Research on the influence of excavation and loading on Z-Direction displacement in surrounding soil mass

• Autorzy: Li X. , Zhou W. , Han L. , Xi W. J. , Crusoe Jr. G. E.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0066

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu prac wydobywczych i składowania na wielkość przemieszczenia gruntu w kierunku z w otaczającym górotworze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To probe into the pattern in which the excavation and loading process have on such factors as stress and displacement in neighboring regions of deep open pits, a mechanical unloading model in coal mining process and another model for the loading process are set up respectively. Besides, FLAC3D software is used to simulate dynamic excavating and loading process in open pits and record such data as the unbalanced stress, unloading strength and displacement fluctuations, which further serve as basis for studying the functional relationship about different mining heights and scope of influence using fitting method. The research results indicate that the unloading strength enhances with increasing mining depth in a linear fashion. In addition, a noticeable displacement circle takes shape around the stope, which would also extends with growing mining depth. As to waste loading, it brings about large-scale surface subsidence in neighboring regions, which follows a logarithm function convergence pattern with the distance away from the dump border. Under combined effects of excavation and loading, the value of the soil mass displacement would increase with growing mining depth and loading height. Specifically, the soil displacement at a distance of 100 m away from the stope border (around 200 m away from the outer dump border) is abnormally significant and it further develops at a rate of 0.0228 mm/h.

PL

W celu zbadania zależności pomiędzy procesami wydobycia i składowania urobku a takimi czynnikami jak naprężenia i przemieszczenia w sąsiadujących partiach głębokich wyrobisk odkrywkowych, wykorzystano model mechaniczny procesu urabiania węgla oraz model procesu jego składowania. Wykorzystano oprogramowanie FLAC 3D do symulacji procesów wydobycia i składowania w wyrobiskach odkrywkowych, zapisano odpowiednie dane: niezrównoważone naprężenia, wytrzymałość w trakcie odciążania oraz wahania przemieszczeń gruntu, które wykorzystane zostały następnie jako podstawa do badania funkcjonalnych zależności pomiędzy wysokością poziomu wydobycia a skalą oddziaływania, przy użyciu odpowiednich metod dopasowania. Wyniki badań wskazują, że wytrzymałość w trakcie odciążania wzrasta liniowo z głębokością. Ponadto, zarejestrowano wyraźny kołowy przebieg przemieszczenia wokół zbocza, który także rośnie z głębokością. W przypadku obciążenia wskutek urobku odpadowego, zanotowano obniżenia terenu o dużym zasięgu o przebiegu konwergencji opisanym funkcją logarytmiczną odległości od miejsca składowania urobku odpadowego. W przypadku wystąpienia połączonych efektów wydobycia i składowania, wielkość przemieszczeń mas gruntu wzrastać będzie wraz z głębokością prowadzenia prac i wysokością składowania. Przemieszczenie gruntu w odległości 100 m od brzegu wyrobiska (ok. 200 od zewnętrznej granicy składowiska) okazuje się niepokojąco duże i postępujące w tempie 0.0228 mm/h).

Słowa kluczowe

EN

excavation; loading; unloading strength; stress; region displacement; displacement circle

PL

wydobycie; składowanie; wytrzymałość gruntu w trakcie składowania; naprężenia; przemieszczenia; kołowy przebieg przemieszczenia

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 4
• Strony: 959--970
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Li X.

• School of Mines, China University of Mining and Technology, Daxue Road No.1, Xuzhou, Jiangsu Province, 221116, People’s Republic of China

autor

Zhou W.

• School of Mines, China University of Mining and Technology, Daxue Road No.1, Xuzhou, Jiangsu Province, 221116, People’s Republic of China

autor

Han L.

• School of Mines, China University of Mining and Technology, Daxue Road No.1, Xuzhou, Jiangsu Province, 221116, People’s Republic of China

autor

Xi W. J.

• Department of Estate Management, Faculty of Built Environment, University of Malaya, 50603, Kuala Lumpur, Wilayah Persekutuan, Malaysia

autor

Crusoe Jr. G. E.

• School of Mines, China University of Mining and Technology, Daxue Road No.1, Xuzhou, Jiangsu Province, 221116, People’s Republic of China

Bibliografia

• [1] Malinowska A., 2013. Analysis of Methods Used for Assessing Damage Risk of Buildings Under the Influence of Underground Exploitation in the Light of World’s Experience. Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 3, p. 843-853.
• [2] Cai Q.X., Zhou W., Shu J.S., Liu Y., Peng H.G., 2008. Analysis and application on end-slope timeliness of internal dumping under flat dipping ore body in large surface coal mine. Journal of China University of Mining & Technology, Vol. 37, No. 6, p. 740-744.
• [3] Fu J.K., Liang F.Y., Li Y.C., 2012. Analytical Expression of Lateral Soil Movement due to Surcharge Loadings Based on Boussinesq’s Solution. Structural Engineers, Vol. 28, No. 2, p. 106-110.
• [4] Molladavoodi H., 2013. Study of Ground Response Curve (GRC) Based on a Damage Model. Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 3, p. 655-672.
• [5] Sattarvand J., Niemann-Delius C., 2013. A New Metaheuristic Algorithm for Long-Term Open-Pit Production Planning.Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 1, p. 107-118.
• [6] Li Y., Yang L.D., Dong Z.L., Zhang G.X., 2009. Experimental research on characteristic of deformation and hydromechanical coupling of anistropic rock. Rock and Soil Mechanics, Vol. 30, No. 5, p. 1231-1236.
• [7] Lin G., Xu C.J., Cai Y.Q., 2010. Research on characters of retaining structures for deep foundation pit excavation under unbalanced heaped load. Rock and Soil Mechanics, Vol. 31, No. 8, p. 2592-2598.
• [8] M. Inmaculada Alvarez-Fernandez, E. Amor-Herrera, C. Gonzalez-Nicieza, F. Lopez-Gayarre, M. Rodriguez Avial- -Llardent, 2013. Forensic analysis of the instability of a large-scale slope in a coal mining operation. Engineering Failure Analysis, Vol. 33, p. 197-211.
• [9] Huang M.S., Wang H.R., Sheng D.C., Liu Y.L., 2013. Rotational-translational mechanism for the upper bound stability analysis of slopes with weak interlayer. Computers and Geotechnics, Vol. 53, p. 133-141.
• [10] Rui Y.Q., Xu X.H., Ma X.M., Huo Q.Y., Zhang Y.D., Zhou C.S., 1999. Study on Non-Linear Creep Property of Weak Layer in Slope of Open Pit Coal Mine. Journal of Northeastern University, Vol. 20, No. 6, p. 612-614.
• [11] Benmebarek S., Khelifa T., Benmebarek N., Kastner R., 2008. Numerical evaluation of 3D passive earth pressure coefficients for retaining wall subjected to translation. Computers And Geotechnics, Vol. 35, No. 1, p. 47-60.
• [12] Shang T., Shu J.S., Cai Q.X., Che Z.X., 2001. Space-time relationship between end-slope coal extraction and dumping and mining of open- pits. Journal of China University of Mining & Technology, Vol. 30, No. 1, p. 27-29.
• [13] Tang Y.L., Yang S.F., 2008. Analysis of Factors Affected by Heaped Loading in Large Area upon Horizontal Displacement of Soil Mass. Building Construction, Vol. 30, No. 9, p. 777-779.
• [14] Xu N.X., Tian H., Kulatilake, Pinnaduwa H.S.W., Duan Q.W., 2011. Building a three dimensional sealed geological model to use in numerical stress analysis software: A case study for a dam site. Computers And Geotechnics, Vol. 38, No. 8, p. 1022-1030.
• [15] Yang M., Zhu B.T., Chen F.Q., 2002. Pilot study on collapse of an industrial building due to adjacent surcharge loads. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 24, No. 4, p. 446-450.
• [16] Zhang X.X., 2011. Research on Mechanism and Preventive Technology of Building Topple Down of High-rise Apartment Houses Based on the Soft and Plastic Stratum Layers. Dissertation, Northeastern University.