Обгрунтування природоохоронних і ресурсозберігаючих технологій погашення порожнин при підземному видобутку руд

Автор(и)

  • Vasil Lyashenko Державне підприємство «Український науково-дослідний і проектно-розвідувальний інститут промислової технології», бул. Свободи, 37, м. Жовті Води, Дніпропетровська обл., Україна, 52204, Україна https://orcid.org/0000-0001-8361-4179
  • Oleh Khomenko Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», пр. Д. Яворницького, 19, м Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-7498-8494
  • Vladimir Golik Федеральна державна бюджетна установа науки Федерального наукового центру «Владикавказький науковий центр Російської академії ааук», вул. Маркова, 93 а, м. Владикавказ, Російська Федерація, 362002, Україна https://orcid.org/0000-0002-1181-8452
  • Fedor Topolnij Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський національний технічний університет», пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006, Україна https://orcid.org/0000-0002-3363-4646
  • Olha Helevera Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський державний педагогічний університет імені Володимира Винниченка», вул. Шевченка, 1, м. Кропивницький, Україна, 25006, Україна https://orcid.org/0000-0002-1582-9714

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.200022

Ключові слова:

гірський масив, підземна розробка, погашення порожнеч, природоохоронна та ресурсозберігаюча технологія, ефективність горного виробництва.

Анотація

Об'єктом дослідження є технологія та технічні засоби для погашення порожнеч під час підземного видобутку руд в масивах, що енергетично порушені. Одним із найбільш проблемних місць є погашення техногенних порожнеч, які впливають на виникнення та перерозподіл напружено-деформаційного стану (НДС) масиву гірських порід. Їх існування в земній корі провокує порушення денної поверхні, а також вплив геомеханічних і сейсмічних явищ, аж до рівня землетрусів.

У роботі виконано аналітичні дослідження, порівняльний аналіз теоретичних і практичних результатів за стандартними та новими методиками за участю авторів. Розглянуті особливості прояву гірського тиску в скельних масивах складної будови, зумовлені інтенсивністю розривних структур (акустична жорсткість від 0,11 до 0,18МПа/с, коефіцієнт ударонебезпеки – 0,98). Досліджено умови прояву залишкової несучої здатності порушених порід і перекладу геоматеріалів у режим об'ємного стиснення (в зоні порушених порід коефіцієнт ослаблення знижується до 0,04–0,15 від початкової величини 0,25–0,35). Показана принципова оцінка стійкості виробок в неоднорідних скельних породах міцністю 50–150 МПа на глибинах до 600 м, що залежить від положення виробок щодо елементів структурної порушеності та можливості створення надійних конструкцій. Зроблено висновки про ефективність використання при погашенні виробленого простору несучих конструкцій із окремістей порід розмірами більше 0,2 м і механічною міцністю понад 50 МПа. Це дозволяє оголювати покрівлю без обвалення при прольотах оголень до 50 м. У разі рівного розподілу напружень в приконтурній зоні та міцності несучого шару порід вироблений простір може погашатися ізоляцією або твердіючою закладкою міцністю до 1,2 МПа. Результати досліджень можуть бути використані при підземній розробці рудних родовищ складної структури України, Російської Федерації, Республіки Казахстан та інших розвинених гірничодобувних країн світу.

Біографії авторів

Vasil Lyashenko, Державне підприємство «Український науково-дослідний і проектно-розвідувальний інститут промислової технології», бул. Свободи, 37, м. Жовті Води, Дніпропетровська обл., Україна, 52204

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, начальник відділу

Науково-дослідний відділ

Oleh Khomenko, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», пр. Д. Яворницького, 19, м Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, професор

Кафедра гірничої інженерії та освіти

Vladimir Golik, Федеральна державна бюджетна установа науки Федерального наукового центру «Владикавказький науковий центр Російської академії ааук», вул. Маркова, 93 а, м. Владикавказ, Російська Федерація, 362002

Доктор технічних наук, професор

Геофізичний інститут

Fedor Topolnij, Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський національний технічний університет», пр. Університетський, 8, м. Кропивницький, Україна, 25006

Доктор біологічних наук, професор

Кафедра загального землеробства

Olha Helevera, Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський державний педагогічний університет імені Володимира Винниченка», вул. Шевченка, 1, м. Кропивницький, Україна, 25006

