, Russia Abstract
Introduction. The main task in the development of mineral deposits by open and underground methods is to ensure the safety of mining operations. As a result of long-time standing of the pit walls in the near edge zone massif, changes in natural stresses can occur, which lead to deformations. Prediction and prevention of deformation processes of the near-rock massif largely depend on reliable information about its structural features, including the structure of the massif and the degree of its disturbance.
Purpose of research is to assess the possibility of manifestation of deformations from the position of disturbance of the massif.
¿Methods of research. When assessing the possibility of deformation manifestation, a set of methods was used, including: full-scale measurements of fracturing; methods of mathematical statistics using the Stereonet program for processing measurement results; analysis of the spatial position of cracks relative to the direction of strike of the slopes and sides of the open pit with the identification of the most dangerous ones; kinematic analysis, allowing to determine potential types of loss of stability from the position of disturbance of the massif.
Result of research. In the southeastern, northern and western sides of the Kamagan open pit, 41 fracture systems have been identiñed; the prevailing systems are northwestern dip systems at angles of 50 ° -85 D; south-east - at an angle of 50 D and south-west - at an angle of 50 D. For example, for the northern side (A = 90 n = 60 it was found that potential types of destabilization are: wedge formed by systems of cracks with spatial characteristics j4p = 65 n = 45 " and A = 150 n = 90 and planar sliding formed by systems of cracks with the parameters A = 90a;n = 55°and A = ido a; n = 42
CondiísíoíTS. Studies have proven the need to study and identify weakening surfaces in the process of mining and determine the parameters of their occurrence in order to assess the possibility of deformations and further assess the stability of slopes.
Keywords-, deformations, crack systems, kinematic analysis, mass disturbance, loss of stability of the quarry side, fracture diagrams.
REFERENCES
1. Sashurin A. D., Panzhin A. A., Melnik V. V. 2016, Ensuring the stability of (he pit walls in order to protect potentially dangerous areas of transport boms.Vfesfti*MGTU [Vestnik of Murmansk State Technical University], no. 3, pp. 5-12. (In Russ.) https:ffdoi.org/1D.165D3f1995-2732-2016-14-3-5-12
2. Murzikov I. M. 2Q04, Fit slope stability management. Gomyy informatsionno-analiticheskiy byulieten' [Mining informational and analytical bulletin], no. 1, pp. 62-64. (fnRuss.)
3. Tiwari G., Latha G. M. 2016, Design of Rock Slope Reinforcement: An Himalayan Case Study. Roc* Mec/iamcs and Rock Engineering, vol. 49 (6), pp. 2D75-2D97. https://doi.org/10.10D7/sDD6a3-016-0913-4
4. Fleurisson J. A. 2012, Slope Design and Implementation in Open Pit Mines: Geological and Geomechanical Approach. Procedía Engineering, vol. 46, pp. 27-36. https://doi.org/1D.1016fj.proeng.2012.09.442
5. Ratz M. V., Chemyshev S. N. 1970, Treshchinovatosf isvoystva treshchinovatykh gornykh pomd [Fracturing and properties of Iractiured rocks], Moscow, 164 p.
6. Chemyshev S. N. 1964, Treshctiinovatosf gomykh porod i yeye viiyaniye na ustoychivost7otkosov [Fracturing of rocks and its effect on Ihe stability of slopes], Moscow, 111 p.
7. Prokin V. A., Necheukhin V. M., Sopko P. F. etal. 1965, Mednokolchedannyye mestorozhdeniya Ufala:geologicheskiye usloviya razmeshcheniya [Copper pyrite deposits of Ihe Urals: geological conditions of placement]. Sverdlovsk, 263 p.
6. Seravkin I. B. 1986, Vulkanizm i kolchedannyye mestorozhdeniya Yuzhnogo UraSa [Volcanism and pyrite deposits of the southern Urals], Moscow, 268 p.
9.. Kolesatova 0. S. 2014, Osobennosti struktumogo stroyeniya gomogo massiva mestorozhdeniya «Kamagan»[Features of structural configuration of the mountain range of the ■"Kamagan" deposit]. Rational nature management, collection of research papers. Magnitogorsk, pp. 2D-24.
!око1е&а№а@таН.ги
© Ьйр^огс^ ,опдЮ000-00а2-9307-9779 ' lena_goftoatova@mail.nj © ЬКр^огс^.огдЮООО-Оаа 3-4251-2381
1D. Shpakov P. S., Yunakov Yu. L., Shpakova M. V., Churnlyakov V. A. 2D 15, Influence of fracturing on the stability of the pit walls and its variability in area and deplti at tbe Gorevskoye field. Gomyy informatsionno-analiticheskiy bytilleten'[Mining informational and analytical bulletin], no. 11, pp. 32-40. (In Russ.)
11. Bushkov V. K. 2018, Applied practice of kinematic analysis of stability when justifying the parameters of the main structural elements of Itie pit side. Gomyy informatsionno-analitictieskiy byulleten' [Mining informational and analytical bulletin], no. 10, pp. 3D-42. (In Russ.) https://doi. org/10.2501 8/02 36-1493-2016-10-0-30-42
12. Leong E. C., RahanJjo H. 2012, Two and three-dimensional slope stability reanalyzes of Bukit Batok slope. Computers and Geotechnics, vol. 42, pp. 61-68. https://doi.org/ 10.1016fi.compgeo.2D12.01.001
13. Reddy K. N., Krishna A. M. 2D 19, Stability Assessment of Rock Slope and Design of Rock Slope Reinforcement. Geotechnics for Transportation Infrastructure. Lecture Notes in Civil Engineering / ed. by R. Sundaram, J. T. Shahu, V. Havanagi. Singapore: Springer, vol. 26, pp. 651-661. https:f/dai. org/1 Q. 1007/976-961 -13-6701 -4_42
14. Zhabko A. V. 2D20, Block media strength criterion and reverse geomechanical calculations. Izvestiya vyssfiikh uchebnykh zavedenii. Gomyi zhumal [News of the Higher Institutions. Mining Journal], no. 6, pp. 37-47. {In Russ.) https:.tfdoijorg/10.21440/0536-1028-2D20-6-37-47
15. Latyshev O. G., Prishchepa D. V. 2D20, Modeling of fractured rock mass and study of its stress-strain state by Ihe finite element method. Gornyi zhurnal [Mining Journal], no. 5, pp. 15-25. [In Russ.) https:Wdoi.org/1D.17560/gzh.2a2D.05.01
16. Godovnikov N. A., Dun as v V. A. 2015, Probabilistic method for predicting potential deformations of open pit benches in rock massifs. Gomyy informatsionno-analitictieskiy byulleten' [Mining informational and analytical bulletin], no. 5, pp. 81-83. {In Russ.)
17. Vanneschi C., Di Camillo M., Aiello E., Bonciani F.. Salvini R. 2019, SIM-MVS Photognammetry for Rockfall Analysis and Hazard Assessment Along the Ancient Roman Via Flaminia Road at the Furlo Gorge (Italy). ISPRS International Journal of Gee-Information, vol. 8(8). 325. https:Wdoi. org/10.3390/i jgi 6D80325
The article was received on November 3, 2020
