A A A Ц Ц Ц Ц

ШРИФТ:

Arial Times New Roman

ИНТЕРВАЛ:

х1 х1.5 х2

КЕРНИНГ:

Обычный Средний Большой

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

Черно-белые Цветные
For the visually impaired Standard Version
Scientific, Technological and Production Journal
ISSN 2079–3332 (print)
ISSN 3034-6835 (online)
founded in 2001

Predictive assessment of displacements and deformations of a curvilinear quarry

Original articles: 2024 No 5

Predictive assessment of displacements and deformations of a curvilinear quarry

DOI: 10.56195/20793332_2024_5_120_129

Read in pdf S. Yu. Novozhenin1, E. A. Voloshina1, A. V. Markus2
  1. Saint Petersburg mining university, Saint Petersburg, Russian Federation
  2. Polyus Aldan JSC, Rep. Sakha (Yakutia), Nizhny Kuranakh settlement, Russian Federation
p. 120-129, No.5/2024
Abstract:
The article considers the issue of forecasting displacements and deformations of a quarry of complex shape, characterized by curvilinear sides in plan. In the course of the study, numerical modeling was carried out in the Plaxis 3D software package based on the numerical finite element method. To simulate the stress-strain state of a rock mass, a homogeneous model was built, for which the physical-mechanical and deformation properties are set according to the results of engineering and geological surveys. The calculation of displacements and deformations in the massif was carried out based on the use of a material behavior model with hardening soil. The analysis of the stress-strain state of the massif formed as a result of mining operations was carried out, a qualitative and quantitative assessment of the stress values was made, the localization and predicted values of displacements and deformations in the sides of the open pit were determined. Based on the obtained predictive values of deformations, a conclusion was made about the location of the most dangerous areas in terms of the manifestation of deformation processes and a further possible violation of the stability of the sides of the open pit. Based on the obtained predictive values of deformations, a conclusion was made about the location of the most dangerous areas in terms of the manifestation of deformation processes and a further possible violation of the stability of the sides of the open pit. It has been established that the identified areas do not quite coincide with the areas where field monitoring observations are carried out. Recommendations are formulated to improve the monitoring project by organizing additional field observations in the identified hazardous zones.
Keywords:
open pit mining, quarry, predictive assessment, stress-strain state, stress, strain, displacement, finite element method, simulation, monitoring
For citation:
Novozhenin S. Yu., Voloshina E. A., Markus A. V. Predictive assessment of displacements and deformations of a curvilinear quarry. Mine Surveying and Subsurface Use. 2024;(5):120-129. (In Russ.). https://doi.org/10.56195/20793332_2024_5_120_129.
Information about the authors:
  1. Sergey Yu. Novozhenin - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Saint Petersburg mining university, St. Petersburg, Russian Federation, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., Scopus Author ID: 57192376914
  2. Ekaterina A. Voloshina - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Saint Petersburg mining university, St. Petersburg, Russian Federation, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., Scopus Author ID: 57164048000
  3. Alexander V. Markus – mine surveyor, Polyus Aldan JSC, Rep. Sakha (Yakutia), uch. Aldansky, Nizhny Kuranakh village, Russian Federation, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
References:
  1. 1. Quelopana A, Navarra A. Integration of strategic open-pit mine planning into hierarchical artificial intelligence. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2021;123:63-70. DOI: 10.17159/2411- 9717/1367/2021.
  2. 2. Шабаров АН, Носков ВА, Павлович АА, Черепов АА Понятие геомеханического риска при ведении открытых горных работ. Горный журнал. 2022;(9):22-28. [Shabarov AN, Noskov VA, Pavlovich AA, Cherepov AA. The concept of geomechanical risk in open mining. Mining journal. 2022;(9):22-8 (In Russ.)]. DOI: 10.17580/gzh.2022.09.04.
