ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИБОРТОВОГО МАССИВА КАЧАРСКОГО КАРЬЕРА НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Цель. Исследование устойчивости прибортовых массивов Качарского карьера, сложенных неоднородными, слоистыми, скальными и сильнотрещиноватыми горными породами путем разработки и совершенствования методики проведения инструментальных маркшейдерских наблюдений для предотвращения опасных деформаций и обеспечения безопасности при ведении горных работ.

Методика. Разработана система геотехнического мониторинга состояния горного массива на основе внедрения новых технологий с использованием спутниковых методов определения координат твердых точек, измерений величины деформаций высокоточным тахеометром по стационарным призмам в сочетании с лазерным геосканированием деформационного участка с созданием 3D модели массива.

Результаты. Установлено значительное снижение прочностных свойств горных пород, слагающих прибортовой массив, ослабление их структурных связей с увеличением влажности пород и их трещиноватости. Формирование оползневой призмы в этих условия обусловлено потерей устойчивости отдельных породных призм, оконтуренных с одной стороны поверхностью откоса, а с другой – одной или несколькими поверхностями ослабления (контактами пород). Проведенные комплексные наблюдения позволили определить скорость деформации и выявить контуры оползневой призмы. Скорость деформации оползня в зимнее время составила 1214 мм в сутки, максимального значения достигло в весенний период и составило 19 мм в сутки.

Научная новизна. Научная новизна предложенного в работе метода – комплексные инструментальные наблюдения за состоянием горного массива с использованием высокоточных лазерных приборов и спутниковых систем с построением 3D модели массива.

Практическая значимость. Совершенствование методики инструментальных наблюдений за устойчивостью прибортовых и отвальных массивов на основе комплексного сочетания высокоточных измерений с использованием тахеометра TA1201 и лазерного сканера HDS 8800, которая позволяет определить скорость деформации, выявить границы оползневой призмы и создать модель деформируемого участка для разработки противооползневых мероприятий с целью повышения устойчивости горного массива.

1. Akdag, S., Basarir, H., Karpuz, C., Ozyurt, M. Stability analysis and optimized slope angle for the iron ore open-pit mine (2015) Proceedings of the 24th International Mining Congress of Turkey, IMCET 2015, pp. 606-611. Cited 1 time.

2. Allasia, P., Giordan, D., Lollino, G., Cravero, M., Iabichino, G., Bianchi, N.W., Monticelli, F. Monitoring and computations on a landslide in an open pit mine. 43rd U.S. Rock Mechanics Symposium and 4th U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium, 2010.

3. Bednarczyk, Z. Slope instabilities in Polish openpit mines (2016) Landslides and Engineered Slopes. Experience, Theory and Practice, 2, pp. 371-379.

4. Bieniawski, Z.T. Engineering classification of jointed rock masses. Civ Eng S Afr, 1973, № 15 (12), pp. 335-343.

5. Bieniawski, Z.T. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering. 1989 Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering, 1989. 264 p.

6. Bo, L., Peng, Z., Jianwei, Z. Analysis on slope stability of open pit coal mine based on grey support vector machine (2016) International Journal of Smart Home, 10 (9), pp. 169-178. DOI: 10.14257/ijsh.2016.10.9.16

7. Cammack, R. Developing an engineering geological model in the fractured and brecciated rocks of a copper porphyry deposit (2016) Geological Society Engineering Geology Special Publication, 27 (1), pp. 93-100. Cited 1 time. DOI: 10.1144/EGSP27.8

8. Cao, H., Hu, J.J., Wu, P. The analysis of slope stability and optimized slope angle for the open-pit mining of a porphyry copper mine. Transit Development in Rock Mechanics- Recognition, Thinking and Innovation - Proceedings of the 3rd ISRM Young Scholars Symposium on Rock Mechanics, 2014, pp. 469-473.

9. Cao, L., Qi, L., Wang, D., Li, Y., Song, Z. Stability research of combination slope with fault in open-pit mine (2016) Liaoning Gongcheng Jishu Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban)/Journal of Liaoning Technical University (Natural Science Edition), 35 (8), pp. 804-809. DOI: 10.11956/j.issn.1008-0562.2016.08.004

10. Cao, L., Wang, M., Wang, D., Song, Z. Slip mode and stability of anti-dip stratified slope of open pit mine (2015) Liaoning Gongcheng Jishu Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban)/Journal of Liaoning Technical University (Natural Science Edition), 34 (2), pp. 170-174. Cited 1 time. DOI: 10.11956/j.issn.1008-0562.2015.02.006

11. Capdeville-Pérez, F. Building a rock mass model for a large open pit. 49th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium 2015, 2015, №4, pp. 2556-2564.