Кандидат географічних наук, доцент

Кафедра географії та геоекології

Посилання

  1. Protodiakonov, M. M. (1933). Davlenie gornykh porod i rudnichnoe kreplenie. Ch. 1. Davlenie gornykh porod. Moscow, Leningrad: Novosibirsk: Gosgortekhizdat, Ch. 1, 128.
  2. Slesarev, V. D. (1948). Opredelenie optimalnykh razmerov tselikov razlichnogo naznacheniia. Moscow, Leningrad: Ugletekhizdat Zapaduglia, 195.
  3. Borysov, A. A. (1948). Davlenye na krep horyzontalnykh vyrabotok. Moscow; Lenynhrad: Uhletekhyzdat, 104.
  4. Vetrov, S. V. (1975). Dopustimye razmery obnazhenii gornykh porod pri podzemnoi razrabotke rud. Moscow: Nauka, 223.
  5. Borisov, A. A. (1980). Mekhanika gornykh porod. Moscow: Nedra, 359.
  6. Fisenko, G. L. (1980). Predelnoe sostoianie gornykh porod vokrug vyrabotok. Moscow: Nedra, 359.
  7. Sleptsov, M. N., Azymov, R. Sh., Mosynets, V. N. (1986). Podzemnaia razrabotka mestorozhdenyi tsvetnykh y redkykh metallov. Moscow: Nedra, 206.
  8. Avdeev, O. K., Pukhalskii, V. N., Razumov, A. N. (1989). Otrabotka zapasov rudy v zone predokhranitelnogo tselika pod vodoemom. Gornyi zhurnal, 9, 28–30.
  9. Instruktsiia po bezopasnomu vedeniiu gornykh rabot na rudnykh i nerudnykh mestorozhdeniiakh (obektakh stroitelstva podzemnykh sooruzhenii), sklonnykh k gornym udaram (1989). Leningrad: VNIMI, 58.
  10. Povnyi, B. E., Golik, V. I., Liashenko, V. I. (1991). Upravlenie pogasheniem tekhnogennykh pustot. Izv. vuzov. Gornyi zhurnal, 8, 24–30.
  11. Lyashenko, V., Khomenko, O., Topolnij, F., Golik, V. (2020). Development of natural underground ore mining technologies in energy distributed massifs. Technology Audit and Production Reserves, 1 (3 (51)), 17–24. doi: http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195946
  12. Shtele, V. I. (1991). Stend dlia modelirovaniia geomekhanicheskikh protsessov v tolsche gornykh porod. Avtorskoe svidetelstvo 1682559 A1 (SSSR).
  13. Liashenko, V. I., Golik, V. I., Razumov, A. N., Trapenok, N. M. (1992). Prirodo- i resursosberegaiuschie tekhnologii podzemnoi razrabotki rudnykh mestorozhdenii. Moscow: Chermetinformatsiia, 103.
  14. Liashenko, V. I., Golik, V. I., Kolokolov, O. V. (1994). Sozdanie i vnedrenie prirodo- i resursosberegaiuschikh tekhnologii podzemnoi razrabotki mestorozhdenii slozhnoi struktury. Izv. vuzov. Gornyi zhurnal, 4, 31–37.
  15. Chernova, A. P. (Ed.) (2001). Dobycha i pererabotka uranovykh rud. Kyiv: Adef-Ukraina, 238.
  16. Liashenko, V. I. (2015). Nauchno-tekhnicheskie predposylki povysheniia ekologicheskoi bezopasnosti v gornodobyvaiuschem regione. Biul. Chernaia metallurgiia, 1, 21–30.
  17. Liashenko, V. I., Pukhalskii, V. N. (2015). Justification of chamber safety parameters in underground working of surface reserves of deposits under protected sites. Izv. vuzov. Gornyi zhurnal, 3, 37–49.
  18. Komaschenko, V. I., Vasilev, P. V., Maslennikov, S. A. (2016). Dependable raw materials base for underground mining the KMA deposits. Izvestiia Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle, 2, 101–114.
  19. Dmitrak, Y. V., Kamnev, E. N. (2015). The Leading Research and Design Institute of Industrial Technologies – A long way in 65 years. Gornyi Zhurnal, 3, 6–12. doi: http://doi.org/10.17580/gzh.2016.03.01
  20. Golik, V., Komashchenko, V., Morkun, V., Zaalishvili, V. (2015). Enhancement of lost ore production efficiency by usage of canopies. Metallurgical and Mining Industry, 7 (4), 325–329.
  21. Golik, V. I., Rasorenov, Y. I., Efremenkov, A. B. (2014). Recycling of Metal Ore Mill Tailings. Applied Mechanics and Materials, 682, 363–368. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.682.363
  22. JianPing, Y., WeiZhong, C., DianSen, Y., JingQiang, Y. (2015). Numerical determination of strength and deformability of fractured rock mass by FEM modeling. Computers and Geotechnics, 64, 20–31. doi: http://doi.org/10.1016/j.compgeo.2014.10.011
  23. Dold, B., Weibel, L. (2013). Biogeometallurgical pre-mining characterization of ore deposits: an approach to increase sustainability in the mining process. Environmental Science and Pollution Research, 20 (11), 7777–7786. doi: http://doi.org/10.1007/s11356-013-1681-2
  24. Eremenko, V. A., Lushnikov, V. N. (2018). Procedure for selecting dynamic ground support for rockbursting mining conditions. Mining Informational and Analytical Bulletin, 12, 5–12. doi: http://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-12-0-5-12