  3. 3. Захаров ВН, Гвишиани АД, Вайсберг ЛА, Дзеранов БВ. Большие данные и устойчивое функционирование горнотехнических систем. Горный журнал. 2021;11:45-52. [Zakharov VN, Gvishiani AD, Vaisberg LA, Zhernov BV. Big data and sustainable functioning of geotechnical systems. Mining Journal. 2021;11:45-52 (In Russ.)]. DOI: 10.17580/gzh.2021.11.06.
  4. 4. Tong X, Liu X, Chen P, et al. Integration of UAV-Based Photogrammetry and Terrestrial Laser Scanning for the Three- Dimensional Mapping and Monitoring of Open-Pit Mine Areas. Remote Sens. 2015;7:6635-62. DOI: 10.3390/rs70606635.
  5. 5. Выстрчил МГ, Гусев ВН, Сухов АК. Методика определения погрешностей сегментированных GRID моделей открытых горных выработок, построенных по результатам аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна. Записки Горного института. 2023;262:562-579. [Vystrchil MG, Gusev VN, Sukhov AK. The method of determining the errors of segmented GRID models of open-pit mines constructed with the results of unmanned aerial photogrammetric survey. Journal of Mining Institute. 2023;262:562-79 (In Russ.)].
  6. 6. Илюхин ДА, Маринин МА, Рахманов ДА. Исследование параметров развала взорванной горной массы фотограмметрическим методом съемки. Горный журнал. 2023;(9):12-21. [Ilyukhin DA, Marinin MA, Rakhmanov DA. Investigation of the parameters of the collapse of an exploded rock mass by the photogrammetric survey. Mining Journal. 2023;9:12-21 (In Russ.)]. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.02.
  7. 7. Pravdina EA. Laser scanner data capture time management. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017;12(5):1649-61.
  8. 8. Вальков ВА, Виноградов КП, Валькова ЕО, Мустафин МГ. Создание растров высокой информативности по данным лазерного сканирования и аэрофотосъемки. Геодезия и картография. 2022;83(11):40-49. [Valkov VA, Vinogradov KP, Valkova EO, Mustafin MG. Creating rasters of high information content based on laser scanning and aerial photography. Geodesy and cartography. 2022;83(11):40-9 (In Russ.)]. DOI: 10.22389/0016-7126-2022-989-11-40-49.
  9. 9. Гусев ВН, Блищенко АА, Санникова АП. Исследование комплекса факторов, оказывающих влияние на погрешность реализации маркшейдерской съемки горных объектов с применением геодезического квадрокоптера. Записки Горного института. 2022;254:173-179. [Gusev VN, Blishchenko AA, Sannikova AP. Study of a complex of factors influencing the error in the implementation of surveying of mountain objects using a geodetic quadcopter. Journal of Mining Institute. 2022;254:173-79 (In Russ.)]. DOI: 10.31897/PMI.2022.35.
  10. 10. Ле ХЧ, Зеньков ИВ, Тхи ТН, Юронен ЮП. Исследование изменения состояния растительного покрова в районе открытой разработки месторождения медных руд Шинь Куен во Вьетнаме по данным спутниковой съемки. Горный журнал. 2022;(2):88-92. [Le HT, Zenkov IV, Thi TN, Yuronen YuP. Vegetation mantle change in the open pit mining area of Sin Quyen Copper Mine in Vietnam by satellite imagery data. Mining Journal. 2022;2:88-92 (In Russ.)]. DOI: 10.17580/gzh.2022.02.14.
  11. 11. Павлович АА, Коршунов ВА, Бажуков АА, Мельников НЯ. Оценка прочности массива горных пород при разработке месторождений открытым способом. Записки Горного института. 2019;239:502-509. [Pavlovich AA, Korshunov VA, Bazhukov AA, Melnikov NYa. Assessment of the strength of the rock mass during the development of deposits by open method. Journal of Mining Institute. 2019;239:502-9 (In Russ.)]. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.502.
  12. 12. Господариков АП, Ревин ИЕ, Морозов КВ. Композитная модель анализа данных сейсмического мониторинга при ведении горных работ на примере Кукисвумчоррского месторождения АО «Апатит». Записки Горного института. 2023;262:571-580. [Gospodarikov AP, Revin IE, Morozov KV. Composite model of seismic monitoring data analysis during mining operations on the example of the Kukisvumchorrskoye deposit of AO Apatit. Journal of Mining Institute. 2023;262:571-80 (In Russ.)]. DOI: 10.31897/PMI.2023.9.
  13. 13. Протосеня АГ, Беляков НА, Буслова МА. Моделирование напряженно-деформированного состояния блочного горного массива рудных месторождений при отработке системами разработки с обрушением. Записки Горного института. 2023;262:619-627. [Protosenya AG, Belyakov NA, Buslova MA. Modeling the stress-strain state of a block rock massif of ore deposits during mining by collapse mining systems. Journal of Mining Institute. 2023;262:619-27 (In Russ.)]. DOI:10.31897/PMI.2023.9.
