Ключевые слова

2411-3336

2541-9404

Записки Горного института

Journal of Mining Institute

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

10.31897/PMI.2022.2

pmi-15637

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15637

Геотехнология и инженерная геология

Geotechnical Engineering and Engineering Geology

Prediction of the geomechanical state of the rock mass when mining salt deposits with stowing

Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой

Rybak

Jaroslav

Рыбак

Я.

Rybak

Jaroslav

jaro-slaw.rybak@pwr.edu.pl

0000-0002-7267-1044

Вроцлавский политехнический университет (Польша) Wroclaw University of Science and Technology (Poland)

Khayrutdinov

Marat M.

Хайрутдинов

М. М.

Khayrutdinov

Marat M.

khayrutdinov@edu.misis.ru

0000-0002-8946-4957

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (Россия) National University of Science and Technology “MISiS” (Russia)

Kuziev

Dilshad A.

Кузиев

Д. А.

Kuziev

Dilshad A.

da.kuziev@misis.ru

0000-0002-3885-7566

Kongar-Syuryun

Cheynesh B.

Конгар-Сюрюн

Ч. Б.

Kongar-Syuryun

Cheynesh B.

cheinesh.kongar-siuriun@stud.thga.de

0000-0002-6097-905X

Высшая техническая школа им. Г.Агриколы (Германия) Technische Hochschule Georg Agricola (Germany)

Babyr

Nikita V.

Бабырь

Н. В.

Babyr

Nikita V.

Babyr_NV@pers.spmi.ru

0000-0002-5512-8517

Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia)

29 04 2022

2022

253 61 70 27 10 2021 24 01 2022 29 04 2022

2022

Я. Рыбак, М. М. Хайрутдинов, Д. А. Кузиев, Ч. Б. Конгар-Сюрюн, Н. В. Бабырь

Jaroslav Rybak, Marat M. Khayrutdinov, Dilshad A. Kuziev, Cheynesh B. Kongar-Syuryun, Nikita V. Babyr

Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15637

Проанализировано техногенное влияние горного производства на окружающую среду, предложен переход на геотехнологию с закладкой для уменьшения влияния горных работ. Представлены результаты научно-исследовательской работы, посвященной обоснованию параметров отработки соляных месторождений технологией с закладкой и определению влияния закладочных работ на динамику деформации подработанного породного массива. Обоснована актуальность исследований, направленных на создание безопасной и эффективной технологии перехода от систем с естественным поддержанием очистного пространства к системам с закладкой. Даны результаты исследований по качественно-количественной оценке состояния массива (по методу конечных элементов с применением ПО FLAC3D), отрабатываемого комбайнами, и выявлены: динамика влияния горных работ на массив, изменение максимальных напряжений в процессе твердения закладки в камерах. С помощью метода численного моделирования проанализированы условия изменения состояния подработанного породного массива, установлены закономерности его деформирования на различных этапах разработки. Рекомендовано использование данного подхода при геотехнической оценке состояния массива горных пород в условиях применения систем разработки различного класса.

The technogenic impact of mining on the environment is analyzed and the transition to geotechnology with stowing to reduce the impact of mining operations is proposed. The results of the research work devoted to the justification of parameters of the development of salt deposits with stowing and the definition of the influence of stowing on the dynamics of deformation of the underworked rock massif are presented. The relevance of research aimed at creating a safe and efficient technology for the transition from systems with natural maintenance of stoping space to systems with stowing has been substantiated. The results of studies on qualitative and quantitative assessment of the state of the rock massif (by the finite element method using FLAC3D software), worked out by combines, are given and the dynamics of the impact of mining operations on the rock mass and the change in the maximum stresses during the hardening of the stowing in the chambers are revealed. The numerical modeling method is used to analyze the conditions of change in the state of the underworked rock mass, to establish the mechanisms of its deformation at various stages of development. It is recommended to use this approach for geotechnical assessment of the rock mass state in conditions of using development systems of different classes.

Ключевые слова геотехнология закладочные работы массив горных пород математическое моделирование напряженно-деформированное состояние

Keywords geotechnology stowing rock mass mathematical modeling stress-strain state

Савич И.Н., Вотяков М.В. Технология очистной выемки Верхнекамского калийного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 9. С. 268-271.

