References

gscience

Mining Science and Technology (Russia)

Горные науки и технологии

2500-0632

The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)

10.17073/2500-0632-2019-3-213-219

gscience-156

Research Article

MINING ROCK PROPERTIES. ROCK MECHANICS AND GEOPHYSICS

СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКА

Using Properties of Discrete Rocks to Optimize Backfiling

Использование свойств дискретных пород для оптимизации процессов погашения выработанного пространства

Голик

В. И.

Golik

V. I.

Владикавказ

Vladikavkaz

Буй

Хуан Нам

Bui

Xuan Nam

Ханой

Масленников

С. А.

Maslennikov

S. A.

Шахты

Shakhty

Анищенко

В. И.

Anischenko

V. I.

Нью-Йорк

Северо-Кавказский горно-металлургический институт ( СКГТУ)РоссияNorth-Caucasian Mining and Metallurgical Institute (SKGTU)Russian Federation

Горно-Геологический УниверситетВьетнамGeology and Mining UniversityViet Nam

Донской государственный технический университет (филиал)РоссияDonskoi State Technical UniversityRussian Federation

Spetsmodulproekt, LLCСоединённые Штаты АмерикиSpetsmodulproekt, LLCUnited States

2019

06012020

43213219

2020

Голик В.И., Буй Х.Н., Масленников С.А., Анищенко В.И.

Golik V.I., Bui X.N., Maslennikov S.A., Anischenko V.I.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://mst.misis.ru/jour/article/view/156

Backfilling optimization is carried out through the use of discrete rock properties. A new line of the process improvement is based on the phenomenon of performance of residual rock strength when jamming in the process of underground mining of deposits within faulted rocks. The research is aimed at reducing costs of backfilling while ensuring the work safety. The goal is achieved by comparing backfilling options depending on the formation of rock natural self-supporting arch. The study is based on the provisions of structural mechanics and continuum mechanics using the phenomenon of performance of residual rock strength due to rock jamming. The backfilling concept has been formulated. Information on geological structure of the studied rocky ore deposit of complicated tectonic structure and the roles of tectonic framework in the behavior of the ore-hosting rock mass in the course of opening by mine workings are presented. The findings of the study of the rock mass condition with determination of characteristic geotechnical domains are presented. Variants of the ore-hosting rock mass behavior are considered depending on natural jamming of elementary structural rock blocks within the arch. The possibility of combining sealing and setting-mix backfilling methods has been clarified. The area of the research findings application in mineral underground mining is recommended. The determination of dangerous displacement area boundaries in rock mass using the mechanism of discrete rock jamming allows achieving higher mining effectiveness while ensuring mining safety. The study results can be used in underground mining of minerals.

Оптимизация процессов погашения выработанного пространства осуществляется за счет использования свойств дискретных пород. Новое направление совершенствования технологий основано на феномене реализации остаточной прочности пород при заклинивании в процессе подземной разработки структурно-нарушенных скальных месторождений. Целью исследований является уменьшение затрат на погашение выработанного пространства при обеспечении безопасности работ. Цель достигается сравнением вариантов погашения в зависимости от образования свода естественного равновесия пород. Исследование базируется на основе положений строительной механики и механики сплошных сред с использованием феномена проявления остаточной прочности дискретных пород вследствие их заклинивания. Сформулирована концепция погашения выработанного пространства. Приведены сведения о геологическом строении исследуемого сложноструктурного месторождения скальных руд и роли тектонических структур в поведении рудовмещающего массива при вскрытии горными выработками. Приведены результаты исследования состояния массива с выделением характерных инженерно-геологических участков. Рассмотрены варианты поведения рудовмещающего массива в зависимости от естественного заклинивания элементарных структурных блоков пород в пределах свода. Уточнена возможность комбинирования способов погашения изоляцией и закладкой твердеющими смесями. Рекомендована область применения результатов исследования при разработке месторождений твердых полезных ископаемых подземным способом. Определение границ области опасных сдвижений в толще пород на основе использования механизма заклинивания дискретных пород обеспечивает возможность отработки месторождений с большей эффективностью при обеспечении безопасности горных работ. Результаты исследования могут быть востребованы при подземной добыче твердых полезных ископаемых.

породапрочностьпогашениевыработанное пространствозаклиниваниеуправлениебезопасность

rockstrengthbackfillinggoafjammingmanagementsafety

References1

Gattinoni P., Pizzarotti E. M., Scesi L. Engineering Geology for Underground Works. Springer, 2014. -312 p.

Gattinoni P., Pizzarotti E. M., Scesi L. Engineering Geology for Underground Works. Springer, 2014. 312 p.

Dold B., Weibel L. Biogeometallurgical pre-mining characterization of ore deposits: An approach to increase sustainability in the mining process // Environmental Science and Pollution Research. - 2013. - Vol. 20. -No. 11. P. 7777-7786.

Goodarzi A., Oraee-Mirzamani N. Assessment of the Dynamic Loads Effect on Underground Mines Supports. 30th International Conference on Ground Control in Mining. 2011. Pp. 74-79.

Goodarzi A., Oraee-Mirzamani N. Assessment of the Dynamic Loads Effect on Underground Mines Supports. 30th Int.Conf. on Ground Control in Mining. 2011. Pp. 74-79.

Khani A., Baghbanan A., Norouzi S., Hashemolhosseini H. Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2013. No. 60. Pp. 345-352.

Ping Y. J., Zhong C. W., Sen Y. D., Qiang Y. J. Numerical determination of strength and deformability of fractured rock mass by FEM modeling // Computers and Geotechnics. 2015. Vol. 64. P. 20-31.