  14. 14. Фисенко ГЛ. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М.: Недра, 1965. 378 с. [Fisenko GL. Stability of the sides of quarries and dumps. Moscow, 1965 (In Russ.)].
  15. 15. Методические указания по расчету устойчивости и несущей способности отвалов. Л.: ВНИМИ, 1987. 127 с. [Methodological guidelines for calculating the stability and bearing capacity of dumps. Leningrad, 1987 (In Russ.)].
  16. 16. ФНП ПБ "Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов": утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 13 ноября 2020 г. N 439. [Rules for ensuring the stability of sides and ledges of quarries, sections and slopes of dumps": approved by Order of the Federal Service for Environmental. Technological and Nuclear Supervision dated November 13, 2020 N 439. (In Russ.)].
  17. 17. Деменков ПА, Комолов ВВ. Исследование влияния строительства глубоких котлованов на оседания массива в плоской и пространственной постановке. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;6:97–110. [Demenkov PA, Komolov VV. Investigation of the influence of the construction of deep pits on the subsidence of the massif in a flat and spatial setting. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2023;6:97-110 (In Russ.)]. DOI:10.25018/0236_1493_2023_6_0_97.
  18. 18. McQuillan A, Bar N. The necessity of 3D analysis for open-pit rock slope stability studies: Theory and practice. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2023;123(2):63-70. DOI: 10.17159/2411-9717/2425/2023.
  19. 19. Шпаков ПС, Долгоносов ВН, Нагибин АА, Кайгородова ЕВ. Численное моделирование напряженно- деформированного состояния массива в окрестности очистного пространства в программе "Phase 2". Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015;(9):59-66. [Shpakov PS, Dolgonosov VN, Nagibin AA, Kaigorodova EV. Numerical modeling of the stress-strain state of an array in the vicinity of a cleaning space in the "Phase 2" program. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015;9:59-66 (In Russ.)].
  20. 20. Новоженин СЮ, Митусова НМ. Оценка устойчивости бортов карьеров, отвалов горных пород на основе метода математического моделирования с использованием программного комплекса "Plaxis 3D". Маркшейдерский вестник. 2022;1(146):33-38. [Novozhenin SYu, Mitusova NM. Assessment of the stability of the sides of quarries, rock dumps based on the method of mathematical modeling using the software package "PLAXIS 3D". Mine Surveying Bulletin. 2022;1(146):33-38 (In Russ.)].
  21. 21. Беляев ЕН, Бурдонов АЕ, Мурзин НВ. Прогнозирование и оценка устойчивости бортов, уступов разрезов и откосов отвалов на каменноугольном месторождении с использованием программных комплексов GEOSTUDIO И PLAXIS 3D. Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2023;(1):138-154. [Belyaev EN, Burdonov AE, Murzin NV. Prediction and evaluation of the stability of sides, section lips and slopes in a coal deposits using the GEOSTUDIO and PLAXIS 3D software complexes. Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2023;(1):138-54 (In Russ.)].
  22. 22. Бринкгрив РБ. Дж. PLAXIS 3D. Руководство пользователя. СПб: ООО "НИП–Информатика". 2017. 816 c. [Brinkgreve R.B.J. PLAXIS 3D. User Manual. St. Petersburg: LLC NIP–Informatics. 2017 (In Russ.)].
  23. 23. Глазунов ВВ, Бурлуцкий СБ, Шувалова РА, Жданов СВ. Повышение достоверности 3D-моделирования оползневого склона на основе учета данных инженерной геофизики. Записки Горного института. 2022;257:771-782. [Glazunov VV, Burlutsky SB, Shuvalova RA, Zhdanov SV. Increasing the reliability of 3D modeling of a landslide slope based on accounting for engineering geophysics data. Journal of Mining Institute. 2022;257:771-82 (In Russ.)]. DOI: 10.31897/PMI.2022.86.
  24. 24. Мустафин МГ, Валькова ЕО, Вальков ВА. Пути развития маркшейдерско-геодезических наблюдений за устойчивостью бортов карьеров. Маркшейдерский вестник. 2022;3(148):13-18. [Mustafin MG, Valkova EO, Valkov VA. Ways of development of surveying and geodetic observations for the stability of quarry sides. Mine Surveying Bulletin. 2022;3(148):13-8 (In Russ.)].
  25. 25. Демьянов ВВ, Простов СМ, Хямяляйнен ВА, Щербаков ИВ. Компьютерное моделирование напряженного состояния уступов бортов карьеров. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006;(7):141-144. [Demyanov VV, Prostov SM, Khamalyainen VA. et al. Computer simulation of the stress state of the ledges of the sides of quarries. Mining information and Analytical bulletin (scientific and technical journal). 2006;(7):141-44 (In Russ.)].