12. Contreras, L.F. An economic risk evaluation approach for pit slope optimization (2015) Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 115 (7), pp. 607-622. DOI: 10.17159/2411-9717/2015/v115n7a7

13. Cui, T., Ma, Y., Wang, L. Simulation of earthquake stability for open-pit coal mine slope and treatment research (2016) Yingyong Lixue Xuebao/Chinese Journal of Applied Mechanics, 33 (2), pp. 339-344. DOI: 10.11776/cjam.33.02.B158

14. Ding, X.-P., Wang, Z.-W., Li, W. Dynamic process and typical deformation-failure mechanism of mining slope Meitan Xuebao/Journal of the China Coal Society, 2016, 41 (10), pp. 2606-2611. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2015.1991

15. Duran, F.I., Diederichs, M.S., Hutchinson, D.J. A numerical analysis of stress path and rock mass damage in open pit rock slopes. 48th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium 2014, 2014, № 3, pp. 1750-1758.

16. Eivazy, H., Esmaieli, K., Jean, R., Albor, F. Application of 3D geotechnical block models in design of open pit mines - A case study at mont wright open pit mine. Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry - Proceedings of the 37th International Symposium, APCOM 2015, 2015, pp. 401-410.

17. Gadri, L., Hadji, R., Zahri, F., Benghazi, Z., Boumezbeur, A., Laid, B.M., Raїs, K. The quarries edges stability in opencast mines: a case study of the Jebel Onk phosphate mine, NE Algeria Arabian Journal of Geosciences, 2015, №8 (11), pp. 8987- 8997. DOI: 10.1007/s12517-015-1887-3

18. González-Nicieza, C., Álvarez-Fernández, M.I., Mora, O., Amor-Herrera, E. Back analysis and radar interferometry monitoring in a large open pit slope. Rock Engineering and Rock Mechanics: Structures in and on Rock Masses - Proceedings of EUROCK 2014,2014, ISRM European Regional Symposium, pp. 925-930.

19. Han, G., Cui, T., Ma, Y., Wang, L. Research on the phenomenon and failure process simulation of open-pit slope in coal spontaneous combustion (2016) Yingyong Lixue Xuebao/Chinese Journal of Applied Mechanics, 33 (3), pp. 535-540. DOI: 10.11776/cjam.33.03.B004

20. Hu, J.J., Yu, B., Zheng, L., Wu, P. Technology for reducing boulder yield of blasting in fracture developed rock of an open-pit mine. Transit Development in Rock Mechanics- Recognition, Thinking and Innovation - Proceedings of the 3rd ISRM Young Scholars Symposium on Rock Mechanics, 2014, pp. 635-638.

21. Jhanwar, J.C. A classification system for the slope stability assessment of opencast coal mines in central India. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2012. № 45 (4), pp. 631-637. DOI: 10.1007/s00603-012-0223-4

22. Laubscher, D.H. Geomechanics classification of jointed rock masses - mining applications. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section A: Mining Technology, (1977), № 86, pp. a1-a8.

23. Li, W.-X., Qi, D.-L., Zheng, S.-F., Ren, J.-C., Li, J.-F., Yin, X. Fuzzy mathematics model and its numerical method of stability analysis on rock slope of opencast metal mine (2015) Applied Mathematical Modelling, 39 (7), pp. 1784-1793. Cited 4 times. DOI: 10.1016/j.apm.2014.10.006

24. Madowe, A. Design and implementation of steeper slope angles on a kimberlite open pit diamond operation-A practical approach (2016) Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 116 (8), pp. 723-730. DOI: 10.17159/2411-9717/2016/v116n8a3

25. Maihemuti, B., Wang, E., Hudan, T., Xu, Q. Numerical simulation analysis of reservoir bank fractured rock-slope deformation and failure processes (2016) International Journal of Geomechanics, 16 (2), art. no. 04015058. DOI: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000533

26. Nie, L., Li, Z., Lv, Y., Wang, H. A new prediction model for rock slope failure time: a case study in West Open-Pit mine, Fushun, China (2016) Bulletin of Engineering Geology and the Environment, pp. 1-14. Article in Press. DOI: 10.1007/s10064-016-0900-8

27. Peng, C., Guo, Q.S., Zhang, Z.C., Zhao, L., Yan, Z.X. Study on ultimate slope angle optimization and stability analysis of slopes in an open-pit mine Transit Development in Rock Mechanics-Recognition, Thinking and Innovation - Proceedings of the 3rd ISRM Young Scholars Symposium on Rock Mechanics, 2014, pp. 435-438.

