Науковий вісник НГУ

Математичне моделювання стійкості борта кар’єра в умовах підвищеної тріщинуватості гірських порід

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2022

Останнє оновлення: 28 грудня 2022

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1844

Authors:

Ш.К.Айтказінова, orcid.org/0000-0002-0964-3008, 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.

Н.Б.Імансакіпова, orcid.org/0000-0002-3334-645X, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, 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.

Д.В.Клименко, orcid.org/0000-0002-4442-9621, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент 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. 2022, (6): 018 - 024

https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-6/018

Abstract:

Мета. Розробка методики оцінки стійкості борту кар’єру в умовах утворення зони інтенсивної тріщинуватості при відпрацюванні рудного покладу родовища Акжал (Казахстан), розробка заходів зі зміцнення порідних оголень і перевірка ефективності цих заходів.

Методика. Скінчено-елементний аналіз напружено-деформованого стану породного масиву реалізовано на основі пружно-пластичної моделі середовища та узагальненого критерію міцності Хока-Брауна. Оцінка якості породного масиву виконана з використанням рейтингових класифікацій RMR і GSI. Це дозволило змоделювати зону інтенсивної тріщинуватості шляхом зміни характеристик поверхні тріщин. Процедура «зниження зсувної міцності» використана для визначення коефіцієнта запасу стійкості борту кар’єра.

Результати. Отримано розподіл деформацій у породному масиві, що складає борт кар’єру в умовах родовища поліметалічних руд Акжал (Казахстан). Розглянуто випадок, коли в районі тектонічного розлому утворилася зона інтенсивної тріщинуватості. Визначено коефіцієнт запасу стійкості для борту кар’єру в умовах підвищеної тріщинуватості порід, а також після проведення заходів щодо зміцнення порід розчином, що твердіє.

Наукова новизна. Показано вплив утворення зони інтенсивної тріщинуватості на стійкість борту кар’єру. Запропонована методика послідовної оцінки стійкості борту кар’єру при зміні властивостей порід за рахунок природних факторів і штучного зміцнення. Показано, що зміна якості поверхні тріщин унаслідок ін’єкції розчину, що твердіє, зменшує у три рази деформації зсуву в зоні ковзання.

Практична значимість. Для гірничо-геологічних умов родовища Акжал спрогнозована стійкість борту кар’єру при утворенні зони інтенсивної тріщинуватості, показана можливість перевірки ефективності заходів зі зміцнення порід на основі математичного моделювання.

Ключові слова: кар’єр, стійкість борту, тріщини, зміцнення порід, метод скінчених елементів, напружено-деформований стан

References.

1. Durán, M., Godoy, E., Román Catafau, E., & Toledo, P. A. (2022). Open-pit slope design using a DTN-FEM: Parameter space exploration. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 149, 104950. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2021.104950.

2. Uteshov, Y., Galiyev, D., Galiyev, S., Rysbekov, K., & Nаu­ryz­bayeva, D. (2021). Potential for increasing the efficiency of design processes for mining the solid mineral deposits based on digitalization and Advanced Analytics. Mining of Mineral Deposits, 15(2), 102-110. https://doi.org/10.33271/mining15.02.102.

3. Sobko, B., Drebenstedt, C., & Lozhnikov, O. (2017). Selection of environmentally safe open-pit technology for mining water-bearing deposits. Mining of Mineral Deposits, 11(3), 70-75. https://doi.org/10.15407/mining11.03.070.

4. Yuan, L., Li, C., Li, S., Ma, X., Zhang, W., Liu, D., Wang, G., Chen, F., & Hou, X. (2022). Mine slope stability based on fusion technology of Insar Monitoring and numerical simulation. Scientific Programming, 2022, 1-10. https://doi.org/10.1155/2022/8643586.

5. Shcherbakov, P., Tymchenko, S., Bitimbayev, M., Sarybayev, N., & Moldabayev, S. (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.