  25. Reiter, K., Heidbach, O. (2014). 3-D geomechanical–numerical model of the contemporary crustal stress state in the Alberta Basin (Canada). Solid Earth, 5 (2), 1123–1149. doi: http://doi.org/10.5194/se-5-1123-2014
  26. Goodarzi, A., Oraee-Mirzamani, N. (2011). Assessment of the Dynamic Loads Effect on Underground Mines Supports. 30th International Conference on Ground Control in Mining, 74–79.
  27. Sokolov, I. V., Antipin, Iu. G., Baranovskii, K. V. (2017). Construction and parameters of the combined system for developing quartz slope deposit. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 328 (10), 85–94.
  28. Smirnov, S. M., Tatarnikov, B. B., Aleksandrov, A. N. (2014). Influence of the current geodynamic mining situation on stoping-and-backfilling operations. Gornyi informatsionno-analiticheskii biulleten, 11, 45–51.
  29. Khani, A., Baghbanan, A., Norouzi, S., Hashemolhosseini, H. (2014). Effects of fracture geometry and Wittke W. Rock Mechanics Based on an Anisotropic Jointed Rock Model (AJRM). Verlag: Wilhelm Ernst & Sohn, 875.
  30. Shabanimashcool, M., Li, C. C. (2015). Analytical approaches for studying the stability of laminated roof strata. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 79, 99–108. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2015.06.007
  31. Wang, D. S., Chang, J. P., Yin, Z. M., Lu, Y. G. (2014). Deformation and failure characteristics of high and steep slope and the impact of underground mining. Transit Development in Rock Mechanics-Recognition, Thinking and Innovation, 451–457.
  32. Iofis, M. A., Fedorov, E. V., Esina, E. N., Miletenko, N. A. (2017). Advancement of geomechanics toward mineral wealth preservation. Gornyi Zhurnal, 11, 18–21. doi: http://doi.org/10.17580/gzh.2017.11.03
  33. Khasheva, Z. M., Golik, V. I. (2015). The ways of recovery in economy of the depressed mining enterprises of the Russian Caucasus. International Business Management, 9 (6), 1210–1216.
  34. Golik, V., Komashchenko, V., Morkun, V., Burdzieva, O. (2015). Metal deposits combined development experience. Metallurgical and Mining Industry, 7 (6), 591–594.
  35. Karaman, K., Cihangir, F., Kesimal, A. (2015). A comparative assessment of rock mass deformation modulus. International Journal of Mining Science and Technology, 25 (5), 735–740. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.07.006
  36. Rudmin, M. A., Mazurov, A. K., Reva, I. V., Stebletsov, M. D. (2018). Prospects of integrated development of bakchar iron deposit (Western Siberia, Russia) Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 329 (10), 85–94.
  37. Мухаметшин, В. В., Андреев, В. Е. (2018). Increasing the efficiency of assessing the performance of techniques aimed at expanding the use of resource potential of oilfields with hardztozrecover reserves. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 329 (8), 30–36.
  38. Kaplunov, D. R., Radchenko, D. N. (2017). Design philosophy and choice of technologies for sustainable development of underground mines. Gornyi Zhurnal, 11, 52–59. doi: http://doi.org/10.17580/gzh.2017.11.10
  39. Lyashenko, V. I., Khomenko, O. E. (2019). Enhancement of confined blasting of ore. Mining Informational and Analytical Bulletin, 11, 59–72. doi: http://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-11-0-59-72
  40. Lyashenko, V., Topolnij, F., Dyatchin, V. (2019). Development of technologies and technical means for storage of waste processing of ore raw materials in the tailings dams. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (49)), 33–40. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.184940

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-03-05

Як цитувати

Lyashenko, V., Khomenko, O., Golik, V., Topolnij, F., & Helevera, O. (2020). Обгрунтування природоохоронних і ресурсозберігаючих технологій погашення порожнин при підземному видобутку руд. Technology Audit and Production Reserves, 2(3(52), 9–16. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.200022

Номер

Том 2 № 3(52) (2020): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Vasil Lyashenko, Oleh Khomenko, Vladimir Golik, Fedor Topolnij, Olha Helevera

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.