Науковий вісник НГУ

Чисельне моделювання стійкості борту кар’єра на основі ймовірнісного підходу

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2021

Останнє оновлення: 28 грудня 2021

Опубліковано: 28 грудня 2021

Перегляди: 3951

Authors:

С. К. Молдабаєв, orcid.org/0000-0001-8913-9014, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. О. Сдвижкова, orcid.org/0000-0001-6322-7526, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. В. Бабець, orcid.org/0000-0002-5486-9268, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. С. Ковров, orcid.org/0000-0003-3364-119X, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

T. K. Аділь, orcid.org/0000-0002-3019-4286, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (6): 029 - 034

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-6/029

Abstract:

Мета. Встановити закономірності зміни напружено-деформованого стану та стійкості борту кар’єру при виїмці залізної руди на різних етапах розвитку гірничих робіт при відпрацюванні крутоспадаючих пластів з урахуванням закономірних і стохастичних складових структурної неоднорідності породного масиву.

Методика. Чисельне 3D моделювання напружено-деформованого стану породного масиву, застосування процедури «зниження міцності» для визначення коефіцієнта запасу стійкості, облік неоднорідності середовища на основі стохастичної моделі.

Результати. Отримано розподіл максимальних деформацій зсуву й переміщень у масиві порід, що складають борт кар’єру, визначені потенційні поверхні ковзання й коефіцієнти запасу стійкості на різних етапах відпрацювання крутоспадаючого рудного пласта, виконана оцінка впливу структури масиву на стійкість борту, а також порівняння розрахунків на основі 3D і 2D моделей. Отримано коригувальний коефіцієнт, що дозволяє використовувати 2D модель для різноманітних розрахунків, побудована залежність коефіцієнта стійкості борту від результуючого кута укосу.

Наукова новизна. Встановлено, що при розробці крутоспадаючих залізорудних пластів поперечними панелями зверху вниз борт кар’єру зберігає експлуатаційну стійкість (коефіцієнт запасу стійкості (КЗС) становить не менше 1,27) незважаючи на збільшення глибини ведення гірничих робіт. Показано, що моделювання реальної геологічної будови тривимірної області породного масиву призводить до зменшення (на 7 %) значення коефіцієнта запасу стійкості в порівнянні з результатами однорідної моделі. Запропоновано ймовірнісно-статистичний підхід до врахування неоднорідності породного середовища, що дозволяє уникнути невиправдано оптимістичних прогнозів стійкості бортів кар’єру. Показано, що 3D моделювання дає КЗС, що на 8 % відрізняється від значень, отриманих у двовимірній моделі. Це дозволяє обґрунтувати поправочний коефіцієнт для коригування результатів 2D моделювання.

Практична значимість. Для гірничо-геологічних і гірничо-технічних умов Качарського родовища встановлена закономірність зміни стійкості борту кар’єру в залежності від результуючого кута укосу з урахуванням природної неоднорідності гірських порід.

Ключові слова: видобуток руди, глибокий кар’єр, стійкість борту, стохастичне середовище, чисельне моделювання, напружено-деформований стан породного масиву, коефіцієнт запасу стійкості

References.

1. Gumenik, I., & Lozhnikov, O. (2015). Current condition of damaged lands by surface mining in Ukraine and its influence on environment. In  New developments in mining engineering/Theoretical and practical solution of mineral resources mining, (pp. 139-145). London: Taylor & Francis Group.

2. Moldabayev, S., Rysbaiuly, B., Sultanbekova, Z., & Sarybayev, N. (2019). Methodological approach to creation of the 3D model of an oval-shaped open pit mine. E3S Web of Conferences, 123, 01049. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301049.

3. Akdag, S., Basarir, H., Karpuz, C., & Ozyurt, M. (2015). Stability Analysis and Optimized Slope Angle for the Iron Ore Open-Pit Mine. In Proceedings of 24 ^th International Mining Congress of Turkey: IMCET 15, 1, 1525. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/279182923_Stability_Analysis_and_Optimized_Slope_Angle_for_the_Iron_Ore_Open-Pit_Mine.

4. Yang, J., Tao, Z., Li, B., Gui, Y., & Li, H. (2012). Stability assessment and feature analysis of slope IN NANFEN open Pit iron mine. International Journal of Mining Science and Technology, 22(3), 329-333. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2012.04.008.

5. Santos, T. B., Lana, M. S., Pereira, T. M., & Canbulat, I. (2019). Quantitative hazard assessment system (Has-Q) for open pit mine slopes. International Journal of Mining Science and Technology, 29(3), 419-427. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.11.005.

