Submit an Article
Become a reviewer

Determination of impact hazard potential of rocks in the Norilsk Industrial Region

Authors:
Aleksandr P. Gospodarikov1
Mikhail A. Zatsepin2
Aleksandr P. Kirkin3
About authors
  • 1 — Ph.D., Dr.Sci. Head of Department Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University ▪ Orcid ▪ Scopus
  • 2 — Ph.D. Associate Professor Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University ▪ Orcid
  • 3 — Ph.D. Senior Researcher Gipronikel Institute LLC ▪ Orcid ▪ Scopus
Date submitted:
2024-05-17
Date accepted:
2025-03-27
Online publication date:
2025-03-27

Abstract

The deeper the mineral deposits developments are, the worse the mining and geological conditions become. Significant growth of stress level in the rock mass contributes to possible manifestation of rock pressure in dynamic form. The resulting task of assessment of rock impact hazard is closely related to the task of obtaining more accurate results of compression tests of samples in rigid or servohydraulic test presses using graphs of their full deformation. This approach requires special expensive equipment, considerable time resources, and sufficient core material. Therefore, it is important to have an approach that allows to assess the propensity of rocks to brittle fracture with research methods simple enough not to result in the loss of quality and reliability of the obtained results. This paper presents the results of laboratory tests of rocks from the Norilsk Industrial Region to determine their tensile and compressive strengths. Test methods involved both domestic and foreign standards for determining the value of the brittleness coefficient. The impact hazard potential of rocks was determined using the Kaiser criterion. It is found that the tested lithological types (rich sulfide ores, hornblende, disseminated ores, and gabbro-dolerite rocks), with the exception of anhydrite, have a low impact hazard potential.

Keywords:
impact hazard potential rock impact rocks Kaiser criterion brittleness coefficient uniaxial compression and tension servohydraulic test press
Господариков А.П., Зацепин М.А., Киркин А.П. Определение потенциала удароопасности горных пород Норильского промышленного района // Записки Горного института. 2025. С. EDN UOHOQP
Gospodarikov A.P., Zatsepin M.A., Kirkin A.P. Determination of impact hazard potential of rocks in the Norilsk Industrial Region // Journal of Mining Institute. 2025. p. EDN UOHOQP
Online First

