INFORMATION SUPPORT FOR GEOMECHANICAL CALCULATIONS OF STABILITY OF THE UNDERMINED ROCK MASS WITH A COMPLEX TECTONIC STRUCTURE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Using the example of the Tyubegatan potash deposit (Uzbekistan), a complex of geophysical and geomechanical safety assurance for mining operations in conditions of the complex tectonic structure of the undermined rock mass is considered. Geophysical research included ground-based seismic surveys using a profile system in combination with «light» standard electro- and gravimetric techniques. Based on the results of these works, a physical and geological model of the deposit areas was built with the weakened zones and faults localization. As part of the meaningful interpretation, the physical and geological model was transformed into a geomechanical calculation scheme, which reflected the main mining-geological and mining-technical condition of development and was based on a model of elastoplastic deformation of salt rocks. The geomechanical model was calibrated from radar interferometric surveys. The time factor was taken into account in accordance with the developed modification of the well-known method of variable deformation modules. The formation of plasticity zones in physical terms was identified with the formation of fracturing areas in the water protection layer, which determine the danger of violating its continuity. Numerical implementation of the geomechanical model using the finite element method made it possible to substantiate the optimal parameters of the chamber development system, ensuring the safety of the water protection layer, including fault zones.

About the authors

A. A. Baryakh

Mining Institute, Ural Branch of RAS

ORCID iD: 0000-0003-2737-6166

I. A. Sanfirov

Mining Institute, Ural Branch of RAS

ORCID iD: 0000-0002-9190-4296

M. V. Dyakonov

Uralkali

ORCID iD: 0009-0009-0423-5660

S. Yu. Lobanov

Mining Institute, Ural Branch of RAS

ORCID iD: 0000-0001-9685-8172

A. I. Nikiforova

Mining Institute, Ural Branch of RAS

Email: nikiforova_ai@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-7123-4108

