gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2021-1-31-41gscience-263Research ArticleMINING ROCK PROPERTIES. ROCK MECHANICS AND GEOPHYSICSСВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКАDetermination of bench, dump and road sliding wedge technological parametersОпределение технологических параметров призмы обрушения уступов, отвалов и дорогhttps://orcid.org/0000-0001-7952-543XЧунуевИ. К.ChunuevI. K.

Ишимбай Карыбаевич Чунуев – зав. кафедрой, проф. Председатель Правления Кыргызского Союза маркшейдеров, Президент Кыргызской горной ассоциации

SCOPUS ID: 6507330670

г. Бишкек

Ishimbay K. Chunuev– Head of Department, Professor, Chairman of the Board of the Kyrgyz Union of Surveyors, the President Kyrgyz Mining Association

SCOPUS ID: 6507330670

Bishkek

IChunuev@gmail.comЛевкинЮ. М.LevkinYu. M.

Юрий Михайлович Левкин – д.т.н., проф., член Союза маркшейдеров России

г. Москва

Yuri M. Levkin – Dr. Sci. (Eng.), Member

Moscow

lev5353@bk.ruБолотбековЖ.BolotbekovZh.

Жусуп Болотбеков – аспирант

г. Бишкек

Zhusup Bolotbekov – PhD student

Bishkek

Lawcast_kigga@mail.ruКыргызский государственный университет геологии, горного дела и освоения природных ресурсов им. акад. У.А. Асаналиева (КГГУ)КыргызстанThe Asanaliev Kyrgyz State University of Geology, Mining and Development of Natural Resources (KGGU)KyrgyzstanСоюз маркшейдеров РоссииРоссияUnion of Surveyors of RussiaRussian Federation202106042021613141Copyright © Chunuev I.K., Levkin Y.M., Bolotbekov Z., 20212021Чунуев И.К., Левкин Ю.М., Болотбеков Ж.Chunuev I.K., Levkin Y.M., Bolotbekov Z.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/263

Mine surveying in mining operations is of particular importance, since all technological processes of the full life cycle of a mining enterprise and, ultimately, its competitiveness depend on the surveying quality, efficiency and reliability. Organizations independently determine the structure of mine surveying services, taking into account the methods applied and the scale of mining. To ensure safe open-pit mining of minerals, it is necessary to permanently assess and monitor the pit bench and wall rock mass condition. Misjudgement of rock physical and mechanical properties, non-observance of the minerals mining and transportation process cycle, changes in climatic conditions and other problems lead to loss of stability of rocks in all parts of an open pit, including in the areas of ore production and mining and transport equipment operation. The existing practice shows that the effectiveness of an open pit wall and bench stability calculation can be achieved using a technique that should take into account the slope deformation and failure mechanism, as well as the nature of the stress-strain state of the open pit rock mass. The studies presented in the paper are based on comparative analysis of the sliding wedge parameters for benches, dumps and roads at open pits using analytical and graphical software packages, and taking into account the static load produced by dump trucks. The study findings allow to establish that: determination of the bench slope stability and the sliding wedge width, performed by the analytical method, gives higher accuracy results than those obtained by the graphical method; the bench slope stability and the sliding wedge width depend not only on the rock physical and mechanical condition, but also on the bench height, the dump truck (plus its freight load) weight per 1 linear meter of the placement area, the distance from the slope edge and other factors; the rock mass is stable and not subject to landslide phenomena for as long as the sum of the holding forces is greater than or equal to the sum of the shearing forces; when using large-sized transport equipment of nonstandard weight in open-pit mining, it is necessary to calculate the safe width of the sliding wedges, taking into account the loads on them (per 1 linear meter), the values of which can be 1.5–2.0 times higher than those calculated for the circular-cylindrical sliding surface.

Маркшейдерские работы при производстве горных работ имеют особое значение, так как от их качества, оперативности и достоверности зависят все технологические процессы полного жизненного цикла горного предприятия и в конечном итоге его конкурентоспособность. Организации самостоятельно определяют структуру маркшейдерских служб с учетом реализуемых технологий и масштабов добычи полезных ископаемых. Для обеспечения безопасной добычи полезного ископаемого открытым способом необходимо постоянно осуществлять оценку и контроль состояния массива горных пород уступов и бортов карьера. Недооценка физико-механических свойств горных пород, несоблюдение технологического цикла добычи и транспортировки полезных ископаемых, изменение климатических условий и другие приводят к нарушению устойчивости горных пород на всех участках карьера, в том числе на участках добычи и движения горнотранспортного оборудования. Существующая практика показывает, что эффективность расчёта устойчивости бортов и уступов карьеров достигается благодаря методике, которая должна учитывать механизм разрушения и деформации откосов, а также характер напряжён- но-деформированного состояния массива пород карьера. Исследования, представленные в работе, основываются на сравнительном анализе параметров призмы обрушения уступов, отвалов и дорог на карьерах аналитическим и графическим методами с помощью компьютерных программ, а также с учетом статической нагрузки от самосвалов. Результаты исследования позволили установить, что: определение устойчивости откосов уступов и ширины призмы обрушения, выполненные аналитическим методом, дает более высокие результаты точности, чем полученные графическим методом; устойчивость откосов уступов и ширина призмы обрушения зависят не только от физико-механического состояния горных пород, но также от высоты уступа, веса автосамосвала и его груза, приходящегося на 1 п. м площадки размещения, расстояния от бровки откоса и других факторов; массив горных пород находится в спокой- ном состоянии, не подверженном оползневым явлениям, до тех пор, пока суммы удерживающих сил больше или равны сумме сдвигающихся сил; при использовании на открытых горных работах крупно- габаритного транспортного оборудования нестандартного веса необходимо производить расчеты без- опасной ширины призм обрушения с учетом нагрузок от них из расчёта на 1 п. м, величины которых могут быть в 1,5–2,0 раза выше расчетных по кругло-цилиндрической поверхности скольжения.

горное делокарьероткрытые горные работыуступпризма обрушенияоткосотвалсамосвалнагрузкиустойчивостьminingopen pitopen-pit miningbenchsliding wedgeslopedumpdump truckloadsstabilityReferencesГордеев В. А. Сравнительный анализ расчетных поверхностей скольжения в однородных откосах. Маркшейдерское дело и геодезия. В: Методы и результаты: межвуз. сб. науч. тр. СПбГГИ. СПб.; 1999. С. 17–21.Gordeev V. A. Comparative analysis of design sliding surfaces in homogeneous slopes. Mine surveying and geodesy. In: Methods and Findings: interuniversity collection of research papers of SPbGGI. St. Petersburg; 1999, pp. 17–21 (in Russ.)Инструкция по производству маркшейдерских работ. Утв. Госгортехнадзором СССР 20 февр. 1985 г. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200026592Instructions for mine surveying. Approved by the USSR Gosgortekhnadzor; 1985. (In Russ.). URL: https://docs.cntd.ru/document/1200026592Hoek E. Practical Rock Engineering. URL: https://www.rocscience.com/assets/resources/learning/hoek/Practical-Rock-Engineering-Full-Text.pdfHoek E. Practical Rock Engineering. URL: https://www.rocscience.com/assets/resources/learning/hoek/Practical-Rock-Engineering-Full-Text.pdfLiu Y., Wang X., Gao J. Stability Analysis and Reinforcement Treatment of Open Pit Slope. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;283(1):012009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/283/1/012009Liu Y., Wang X., Gao J. Stability Analysis and Reinforcement Treatment of Open Pit Slope. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;283(1):012009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/283/1/012009Liu J., Zhao X.-D., Lu Z.-X. Mining scheme optimization and slope stability analysis for transition from open pit to underground mining. Dongbei Daxue Xuebao. Journal of Northeastern University. 2013;34(9):1327–1329+1334.Liu J., Zhao X.-D., Lu Z.-X. Mining scheme optimization and slope stability analysis for transition from open pit to underground mining. Dongbei Daxue Xuebao. Journal of Northeastern University. 2013;34(9):1327–1329+1334.Chen J., Li K., Chang K.-J., Sofia G., Tarolli P. Open-pit mining geomorphic feature characterization. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2015;42:76–86. https://doi.org/10.1016/j.jag.2015.05.001Chen J., Li K., Chang K.-J., Sofia G., Tarolli P. Open-pit mining geomorphic feature characterization. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2015;42:76–86. https://doi.org/10.1016/j.jag.2015.05.001Ding D., Niu L. Stability analysis and treatment schemes for high and steep slope in bayan obo iron mine. International Journal of Simulation: Systems, Science and Technology. 2016;17(42):13.1–13.4. https://doi.org/10.5013/IJSSST.a.17.42.13Ding D., Niu L. Stability analysis and treatment schemes for high and steep slope in bayan obo iron mine. International Journal of Simulation: Systems, Science and Technology. 2016;17(42):13.1–13.4. https://doi.org/10.5013/IJSSST.a.17.42.13Han L., Shu J., Zhou W., Meng Q. Research on mechanical and geometric characteristics of concave end- slope in open-pit mine with mining by areas. Huazhong Keji Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban). Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition). 2014;42(3):82–86. https://doi.org/10.13245/j.hust.140318Han L., Shu J., Zhou W., Meng Q. Research on mechanical and geometric characteristics of concave end- slope in open-pit mine with mining by areas. Huazhong Keji Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban). Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition). 2014;42(3):82–86. https://doi.org/10.13245/j.hust.140318Певзнер М. Е., Иофис М. А., Попов В. Н. Геомеханика. М.: МГГУ; 2005. 438 с.Pevzner M. E., Iofis M. A., Popov V. N. Geomechanics. Moscow: MGGU Publ. House; 2005. 438 p. (In Russ.).Галустьян Э. Л. Управление геомеханическими процессами в карьерах. М.; 1980. 206 c.Galust’yan E. L. Geomechanical processes control in open pits. Moscow; 1980. 206 p. (in Russ.).Chukin B. A., Chukin R. B. Probability assessment of pit wall stability in jointed rock mass. Gornyi Zhurnal. 2019;(5):36–41. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.05.06Chukin B. A., Chukin R. B. Probability assessment of pit wall stability in jointed rock mass. Gornyi Zhurnal. 2019;(5):36–41. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.05.06Besimbaeva O. G., Khmyrova E. N., Nizametdinov F. K., Oleinikova E. A. Assessment and Prediction of Slope Stability in the Kentobe Open Pit Mine. Journal of Mining Science. 2018;54(6):988–994. https://doi.org/10.1134/S1062739118065143Besimbaeva O. G., Khmyrova E. N., Nizametdinov F. K., Oleinikova E. A. Assessment and Prediction of Slope Stability in the Kentobe Open Pit Mine. Journal of Mining Science. 2018;54(6):988–994. https://doi.org/10.1134/S1062739118065143Avetisian I. M., Semenova I. E. Forecast of rock mass stability under industrial open pit mine facilities during the open pit deepening. A case study of the Zhelezny open pit, JSC Kovdorsky GOK. In: Litvinenko V. (ed.) EUROCK2018: Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. 1st ed. London: CRC Press; 2018. P. 755–760.Avetisian I. M., Semenova I. E. Forecast of rock mass stability under industrial open pit mine facilities during the open pit deepening. A case study of the Zhelezny open pit, JSC Kovdorsky GOK. In: Litvinenko V. (ed.) EUROCK2018: Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. 1st ed. London: CRC Press; 2018. P. 755–760.Дунаев В. А., Годовников Н. А. Оценка и прогноз устойчивости уступов карьеров в массивах скальных пород на основе геоинформационных технологий. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014;(4):134–137.Dunaev V. A., Godovnikov N. A. The estimation and forecast of the open pit ledges stability in the rock massif on a basis geoinformation technologies. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2014;(4):134–137. (In Russ.).Левкин Ю. М. Применение современных геодезических приборов в горном деле. В кн.: Geospatial technologies and Earth resources (GTER 2017): материалы Международной конференции по геопространственным технологиям и ресурсов Земли. Ханой; 2017. С. 307–311.Levkin Yu. M. Application of up-to-date geodetic instruments in mining. Collection of research papers: “Geo-spatial technologies and Earth resources (GTER 2017)”. In: International Conference on Geospatial Techniques and Earth Resources. Hanoi; 2017, pp. 307–311. (In Russ.).Казикаев Д. М., Козырев А. А., Каспарьян Э. В., Иофис М. А. Управление геомеханическими процессами при разработке месторождений полезных ископаемых. М.: Горная книга; 2016. 490 с.Kazikaev D. M., Kozyrev A. A., Kasparyan E. V., Iofis M. A. Control of geomechanical processes in mineral deposit development: Tutorial. Мoscow: Gornaya Kniga; 2016, 490 p. (In Russ.).Певзнер М. Е. Борьба с деформациями горных пород на карьерах. М.: Недра; 1978.Pevzner M.E. Rock Deformation Prevention at Open Pits. Мoscow: Nedra; 1978. (In Russ.).Жумабаев Б., Чунуев И. К., Дуйшеналиев Ж. М. Отвалообразование на наклонной поверхности ледника. Современные концептуальные положения в механике горных пород. В кн.: Методы и результаты: труды международной конференции «Илим». Бишкек; 2002. С. 81–92.Zhumabaev B., Chunuev I.K., Duishenaliev Zh.M. Dumping on inclined glacier surface. The latest conceptual postulates in rock mechanics. In: Methods and Findings: Proceedings of the international conference “Ilim”. Bishkek; 2002, pp. 81–92. (In Russ.).Фисенко Г. Л., Сапожников В. Т., Мочалов А. М. и др. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ; 1972. 166 с.Fisenko G.L., Sapozhnikov V.T., Mochalov A.M. et al. Methodical instructions for determining the slope angles of open pit walls, benches and dumps (under construction and in operation). Leningrad: VNIMI; 1972. 166 p. (In Russ.).Чунуев И. К., Умаров Т. С. Опыт внедрения современных компьютерных программ в учебный процесс и на горных предприятиях. Горный журнал. 2016;(8):84–88.Chunuev I.K., Umarov T. S. Experience in the implementation of advanced computer programs in the educational process and at mining enterprises. Gornyi zhurnal. 2016;(8):84–88. (In Russ.).Чунуев И. К., Дуйшеналиев Ж. М. Проблемы и перспективы добычи золота на месторождении «Кумтор». Горный журнал. 2011;(11):68–74.Chunuev I.K., Duishenaliev Zh.M. Problems and prospects of gold production at the Kumtor deposit. Gornyi zhurnal. 2011;(11):68–74. (In Russ.).Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. Минтопэнерго РФ. Научно-исследовательский институт горно-геомеханического и маркшейдерского дела. Межотраслевой научный центр «ВНИМИ». СПб.; 1998.Regulations for ensuring slope stability at open-pit coal mines. Ministry of Fuel and Energy of the Russian Federation. Mining and Geotechnical Engineering and Mine Surveying Research Institute. Interdisciplinary Scientific Center “VNIMI”. St. Petersburg, 1998. (In Russ.).Проект приказа Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов”».Draft order of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision of the Russian Federation “On the approval of the Federal regulations in the field of industrial safety ‘Regulations for ensuring slope stability of open pits, open-pit coal mines and dumps’”. (In Russ.).Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. 2-е изд. М.: Недра; 1965. 378 с.Fisenko G. L. Slope Stability of Pit Walls and Dumps. 2nd ed. Moscow: Nedra; 1965. 378 p. (In Russ.).Coulomb C. A. Essai sur une application des règles des maximis et minimis à quelques problèmes de statique relatifs à l’architecture. Mémoires de l'Academie Royale des Sciences. 1776;7:343–387.Coulomb C. A. Essai sur une application des règles des maximis et minimis à quelques problèmes de statique relatifs à l’architecture. Mémoires de l'Academie Royale des Sciences. 1776;7:343–387.On the Mathematical Theory of the Stability of Earthwork and Masonry. In: a Letter to Prof. Stokes, Sec. R.S. By W. J. Macquorn Rankine, Esq., C.E., F.R.S., Professor of Civil Engineering in the University of Glasgow. Received February 19; 1856. https://doi.org/10.1098/rspl.1856.0019On the Mathematical Theory of the Stability of Earthwork and Masonry. In: a Letter to Prof. Stokes, Sec. R.S. By W. J. Macquorn Rankine, Esq., C.E., F.R.S., Professor of Civil Engineering in the University of Glasgow. Received February 19, 1856. https://doi.org/10.1098/rspl.1856.0019Курдюмов В. И. Краткий курс оснований и фундаментов. 3-е изд. Петроград: Г.В. Гольстен; 1916. 292 с.Kurdyumov V. I. Foundation Engineering Short Course. 3rd ed. Petrograd: G.V. Golsten; 1916. 292 p. (In Russ.).Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз; 1960. 243 с.Sokolovsky V. V. Loose Medium Statics. Мoscow: Fizmatgiz; 1960. 243 p. (In Russ.).Авершин С. Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. М.: Углетехиздат; 1947. 245 с.Avershin S. G. Rock Shear in Underground Mining. Moscow: Ugletekhizdat; 1947. 245 p. (In Russ.).Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление. 2-е изд. М.; Л.: Огиз – Гос. науч.-техн. изд-во; 1931. 104 с.Protodyakonov M. M. Rock Pressure and Mine Support. 2nd ed. Moscow; Leningrad: Ogiz; 1931. 104 p. (In Russ.).Руппенейт К. В. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Углетехиздат; 1954. 384 с.Ruppeneit K.V. Some topics of rock mechanics. Moscow: Ugletekhizdat; 1954. 384 p. (In Russ.).

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