Прогнозування ступеня впливу підземних гірничих робiт на земну поверхню

Рейтинг користувача:  / 0
ГіршийКращий 

Authors:


Д.Т.Іваділінова*, orcid.org/0000-0002-9731-0587, Некомерційне акціонерне товариство «Карагандинський технічний університет імені Абилкаса Сагінова», м. Караганда, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т.К.Ісабек, orcid.org/0000-0001-7718-933X, Некомерційне акціонерне товариство «Карагандинський технічний університет імені Абилкаса Сагінова», м. Караганда, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.K.Таханов, orcid.org/0000-0002-2360-9156, ТОВ «Науково-дослідний центр ISM Group», м. Караганда, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Г.Б.Єскенова, orcid.org/0000-0001-8184-4085, Некомерційне акціонерне товариство «Карагандинський технічний університет імені Абилкаса Сагінова», м. Караганда, Республіка Казахстан, 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. 2023, (1): 032 - 037

https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/032



Abstract:



Мета.
Розробка цифрової моделі напружено-деформованого стану масиву гірських порід під час видобутку кам’яного вугілля підземним способом для прогнозу зрушень земної поверхні.


Методика.
Запропонована методика заснована на моделюванні напружено-деформованого стану масиву гірських порід з використанням методу кінцевих елементів. Комп’ютерне моделювання напружено-деформованого стану масиву гірських порід проводилося на ділянці відпрацьованих у минулі роки лав по пластах з індексом К карагандинської світи шахти ім. Костенко Карагандинського вугільного басейну, де раніше проводилися інструментальні маркшейдерські виміри для моніторингу векторів і чисельних значень зрушень підробленої гірничими роботами земної поверхні.



Результати.
Достовірність отриманої кінцево-елементної моделі масиву гірських порід для прогнозування процесу зсуву гірських порід і земної поверхні підтверджується результатами натурних інструментальних маркшейдерських вимірів на земній поверхні.


Наукова новизна.
Уперше була запропонована методика прогнозування зрушень точок на земній поверхні з урахуванням фізико-механічних властивостей гірських порід на основі кінцево-елементної моделі масиву гірських порід. Було застосовано новий підхід до оцінки достовірності моделі напружено-деформованого стану масиву гірських порід на основі порівняння отриманих результатів із даними інструментальної маркшейдерської зйомки.


Практична значимість.
Наведена методика ком­п’ю­терного моделювання напружено-деформованого стану масиву гірських порід при видобуванні кам’яного вугілля на шахті ім. Костенко, що належить одному зі світових лідерів із виробництва сталі, компанії АТ «ArcelorMittal». Для моделювання була обрана ділянка в районі відпрацювання лав по вугільних пластах карагандинської світи пластів, починаючи від пласта К18 до пласта К10, тобто товща гірських порід глибиною більше 700 м. Раніше в межах даної ділянки була виконана серія інструментальних маркшейдерських спостережень за зсувом земної поверхні при відпрацювання цих лав за методом управління покрівлею – повне обвалення. Отримані значення вертикальних переміщень точки на земній поверхні за результатами комп’ютерного моделювання напружено-деформованого стану масиву гірських порід відповідають даним натурних маркшейдерських спостережень зсувів цієї точки, що підтверджує достовірність побудованої моделі.


Ключові слова:
моделювання, напружено-деформований стан масиву, гірські породи, кам’яне вугілля, зсув, земна поверхня

References.


1. Baykenzhin, M., Asanova, Z., Rashid, Z., Kasimov, A., Ivadilinova, D., & Zhunis, G. (2022). Modeling the influence of rolled profile strengtheners on the arch support load-bearing capacity. Mining of Mineral Deposits, 16(1), 84-91. https://doi.org/10.33271/mining16.01.084.

2. Ivadilinova, D. T., Zhunis, G. M., & Issabek, T. K. (2018). Geomechanical modeling of a rock massif in underground coal mining. Bulletin of Pavlodar State University named after S. Toraigyrov, Energy series, (2), 136-142.

3. Ignatiev, S. A., Sudarikov, A. E., & Imashev, A. Zh. (2019). Modern Mathematical Forecast Methods of Maintenance and Support Conditions for Mining Tunnel. Journal of Mining Institute, Saint-Petersburg Mining University, 238, 371-375. https://doi.org/10.31897/pmi.2019.4.371.