6. Su, P., Qiu, P., Liu, B., Chen, W., & Su, S. (2022). Stability prediction and optimal angle of high slope in open-pit mine based on two-Dimension Limit equilibrium method and three-dimension numerical simulation. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 127, 103151. https://doi.org/10.1016/j.pce.2022.103151.

7. Li, H., Zhang, Z., & Yang, W. (2021). Stability analysis of slope based on limit equilibrium method and strength reduction method. Annales De Chimie – Science Des Matériaux, 45(5), 379-384. https://doi.org/10.18280/acsm.450503.

8. Sdvyzhkova, O., Babets, D., Moldabayev, S., Rysbekov, K., & Sarybayev, M. (2020). Mathematical modeling a stochastic variation of rock properties at an excavation design. SGEM International Multidisciplinary Scientific GeoConference EXPO Proceedings. https://doi.org/10.5593/sgem2020/1.2/s03.021.

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

10. Godoy, E., Boccardo, V., & Durán, M. (2017). A Dirichlet-to-Neumann finite element method for axisymmetric elastostatics in a semi-infinite domain. Journal of Computational Physics, 328, 1-26. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2016.09.066.

11. Wijesinghe, D. R., Dyson, A., You, G., Khandelwal, M., Song, C., & Ooi, E. T. (2022). Development of the scaled boundary finite element method for image-based slope stability analysis. Computers and Geotechnics, 143, 104586. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2021.104586.

12. Karrech, A., Dong, X., Elchalakani, M., Basarir, H., Shahin, M. A., & Regenauer-Lieb, K. (2022). Limit analysis for the seismic stability of three-dimensional rock slopes using the generalized Hoek-Brown criterion. International Journal of Mining Science and Technology, 32(2), 237-245. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2021.10.005.

13. Lashgari, M., & Ozturk, C. A. (2021). Slope failure and stability investigations for an open pit copper mine in Turkey. Environmental Earth Sciences, 81(1). https://doi.org/10.1007/s12665-021-10125-7.

14. Gharehdaghi, M. S., Tehrani, H., & Fakher, A. (2020). Risk-based decision making method for selecting slope stabilization system in an abandoned open-pit mine. The Open Construction and Building Technology Journal, 14(1), 198-217. https://doi.org/10.2174/1874836802014010198.

15. Kang, K.-S., Hu, N.-L., Sin, C.-S., Rim, S.-H., Han, E.-C., & Kim, C.-N. (2017). Determination of the mechanical parameters of rock mass based on a GSI system and displacement back analysis. Journal of Geophysics and Engineering, 14(4), 939-948. https://doi.org/10.1088/1742-2140/aa6e78.

16. Sdvyzhkova, O., Babets, D., Kravchenko, K., & Smirnov, A. (2015). Rock state assessment at initial stage of longwall mining in terms of poor rocks of western Donbass. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 2015, 65-70.

17. Zuo, J., & Shen, J. (2020). The Hoek-Brown failure criterion. The Hoek-Brown Failure Criterion – From Theory to Application, 1-16. https://doi.org/10.1007/978-981-15-1769-3_1.

18. Arshadnejad, Sh. (2018). Determination of “mi” in the Hoek–Brown failure criterion of rock. Mining Science, 25, 111-127. https://doi.org/10.5277/msc182509.

19. Fairhurst, C. (2014). Analysis and Design Methods: Comprehensive Rock Engineering: Principles, Practice and Projects. Elsevier. https://doi.org/10.1201/b16955-9.

20. Somodi, G., Bar, N., Kovács, L., Arrieta, M., Török, A., & Vásárhelyi, B. (2021). Study of rock mass rating (RMR) and Geological Strength index (GSI) correlations in granite, siltstone, sandstone and quartzite rock masses. Applied Sciences, 11(8), 3351. https://doi.org/10.3390/app11083351.

• < Попередня
• Наступна >