28. Rakishev, B.R., Seituly, K., Kovrov, O.S. Physical modeling geomechanical stability of open-cast slopes and internal overburden dumps (2015) Legislation, Technology and Practice of Mine Land Reclamation - Proceedings of the Beijing International Symposium Land Reclamation and Ecological Restoration, LRER 2014, pp. 583-588.

29. Ren, G.-F., Fang, X.-K. Study on the law of mining damage with the combination of underground mining and open-pit mining. 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, iCBBE 2010, 2010,art. no. 5516877. DOI: 10.1109/ICBBE.2010.5516877

30. Salvoni, M., Dight, P.M. Rock damage assessment in a large unstable slope from microseismic monitoring - MMG Century mine (Queensland, Australia) case study (2016) Engineering Geology, 210, pp. 45-56. DOI: 10.1016/j.enggeo.2016.06.002

31. Sasaoka, T., Shimada, H., Matsui, K., Takamoto, H. Geotechnical considerations in highwall mining applications in Indonesia. Proceedings - 29th International Conference on Ground Control in Mining, ICGCM, 2010, pp. 312-317.

32. Stead, D. The Influence of Shales on Slope Instability (2016) Rock Mechanics and Rock Engineering, 49 (2), pp. 635-651. DOI: 10.1007/s00603-015-0865-0

33. Tamburini, A., Martelli, D.C.G., Alberto, W., Villa, F. Geomechanical rock mass characterization with Terrestrial Laser Scanning and UAV. 49th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium 2015, 2015,№3, pp. 1813-1819.

34. Tan, W., Kulatilake, P.H.S.W., Sun, H., Sun, Z. Effect of faults on in-situ stress state in an open-pit mine Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2014, №19 (Z1), pp. 9597- 9629.

35. Wen, L., Li, X., Su, W. Study of physicomechanical characteristics of slope hard rocks of metal mine influenced by freeze-thaw cycles (2015) Caikuang yu Anquan Gongcheng Xuebao/Journal of Mining and Safety Engineering, 32 (4), pp. 689-696. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2015.04.027

36. Wines, D. A comparison of slope stability analyses in two and three dimensions (2016) Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 116 (5), pp. 399-406. DOI: 10.17159/2411-9717/2016/v116n5a5

37. Xu, G., Xiong, D., Duan, Y., Cao, X. Open pit slope deformation monitoring by fiber Bragg grating sensors (2015) Optical Engineering, 54 (1), art. no. 011003. DOI: 10.1117/1.OE.54.1.011003

38. Zhong, W., Wang, X., Liu, L., Zhao, K., Tan, Z. Rock mass structures and weathering characterization of weathered slope in an open-pit mine (2015) Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 20 (13), pp. 5223-5234.

39. Бесимбаева О.Г. Анализ точности инструментальных наблюдений / [Бесимбаева О.Г., Хмырова Е.Н., Бесимбаев Н.Г. ] // Журнал Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». Москва, 2014. № 4. С.15-20.

40. Бесимбаева О.Г. Решение горно-геометрических задач с использованием программ 3D моделирования на месторождениях Казахстана / [Бесимбаева О.Г., Хмырова Е.Н., Олейникова Е.А. и др.] // XI Международный научный конгресс: «Интерэкспо Гео-Сибирь. Новосибирск, 2015. Cб. материалов Т2. С.175-180.

41. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. – СПб, ВНИМИ, 1998г.

42. Низаметдинов Ф.К. Состояние и перспективы развития геометрического обеспечения открытых горных работ / [Хмырова Е.Н., Ожигин С.Г., Низаметдинов Ф.К., и др.] // XV International ISM Congress (Deutscher Markscheider-Verein e.V.-DMV – Aachen, 2013. – Сб. материалов С.338-349