Influence of watering filled-up rock massif on geomechanical stability of the cyclic and progressive technology line

Abstract

Purpose. Comprehensive assessment of the fill slope stability for cyclical-and-continuous technology (CCT) conveyors applied to rocks of stripping at Pervomaiskiy quarry of PJSC “Severnyi GOK” to justify effective anti-landslide measures. Methods. To study geomechanical stability of fill-up rock mass and slopes of the CCT line, the following methods are used: hydrogeological analysis, visual observation of the object, numerical modeling of the fill slope stability in the finite element analysis software Phase2. Findings. Calculations of the fill slope stability for the open belt conveyor gallery, the bases of the embankment mass and pit wall slopes show that the fill-up mass stability is conditioned by the complex effect of geological, hydrogeological and anthropogenic factors. The geometrical parameters of CCT facilities and physical-mechanical properties of the embankment rocks play a key role in ensuring the stable operation of the CCT line and its sustainability. The numerical modeling of different options to strengthen the slopes of the fill-up mass is carried out, the most effective techniques for these purposes turned out to be surcharges, different in geometry, and retaining prisms of rocks. Originality. The stability margins (SM) for the fill-up mass and slopes on cross-section profiles considering physical and mechanical properties of the complex-structured fill-up mass, its water content and loads of mining equipment are calculated. The areas most subjected to geomechanical deformations and displacements are identified. Practical implications. Based on the simulation results, anti-landslide measures are developed to ensure the stable operation of the CCT complex and stability of the embankment slopes and the pit walls.

Цель. Комплексная оценка устойчивости откосов насыпи под ленточные конвейеры участка циклично-поточной технологии (ЦПТ) скальных пород вскрыши Первомайского карьера ПАО “Северный ГОК” для обоснования эффективных противооползневых мероприятий. Методика. Для исследования геомеханической устойчивости насыпного массива и откосов путепровода ЦПТ использованы следующие методы: гидрогеологический анализ, визуальные наблюдения за особенностями объекта; фотосъемка; численное моделирование устойчивости откосов насыпи в программе конечно-элементного анализа Phase2. Результаты. Расчет устойчивости откосов насыпи для открытой галереи ленточных конвейеров, основания тела насыпи и откосов борта карьера показал, что устойчивость насыпного массива обусловлена комплексным воздействием геологических, гидрогеологических и техногенных факторов. Геометрические параметры сооружения ЦПТ и физико-механические свойства пород насыпи играют ключевую роль для обеспечения стабильной эксплуатации объекта и его устойчивости. Выполнено численное моделирование различных вариантов укрепления откосов насыпи, при этом наиболее эффективными способами являются разнообразные по форме пригрузки и удерживающие упорные призмы из скальных пород. Научная новизна. Определены коэффициенты запаса устойчивости (КЗУ) насыпного массива и откосов насыпи по профилям с учетом физико-механических свойств сложноструктурного насыпного массива, его обводненности и нагрузок горнотранспортного оборудования. Выявлены участки породного массива наиболее подверженные геомеханическим деформациям и смещениям. Практическая значимость. На основании результатов моделирования разработаны противооползневые мероприятия для обеспечения стабильной эксплуатации комплекса ЦПТ, обеспечивающие устойчивость откосов насыпи и борта карьера.

Мета. Комплексна оцінка стійкості укосів насипу під стрічкові конвеєри ділянки циклічно-потокової технології (ЦПТ) скельних порід розкриву Першотравневого кар’єру ПАТ “Північний ГЗК” для обґрунтування ефективних протизсувних заходів. Методика. Для дослідження геомеханічної стійкості насипного масиву і укосів шляхопроводу ЦПТ використані наступні методи: гідрогеологічний аналіз, візуальні спостереження за особливостями об’єкта; фотозйомка; чисельне моделювання стійкості укосів насипу в програмі кінцево-елементного аналізу Phase2. Результати. Розрахунок стійкості укосів насипу для відкритої галереї стрічкових конвеєрів, основи тіла насипу і укосів борту кар’єру показав, що стійкість насипного масиву обумовлена комплексним впливом геологічних, гідрогеологічних і техногенних факторів. Геометричні параметри споруди ЦПТ і фізико-механічні властивості порід насипу відіграють ключову роль для забезпечення стабільної експлуатації об’єкта та його стійкості. Виконано чисельне моделювання різних варіантів зміцнення укосів насипу, при цьому найбільш ефективними способами є різноманітні за формою привантаження та утримуючі упірні призми зі скельних порід. Наукова новизна. Визначено коефіцієнти запасу стійкості насипного масиву і укосів насипу за профілями з урахуванням фізико-механічних властивостей складноструктурного насипного масиву, його обводнення і навантажень гірничотранспортного устаткування. Виявлено ділянки породного масиву найбільш схильні до геомеханічних деформацій і зсувів. Практична значимість. На підставі результатів моделювання розроблені протизсувні заходи для забезпечення стабільної експлуатації комплексу ЦПТ, що забезпечують стійкість укосів насипу і борту кар’єру.