gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2018-2-51-57gscience-111Research ArticleMINING ROCK PROPERTIES. ROCK MECHANICS AND GEOPHYSICSСВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКАEstimation of near-wall rock mass stability when extracting exposed coal seamОценка устойчивости прибортового массива при отработке выходов угольного пластаБесимбаеваО. Г.BessimbaevaOlga G.

Караганда

56, Mira blvd, Karaganda city, The Republic of Kazakhstan, 100027

Cand. Sci. (Tech.)

bog250456@mail.ruХмыроваЕ. Н.KhmyrovaElena N.

Караганда

56, Mira blvd, Karaganda city, The Republic of Kazakhstan, 100027

Cand. Sci. (Tech.)

hmyrovae@mail.ruНизаметдиновФ. К.NizametdinovFarit K.

Караганда

56, Mira blvd, Karaganda city, The Republic of Kazakhstan, 100027

Dr. Sci. (Tech.) (7212) 56-26-27

ОлейниковаЕ. А.OleinikovaElena A.

Караганда

56, Mira blvd, Karaganda city, The Republic of Kazakhstan, 100027

(7212) 56-26-27

Карагандинский государственный технический университетКазахстанKaraganda State Technical UniversityKazakhstan201812082018025159Copyright © Bessimbaeva O.G., Khmyrova E.N., Nizametdinov F.K., Oleinikova E.A., 20182018Бесимбаева О.Г., Хмырова Е.Н., Низаметдинов Ф.К., Олейникова Е.А.Bessimbaeva O.G., Khmyrova E.N., Nizametdinov F.K., Oleinikova E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/111

The paper considers assessing stability of the open pit southern wall when extracting exposed coal seam D6. To assess the open pit southern wall stability when extracting exposed coal seams, modern research methods were used: the study of geology and analysis of the near-wall rock mass condition, creation of an observation station and monitoring, estimation of the southern near-wall rock mass stability, and analysis of the study findings. The pit southern wall is composed of clayey sediments up to 5 m thick, underlain by siltstone and mudstone up to 10-20 m thick, and a coal seam up to 5 m thick. Substantiation of the estimated strength characteristics of the rocks composing the open pit bench slopes, which determine the stress state of the slopes, arising under the effect of internal and external forces, has been performed. Instrumental observations produced by the station and the survey of fractures on the open pit wall enabled determining contours of the deformation zone and dimensions of the landslide prism. A geotechnical model of the near-wall rock mass was created, and stability assessment within the geological section along the line of maximum development depth was carried out. After implementing measures on surcharging slopes of the southern wall, the factor of safety amounts to: nу =1.69−1.73 that indicates termination of the active phase of the wall deformation and confirms the wall stability.

Рассматриваются вопросы оценки устойчивости южного борта карьера при отработке выхода угольного пласта Д6. Для оценки устойчивости южного борта карьера при отработке выходов угольных пластов применены современные методы исследований: изучение геологического строения и анализ состояния прибортового массива, создание наблюдательной станции и производство наблюдений, выполнение расчетов устойчивости прибортового массива южного борта карьера и анализ результатов выполненных исследований. Южный борт карьера сложен глинистыми отложениями мощностью до 5 м, далее алевролитами и аргиллитами мощностью до 10–20 м и угольным пластом мощностью до 5 м. Выполнено обоснование расчетных прочностных характеристик горных пород, слагающих откосы уступов карьера, которые определяют напряженное состояние откосов, возникающих под воздействием внутренних и внешних сил. Инструментальные наблюдения по заложенной станции и съемка трещин на борту карьера позволили определить контуры зоны деформации и размеры оползневой призмы. Создана геомеханическая модель прибортового массива карьера и проведена оценка устойчивости по геологическому разрезу по линии максимальной глубины разработки. После выполненных мероприятий по пригрузке откосов южного борта карьера коэффициент запаса устойчивости составляет nу =1,69–173, что говорит о прекращении активной фазы деформирования борта и устойчивом его состоянии.