Savich I.N., Votyakov M.V. Technology of stoping excavation of the Verkhnekamskoe potash deposit. Mining information and analytical bulletin. 2006. N 9, p. 268-271 (in Russian).

Кашников Ю.А., Ермашов А.О., Ефимов А.А. Геолого-геомеханическая модель участка Верхнекамского калийного месторождения // Записки Горного института. 2019. Т. 237. С. 259-267. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.259

Kashnikov Y.A., Ermashov A.O., Efimov A.A. Geological and Geomechanical Model of the Verkhnekamsk Potash Deposit Site. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 237, p. 259-267. DOI: 10.31897/pmi.2019.3.259

Барях А.А., Телегина Е.А. Анализ условий разрушения водозащитной толщи при различных вариантах камерной системы разработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 1. С. 34-40.

Baryakh A.A., Telegina E.A. Analysis of the conditions of water-proof layer destruction in various variants of the chamber development system. Mining information and analytical bulletin. 2013. N 1, p. 34-40 (in Russian).

Hongyu Long, Hongyong Liu, Xingwei Li, Longjun Chen. An Evolutionary Game Theory Study for Construction and Demolition Waste Recycling Considering Green Development Performance under the Chinese Government’s Reward-Penalty Mechanism // Internstional Journal of Environmantal Research and Public Health. 2020. Vol. 17. Iss. 17. № 6303. DOI: 10.3390/ijerph17176303

Hongyu Long, Hongyong Liu, Xingwei Li, Longjun Chen. An Evolutionary Game Theory Study for Construction and Demolition Waste Recycling Considering Green Development Performance under the Chinese Government’s Reward-Penalty Mechanism. Internstional Journal of Environmantal Research and Public Health. 2020. Vol. 17. Iss. 17. N 6303. DOI: 10.3390/ijerph17176303

Grayson R.L. Addressing the Dual Challenges of Meeting Demand for Minerals and Sustainable Development // Minerals. 2011. Vol. 1. P. 1-2. DOI: 10.3390/min1010001

Grayson R.L. Addressing the Dual Challenges of Meeting Demand for Minerals and Sustainable Development. Minerals. 2011. Vol. 1, p. 1-2. DOI: 10.3390/min1010001

Ponomarenko T., Nevskaya M., Jonek-Kowalska I. Mineral Resource Depletion Assessment: Alternatives. Problems. Results // Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 2. № 862. DOI: 10.3390/su13020862

Ponomarenko T., Nevskaya M., Jonek-Kowalska I. Mineral Resource Depletion Assessment: Alternatives. Problems. Results. Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 2. N 862. DOI: 10.3390/su13020862

Kozubal J. Technical universities for civil engineering career in Republic of Poland // Procedia Engineering. 2015. Vol.117. P.521-529. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.204

Kozubal J. Technical universities for civil engineering career in Republic of Poland. Procedia Engineering. 2015. Vol. 117, p. 521-529. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.204

Адигамов А.Э., Юденков А.В. Модель напряженно-деформированного состояния нарушенного породного массива с учетом анизотропии и неоднородностей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 8. С. 93-103. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_931

Adigamov A.E., Yudenkov A.V. Stress-Strain Behavior Model of Disturbed Rock Mass with Regard to Anisotropy and Discontinuities. Mining informational and analytical bulletin. 2021. N 8, p. 93-103 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_931

Gabov V.V., Zadkov D.A. Kuzkin A.Y., Elikhin A.S. Fractured-laminar structure of formations and methods of coal // Key Engineering Materials. 2020. Vol. 836. P. 90-96. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.836.90

Gabov V.V., Zadkov D.A., Kuzkin A.Y., Elikhin A.S. Fractured-laminar structure of formations and methods of coal. Key Engineering Materials. 2020. Vol. 836, p. 90-96. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.836.90

Yu L., Ignatov Y., Ivannikov A. et al. Common features in the manifestation of natural and induced geodynamic events in the eastern regions of Russia and China // III National scientific conference with foreign participants «Geodynamical Processes and Natural Hazards», 27-31 May 2019, Yuzhno-Sakhalinsk, Russian Federation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol. 324. № 012004. DOI: 10.1088/1755-1315/324/1/012004

