№79-6
Особливості утворених зон обвалення земної поверхні від впливу підземної розробки крутоспадних рудних покладів в умовах Кривбасу
М.В. Петльований1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2024, 79:63–83
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/79.063
АНОТАЦІЯ
Мета. Вивчення провальних зон у Криворізькому залізорудному басейні (КЗБ) з урахуванням їх просторового розташування, геометричних параметрів, динаміки розвитку та факторів формування, зумовлених застосованими системами розробки рудних покладів, а також оцінка їх техногенно-екологічного впливу на природні та інфраструктурні об’єкти регіону.
Методика. Дослідження ґрунтується на аналізі супутникових знімків та ГІС-інструментів GoogleEarthдля ідентифікації та вимірювання геометричних параметрів провалів. Використано функцію побудови профілів рельєфу для визначення ширини, глибини та площі провальних зон, а також аналіз динаміки їх розширення у часі.
Результати. Ідентифіковано у Кривбасі станом на сьогодні 15 активних провальних зон загальною площею понад 170 га. Виявлено тенденцію зміни між геометричними параметрами провальних зон і геотехнічних умов розробки рудних покладів, що проявляється у варіації коефіцієнта форми провалу. Визначено динаміку змін площ провальних зон упродовж кількох десятиліть, що свідчить про поступове зменшення швидкості їх розширення після досягнення критичної глибини розробки. Зафіксовано нерівномірний характер розвитку окремих провалів: для частини зон характерне плавне розширення, тоді як в інших спостерігалися періоди раптових обвалень, пов’язаних із зсувними процесами у виробленому просторі. Доведено, що засипання пустими породами не забезпечує довготривалої стабільності та може спричиняти вторинні обвалення, особливо у зонах зі складними гідрогеологічними умовами або значними підземними пустотами.
Наукова новизна. Запропоновано використання коефіцієнта форми для оцінки геометричних параметрів провалів та умов їх формування. Виконано системний аналіз історичної динаміки змін площі провалів і встановлено закономірності їх розширення у просторі та часі.
Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування подальшого розвитку провальних зон, оцінки ризиків їх впливу на промислові та інфраструктурні об’єкти, а також для розробки альтернативних методів ліквідації провалів із метою довготривалої геомеханічної стабілізації регіону.
Ключові слова: провальні зони, залізорудна шахта, зсувні процеси, геометрична форма, динаміка розвитку, засипання пустими породами, техногенна та екологічна небезпека.
Перелік посилань
1. Maus, V., Giljum, S., daSilva, D.M., Gutschlhofer, J., da Rosa, R.P., Luckeneder, S., Gass, S.L.B., Lieber, M., & McCallum, I. (2022). An update on global mining land use. Scientific Data, 9(1), 433. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01547-4
2. Шустов, О.О., Петльований, М.В., Зубко, С.А., &Шерстюк, Є.А.(2019). Геомеханічні проблеми стійкості природно-техногенних масивів рудних родовищ. Збірник наукових праць Національного гірничого університету, 58, 154–165.
3. Hendrychová, M., Svobodova, K., & Kabrna, M. (2020). Mine reclamation planning and management: Integrating natural habitats into post-mining land use. Resources Policy, 69, 101882. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2020.101882
4. Žibret, G., Gosar, M., Miler, M., & Alijagić, J. (2018). Impacts of mining and smelting activities on environment and landscape degradation – Slovenian case studies. Land Degradation & Development, 29(12), 4457–4470. https://doi.org/10.1002/ldr.3198
5. Kovrov, O., Pavlychenko, A., & Kulikova, D. (2024). Development of the wastewater treatment technology for the mine “Ternivska” of the Kryvyi Rih iron ore plant. Environmental Technology, 46(6), 908–921. https://doi.org/10.1080/09593330.2024.2371080
6. Cao, J., Huang, Q., & Guo, L. (2021). Subsidence prediction of overburden strata and ground surface in shallow coal seam mining. Research Square. Preprint. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-393197/v1
7. Ling, W., Zhu, Z., Feng, X., Wang, L., Wang, W., Li, Z., & Qiu, J. (2024). Procedure design and reliability analysis for prediction of surface subsidence of a metal mine induced by block caving method – A case study of Pulang copper mine in China. Minerals, 14(10), 1011. https://doi.org/10.3390/min14101011
8. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2021 році. (2022). Київ: Міністерство захисту довкілля та природних ресурсів України.
9. Kuzmenko, O., Dychkovskyi, R., Petlovanyi, M., Buketov, V., Howaniec, N., & Smolinski, A. (2023). Mechanism of interaction of backfill mixtures with natural rock fractures within the zone of their intense manifestation while developing steep ore deposits. Sustainability, 15(6), 4889. https://doi.org/10.3390/su15064889
10. Behera, S.K., Mishra, D.P., Singh, P., Mishra, K., Mandal, S.K., Ghosh, C.N., Kumar, R., & Mandal, P.K. (2021). Utilization of mill tailings, fly ash and slag as mine paste backfill material: Review and future perspective. Construction and Building Materials, 309, 125120. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125120
11. Yang, K., Zhao, X., Wei, Z., & Zhang, J. (2021). Development overview of paste backfill technology in China’s coal mines: a review. Environmental Science and Pollution Research, 28(48), 67957–67969. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16940-6
12. Письменний, С.В. (2019). Визначення стійкого прогону оголення при розробці складноструктурних рудних покладів камерною системою розробки. Гірничий вісник, 105, 142–148.
13. Stupnik, N.I., & Pismennii, S.V. (2012). Perspektivnie tekhnologicheskie varianti dalneishei otrabotki zhelezorudnikh mestorozhdenii sistemami s massovim obrusheniem rudi. Вісник Криворізького національного університету, 30, 3–7.
14. Bazaluk, O., Petlovanyi, M., Sai, K., Chebanov, M., & Lozynskyi, V. (2024). Comprehensive assessment of the earth’s surface state disturbed by mining and ways to improve the situation: case study of Kryvyi Rih Iron-ore Basin, Ukraine. Frontiers in Environmental Science, 12. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1480344
15. Stupnik, N.I., & Kalinichenko, V.A. (2013). Problemi monitoringa dnevnoi poverkhno-sti v polyakh zakritikh i deistvuyushchikh shakht Krivorozhskogo zhelezorudnogo basseina. Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту ДВНЗ «Криворізький національний університет», 54, 17–22.
16. Ступнік, М.І., & Кучерявенко, І.А. (2011). Визначення параметрів зони зсуву земної поверхні при підземній розробці крутоспадних пластоподібних рудних покладів значного простягання. В Матеріалах міжнародної науково-практичної конференції «Школа підземної розробки», 212–218.
17. Kuzmenko, A.M., & Petlyovanii, M.V. (2014). Vliyanie strukturi gornogo massiva i poryadka otrabotki kamernikh zapasov na razubozhivanie rudi. Геотехнічна механіка, 118, 37–45.
18. Ступнік, М.І., & Маланчук, Є.З. (2011). Визначення параметрів зон зсуву і обвалення наносних глинистих порід при підземній розробці рудних родовищ. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування, 3(55), 178–182.
19. Qiu, X., He, X., Cao, R., Qiu, H., Shi, X., Gou, Y., Li, X., & Zhi, W. (2024). Study on the surface subsidence trend of fill mining in underground mines with different mining depths. Advances in Civil Engineering, 2024(1). https://doi.org/10.1155/2024/4407757
20. Вілкул, Ю.Г., Євтєхов, В.Д., & Ступнік, М.І. (2017). Техногенні порушення надр Криворізького басейну. Наслідки та напрямки їх мінімізації. Форум гірників, 31–37.
