Геомеханічне обґрунтування стійкості гірського масиву при підземному видобутку вапняку в бортах кар’єру
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-1(95)-179-186Ключові слова:
прибортові запаси, неперекристалізований вапняк, кар’єр, борт, моделювання, шнековий видобувний комплекс, вертикальне осідання поверхні, гірнича виробкаАнотація
Представлено результати чисельного моделювання поведінки борту кар’єру під час виймання прибортових запасів вапняку в програмному комплексі PLAXIS 3D.
Зауважено, що за допомогою методів чисельного моделювання можна виконати геомеханічну оцінку стійкості бортів кар’єру з урахуванням їх геометрії, фізико-механічних властивостей гірського масиву та технологічних параметрів системи розробки. Аналіз методів оцінки напружено-деформованого стану гірського масиву під час розробки родовищ корисних копалин та методів прогнозу стійкості бортів кар’єрів показав, що найбільш прийнятним методом чисельного моделювання є метод окремих (дискретних) елементів, який, зокрема, реалізовано в PLAXIS 3D з використанням критерію міцності Кулона – Мора.
Встановлена можливість виймання прибортових запасів неперекристалізованих вапняків Гуменецького родовища шнековою гірничо-видобувною системою, яка забезпечує високу стабільність пройдених гірничих виробок та стійкість підробленого борту кар’єру.
Чисельне моделювання поведінки гірського масиву в борту кар’єра під час та після виймання вапняку видобувним гірничим комплексом зі шнековим виконавчим органом діаметром 2,0 м на глибину 40 м показало, що, за відстані між виробками від 2,5 до 0,5 м, чисельні значення вертикальних осідань поверхні є незначними і змінюються в межах від 0,0295 до 0,0544 мм відповідно, тобто перевищення критично-припустимого значення осідання поверхні в 15 мм не зафіксовано.
За результатами чисельного моделювання побудовано графічну залежність зміни значень вертикальних осідань поверхні гірського масиву від відстані між виробками в борту кар’єра та встановлена відповідна аналітична залежність.
Посилання
Ostapchuk, A.O., Lytvynchuk, I.D. and Frolov, O.O. (2023), «Doslidzhennia vplyvu parametriv vyimannia na stiikist hirskykh masyviv pry rozrobtsi prybortovykh zapasiv na karierakh», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (92), рр. 245–251, doi: 10.26642/ten-2023-2(92)-245-251.
Shimada, H., Chen, Y., Hamanaka, A. et al. (2013), «Application of Highwall Mining System to Recover Residual Coalin End-walls», Procedia Earth and Planetary Science, Vol. 6, рр. 311–318, doi: 10.1016/j.proeps.2013.01.041.
Sasaoka, T., Shimada, H., Hamanaka, A. et al. (2015), «Geotechnical Issues on Application of Highwall Mining System inIndonesia», Vietrock 2015 an ISRM specialized conference, 12–13 March, Hanoi, Vietnam.
Tapia, A., Contreras, L.F., Jefferies, M. and Steffen, O. (2007), «Risk evaluation of slope failure at the Chuquicamata mine», Slope Stability 2007, Proc. of 2007 International Symposium on Rock Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, Australian Centre for Geomechanics, Perth, рр. 477–495.
Haines, A., Terbrugge, P.J. and Wittke, W. (1991), «Preliminary estimation of rock slope stability using rock mass classification systems», Proc. 7th Cong. on Rock Mechanics 2. ISRM, Aachen, Germany, Balkema, Rotterdam, рр. 887–892.
Frolov, O.O., Babychev, I.K., Stetskiv, I.V. and Klevan, O.M. (2015), «Modeliuvannia pruzhno-plastychnoho deformuvannia bortiv karʼieru pid chas vyimannia prybortovykh zapasiv vuhillia», Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky, No. 3 (74), рр. 148–154.
Brummer, R.K., Li, H., Moss, A. and Casten, T. (2006), «The Transition from open pit to underground mining: An Unusual Slope Failure Mechanism at Palabora», Proc. of international symposium on stability of rock slopes in open pit mining and civil engineering, The South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, рр. 411–420.
Mark, C., Chase, F.E. and Campoli, A.A. (1995), «Analysis of retreat mining pillar stability», Proceedings of 14th Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, WV, U.S.A., рр. 49–59.
Wines, D.R. and Lilly, P.A. (2002), «Measurement and analysis of rock mass discontinuity spacing and frequency in part of the Fimiston open pit operation in Kalgoorie», International Journal of Rock Mechanics & Mining Science, Vol. 39, No. 5, рр. 589–602.
Stetskiv, I.V. (2016), «Obgruntuvannia parametriv vyimannia zapasiv korysnykh kopalyn v bortakh karieriv pry rozrobtsi plastovykh rodovyshch», mahisterska dysertatsiia, 8.05030101, Nats. tekhn. un-t Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut», Kyiv, 138 р.
Stetskiv, I.V., Babychev, I.K. and Frolov, O.O. (2016), «Vidrobka zapasiv korysnykh kopalyn v nerobochykh bortakh karieriv kompleksamy Highwall», Rozvytok promyslovosti ta suspilstva, materialy Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii, DVNZ «KNU», Kryvyi Rih, рр. 55–56.
Seib, W.T. (1993), «Australian Coal Mining Practice», The Australian Institute of Mining Metallurgy, рр. 238–242.