References

  1. Рыбак Я., Хайрутдинов М.М., Кузиев Д.А. и др. Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 61-70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2
  2. Hongpu Kang, Pengfei Jiang, Yongzheng Wu, Fuqiang Gao. A combined «ground support-rock modification-destressing» strategy for 1000-m deep roadways in extreme squeezing ground condition // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 142. № 104746. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104746
  3. Jian Zhou, Chao Chen, Kun Du et al. A new hybrid model of information entropy and unascertained measurement with different membership functions for evaluating destressability in burst-prone underground mines // Engineering with Computers. 2022. Vol. 38. Iss. 1 Suppl. P. 381-399. DOI: 10.1007/s00366-020-01151-3
  4. Konicek P., Schreiber. Rockburst prevention via distress blasting of competent roof rocks in hard coal longwall mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018. Vol. 118. № 3. P. 235-242. DOI: 10.17159/2411-9717/2018/v118n3a6
  5. Тюпин В.Н. Оценка критической глубины месторождений по условию удароопасности // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 167-171. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.167
  6. Сидоров Д.В., Потапчук М.И., Сидляр А.В., Курсакин Г.А. Оценка удароопасности при освоении глубоких горизонтов Николаевского месторождения // Записки Горного института. 2019. Т. 238. С. 392-398. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.392
  7. Плешко М.С., Давыдов А.А., Сильченко Ю.А., Каледин О.С. Эффективные решения по креплению сверхглубокого ствола СКС-1 рудника «Скалистый» в сложных геомеханических условиях // Горный журнал. 2020. № 6. С. 57-62. DOI: 10.17580/gzh.2020.06.08
  8. Сергунин М.П., Алборов А.Э., Андреев А.А., Буслова М.А. Оценка напряжений впереди фронта очистных работ при увеличении ширины зоны разгрузки в условиях Октябрьского и Талнахского месторождений // Горный журнал. 2020. № 6. С. 38-41. DOI: 10.17580/gzh.2020.06.06
  9. Баландин В.В., Леонов В.Л., Куранов А.Д., Багаутдинов И.И. Опыт применения обобщенного критерия Хука – Брауна к определению типов и параметров крепей в условиях Октябрьского месторождения медно-никелевых руд // Горный журнал. 2019. № 11. С. 14-18. DOI: 10.17580/gzh.2019.11.01
  10. Закалинский В.М., Мингазов Р.Я., Шиповский И.Е. Влияние горно-технологических факторов на буровзрывные работы при разработке месторождений на большой глубине // Проблемы недропользования. 2022. № 2 (33). С. 46-54. DOI: 10.25635/2313-1586.2022.02.046
  11. Александрова Т.Н., Афанасова А.В., Кузнецов В.В., Бабенко Т.А. Исследование процессов селективной дезинтеграции медно-никелевых руд Заполярного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 12. С. 73-87. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_73
  12. Александрова Т.Н., Чантурия А.В., Кузнецов В.В. Минералого-технологические особенности и закономерности селективного разрушения железистых кварцитов Михайловского месторождения // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 517-526. DOI: 10.31897/PMI.2022.58
  13. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Мажитов А.М. Энергетические критерии квазихрупкого разрушения горных пород в технологических процессах их добычи и первичной переработки // Горная промышленность. 2022. № 2. С. 84-89. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-2-84-89
  14. Корчак П.А., Карасев М.А. Геомеханическое обоснование формирования зон хрупкого разрушения пород в окрестности сопряжений горных выработок рудников АО «Апатит» // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 1 (55). С. 67-80. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-1-67-80
  15. Соннов М.А., Трофимов А.В., Румянцев А.Е., Шпилев С.В. Применение численного и блочного геомеханического моделирования для определения параметров крепления камерных выработок большого сечения // Горная промышленность. 2021. № 2. C. 127-131. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-2-127-131
  16. Ulusay R., Hudson J.A. The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006. International Society for Rock Mechanics, Commission on Testing Methods, 2007. 628 p.
  17. Протосеня А.Г., Беляков Н.А., Буслова М.А. Моделирование напряженно-деформированного состояния блочного горного массива рудных месторождений при отработке системами разработки с обрушением // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 619-627.
  18. Морозов К.В., Демёхин Д.Н., Бахтин Е.В. Многокомпонентные датчики деформаций для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 80-97. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_80
  19. Господариков А.П., Трофимов А.В., Киркин А.П. Оценка деформационных характеристик хрупких горных пород за пределом прочности в режиме одноосного сервогидравлического нагружения // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 539-548. DOI: 10.31897/PMI.2022.87
  20. Бич Я.А., Мельков А.Д., Дьяконов Ю.Я. Предотвращение горных ударов при разработке антрацитовых пластов. М.: Недра, 1993. 159 с.
  21. Subrahmanyam D.S. Evaluation of Hydraulic Fracturing and Overcoring Methods to Determine and Compare the In Situ Stress Parameters in Porous Rock Mass // Geotechnical and Geological Engineering. 2019. Vol. 37. Iss. 6. P. 4777-4787. DOI: 10.1007/s10706-019-00937-7
  22. Krietsch H., Gischig V., Evans K. et al. Stress Measurements for an In Situ Stimulation Experiment in Crystalline Rock: Integration of Induced Seismicity, Stress Relief and Hydraulic Methods // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. Vol. 52. Iss. 2. P. 517-542. DOI: 10.1007/s00603-018-1597-8
  23. Ming Cai, Kaiser P.K. Rockburst Support. Reference Book. In 2 volumes. Vol. 1: Rockburst Phenomenon and Support Characteristics. Sudbury: Laurentian University, 2018. 284 p.
  24. Айнбиндер И.И., Овчаренко О.В. Исследования потенциальной удароопасности массива горных пород на проектируемых глубинах отработки месторождения «Валунистое» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6. С. 35-45. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_35
  25. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A. et al. Selective Disintegration Justification Based on the Mineralogical and Technological Features of the Polymetallic Ores // Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 8. № 851. DOI: 10.3390/min11080851
  26. Winn K. Multi-approach Geological Strength Index (GSI) Determination for Stratified Sedimentary Rock Masses in Singapore // Geotechnical and Geological Engineering. 2020. Vol. 38. Iss. 2. P. 2351-2358. DOI: 10.1007/s10706-019-01149-9
  27. Самсонов А.А. Оценка состояния массива горных пород удароопасного месторождения «Олений ручей» по результатам измерений напряжений // Вестник Кольского научного центра РАН. 2019. № 1 (11). С. 62-67. DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.1.62-67
  28. Závacký M., Štefaňák J. Strains of rock during uniaxial compression test // The Civil Engineering Journal. 2019. Vol. 28. № 3. P. 398-403. DOI: 10.14311/CEJ.2019.03.0032
  29. Бирючев И.В., Макаров А.Б., Усов А.А. Геомеханическая модель рудника. Часть 2. Использование // Горный журнал. 2020. № 2. С. 35-44. DOI: 10.17580/gzh.2020.02.04
  30. Кузнецов Н.Н., Кондрашов Л.Ю. Оценка потенциала удароопасности горных пород месторождений Хибинского массива по критерию Кайзера // Вестник МГТУ. 2023. Т. 26. № 2. С. 170-179. DOI: 10.21443/1560-9278-2023-26-2-170-179
  31. Еременко А.А., Шапошник Ю.Н., Филиппов В.Н., Конурин А.И. Развитие научных основ безопасной и эффективной геотехнологии при освоении удароопасных месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера // Горный журнал. 2019. № 10. С. 33-39. DOI: 10.17580/gzh.2019.10.03
  32. Bertuzzi R. Revisiting rock classification to estimate rock mass properties // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 494-510. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.011
  33. Марысюк В.П., Шиленко С.Ю., Трофимов А.В., Кузьмин С.В. Оценка рисков строительства капитального рудоспуска в сложных горно-геологических условиях на основе комплексных геотехнических исследований // Горный журнал. 2020. № 1. С. 62-66. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.12
  34. Марысюк В.П., Шиленко С.Ю., Андреев А.А., Шабаров А.Н. Методика расчета межскважинных целиков для формирования защищенных зон в условиях удароопасных месторождений Талнаха // Горный журнал. 2023. № 1. С. 106-112. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.18
  35. Saadatmand Hashemi A., Katsabanis P. Tunnel face preconditioning using destress blasting in deep underground excavations // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021. Vol. 117. № 104126. DOI: 10.1016/j.tust.2021.104126
  36. Козырев А.А., Кузнецов Н.Н., Федотова Ю.В., Шоков А.Н. Определение степени удароопасности скальных горных пород по результатам испытаний при одноосном сжатии // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 41-50. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-41-50
  37. Ковалевский В.Н., Мысин А.В. Особенности функционирования трубчатых эластичных зарядов, применяемых при добыче блочного камня // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 1. С. 20-34. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_20
  38. Зубов В.П., Тхан Ван Зуи, Федоров А.С. Технология подземной разработки мощных пластов угля с низкими прочностными характеристиками // Уголь. 2023. № 5. С. 41-49. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-5-41-49
  39. Verbilo P., Karasev M., Belyakov N., Iovlev G. Experimental and numerical research of jointed rock mass anisotropy in a three-dimensional stress field // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2022. Vol. 37. № 2. P. 109-122. DOI: 10.17794/rgn.2022.2.10
  40. Vennes I., Mitri H., Chinnasane D.R., Yao M. Effect of Stress Anisotropy on the Efficiency of Large-Scale Destress Blasting // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021. Vol. 54. Iss. 1. P. 31-46. DOI: 10.1007/s00603-020-02252-7
  41. Киркин А.П. Управление удароопасностью массива сплошных сульфидных руд буровзрывным способом в условиях сложного напряженного состояния: Автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб: Санкт-Петербургский горный университет, 2023. 22 с.
  42. Маринин М.А., Карасев М.А., Поспехов Г.Б. и др. Инженерно-геологическое обоснование параметров кучного выщелачивания золота из бедных песчано-глинистых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9. С. 22-37 (in English). DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_22