6. Paradella, W. R., Ferretti, A., Mura, J. C., Colombo, D., Gama, F. F., Tamburini, A., ..., & Gomes, L. L. (2015). Mapping surface deformation in open pit iron mines of Carajás Province (Amazon Region) using an integrated SAR analysis. Engineering Geology, 193, 61-78. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2015.04.015.

7. Hu, Y., Ren, F., Ding, H., Fu, Y., & Tan, B. (2019). Study on the Process and Mechanism of Slope Failure Induced by Mining under Open Pit Slope: A Case Study from Yanqianshan Iron Mine, China. Advances in Civil Engineering, 2019, 1-26. https://doi.org/10.1155/2019/6862936.

8. Tao, Z., Shu, Y., Yang, X., Peng, Y., Chen, Q., & Zhang, H. (2020). Physical model test study on shear strength characteristics of slope sliding surface in Nanfen open-pit mine. International Journal of Mining Science and Technology, 30(3), 421-429. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2020.05.006.

9. Sdvyzhkova, O. O., Shashenko, O. M., & Kovrov, O. S. (2010). Modelling of the rock slope stability at the controlled failure. Rock Mechanics in Civil and Environmental Engineering – Proceedings of the European Rock Mechanics Symposium – Switzerland: European Rock Mechanics Symposium, EUROCK 2010: 581-584.

10. Zhao, H., Tian, Y., Guo, Q., Li, M., & Wu, J. (2020). The slope creep law for a soft rock in an open-pit mine in the Gobi region of Xinjiang, China. International Journal of Coal Science & Technology, 7(2), 371-379. https://doi.org/10.1007/s40789-020-00305-4.

11. Zevgolis, I. E., Deliveris, A. V., & Koukouzas, N. C. (2019). Slope failure incidents and other stability concerns in surface lignite mines in Greece. Journal of Sustainable Mining, 18(4), 182-197. https://doi.org/10.1016/j.jsm.2019.07.001.

12. Scoppettuolo, M. R., Cascini, L., & Babilio, E. (2020). Typical displacement behavior of slope movements. Landslides, 17(5), 1105-1116. https://doi.org/10.1007/s10346-019-01327-z.

13. Zhang, X., Wang, L., Krabbenhoft, K., & Tinti, S. (2019). A case study and implication: particle finite element modelling of the 2010 Saint-Jude sensitive clay landslide. Landslides, 17(5), 1117-1127. https://doi.org/10.1007/s10346-019-01330-4.

14. Nurić, A., & Nurić, S. (2019). Numerical modeling of transport roads in open pit mines. Journal of Sustainable Mining, 18(1), 25-30. https://doi.org/10.1016/j.jsm.2019.02.005.

15. Roháč, J., Scaringi, G., Boháč, J., Kycl, P., & Najser, J. (2019). Revisiting strength concepts and correlations with soil index properties: insights from the Dobkovičky landslide in Czech Republic. Landslides, 17(3), 597-614. https://doi.org/10.1007/s10346-019-01306-4.

16. Hongze, Z., Dongyu, W., Ming, M., & Kaihui, Z. (2020). Parameter inversion and location determination of evolutionary weak layer for open-pit mine slope. International Journal of Coal Science & Technology, 7(4), 714-724. https://doi.org/10.1007/s40789-020-00337-w.

17. Wei, Y., Hanhua, T., Jiandong, N., Wei, W., & Xiaoyun, S. (2020). A new criterion for defining the failure of a fractured rock mass slope based on the strength reduction method. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 11(1), 1849-1863.

18. Sdvyzhkova, O., Babets, D., Moldabayev, S., Rysbekov, K., & Sarybayev, M. (2020). Mathematical modeling a stochastic variation of rock properties at an excavation design. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, 165-172. https://doi.org/10.5593/sgem2020/1.2/s03.021.

19. Shcherbakov, P., Sarybayev, N., Tymchenko, S., Moldabayev, S., & Bitimbayev, M. (2021). Mathematical model to optimize drilling-and-blasting operations in the process of open-pit hard rock mining. Mining of Mineral Deposits, 15(2), 25-34. https://doi.org/10.33271/mining15.02.025.

20. Małkowski, P., Niedbalski, Z., & Balarabe, T. (2021). Correction to: A statistical analysis of geomechanical data and its effect on rock mass numerical modeling: a case study. International Journal of Coal Science and Technology, 8(3), 457-458. https://doi.org/10.1007/s40789-020-00378-1.

• < Попередня
• Наступна >