4. Ivadilinova, D. T., & Amrenov, K. K. (2014). Geodetic observations of technogenic processes. IX International Conference of Students and Young Scientists “Science and Education”. Eurasian National University n.a. L.N. Gumilyov, 4548-4552. Retrieved from https://dspace.enu.kz/handle/data/12174.

5. Adoko, A. C., Saadaari, F., Mireku-Gyimah, D., & Imashev, A. A. (2022). Feasibility Study on The Implementation of Neural Network Classifiers for Open Stope Design. Geotechnical and Geological Engineering: Springer, 40(2), 677-696. https://doi.org/10.1007/s10706-021-01915-8.

6. Rules for the protection of structures and natural objects from the harmful effects of underground mining in the Karaganda basin (current) (1997). Karaganda: KazNIMI. Retrieved from https://my-files.ru/tmx1da/ rules for the protection of structures from the harmful effects of underground mining in the Karaganda coal basin.pdf.

7. Kozhogulov, K. Ch., Takhanov, D. K., Kozhas, A. K., Imashev, A. Zh., & Balpanova, M. Zh. (2020). Methods of Forward Calculation of Ground Subsidence above Mines. Journal of Mining Science, 56(2), 184-195.

8. Kurlenya, M. V., Serdyukov, A. S., Chernyshov, G. S., Yablokov, A. V., Dergach, P. A., & Duchkov, A. A. (2016). Methods and results of studying the physical and mechanical properties of cohesive soils by the seismic method. Physical and technical problems of mineral development, (3), 3-10.

9. Karasev, M. A., & Sotnikov, R. O. (2021). Forecast of the stress state of sprayed concrete lining under multiple seismic impact. Notes of the Mining Institute, 251, 626-638. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.5.2.

10. Wu, Zh., Xia, T., Nie, J., & Cui, F. (2020). The shallow strata structure and soil water content in a coal mining subsidence area detected by GPR and borehole data. Environmental Earth Sciences, 79, 500. https://doi.org/10.1007/s12665-020-09178-x.

11. Konovalova, Y. P., & Ruchkin, V. I. (2020). Assessment of influence of short-period geodynamic movements on stress-strain behavior of rock mass. Mining Informational and Analytical Bulletin, (3-1), 90-104. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-31-0-90-104.

12. Khanal, M., Guo, H., & Adhikary, D. (2019). 3D Numerical Study of Underground Coal Mining Induced Strata Deformation and Subsequent Permeability Change. Geotechnical and Geological Engineering, 37, 235-249. https://doi.org/10.1007/s10706-018-0605-9.

13. Krutskikh, N. V. (2019). Assessment of the transformation of the natural environment in the zone of influence of mining enterprises using data from remote sensing of the earth. Mining magazine, (3), 88-93. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.03.17.

14. Rybak, Ya., Khairutdinov, M. M., Kuziev, D. A., Kongar-Syu­ryun, Ch. B., & Babyr, N. V. (2022). Prediction of the geomechanical state of the massif during the development of salt deposits with backfilling. Notes of the Mining Institute, 253, 61-70. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.2Н.

15. Dzhonek-Koval’ska, I., Ponomarenko, T. V., & Marinina, O. A. (2018). Problems of interaction with stakeholders during implementation of long-term mining projects. Journal of Mining Institute, 232, 428. https://doi.org/10.31897/pmi.2018.4.428.

16. Jovanovic, S., Gligoric, Z., Cedomir Beljic, C., Gluscevic, C. B., & Cvijovic, C. (2014). Fuzzy Model for Selection of Underground Mine Development System in a Bauxite Deposit. Arabian Journal for Science and Engineering, 39, 4529-4539. https://doi.org/10.1007/s13369-014-1173-9.

17. Zhang, M., Li, J., Zuo, Qu., Yao, L., Chen, H., & Liang, W. (2016). The Research of 3D Geological Modeling in the Main Mining Area and East Mining Area of Bayan Obo Deposit. GRMSE. Communications in Computer and Information Science, 699, 353-362. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-3969-0_39.