Similar articles

Well killing with absorption control
2025 Danabek S. Saduakasov, Akshyryn T. Zholbasarova, Ryskol U. Bayamirova, Aliya R. Togasheva, Maksat T. Tabylganov, Manshuk D. Sarbopeeva, Aktoty G. Kasanova, Viktor N. Gusakov, Aleksei G. Telin
Thyristor booster device for voltage fluctuation reduction in power supply systems of ore mining enterprises
2025 Elena Nikolaevna Sosnina, Anatolii A. Asabin, Rustam Sh. Bedretdinov, Evgenii V. Kryukov, Daniil A. Gusev
Research and development of technology for the construction of snow airfields for accommodating wheeled aircraft in Antarctica
2025 Sergey P. Polyakov, Sergey V. Popov
Geochemical characteristics of weathering crusts on the Dzhezhimparma Ridge and the Nemskaya Upland (South Timan)
2025 Oksana V. Grakova, Nataliya Yu. Nikulova, Yuliya S. Simakova
Justification on the safe exploitation of closed coal warehouse by gas factor
2024 Semen G. Gendler, Anastasiya Yu. Stepantsova, Mikhail M. Popov
Laboratory studies of hydraulic fracturing of intersecting boreholes in a non-uniform stress field
2025 Andrey V. Patutin, Aleksandr A. Skulkin, Leonid A. Rybalkin, Andrey N. Drobchik