Викладено результати комп'ютерного багатоваріантного параметричного 3D моделювання поетапного зведення огороджувальної дамби накопичувача рідких гірничо-промислових відходів. За результатами розрахунків отримані картини (колірні палітри), що відображають зміни гідрогеомеханіческого стану накопичувача відходів. Виконано комплексний аналіз результатів моделювання, спрямований на ідентифікацію загальних залежностей і тенденцій, обумовлених поетапним нарощуванням дамби. Виявлено загальні закономірності зміни загальних, вертикальних і горизонтальних переміщень грунтів при нарощуванні огороджувальної дамби, для яких визначені математичні вирази і графічні тренди

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Н. А. Калашник


3D SIMULATION OF STEP-BY-STEP ERECTION OF CONTAINMENT DAM OF LIQUID MINING WASTES ACCUMULATOR

The results of computer multivariate parametric 3D simulation of step-by-step erection of liquid mining wastes accumulator enclosing dam are presented. Based on the results of the calculations, pictures (color palettes) were obtained, reflecting changes in the hydrogeomechanical state of the waste accumulator. A comprehensive analysis of simulation results was carried out, aimed at identifying general dependencies and trends caused by the step-by-step expansion of the dam. Common regularities of change of general, vertical and horizontal movements of soils during building-up of the enclosing dam, for which mathematical expressions and graphical trends are defined, have been revealed.


Область наук:

  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: Міжнародний журнал гуманітарних та природничих наук


    Наукова стаття на тему '3D МОДЕЛЮВАННЯ поетапно зведення огороджувальних ДАМБИ накопичувачів рідких гірничо-промислових відходів'

    Текст наукової роботи на тему «3D МОДЕЛЮВАННЯ поетапно зведення огороджувальних ДАМБИ накопичувачів рідких гірничо-промислових відходів»

    ?3D МОДЕЛЮВАННЯ поетапно зведення огороджувальних ДАМБИ накопичувачів рідких гірничо-промислових відходів

    Н.А. Калашник, науковий співробітник Гірський інститут КНЦ РАН (Росія, м Апатити)

    DOI: 10.24411 / 2500-1000-2019-11897

    Анотація. Викладено результати комп'ютерного багатоваріантного параметричного 3D моделювання поетапного зведення огороджувальної дамби накопичувача рідких гірничо-промислових відходів. За результатами розрахунків отримані картини (колірні палітри), що відображають зміни гідрогеомеханіческого стану накопичувача відходів. Виконано комплексний аналіз результатів моделювання, спрямований на ідентифікацію загальних залежностей і тенденцій, обумовлених поетапним нарощуванням дамби. Виявлено загальні закономірності зміни загальних, вертикальних і горизонтальних переміщень грунтів при нарощуванні огороджувальної дамби, для яких визначені математичні вирази і графічні тренди.

    Ключові слова: 3D моделювання, накопичувач відходів, що обгороджує дамба, поетапне зведення.

    Накопичувачі рідких гірничо-промислових відходів, що становлять в основному хвостосховища збагачувальних фабрик гірничодобувних підприємств, створюються, як правило, на відносно слабких грунтах в ярах або улоговинах річок [1]. При цьому, згідно з роботі [2], хвостосховища поділяються за способом зведення огороджувальної дамби:

    - в сторону верхового укосу (upstream method);

    - центральна відсипання (central line);

    - нарощування в сторону низового укосу (down stream method).

    Виходячи з того, що на хвостохранілі-щах північного заходу РФ в основному застосовується нарощування огороджуючих дамб в сторону верхового укосу, науковий і практичний інтерес представляє дослідження зміни гідрогеомеханіческо-го стану хвостосховища при поетапному будівництві (нарощуванні) огороджувальної дамби.

    Комп'ютерне 3D моделювання поетапного зведення огороджувальної дамби накопичувача рідких гірничо-промислових відходів виконано на прикладі хвостосховища збагачувальної фабрики одного з великих гірничодобувних підприємств Мурманської області. Параметри фізико-механічних властивостей техногенних ґрунтів дамб і відкладень природного підстави хвостосховища для моделі були прийняті за результатами лабораторних досліджень, виконаних на даному підприємстві в 2016-2018 рр. спеціалізованими організаціями [3-6].

    Оцінка ретро, ​​поточного і прогнозного гідрогеомеханіческого стану огороджувальної дамби, стійкості її низового укосу і фільтраційного режиму хвосто-сховища виконаний з урахуванням нарощування дамби від пионерной до проектної позначки гребеня + 133,5 м, тобто на висоту понад 30 м (рис. 1).

    Мал. 1. Комп'ютерна 3D модель накопичувача рідких гірничо-промислових відходів

    (Поетапне нарощування дамби)

    Побудова розрахункової 3Б моделі виконувалося в наступній послідовності: створення геометрії природно-технічної системи «геологічне підставу - хвостосховище - захисна дамба», побудова розрахункової моделі інженерно-геологічної будови системи, завдання властивостей компонентів системи (характеристики деформаційних, міцнісних і фільтраційних властивостей), завдання граничних умов і навантажень, розбивка геометричній моделі на кінцеві елементи, проведення тестових розрахунків.

