nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"nznistu-70Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХDEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS: TECHNOLOGY AND ENGINEERINGЕстественное напряженно-деформированное состояние нижних горизонтов шахты Юго-Западная Дарасунского рудного поляInitial stress-strain state of the Yugo-Zapadnaya mine lower horizons (the Darasunsky deposit)АвдеевА. Н.AvdeevA. N.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58, Россия

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Mining Insitute

58, Mamina-Sibiryaka St., Yekaterinburg, 620075, Russia

avdeev0706@mail.ruСосновскаяЕ. Л.SosnovskayaE. L.

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58, Россия

Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Senior Researcher, Mining Insitute

58, Mamina-Sibiryaka st., Yekaterinburg, 620075, Russia

avdeev0706@mail.ruБолотневА. Ю.BolotnevA. Yu.

кандидат технических наук, технический руководитель лаборатории геомеханики и физики горных пород кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Институт недропользования

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Cand. Sci. (Eng.), Technical Director, Laboratory of Rock Geomechanics and Physics, Department of Mineral Resource Development, Institute of Subsoil Use

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

abolotnev@mail.ruИнститут горного дела УрО РАНРоссияMining Insitute, the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation201908092020423324335Copyright © Авдеев А.Н., Сосновская Е.Л., Болотнев А.Ю., 20202020Авдеев А.Н., Сосновская Е.Л., Болотнев А.Ю.Avdeev A.N., Sosnovskaya E.L., Bolotnev A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/70

Проведено исследование естественного напряженно-деформированного состояния нижних горизонтов шахты Юго-Западная Дарасунского месторождения с целью уточнения геомеханических условий для обеспечения безопасности ведения горных работ. Летом 2019 г. заложена серия наблюдательных станций горного давления. Проведены натурные измерения по заложенным станциям методом щелевой разгрузки по методике Института горного дела УрО РАН в авторском варианте сегментированной щели. В местах заложения станций отобраны образцы горных пород для испытаний прочностных и упругих свойств в соответствии с требованиями стандартов Российской Федерации. Методом решения обратной геомеханической задачи по зафиксированным проявлениям горного давления в динамических формах реконструировано напряженное состояние массива горных пород в потенциально удароопасных участках массива горных пород шахты. Проведен расчет гравитационных и тектонических компонент поля природных напряжений. Проведен сравнительный анализ полученных результатов с ранее установленными для средних условий Дарасунского месторождения. По результатам исследований подтвержден гравитационно-тектонический характер естественного напряженно-деформированного состояния массива горных пород Дарасунского месторождения. Вместе с тем установлено, что поле природных напряжений дискретно рассредоточено: выделяются локальные участки повышенных тектонических напряжений с вероятностью проявления горного давления в динамических формах, средненапряженные участки без видимых проявлений горного давления и разгруженные участки приконтурного массива горных пород. Для инженерных геомеханических расчетов предложена дифференцированная оценка естественного напряженно-деформированного состояния. Напряжения рекомендуется рассчитывать в зависимости от конкретных горно-геологических условий на основе установленных зависимостей распределения природных напряжений.

The article presents the study of the initial stress-strain state of the Yugo-Zapadnaya mine lower horizons, the Darasunsky gold deposit. The aim of the study has been to clarify the geotechnical conditions ensuring mining safety. A series of rock pressure monitoring stations have been installed, and in-situ measurements have been made using a slot discharge method based on the IGD UB RAS technique (segmented-slot version copyright). The rock samples taken at the stations' sites have been tested for their strength and elastic properties following the requirements of the standards of the Russian Federation. The inverse geo-mechanical problem-solution method based on the registered rock pressure manifestations has allowed reconstructing the stressed rock mass state in potentially bump-hazardous sections of the mine rock mass. The gravitational and tectonic components of the in-situ stress field have been calculated. The results have been compared with the ones previously obtained for the average conditions of the Darasunsky deposit. Based on the research results, the gravitational-tectonic nature of the pre-mining stress-strain state of the rock mass of the Darasunsky field has been confirmed. At the same time, it has been found that the pre-mining stress field is discretely dispersed: there are localized high-stress areas where dynamic stress manifestation is probable, medium-stress areas without visible manifestations of rock pressure, and unloaded sections of the marginal rocks mass. For the engineering geotechnical calculation purposes, a differentiated assessment of the initial stress-strain state has been suggested. It is recommended that the stress be calculated for specific mining and geological conditions, based on the specified relations of the initial stress distribution.

естественное напряженно-деформированное состояниемассив горных породгравитационные и тектонические компоненты напряженияфизико-механические свойства горных породгеомеханические условияпроявления горного давления в динамических формахinitial stress-strain staterock massgravitational and tectonic stress componentsphysical and mechanical rock propertiesgeotechnical conditionsdynamic rock pressure manifestationReferencesBrady B.H.G., Brown E.T. Rock mechanics for underground mining. Dordrecht: Springer, 2006. 628 p.Brady BHG, Brown ET. Rock mechanics for underground mining. Dordrecht: Springer; 2006. 628 p.Jaeger J.C., Cook N.G.W. Fundamentals of rock mechanics. London: Chapman & Hall, 1979. 488 p.Jaeger JC, Cook NGW. Fundamentals of rock mechanics. London: Chapman & Hall, 1979. 488 p.Неганов В.П., Коваленко В.И., Зайцев Б.М., Казаченко Ю.А., Сосновский Л.И., Томилов В.Д. [и др.]. Технология разработки золоторудных месторождений / ред. В.П. Неганов. М.: Недра, 1995. 336 с.Neganov VP, Kovalenko VI, Zaitsev BM, Kazachenko YuA, Sosnovskii LI, Tomilov VD, et al. Technology of developing gold deposits. Moscow: Nedra; 1995. 336 p. (In Russ.)Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках: коллективная монография / под общ. ред. И.М. Петухова, А.Н. Ильина, К.Н. Трубецкого. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. 377 с.Petukhov IM, Il'in AN, Trubetskoi KN. Prediction and prevention of rock burst at mines. Moscow: Academy of Mining Sciences; 1997. 377 p. (In Russ.)Сосновский Л.И., Филонюк В.А., Сосновская Е.Л. Механизм возникновения и закономерности пространственного распределения участков с относительно высокой и невысокой степенью естественной напряженности в горном массиве // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006. № 2-1. С. 93–97.Sosnovskii LI, Filonyuk VA, Sosnovskaya EL. Mechanism of occurrence and patterns of spatial distribution of areas with a relatively-high and low natural stress in a mountain range. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2006;2-1:93–97. (In Russ.)Сосновская Е.Л., Авдеев А.Н. Прогноз потенциальной удароопасности крутопадающих жильных золоторудных месторождений // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2016. № 2. С. 74–85.Sosnovskaya EL, Avdeev AN. The forecast of potential rock bump hazard of steeply pitching lode gold ore deposits. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = Proceedings of higher educational institutions. Mining journal. 2016;2:74–85. (In Russ.)Sosnovskaia E.L., Avdeev A.N. Control over the geotechnical processes at the goldfields of Eastern Siberia // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2019. № 5. С. 21–29.Sosnovskaia EL, Avdeev AN. Control over the geotechnical processes at the gold-fields of Eastern Siberia. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = Proceedings of higher educational institutions. Mining journal. 2019;5:21–29.Amadei B., Stephasson O. Rock stress and its measurement. London: Chapman & Hall, 1997. 490 p.Amadei B, Stephasson O. Rock stress and its measurement. London: Chapman & Hall, 1997. 490 p.Fairhurst C. Stress estimation in rock: a brief history and review. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003. Vol. 40. № 7-8. P. 957–973.Fairhurst C. Stress estimation in rock: a brief history and review. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003;40(7-8):957–973.Ljunggrena C., Chang Y., Janson T., Christiansson R. An overview of rock stress measurement methods. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003. Vol. 40. № 7-8. P. 975–989.Ljunggrena C, Chang Y, Janson T, Christiansson R. An overview of rock stress measurement methods. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003;40(7-8):975–989.Сосновский Л.И. Геоинформационная модель напряженного состояния горного массива Дарасунского золоторудного месторождения // Маркшейдерия и недропользование. 2007. № 4. С. 61–64.Sosnovskii LI. Stress-strain geoinformation model of the Darasunsky gold mine rock mass. Marksheideriya i nedropol'zovanie = Mining Survey and Subsoil Use. 2007;4:61–64. (In Russ.)Сосновский Л.И., Егоров А.Л., Сосновская Э.М. Определение первоначальных напряжений массива горных пород одного из рудных месторождений Забайкалья // Проблемы горного производства Восточной Сибири: сб. науч. тр. Чита: Изд-во Читинского института природных ресурсов СО АН СССР, 1991. С. 3–6.Sosnovskii LI, Egorov AL, Sosnovskaya EM. Defining the initial stress of the rock mass of an ore deposit in Trans-Baikal region. Problemy gornogo proizvodstva Vostochnoi Sibiri: sbornik nauchnykh trudov = Mining practice in Eastern Siberia: collection of scientific works. Chita: Chita Institute of natural resources, the USSR’s Academy of Sciences; 1991. p.3–6. (In Russ.)Сосновский Л.И., Рашкин А.В., Гараш Ю.Ю. Проявления горного давления на больших глубинах при ведении подземных горных работ на Дарасунском золоторудном месторождении // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. 2001. № 10 (34). С. 139–141.Sosnovskii LI, Rashkin AV, Garash YuYu. Manifestations of rock pressure at great depths in underground mining at the Darasunsky gold mine. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii nauk ekologii i bezopasnosti zhiznedeyatel'nosti = Bulletin of the International Academy of Ecology and Life Safety. 2001;10(34):139–141. (In Russ.)Влох В.П. Управление горным давлением на подземных рудниках. М.: Недра, 1994. 208 с.Vlokh VP. Rock pressure control at underground mines. Moscow: Nedra; 1994. 208 p. (In Russ.)Зубков А.В. Геомеханика и геотехнология. Екатеринбург: Изд-во ИГД УрО РАН, 2001. 335 с.Zubkov AV. Geomechanics and geotechnology. Ekaterinburg: Mining Institute, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; 2001. 335 p. (In Russ.)Katsikadelis J.T. Boundary elements: theory and applications. Oxford: Elsever, 2002. 336 p.Katsikadelis JT. Boundary elements: theory and applications. Oxford: Elsever; 2002. 336 p.Машуков В.И. Численное решение некоторых двумерных задач теории упругости с помощью сингулярных интегральных уравнений // Динамика твердого тела: сб. науч. тр. Вып. 45. Новосибирск: Изд-во Института гидродинамики СО АН СССР, 1980. С. 130–140.Mashukov VI. Numerical solution of some two-dimensional problems of elasticity theory by means of singular integral equations. In: Solid body dynamics. Vol. 45. Novosibirsk: Institute of Hydrodynamics, the Siberian Branch of the Academy of Sciences of the USSSR; 1980. p.130–140. (In Russ.)Rust W. Non-linear finite element analysis in structural mechanics. Cham, Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer, 2015. 363 p.Rust W. Non-linear finite element analysis in structural mechanics. Cham, Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer; 2015. 363 p.Moatamedi M., Khawaja H.A. Finite element analysis. Boca Raton: CRC Press, 2018. 154 p.Moatamedi M, Khawaja HA. Finite element analysis. Boca Raton: CRC Press; 2018. 154 p.Сосновская Е.Л. Оценка техногенных напряжений на контуре очистных камер при разработке крутопадающих золоторудных жил малой мощности // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 12. С. 82–88.Sosnovskaya EL. Assessment of technogenic stresses in stopes when developing thin steeply dipping gold-ore veins. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2014;12:82–88. (In Russ.)

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