Yu L., Ignatov Y., Ivannikov A. et al. Common features in the manifestation of natural and induced geodynamic events in the eastern regions of Russia and China. III National scientific conference with foreign participants “Geodynamical Processes and Natural Hazards”, 27-31 May 2019, Yuzhno-Sakhalinsk, Russian Federation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol. 324. N 012004. DOI: 10.1088/1755-1315/324/1/012004

Клюев Р.В., Голик В.И., Босиков И.И. Комплексная оценка гидрогеологических условий формирования ресурсов минеральных вод Нижне-Кармадонского месторождения // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 8. С. 206-218. DOI: 10.18799/24131830/2021/8/3319

Klyuev R.V., Golik V. I., Bosikov I.I. Comprehensive Assessment of Hydrogeological Conditions for Formation of Mineral Water Resources of the Nizhne-Karmadon Deposit. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2021. Vol. 332, N 8, p. 206-218. DOI: 10.18799/24131830/2021/8/3319

Sanz-Pérez E., Menéndez-Pidal I., Lomoschitz A., Galindo-Aires R. The pico de navas slump (Burgos, Spain): A large rocky landslide caused by underlying clayey sand fluidification // Journal of Iberian Geology. 2016. Vol. 42. Iss. 1. P. 55-68. DOI: 10.5209/rev_JIGE.2016.v42.n1.49727

Sanz-Pérez E., Menéndez-Pidal I., Lomoschitz A., Galindo-Aires R. The pico de navas slump (Burgos, Spain): A large rocky landslide caused by underlying clayey sand fluidification. Journal of Iberian Geology. 2016. Vol. 42. Iss. 1, p. 55-68. DOI: 10.5209/rev_JIGE.2016.v42.n1.49727

Sanz E., Rosas P., Menéndez-Pidal I. Drainage and siphoning of a karstic spring: A case study // Journal of Cave and Karst Studies. 2016. Vol. 78. Iss. 3. P. 183-197. DOI: 10.4311/2015ES0134

Sanz E., Rosas P., Menéndez-Pidal I. Drainage and siphoning of a karstic spring: A case study. Journal of Cave and Karst Studies. 2016. Vol. 78. Iss. 3, p. 183-197. DOI: 10.4311/2015ES0134

Wyjadłowski M. Methodology of dynamic monitoring of structures in the vicinity of hydrotechnical works – selected case studies // Studia Geotechnica et Mechanica. 2017. Vol. 39. № 4. P. 121-129. DOI: 10.1515/sgem-2017-0042

Wyjadłowski M. Methodology of dynamic monitoring of structures in the vicinity of hydrotechnical works – selected case studies. Studia Geotechnica et Mechanica. 2017. Vol. 39. N 4, p. 121-129. DOI: 10.1515/sgem-2017-0042

Oliveira F., Fernandes I. Influence of geotechnical works on neighboring structures // 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference (SGEM 2017), 27-29 November 2017, Vienna, Austria. SGEM, 2017. Iss. 33. P. 993-1001. DOI: 10.5593/sgem2017/12/S02.126

Oliveira F., Fernandes I. Influence of geotechnical works on neighboring structures. 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference (SGEM 2017), 27-29 November 2017, Vienna, Austria. SGEM, 2017. Iss. 33, p. 993-1001. DOI: 10.5593/sgem2017/12/S02.126

Kawalec J., Kwiecień S., Pilipenko A., Rybak J. Application of crushed concrete in geotechnical engineering – selected issues // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences. 2017. Vol. 95. Iss. 2. № 022057. DOI: 10.1088/1755-1315/95/2/022057

Kawalec J., Kwiecień S., Pilipenko A., Rybak J. Application of crushed concrete in geotechnical engineering – selected issues. IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences. 2017. Vol. 95. Iss. 2. N 022057. DOI: 10.1088/1755-1315/95/2/022057

Pizoń J., Gołaszewski J., Alwaeli M., Szwan P. Properties of Concrete with Recycled Concrete Aggregate Containing Metallurgical Sludge Waste // Materials. 2020. Vol. 13. Iss. 6. № 1448. DOI: 10.3390/ma13061448