Ping Y. J., Zhong C. W., Sen Y. D., Qiang Y. J. Numerical determination of strength and deformability of fractured rock mass by FEM modeling // Computers and Geotechnics. 2015. Vol. 64. Pp. 20-31.

Shabanimashcool M., Li C. C. Analytical approaches for studying the stability of laminated roof strata // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Vol. 79.P. 99-108.

Shabanimashcool M., Li C. C. Analytical approaches for studying the stability of laminated roof strata // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Vol. 79. Pp. 99-108.

Голик В. И., Полухин О. Н. Природоохранные геотехнологии в горном деле. Белгород: Изд-во БГУ, 2013.

Golik V. I., Polukhin O. N. Environmental geotechnologies in mining. Belgorod: Publishing house of BSU, 2013.

Дмитрак Ю. В., Голик В. И., Дзеранов Б. В. Сохранение земной поверхности от разрушения при подземной добыче руд. Известия Тул. гос. ун-та. Сер. «Науки о Земле». 2018. № 1. С. 12-22.

Dmitrak Yu. V., Golik V.I., Dzeranov B.V. Conservation of the earth's surface from destruction during underground ore mining. Izvestia Tool. state un-that. Ser. "Earth Sciences." 2018. No. 1. Pp. 12-22.

Snelling P. E., Godin L., McKinnon S. D. The role of geologic structure and stress in triggering remote seismicity in Creighton Mine, Sudbury, Canada // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2013. Vol. 58. P. 166-179.

Емельяненко Е. А. Снижение влияния горнотехнических систем на среду обитания человека при комплексном освоении медно-колчеданных месторождений комбинированной геотехнологией // Тр. науч.-практ. конф. с международным участием «Геотехнологические методы освоения месторождений твердых полезных ископаемых». М.: ФГУП «ВИМС», 2016. С. 301-305.

Emelianenko E. A. Reducing the impact of mining systems on the human environment during the integrated development of copper-pyrite deposits by combined geotechnology // Tr. scientific-practical conf. with international participation "Geotechnological methods for the development of solid mineral deposits." Moscow: FSUE "VIMS", 2016. Pp. 301-305. (in Russ.).

Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н. Расширение сырьевой базы горнорудных предприятий на основе комплексного использования минеральных ресурсов месторождений // Горный журнал. 2013. № 12. С. 29-33.

Kaplunov D. R., Rylnikova M. V., Radchenko D. N. Extension of the raw materials base of mining enterprises based on the integrated use of mineral resources of deposits // Mining Journal. 2013. No. 12. P. 29-33. (in Russ.).

Kidybinski A. The role of geo-mechanical modelling in solving problems of safety and effectiveness of mining production. Archives of Mining Sciences. 2010. Vol. 55. No. 2. Pp. 263-278.

Kidybinski A. The role of geo-mechanical modeling in solving problems of safety and effectiveness of mining production. Archives of Mining Sciences. 2010. Vol. 55. No. 2. Pp. 263-278.

Molev M. D., Stradanchenko S. G., Maslennikov S. A. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technospheric //ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. Vol.10. No.16. Pp. 6787-6792.

Molev M. D., Stradanchenko S. G., Maslennikov S. A. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technospheric // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. Vol. 10. No.16. Pp. 6787-6792.

Najafi A. B., Saeedi G. R., Farsangi M. A. E. Risk analysis and prediction of out-of-seam dilution in longwall mining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 70. Pp. 115-122.

Геомеханические и аэрогазодинамические последствия подработки территорий горных отводов шахт Восточного Донбасса. Н.М. Качурин, Г.В. Стась, Т.В. Корчагина, М.В. Змеев. Известия Тул. гос. унта. Сер. «Науки о Земле». 2017. № 1. С. 170-182.

Geomechanical and aerodynamic consequences of undermining the territories of mining allotments of mines of the East Donbass. N.M. Kachurin, G.V. Stas, T.V. Korchagina, M.V. Kites. Izvestia Tool. state un-that. Ser. "Earth Sciences" 2017. No 1. Pp. 170-182. (in Russ.).

Дмитрак Ю. В., Логачева В. М., Подколзин А. А. Геофизическое прогнозирование нарушенности и обводненности массива горных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 11. С. 35-36.

Dmitrak Yu. V., Logacheva V. M., Podkolzin A. A. Geophysical forecasting of disturbance and watering of a rock mass. Mountain news and analytical bulletin. 2006. No. 11. Pp. 35-36. (in Russ.).

Комащенко В. И., Васильев П. В., Масленников С. А. Технологиям подземной разработки месторождений КМА - надежную сырьевую основу // Известия Тул. гос. ун-та. Сер. «Науки о Земле». 2016. № 2. С. 101-114.

Komashchenko V. I., Vasiliev P. V., Maslennikov S. A. Underground mining technologies for KMA - a reliable raw material base // Izvestia Tul. state un-that. Ser. "Earth Sciences." 2016. No. 2. Pp. 101-114. (in Russ.).

Семенова И. Э., Аветисян И. М., Земцовский А. В. Геомеханическое обоснование отработки запасов глубокого горизонта в сложных горно-геологических и геодинамических условиях. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. №12. С. 65-73.

Semenova I.E., Avetisyan I.M., Zemtsovsky A.V. Geomechanical substantiation of mining reserves of a deep horizon in difficult mining, geological and geodynamic conditions. Mountain news and analytical bulletin. 2018. No. 12. Pp. 65-73. (in Russ.).

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