18. Klishin, V. I., Anferov, B. A., & Kuznetsova, L. V. (2017). Directions for improving the development of thick seams with the release of coal of the subroofing thickness. Innovations in the fuel and energy complex and mechanical engineering: Sat. tr. International scientific-practical conference. Kemerovo, KuzSTU, 57-63. Retrieved from https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28921001.

19. Kovalevska, I., Barabash, M., & Snihur, V. (2018). Development of a Research Methodology and Analysis of the Stress State of a Parting under the Joint and Downward Mining of Coal Seams. Mining of Mineral Deposits, 16(1), 76-84. https://doi.org/10.15407/mining12.01.076.

20. Vdovkina, D. I., Koshliakov, O. Y., Ponomareva, M. V., & Ponomareva, E. V. (2022). Estimation of clay swelling properties in karaganda territory using machine learning methods. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, 333(2), 204-210. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/2/3358.

21. Portnov, V. S., Filimonov, E. N., Mausymbaeva, A. D., Akhmatnurov, D. R., & Musin, R. A. (2016). Evaluation of the gas content of the K10 reservoir under the conditions of the Sherubaynura area based on the actual gas release data. Integrated use of mineral raw materials, (2), 3-10.

22. Joao Marcelo Leal Gomes Leite, Edilson F. Arruda, Laura Bahiense, & Lino G.Marujo (2020). Modeling the integrated mine-to-client supply chain: a survey. International Journal of Mining, Reclamation and Environment, 34(4), 247-293. https://doi.org/10.1080/17480930.2019.1579693.

23. Rajdeep, D., & Patrick, J. (2017). Finite volume-based modeling of flow-induced shear failure along fracture manifolds. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 41(18), 1922-1942. https://doi.org/10.1002/nag.2707.

24. Vikram, Sh., Jiraj, K., & Subrahmanyam, D. S. (2019). Influence of underground workings on the stress state of the rock mass. Physico-technical problems of mineral development, (2), 43-48.

25. Wang, H., Deng, D., Shi, R., Yang, G., Xu, Sh., & Jiang, Ya. (2020). Investigation of Fault Displacement Evolution During Extraction in Longwall Panel in an Underground Coal Mine. Rock Mechanics and Rock Engineering, 1809-1826. https://doi.org/10.1007/s00603-019-02015-z.

26. Issabek, T. K., Dyomin, V. F., & Ivadilinova, D. T. (2019). Methods for monitoring earthsurface displacement at points of small geodetic network under the underground method of coal development. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 13-21. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-2/2.

27. Ignatiev, S. A., Sudarikov, A. E., & Imashev, A. Zh. (2021). Determination of the stress-strain state of rock mass and zone of inelastic deformation around underground mine excavation using modern methods of numerical modeling. Journal of Sustainable Mining: Central Mining Institute, 20(3), 220-227. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1324.

28. Belyaev, V. V., & Agafonov, V. V. (2020). Substantiation of parameters of technological systems of coal mines taking into account risks. Coal, (2), 24-31. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-12-24-305.

29. Kozyrev, A. A., Panin, V. I., Semenova, I. E., & Rybin, V. V. (2019). Geomechanical support of mining operations at the mining enterprises of the Murmansk region. Mining magazine, (6), 45-50. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.06.05.

30. Xiaojun, Zh., Guangli, G., Liu Hui, L., & Xiaoyu Ya. (2019). Surface subsidence prediction method of backfill-strip mining in coal mining. Bulletin of Engineering Geology and Environment, 78, 6235-6248. https://doi.org/10.1007/s10064-019-01485-3.

 

Наступні статті з поточного розділу:

Відвідувачі

6698121
Сьогодні
За місяць
Всього
1165
202309
6698121

Гостьова книга

Якщо у вас є питання, побажання або пропозиції, ви можете написати їх у нашій «Гостьовій книзі»

Реєстраційні дані

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зареєстровано у Міністерстві юстиції України.
Реєстраційний номер КВ № 17742-6592ПР від 27.04.2011.

Контакти

49005, м. Дніпро, пр. Д. Яворницького, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Ви тут: Головна Архів журналу за випусками 2023 Зміст №1 2023 Прогнозування ступеня впливу підземних гірничих робiт на земну поверхню