References

  1. Барях А. А., Евсеев А. В. Ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - Т. 9. - С. 5-29. - doi: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29.
  2. Барях А. А., Красноштейн А. Е., Санфиров И. А. Горнотехнические аварии: затопление Первого Березниковского калийного рудника // Вестник Пермского научного центра. - 2009. - № 2. - С. 4-9. - EDN: PYWAJJ.
  3. Барях А. А., Самоделкина Н. А. Об одном подходе к реологическому анализу геомеханических процессов // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2005. - № 6. - С. 32-41. - EDN: PFHADT.
  4. Барях А. А., Санфиров И. А., Федосеев А. К. и др. Сейсмо-геомеханический прогноз состояния водозащитной толщи на калийных рудниках // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2017. - № 6. - С. 10-22. - doi: 10.15372/FTPRPI20170602.
  5. Беляков Н. А., Беликов А. А. Прогноз целостности водозащитной толщи на Верхнекамском месторождении калийных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2022. - № 6-2. - С. 33-46. - doi: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_33.
  6. Болгаров А. Г., Рослов Ю. В. Межскважинная сейсмическая томография для решения инженерно-геологических задач // Технологии сейсморазведки. - 2009. - № 1. - С. 105-111. - EDN: NCGHRJ.
  7. Глебов С. В. Геофизическое обеспечение разработки Верхнекамского месторождения солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 9. - С. 89-92. - EDN: IFAPOR.
  8. Жикин А. А., Санфиров И. А., Фатькин К. Б. Классификация волновых образов типовых геологических неоднородностей соляной толщи Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей // Проблемы недропользования. - 2023. - Т. 3, № 38. - С. 118-128. - doi: 10.25635/2313-1586.2023.03.118.
  9. Поздеев А. А., Земсков А. Н., Ибрагимов Г. И. Некоторые аспекты освоения Тюбегатанского месторождения калийных солей // Рудник Будущего. - 2010. - № 1. - С. 6-10. - EDN: POEHWH.
  10. Рудковский Р. Р., Трофимов В. Л., Хазиев Ф. Ф. Блуждающие рассолы соляных толщ и мероприятия по защите горных выработок от их затопления // Разведка и охрана недр. - 2011. - № 1. - С. 63-72. - EDN: LVFAKN.
  11. Рыльникова М. В., Есина Е. Н., Сахаров Е. М. и др. Закономерности геодинамических явлений при освоении глубокозалегающих сложноструктурных месторождений калийно-магниевых солей // Горная промышленность. - 2023. - № 1. - С. 89-94. - doi: 10.30686/1609-9192-2023-1-89-94.
  12. Санфиров И. А., Степанов Ю. И., Фатькин К. Б. и др. Малоглубинные геофизические исследования на Верхнекамском месторождении калийных солей // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2013. - № 6. - С. 71-77. - EDN: RRUGXL.
  13. Baryakh A., Tsayukov A. Justification of fracture criteria for salt rocks // Frattura ed Integrità Strutturale. - 2022. - Vol. 16, no. 62. - P. 585-601. - doi: 10.3221/IGF-ESIS.62.40.
  14. Borst R. de, Crisfield M. A., Remmers J. J. C., et al. Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures. - Wiley, 2012. - doi: 10.1002/9781118375938.
  15. de Souza Neto E. A., Perić D., Owen D. R. J. Computational Methods for Plasticity: Theory and Applications. - Wiley, 2008. - doi: 10.1002/9780470694626.
  16. Gendzwill D. J., Brehm R. High-resolution seismic reflections in a potash mine // GEOPHYSICS. - 1993. - Vol. 58, no. 5. - P. 741-748. - doi: 10.1190/1.1443459.
  17. Gendzwill D. J., Stead D. Rock mass characterization around Saskatchewan potash mine openings using geophysical techniques: a review // Canadian Geotechnical Journal. - 1992. - Vol. 29, no. 4. - P. 666-674. - doi: 10.1139/t92-073.
  18. Halabura (Steve) S. P., Hardy M. P. An overview of the geology of solution mining of potash in Saskatchewan // Fall 2007 Conference 8-9 October 2007. - Halifax, Nova Scotia, Canada : Solution Mining Research Institute, 2007.
  19. Karasev M. A., Protosenya A. G., Katerov A. M., et al. Analysis of shaft lining stress state in anhydrite-rock salt transition zone // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. - 2022. - Vol. 37, no. 1. - P. 151-162. - doi: 10.17794/rgn.2022.1.13.
  20. Nolet G. A Breviary of Seismic Tomography: Imaging the Interior of the Earth and Sun. - Cambridge University Press, 2008. - doi: 10.1017/CBO9780511984709.
  21. Prugger F. F., Prugger A. F. Water problems in Saskatchewan potash mining - what can be learned from them? // CIM Bulletin. - 1991. - Vol. 84, no. 945. - P. 58-66.
  22. Pumjan S., Long T. T., Loc H. H., et al. Deep well injection for the waste brine disposal solution of potash mining in Northeastern Thailand // Journal of Environmental Management. - 2022. - Vol. 311. - P. 114821. - doi: 10.1016/j.jenvman.2022.114821.
  23. Rauche H. Die Kaliindustrie im 21. Jahrhundert. - Springer Berlin Heidelberg, 2015. - doi: 10.1007/978-3-662-46834-0.
  24. The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014 / ed. by R. Ulusay. - Springer International Publishing, 2015. - doi: 10.1007/978-3-319-07713-0.
  25. Wang D.-J., Tang H., Shen P., et al. A Parabolic Failure Criterion for Transversely Isotropic Rock: Modification and Verification // Mathematical Problems in Engineering. - 2019. - Vol. 2019. - P. 1-12. - doi: 10.1155/2019/8052560.
  26. Yilmaz Ö. Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data. Volume I, II. - Society of Exploration Geophysicists, 2008. - 2027 p.
  27. You M. Comparison of the accuracy of some conventional triaxial strength criteria for intact rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 2011. - Vol. 48, no. 5. - P. 852-863. - doi: 10.1016/j.ijrmms.2011.05.006.
  28. Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., Fox D. The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. - Seven. - Elsevier, 2014. - 624 p. - doi: 10.1016/C2009-0-26332-X.

Copyright (c) 2024 Барях А.A., Санфиров И.A., Дьяконов М.V., Лобанов С.Y., Никифорова А.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies