Geomechanics substantiation of pillars development parameters in case of combined mining the contiguous steep ore bodies

Abstract

Purpose. Determining the actual dimensions of the protecting and crown pillars of ore bodies by seismic survey and assessing the possibility of rock mass collapse and fracturing at the lower levels of the Zhairemskoye field. Methods. An integrated approach is used, which involves the analysis of complete ore bodies development during the combined mining. To determine the geological strength index (GSI) and rock mass rating (RMR), the mass structure is studied, as well as the survey is executed of rock fracturing on the contours of mine workings at levels of +288, +240, +192, +144 m. In addition, the physical and mechanical properties of rocks are refined using the RocLab software. Using the numerical modelling of the self-caving process, when mining the protecting and crown pillars, the processed results of numerical modelling are analysed and the possible zones of the mass deformation are assessed based on the Phase2 software. Findings. It has been determined that during the mining of ore bodies 4 and 6, protecting pillars between the quarry and the underground mine, crown pillars between the levels up to the level of +144 m, the rock displacements are possible along glide surfaces. It has been revealed that the haulage workings of levels +240 and +192 m fall into the zone of possible displacements influence, and the rock pillar between ore bodies 4 and 6 will be exposed to inelastic deformations during the mining of crown pillars to the level of +144 m. It has been found that after the crown pillar development between the levels of +240 and +192 m for ore body 6, the rock pillar destructions are possible between ore bodies 4 and 6, since during the modelling, displacements of more than 2 mm are observed. In this case, the destruction processes are possible in the rock pillar upper part. Originality. A geomechanical assessment of the rocks tendency to caving is given and problem areas of stability during the mining of ore bodies 4 and 6 in the Zhairemskoye field are identified. Practical implications. The stable parameters of protecting and crown pillars have been substantiated, which is an important aspect in the design/efficient technology of mining the contiguous ore bodies.

Мета. Визначення фактичних розмірів охоронних і стельових ціликів рудних тіл за допомогою сейсмічної розвідки та оцінка можливості обвалення гірничої маси на нижніх горизонтах в умовах Жайремського родовища. Методика. Застосовано комплексний підхід, що включає в себе аналіз повноти вилучення рудних тіл при комбінованому відпрацюванні; вивчення структури масиву та зйомки тріщинуватості гірських порід на контурах гірничих виробок на горизонтах +288, +240, +192 і +144 м для визначення індексу геологічної міцності (GSI) та рейтингу масиву гірських порід (RMR), а також уточнення фізико-механічних властивостей порід із застосуванням програми RocLab. Здійснено чисельне моделювання процесу самообвалення при відпрацюванні охоронних і стельових ціликів із використанням програми Phase2; аналіз обробки результатів чисельного моделювання та оцінка можливих зон деформування масиву. Результати. Встановлено, що при відпрацюванні рудних тіл 4 і 6, охоронних ціликів між кар’єром і підземним рудником та стельових ціликів між горизонтами до позначки +144 м можливі зрушення гірських порід по поверхнях ковзання. Визначено, що в зону впливу можливих зрушень потрапляють транспортні виробки горизонтів +240 і +192 м. Породний цілик між рудними тілами 4 і 6, при відпрацюванні стельових ціликів до позначки +144 м, піддасться непружним деформаціям. Встановлено, що після відпрацювання стельового цілика між горизонтами +240 і +192 м по рудному тілу 6 можливі руйнування породного цілика між рудними тілами 4 і 6, оскільки при моделюванні спостерігаються зміщення більше 2 мм, при цьому процеси руйнування можливі у верхній частині породного цілика. Наукова новизна. Надано геомеханічну оцінку схильності гірських порід до обвалення та виявлено проблемні області стійкості при відпрацюванні рудних тіл 4 і 6 в умовах Жайремського родовища. Практична значимість. Обґрунтовано стійкі параметри охоронних і стельових ціликів, що є важливим аспектом при проектуванні ефективної технології відпрацювання зближених рудних тіл.

Цель. Определение фактических размеров охранных и потолочных целиков рудных тел с помощью сейсмической разведки и оценка возможности обрушения горной массы на нижних горизонтах в условиях Жайремского месторождения. Методика. Применен комплексный подход, состоящий из анализа полноты извлечения рудных тел при комбинированной отработке; изучения структуры массива и съемки трещиноватости горных пород на контурах горных выработок на горизонтах +288, +240, +192 и +144 м для определения индекса геологической прочности (GSI) и рейтинга массива горных пород (RMR), а также уточнения физико-механических свойств пород с применением программы RocLab. Проведено численное моделирование процесса самообрушения при отработке охранных и потолочных целиков с использованием программы Phase2; анализ обработки результатов численного моделирования и оценка возможных зон деформирования массива. Результаты. Установлено, что при отработке рудных тел 4 и 6, охранных целиков между карьером и подземным рудником и потолочных целиков между горизонтами до отметки +144 м возможны сдвижения горных пород по поверхностям скольжения. Определено, что в зону влияния возможных сдвижений попадают транспортные выработки горизонтов +240 и +192 м. Породный целик между рудными телами 4 и 6, при отработке потолочных целиков до отметки +144 м, подвергнется неупругим деформациям. Установлено, что после отработки потолочного целика между горизонтами +240 и +192 м по рудному телу 6 возможны разрушения породного целика между рудными телами 4 и 6, поскольку при моделировании наблюдаются смещения более 2 мм, при этом процессы разрушения возможны в верхней части породного целика. Научная новизна. Дана геомеханическая оценка склонности горных пород к обрушению и выявлены проблемные области устойчивости при отработке рудных тел 4 и 6 в условиях Жайремского месторождения. Практическая значимость. Обоснованы устойчивые параметры охранных и потолочных целиков, что является важным аспектом при проектировании эффективной технологии отработки сближенных рудных тел.