Численное моделирование оседания дневной поверхности вследствие влияния горных работ вблизи тектонических нарушений

проведена оценка геомеханического и геодинамического состояний подработанного массива горных пород в зоне сочленения Северного и Центрального тектонических разломов Старобинского калийного месторождения. Данная оценка основана на численном моделировании механического поведения рассматриваемого участка массива, выполненном с использованием метода конечных элементов. Результаты численного моделирования верифицированы при помощи данных натурных наблюдений. Как численные результаты, так и данные натурных наблюдений свидетельствуют об отсутствии активизационных процессов в окрестности горных разломов на момент проведения исследований. Представленные результаты могут быть использованы для выбора технологических схем ведения горных работ в приразломных зонах, а также для прогнозирования сдвижения горных пород вблизи поверхности разлома. В результате проведенных исследований доказано, что реологические эффекты, протекающие в массиве, можно аппроксимировать путем обобщения результатов решения ряда квазистатических задач с использованием результатов натурных наблюдений в качестве проверочных граничных условий без явного учета эффектов ползучести. Точность предлагаемого метода прогнозирования оседания дневной поверхности составляет не менее 20 %.

Журавков М., Лопатин С., Николайчик М. Численное моделирование оседания дневной поверхности вследствие влияния горных работ вблизи тектонических нарушений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-1. — С. 163—172. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_163.

Журавков Михаил Анатольевич¹ — доктор физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: zhuravkov@bsu.by, ORCID ID: 0000-0002-7420-5821;
Лопатин Сергей Николаевич¹ — аспирант, e-mail: lopatinsn@tut.by, ORCID ID: 00000001-5958-7799;
Николайчик Михаил Александрович¹ — аспирант, e-mail: nikolaitchik.m@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-3733-1615,
¹ Белорусский государственный университет.

Лопатин С. Н., e-mail: lopatinsn@tut.by.

1. Zhuravkov, M., Konovalov, O. (2019). On the problem of building geomechanical models of rock massifs with of a complex structure. Geomechanical fields and processes: experimental and analytical studies of formation and development of focal zones of catastrophic events in mining and natural systems, 2, 253−297.

2. Zhuravkov, M., Stagurova O., Kovaleva M. (2020). Geomechanical monitoring of rock massifs. Minsk.

3. Zhao, X., Zhu, Q. Analysis of the surface subsidence induced by sublevel caving based on GPS monitoring and numerical simulation. Nat Hazards, 103, 3063–3083.

4. Fengyu, R., Dongjie, Z., Jianli, C., Miao, Y., Shaohua, L. (2018). Study on the Rock Mass Caving and Surface Subsidence Mechanism Based on an In-Situ Geological Investigation and Numerical Analysis. Mathematical Problems in Engineering. 1−18.

5. Ma. F., Zhao, H., Yuan, R. et al. (2015). Ground movement resulting from underground backfill mining in a nickel mine (Gansu Province, China). Nat Hazards, 77, 1475–1490.

6. Sepehri, M., Apel, D. B., Hall, R. A. (2017). Prediction of mining-induced surface subsidence and ground movements at a Canadian diamond mine using an elastoplastic finite element model. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 100, 73−82.

7. Shuai, С., Weidong, S., Dan, D., Yuankun, L., Jianqiang, L. (2016). Numerical simulation of land subsidence and verification of its character for an iron mine using sublevel caving. International Journal of Mining Science and Technology,26 (2), 327−332.

8. Parmar, H., Bafghi, Y. A., Najafi, M. (2019). Impact of ground surface subsidence due to underground mining on surface infrastructure: the case of the Anomaly, 12(78), 409.

9. Simeoni, U., Tessari, U., Corbau, C., Tosatto, O., Polo, P., Teatini, P. (2017). Impact of land subsidence due to residual gas production on surficial infrastructures: The Dosso degli Angeli field study (Ravenna, Northern Italy). Engineering Geology, 229, 1−12.

10. Buzylo, V., Pavlychenko, A., Borysovska, O., Saveliev, D. (2019). Investigation of processes of rocks deformation and the earth’s surface subsidence during underground coal mining. E3S Web of Conferences, 123 (01050), 1−12.

11. Zhu, X., Guo, G., Liu, H. et al. (2019). Surface subsidence prediction method of backfill-strip mining in coal mining. Bull Eng Geol Environ, 78, 6235–6248.

12. Yan, W., Chen, J., Yan, Y. (2019). A new model for predicting surface mining subsidence: the improved lognormal function model. Geosci J , 23, 165–174.

13. Taherynia, M. H., Fatemi, Aghda S.M, Ghazifard, A. et al. (2017). Prediction of Subsidence Over Oil and Gas Fields with Use of Influence Functions (Case Study: South Pars Gas Field, Iran). Iran J Sci Technol Trans Sci, 41, 375–381.

14. Li, M., Zhang, H., Xing, W. et al. (2015). Study of the relationship between surface subsidence and internal pressure in salt caverns. Environ Earth Sci, 73, 6899–6910.

15. Cheng, H., Zhang, L., Guo, L., Wang, X., Peng, S. (2021). A New Dynamic Prediction Model for Underground Mining Subsidence Based on Inverse Function of Unstable Creep. Advances in Civil Engineering, 1, 1−9.

16. Wang, B., Jialin, X., Xuan, D. (2018). Time function model of dynamic surface subsidence assessment of grout-injected overburden of a coal mine. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 104, 1−8.

17. Alam, M. S., Kumar, D., Chatterjee, R. S. et al. (2018). Assessment of Land Surface Subsidence Due to Underground Metal Mining Using Integrated Spaceborne Repeat-Pass Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) Technique and Ground Based Observations. J Indian Soc Remote Sens, 46, 1569–1580.

18. Pal, A., Rošer, J., Vulic, М. (2020). Surface Subsidence Prognosis above an Underground Longwall Excavation and Based on 3D Point Cloud Analysis. Minerals, 10 (82), 1−20.

19. Li, G., Chen, L. et al. (2020). Ground subsidence induced by pillar deterioration in abandoned mine districts. J. Cent. South Univ, 27, 2160–2172.

20. Ghabraie, B., Ren, G., Smith, J. (2017). Characterising the multi-seam subsidence due to varying mining configuration, insights from physical modelling. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 93, 269−279.

21. Kazanin, O. I., Ilinets A. A. (2022). Ensuring the excavation workings stability when developing excavation sites of flat-lying coal seams by three workings. Journal of Mining Institute, 253, 41−48. DOI: 10.31897/PMI.2022.1.

22. Meshkov, A. A., Kazanin, O. I., Sidorenko, A. A. (2021). Improving the efficiency of the technology and organization of the longwall face move during the intensive flat-lying coal seams mining at the kuzbass mines. Journal of Mining Institute, 249, 342−350. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.

23. Li, Y., Peng, S. S., Zhang, J. (2015). Impact of longwall mining on groundwater above the longwall panel in shallow coal seams. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 7(3), 298−305.

24. Zhuravkov, M., Martynenko, M. (1995). Theoretical basics of deformation mechanics of rock salt mass. Minsk: University.

25. Zhuravkov, M. (2002). Mathematical modeling of the deformation processes is solid media on the example of geomechanical problems. Minsk: BSU.