  26. 26. Wang P, Ren F, Miao S, et al. Evaluation of the anisotropy and directionality of a jointed rock mass under numerical direct shear tests. Engineering Geology. 2017;225:29-41. DOI: 10.1016/j.enggeo.2017.03.004.
  27. 27. Карташов ЮМ, Матвеев БВ, Михеев ГВ, Фадеев АБ. Прочность и деформируемость горных пород; под общ. ред. АБ Фадеев. Москва: Недра, 1979. 269 с. [Fadeev AB, Kartashov YuM, Matveev BV, Mikheev GV. Strength and deformability of rocks. Moscow, 1979 (In Russ.)].
  28. 28. Турчанинов ИА, Иофис МА, Каспарьян ЭВ. Основы механики горных пород. Ленинград: Недра, Ленинградское отделение, 1977. 503 с. [Turchaninov IA, Iofis MA, Kasparyan EV. Fundamentals of rock mechanics. Leningrad, 1977 (In Russ.)].
  29. 29. Съедина СА, Балтиева АА, Шамганова ЛС. Разработка 3D геомеханических моделей для подземных рудников и карьеров. Проблемы недропользования. 2018;(1):60-65. [Sedina SA, Baltieva AA, Shamganova LS. Development of 3D geomechanical models for underground mines and quarries. Problems of subsoil Use. 2018;(1):60-5 (In Russ.)].
  30. 30. Мустафин МГ, Панченко АВ. Особенности деформирования прибортового массива горных пород с разной криволинейностью борта в плане. Записки Горного института. 2013;204:66-68. [Mustafin MG, Panchenko AV. Features of deformation of the instrument array of rocks with different curvilinearity of the side in the plan. Notes of the Mining Institute. 2013;204:66-8 (In Russ.)].
  31. 31. Косолапов АИ, Пташник АИ, Пташник ЮП. Исследование влияния формы борта карьера в плане на эффективность производства и последующего освоения техногенных горных выработок. Горный информационно- аналитический бюллетень. 2013;(1):73–78. [Kosolapov AI, Ptashnik AI, Ptashnik YuP. Study of the developed quarry shape taking into account the efficiency of production and implementation of technogenic mining operations. Mining information and Analytical bulletin (scientific and technical journal). 2013;(1):73-8 (In Russ.)].
  32. 32. Фадеев АБ. Метод конечных элементов в геомеханике. Москва: Недра, 1987. 220 с. [Fadeev AB. Finite element method in geomechanics. Moscow, 1987 (In Russ.)].
  33. 33. Булавин ВФ, Яхричев ВВ. Метод конечных элементов: нестандартные решения для матрицы жесткости. Современные материалы, техника и технологии. 2016;4(7):28-32. [Bulavin VF., Yahrichev VV. Finite element method: nonstandard solutions for the stiffness matrix. Modern materials, technics and technologies. 2016;4(7):28-32 (In Russ.)].
  34. 34. Федоренко ЕВ. Метод расчета устойчивости путем снижения прочностных характеристик. Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2013;6(49):24-26. [Fedorenko EV. Method of calculating stability by reducing strength characteristics. Transport of the Russian Federation. Journal of Science, Practice, Economics. 2013;6(49):24-6 (In Russ.)].
  35. 35. Алексеев АВ, Иовлев ГА. Адаптация модели упрочняющегося грунта (hardening soil) для инженерно- геологических условий Санкт-Петербурга. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019;4():75-87. [Alekseev AV, Iovlev GA. Adaptation of the model of hardening soil (hardening soil) for engineeringgeological conditions of St. Petersburg. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2019;(4):75-87 (In Russ.)]. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-75-87.
  36. 36. Мельников РВ. Компрессионные испытания грунта как способ определения параметров модели Hardening Soil. Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2014;(4):90-94. [Melnikov RV. Compression tests of soil as a way to determine the parameters of the Hardening Soil model. Academic Bulletin of UralNIIproekt RAASN. 2014;(4):90-4 (In Russ.)].
  37. 37. Багаутдинов ИИ, Беляков НА, Севрюков ВВ, Рассказов МИ. Применение модели упрочняющегося грунта для прогноза зоны пластических деформаций массива слабоустойчивых пород Яковлевского железорудного месторождения. Горный журнал. 2022;(12):25-29. [Bagautdinov II, Belyakov NA, Sevryukov VV, Rasskazov MI. Application of a hardening soil model to predict the zone of plastic deformation of a massif of weakly stable rocks of the Yakovlevsky iron ore deposit. Mining journal. 2022;(12):25-9 (In Russ.)]. DOI: 10.17580/gzh.2022.12.03.

 

Теплоэнергетика России 2026

New materials