Pizoń J., Gołaszewski J., Alwaeli M., Szwan P. Properties of Concrete with Recycled Concrete Aggregate Containing Metallurgical Sludge Waste. Materials. 2020. Vol. 13. Iss. 6. N 1448. DOI: 10.3390/ma13061448

Zeqiri K. Investigation of the mining accidents at «Stan Terg» mine // Mining Science. 2020. Vol.27. P.39-46. DOI: 10.37190/msc202703

Zeqiri K. Investigation of the mining accidents at “Stan Terg” mine. Mining Science. 2020. Vol. 27, p. 39-46. DOI: 10.37190/msc202703

Голик В.И., Разоренов Ю.И., Дмитрак Ю.В., Габараев О.З. Повышение безопасности подземной добычи руд учетом геодинамики массива // Безопасность труда в промышленности. 2019. № 8. С. 36-42. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-36-42

Golik V.I., Razorenov Yu.I., Dmitrak Yu.V., Gabaraev O.Z. Safety Improvement of the Underground Ore Extraction Considering Mass Geodynamics. Occupational Safety in Industry. 2019. N 8, p. 36-42 (in Russian). DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-36-42

Голик В.И., Цидаев Б.С., Качурин Н.М., Вернигор В.В. Перспективы утилизации хвостов обогащения Садонских руд // Устойчивое развитие горных территорий. 2020. Т. 12. № 1 (43). С. 128-136. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-1-128-136

Golik V.I., Tsidaev B.S., Kachurin N.M., Vernigor V.V. Prospects of Tailings Utilization from Sadonsky Mines. Sustainable Development of Mountain Territories. 2020. Vol. 12. N 1 (43), p. 128-136 (in Russian). DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-1-128-136

Zglinicki K., Szamałek K., Wołkowicz S. Critical Minerals from Post-Processing Tailing. A Case Study from Bangka Island, Indonesia // Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 4. №352. DOI: 10.3390/min11040352

Zglinicki K., Szamałek K., Wołkowicz S. Critical Minerals from Post-Processing Tailing. A Case Study from Bangka Island, Indonesia. Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 4. N 352. DOI: 10.3390/min11040352

Хайрутдинов М.М., Вотяков М.В. Выбор химических добавок для твердеющей закладки на калийных рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. №6. С.218-220.

Khairutdinov M.M., Votyakov M.V. Selection of chemical additives for hardening stowings in potash mines. Mining information and analytical bulletin. 2007. N 6, p. 218-220 (in Russian).

Хайрутдинов М.М., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Тюляева Ю.С., Хайрутдинов А.М. Бесцементные закладочные смеси на основе водорастворимых техногенных отходов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 11. С. 30-36. DOI: 10.18799/24131830/2020/11/2883

Khayrutdinov M.M., Kongar-Syuryun Ch.B., Tyulyaeva Yu.S., Khayrutdinov A.M. Cementless Backfill Mixtures Based on Water-Soluble Manmade Waste. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2020. Vol. 331. N 11, p. 30-36 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2020/11/2883

Голик В.И., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Тюляева Ю.С., Хайрутдинов А.М. Использование вяжущих на основе металлургических шлаков в составе закладочных смесей // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 4. С. 389-400.

Golik V.I., Kongar-Syuryun Ch.B., Tyulyaeva Yu.S., Khairutdinov A.M. The Use of Binders Based on Metallurgical Slags in the Composition of Based Mixtures. News of the Tula state university. Sciences of Earth. 2020. N 4, p. 389-400 (in Russian).

Ермолович О.В., Ермолович Е.А. Композиционные закладочные материалы с добавкой из механоактивированных отходов обогащения // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. №3. С.24-30.

Ermolovich O.V., Ermolovich E.A. Composite Backfilling Materials with the Addition of Mechanically Activated Beneficiation Tailings. News of the Tula state university. Sciences of Earth. 2016. N 3, p. 24-30 (in Russian).