участок открытой отработкигеологическое строениеоценка устойчивости борта карьерадеформационные процессыкоэффициент запаса устойчивостискальная пригрузка.open-pit mining areageological settingassessment of pit slope stabilitydeformation processesfactor of safetyrock surcharge.ReferencesМетодические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972. 165 с.Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu uglov naklona bortov, otkosov ustupov i otvalov stroyashihsya i ekspluatiruemyh karerov [Methodical instructions for determining the angles of inclination of the sides, slopes of ledges and dumps of the quarries being built and operated]. Leningrad, VNIMI, 1972, 165 p.Временные методические указания по управлению устойчивостью бортов карьеров цветной металлургии. М.: Гипроруда, 1989. 128 с.Vremennye metodicheskie ukazaniya po upravleniyu ustojchivostyu bortov karerov cvetnoj metallurgii [Temporary methodological instructions for managing the stability of the sides of quarries of non-ferrous metallurgy]. Moscow, Giproruda, 1989, 128 p.Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. СПб.: ВНИМИ, 1998. 208 с.Pravila obespecheniya ustojchivosti otkosov na ugolnyh razrezah [Rules for ensuring the stability of slopes on coal mines]. St. Petersburg, VNIMI, 1998, 208 p.Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Согласованы приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью Республики Казахстан от «22» сентября 2008. № 39.Metodicheskie ukazaniya po nablyudeniyam za deformaciyami bortov, otkosov ustupov i otvalov na karerah i razrabotke meropriyatij po obespecheniyu ih ustojchivosti [Methodological guidelines on observations of deformations of the sides, slopes of ledges and dumps in quarries and the development of measures to ensure their stability]. Agreed by the order of the Committee for State Control over Emergencies and Industrial Safety of the Republic of Kazakhstan dated September 22, 2008. No. 39.Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л.: ВНИМИ, 1971. 188 с.Metodicheskie ukazaniya po nablyudeniyam za deformaciyami bortov, otkosov ustupov i otvalov na karerah i razrabotke meropriyatij po obespecheniyu ih ustojchivosti [Methodological guidelines on observations of deformations of sides, slopes of ledges and dumps in quarries and development of measures to ensure their stability]. Leningrad, VNIMI, 1971, 188 p.Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М.: Недра, 1965. – 378 с.Fisenko G.L. Ustojchivost bortov karerov i otvalov [Stability of the sides of quarries and dumps]. Moscow, Nedra, 1965, 378 p.Аналитические способы расчета устойчивости карьерных откосов: Монография / В.Н. Долгоносов, П.С. Шпаков, Ф.К. Низаметдинов и др. – Караганда: «Соната»- Полиграфия, 2009. – 339 с.Dolgonosov V.N., Shpakov P.S., Nizametdinov F.K., et al. Analiticheskie sposoby rascheta ustojchivosti karernyh otkosov: Monografiya [Analytical ways of calculating the stability of career slopes: Monograph]. Karaganda, "Sonata"-Poligrafiya, 2009, 339 p.Баклашов И.В. Деформирование и разрушение породных массивов. – М.: Недра, 1988. – 271 с.Baklashov I.V. Deformirovanie i razrushenie porodnyh massivov [Deformation and destruction of rock massifs]. Moscow, Nedra, 1988, 271 p.Певзнер М.Е. Борьба с деформациями горных пород на карьерах. – М.: 1978. – 255 с.Pevzner M.E. Borba s deformaciyami gornyh porod na karerah [Fighting deformations of rocks in quarrie]. Moscow, 1978, 255 p.Попов И.И., Окатов Р.П. Борьба с оползнями на карьерах. – М.: Недра, 1980. – 239 с.Popov I.I., Okatov R.P. Borba s opolznyami na karerah [Fighting landslides in quarries]. Moscow, Nedra, 1980, 239 p.Попов И.И., Низаметдинов Ф.К., Окатов Р.П. и др. Природные и техногенные основы управления устойчивостью уступов и бортов карьера. – Алматы: Гылым, 1997. – 215 с.Popov I.I., Nizametdinov F.K., Okatov R.P., et al. Prirodnye i tehnogennye osnovy upravleniya ustojchivostyu ustupov i bortov karera [Natural and technogenic foundations for managing the stability of ledges and pit edges] Almaty, Gylym, 1997, 215 p.Свидетельство о государственной регистрации прав на объект авторского права №126 от 26 января 2015 года «Устойчивость карьерных откосов» (программа для ЭВМ) / С.Г. Ожигин, С.Б. Ожигина, П.С. Шпаков и др.Ozhigin S.G., Ozhigina S.B., Shpakov P.S., et al. Svidetelstvo o gosudarstvennoj registracii prav na obekt avtorskogo prava №126 ot 26 yanvarya 2015 goda "Ustojchivost karernyh otkosov" (programma dlya EVM) [Certificate of state registration of rights to the object of copyright No. 126 dated January 26, 2015 "Sustainability of career slopes" (computer program)].Scott M., Mazumder S., Jiang J. Permeability Increase in Bowen Basin Coal as a Result of Matrix Shrinkage during Primary Depletion, SPE International SPE 158152, 2012, vol. 1, pp. 323–343.Scott M., Mazumder S., Jiang J. Permeability Increase in Bowen Basin Coal as a Result of Matrix Shrinkage during Primary Depletion. SPE Int. SPE 158152, 2012, vol. 1, pp. 323–343.Pan Z., Connell L.D. Modeling Permeability for Coal Reservoirs: A Review of Analytical Models and Testing Data, Int. J. Coal Geol., 2012, 92, pp. 1–44.Pan Z., Connell L.D. Modeling Permeability for Coal Reservoirs: A Review of Analytical Models and Testing Data. Int. J. Coal Geol., 2012, 92, pp. 1–44.Nazarova L.A., Nazarov L.A., Karchesvky A.L., Vandamme M., Determining Kinetic Parameters of a Block Coal Bed Gas by Solving Inverse Problem Based on Data of Borehole Gas Measurements, J. Min. Sci., 2015, vol. 51, no. 4, pp. 666–672.Nazarova L.A., Nazarov L.A., Karchesvky A.L., Vandamme M. Determining Kinetic Parameters of a Block Coal Bed Gas by Solving Inverse Problem Based on Data of Borehole Gas Measurements. J. Min. Sci., 2015, vol. 51, no. 4, pp. 666–672.Pinkun Guo, Yuanping Cheng. Permeability Prediction in Deep Coal Seam: A Case Study on No. 3 Coal Seam of the Southern Qinshui Basin in China, The Scientific World Journal, 2013, vol. 2013.Pinkun Guo, Yuanping Cheng. Permeability Prediction in Deep Coal Seam: A Case Study on No. 3 Coal Seam of the Southern Qinshui Basin in China. The Scientific World Journal, 2013, vol. 2013.Seidle J., Jeansonne M., Erickson D. Application of Matchstick Geometry to Stress Dependent Permeability in Coals, SPE Rocky Mountain Regional Meeting, Society of Petroleum Engineers, 1992.Seidle J., Jeansonne M., Erickson D. Application of Matchstick Geometry to Stress Dependent Permeability in Coals. SPE Rocky Mountain Regional Meeting, Society of Petroleum Engineers, 1992.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.