Frolov, O.O. and Babychev, I.K. (2016), «Vstanovlennia deformatsii bortiv rozrizu pislia vidrobky prybortovykh zapasiv vuhillia», Visnyk NTUU «KPI». Seriia. Hirnytstvo, Issue 31, рр. 48–56.
Babychev, I.K. and Frolov, O.O. (2016), «Modeliuvannia protsesu deformatsii bortiv rozrizu pry vidrobtsi prybortovykh zapasiv vuhillia», Khimichna tekhnolohiia: nauka, ekonomika ta vyrobnytstvo, materialy III Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, Shostka, 23–25 lystopada, Sumskyi derzhavnyi universytet, Sumy, рр. 174–177.
FOP «M.F. Sobolevska» (2017), Povtorna heoloho-ekonomichna otsinka zapasiv vapniakiv Humenetskoi dilianky Humenetskoho rodovyshcha v Kamianets-Podilskomu raioni Khmelnytskoi oblasti, Zvit No. DRR U-17-321/1, Cherkasy, Kn. 1, 119 р.
Список використаної літератури:
Остапчук А.О. Дослідження впливу параметрів виймання на стійкість гірських масивів при розробці прибортових запасів на кар’єрах / А.О. Остапчук, І.Д. Литвинчук, О.О. Фролов // Технічна інженерія. – 2023. – № 2 (92). – С. 245–251. DOI: 10.26642/ten-2023-2(92)-245-251.
Application of Highwall Mining System to Recover Residual Coalin End-walls / H.Shimada, Y.Chen, A.Hamanaka and other // Procedia Earth and Planetary Science. – 2013. – Vol. 6. – P. 311–318. DOI: 10.1016/j.proeps.2013.01.041.
Geotechnical Issues on Application of Highwall Mining System inIndonesia / T.Sasaoka, H.Shimada, A.Hamanaka and other // Vietrock 2015 an ISRM specialized conference, 12–13 March. – Hanoi, Vietnam, 2015.
Risk evaluation of slope failure at the Chuquicamata mine / A.Tapia, L.F. Contreras, M.Jefferies, O.Steffen // Slope Stability 2007 : Proc. of 2007 International Symposium on Rock Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering. – Perth : Australian Centre for Geomechanics, 2007. – P. 477–495.
Haines A. Preliminary estimation of rock slope stability using rock mass classification systems / A.Haines, P.J. Terbrugge, W.Wittke // Proc. 7th Cong. on Rock Mechanics 2. ISRM. – Aachen, Germany ; Balkema, Rotterdam, 1991. – P. 887–892.
Моделювання пружно-пластичного деформування бортів кар’єру під час виймання прибортових запасів вугілля / О.О. Фролов, І.К. Бабичев, І.В. Стецьків, О.М. Клеван // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. – 2015. – № 3 (74). – С. 148–154.
The Transition from open pit to underground mining: An Unusual Slope Failure Mechanism at Palabora / R.K. Brummer, H.Li, A.Moss, T.Casten // Proc. of international symposium on stability of rock slopes in open pit mining and civil engineering. – Johannesburg : The South African Institute of Mining and Metallurgy, 2006. – P. 411–420.
Mark C. Analysis of retreat mining pillar stability / C.Mark, F.E. Chase, A.A. Campoli // Proceedings of 14th Conference on Ground Control in Mining. – Morgantown, WV, U.S.A., 1995. – Р. 49–59.
Wines D.R. Measurement and analysis of rock mass discontinuity spacing and frequency in part of the Fimiston open pit operation in Kalgoorie / D.R. Wines, P.A. Lilly // International Journal of Rock Mechanics & Mining Science. – 2002. – Vol. 39, № 5. – P. 589–602.
Стецьків І.В. Обґрунтування параметрів виймання запасів корисних копалин в бортах кар’єрів при розробці пластових родовищ : магістерська дисертація : 8.05030101 / І.В. Стецьків. – Київ : Нац. техн. ун-т України «Київський політехнічний інститут», 2016. – 138 с.
Стецьків І.В. Відробка запасів корисних копалин в неробочих бортах кар’єрів комплексами Highwall / І.В. Стецьків, І.К. Бабичев, О.О. Фролов // Розвиток промисловості та суспільства : матеріали Міжнародної науково-технічної конференції. – Кривий Ріг : ДВНЗ «КНУ», 2016. – С. 55–56.
Seib W.T. Australian Coal Mining Practice / W.T. Seib. – The Australian Institute of Mining Metallurgy, 1993. – P. 238–242.
Фролов О.О. Встановлення деформації бортів розрізу після відробки прибортових запасів вугілля / О.О. Фролов, І.К. Бабичев // Вісник НТУУ «КПІ». Серія : Гірництво. – 2016. – Вип. 31. – С. 48–56.
Бабичев І.К. Моделювання процесу деформації бортів розрізу при відробці прибортових запасів вугілля / І.К. Бабичев, О.О. Фролов // Хімічна технологія: наука, економіка та виробництво : матеріали ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції, Шостка, 23–25 листопада. – Суми : Сумський державний університет, 2016. – С. 174–177.
Повторна геолого-економічна оцінка запасів вапняків Гуменецької ділянки Гуменецького родовища в Кам’янець-Подільському районі Хмельницької області : Звіт № ДРР У-17-321/1 / ФОП «М.Ф. Соболевська». – Черкаси, 2017. – Кн. 1. – 119 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Артем Олександрович Остапчук, Олександр Олександрович Фролов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