Noui A., Bouglada M.S., BelagraaL. etal.Study of the mechanical behavior and durability of mortars based on prepared san // Mining Science. 2020. Vol.27. P.47-59. DOI: 10.37190/msc202704

Noui A., Bouglada M.S., Belagraa L. et al. Study of the mechanical behavior and durability of mortars based on prepared san. Mining Science. 2020. Vol. 27, p. 47-59. DOI: 10.37190/msc202704

Голик В.И. Технологии выщелачивания металлов – путь реанимации горного производства Осетии // Устойчивое развитие горных территорий. 2020. Т.12. №2 (44). С. 273-282. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-2-273-282

Golik V.I. Metal Leaching Technologies – The Way of Reanimation of Mining Ossetia. Sustainable Development of Mountain Territories. 2020. Vol. 12. N 2 (44), p. 273-282 (in Russian). DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-2-273-282

Kosarev O.V., Tcvetkov P.S., Makhovikov A.B. etal. Modeling of Industrial IoT complex for underground space scanning on the base of Arduino platform // Topical Issues of Rational Use of Natural Resources: Proceedings of the International Forum-Contest of Young Researchers. New York: CRC, 2018. P.407-412.

Kosarev O.V., Tcvetkov P.S., Makhovikov A.B. et al. Modeling of Industrial IoT complex for underground space scanning on the base of Arduino platform. Topical Issues of Rational Use of Natural Resources: Proceedings of the International Forum-Contest of Young Researchers. New York: CRC, 2018, p. 407-412.

Перекутнев В.Е., Зотов В.В. Сравнительная оценка резинотросовых канатов для рудничных вертикальных подъемных установок // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 7. С. 85-93. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-85-93

Perekutnev V.E., Zotov V.V. Comparative assessment of rubber steel cables for vertical mine hoists. Mining informational and analytical bulletin. 2020. N 7, p. 85-93 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-85-93

Господариков А.П., Мансурова С.Е., Монтиков А.В. Геомеханическое обоснование модели массива горных пород для анализа предельного состояния целиков // Записки Горного института. 2004. Т. 156. С. 130-132.

Gospodarikov A.P., Mansurova S.E., Montikov A.V. Geomechanical substantiation of the rock mass model for the analysis of the limit state of the pillars. Journal of Mining Institute. 2004. Vol. 156, p. 130-132 (in Russian).

Зубков В.В., Филинков А.А. Геомеханическое обоснование проектов отработки рудных месторождений // Записки Горного института. 2010. Т. 188. С. 31-35.

Zubkov V.V., Filinkov A.A. Geomechanical substantiation of projects of ore deposits mining. Journal of Mining Institute. 2010. Vol. 188, p. 31-35 (in Russian).

Еременко В.А. Моделирование напряженно-деформационного состояния горнотехнической системы рудника при соосной отработке трех этажей камерной системой разработки (в программном комплексе Мap 3D) // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 11. С. 5-17. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-11-0-5-17

Eremenko V.A. Stress State Modeling of Coaxial Three-Level Open Stoping in Map3D. Mining informational and analytical bulletin. 2018. N 11, p. 5-17 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2018-11-0-5-17

Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development // ISRM European Rock Mechanics Symposium – EUROCK 2018, 22-26 May 2018, Saint Petersburg, Russia. OnePetro, 2018. № ISRM-EUROCK-2018-001.

Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development. ISRM European Rock Mechanics Symposium – EUROCK 2018, 22-26 May 2018, Saint Petersburg, Russia. OnePetro, 2018. N ISRM-EUROCK-2018-001.

Batugin A., Myaskov A., Ignatov Y. et al. Re-Using of Data on Rockbursts for Up-to-Date Research of the Geodynamic Safety Problem // World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2018), 3-7 September 2018, Prague, Czech Republic. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol.221. №012089. DOI: 10.1088/1755-1315/221/1/012089

Batugin A., Myaskov A., Ignatov Y. et al. Re-Using of Data on Rockbursts for Up-to-Date Research of the Geodynamic Safety Problem. World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2018), 3-7 September 2018, Prague, Czech Republic. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol. 221. N 012089. DOI: 10.1088/1755-1315/221/1/012089

Воронов Е.Т., Тюпин В.Н. Обоснование прочности закладочного массива с учетом действия взрыва при камерных системах разработки // Записки Горного института. 2018. Т.229. С.22-26. DOI: 10.25515/PMI.2018.1.22

Voronov E.T., Tyupin V.N. Substantiation of strength of the filling mass by taking a blast effect into account for the room-and-pillar methods. Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 229, p. 22-26. DOI: 10.25515/pmi.2018.1.22