    3Б моделювання виконувалося за допомогою проведення різноманітних параметричних розрахунків [7]. У розрахунках використовувалися гідрогеологічні умови, а також дані комплексних інженерні-

    нерно-геологічних і геотехнічних досліджень, отримані в результаті натурних вимірювань.

    Обробка отриманих результатів полягала в побудові картин (об'ємних колірних палітр) розподілу переміщень, напружень, порового тиску і фільтраційних умов в грунтах хвостосховища і огороджувальної дамби.

    Комплексний аналіз результатів моделювання був спрямований на виявлення загальних закономірностей зміни параметрів гідрогеомеханіческого стану хвостосховища (накопичувача рідких гірничо-промислових відходів). За основу був прийнятий аналіз переміщень грунтів, що відображає в цілому стан досліджуваного накопичувача (рис. 3).

    Мал. 3. Загальні закономірності переміщень грунтів при поетапному нарощуванні огороджувальної дамби накопичувача рідких гірничо-промислових відходів

    З малюнка 2 випливає, що загальні переміщення в основному складаються з вертикальних, орієнтованих зверху вниз (від денної поверхні вниз) в межах огороджувальної дамби. Закономірності їх зміни при нарощуванні огороджувальної дамби підкоряються з високою вірогідністю поліноміальний закону (для розглянутих умов), математичний вираз і лінія тренда якого відображені відповідно на малюнку.

    Горизонтальні переміщення, орієнтовані хрестом (поперек) і уздовж огороджувальної дамби, мають істотно менші значення. Закономірності їх зміни при нарощуванні огороджувальної дамби підкоряються з високою вірогідністю лінійним законом (для розглянутих умов), математичний вираз і лінія тренда якого відображені відповідно на малюнку 2.

    Висновок. Виконано комп'ютерне різноманітне параметричне 3D

    бібліографічний список

    1. Мельников Н.Н., Усачов П.А., Демидов Ю.В. та ін. Науково-технічний прогрес на гірничорудних підприємствах Заполяр'я. - Л .: Наука, 1988. - 239 с.

    2. Ritcey G. M. Tailings management. Elsevier - Amsterdam - Oxford - New-York - Tokyo, 1989. - 970 c.

    3. Калашник А.І., Калашник Н.А. Дослідження захищає насипного гідротехнічної споруди як прототипу дамби хвостосховища гірничо-збагачувального підприємства // Вісник Кольського наукового центру РАН. - 2013. - № 1 (12). - С. 27-30.

    4. Мельников Н.Н., Калашник А.І., Калашник Н. А., Запорожець Д.В. Застосування сучасних методів для комплексних досліджень стану гідротехнічних споруд регіону Баренцева моря // Вісник Мурманського державного технічного університету. - 2017. - Т. 20. № 1-1. - С. 13-20.

    5. Калашник А.І., Запорожець Д.В., Калашник Н.А. Ідентифікація фільтраційно-деформаційних процесів в тілі огороджувальної дамби хвостосховища // Вісник Кольського наукового центру РАН. - 2013. - №2 (13). - С. 13-16.

    6. Мельников Н.Н., Калашник А.І., Запорожець Д.В., Дьяков А.Ю., Максимов Д.А. Досвід застосування георадарних підповерхневих досліджень в західній частині російського сектора Арктики // Проблеми Арктики і Антарктики. - 2016. - №1 (107). -З. 39-49.

    7. Калашник А.І. Методологія застосування інформаційних технологій при освоєнні мінерально-сировинних ресурсів Кольського півострова // Наука і освіта. 10 років разом. - Апатити: Изд-во КНЦ РАН, 2005. - С. 132-139.

    моделювання поетапного зведення огороджувальної дамби накопичувача рідких гірничо-промислових відходів на прикладі хвостосховища збагачувальної фабрики великого гірничодобувного підприємства. За результатами моделювання побудовані картини (колірні палітри) розподілу переміщень, напружень, порового тиску і фільтраційних умов в грунтах хвостосховища і огороджувальної дамби. Виявлено загальні закономірності зміни переміщення грунтів при нарощуванні огороджувальної дамби: загальні і вертикальні підкоряються з високою вірогідністю поліноміальний закону (для розглянутих умов), а переміщення грунтів в горизонтальній площині - лінійним законом. Для виявлених закономірностей визначені математичні вирази і лінії трендів.

    3D SIMULATION OF STEP-BY-STEP ERECTION OF CONTAINMENT DAM OF LIQUID MINING WASTES ACCUMULATOR

    N.A. Kalashnik, Researcher

    Mining Institute Kola Science Center RAS

    (Russia, Apatity)

    Abstract. The results of computer multivariate parametric 3D simulation of step-by-step erection of liquid mining wastes accumulator enclosing dam are presented. Based on the results of the calculations, pictures (color palettes) were obtained, reflecting changes in the hydrogeomechanical state of the waste accumulator. A comprehensive analysis of simulation results was carried out, aimed at identifying general dependencies and trends caused by the step-by-step expansion of the dam. Common regularities of change of general, vertical and horizontal movements of soils during building-up of the enclosing dam, for which mathematical expressions and graphical trends are defined, have been revealed.

    Keywords: 3D simulation, waste storage, enclosing dam, phased erection.


    Ключові слова: 3D моделювання /накопичувач відходів /захисна дамба /поетапне зведення. /3D simulation /waste storage /enclosing dam /phased erection.

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити