Comprehensive assessment of the hydrodynamic and geomechanical state of the eastern side of PJSC "INGZK" open pit according to prospective mining expanding

Authors

  • В.І. Тимощук Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Є.А. Шерстюк Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • А.Л. Лозовий Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.077

Keywords:

iron ore open pit, groundwater, groundwater flow mode, geophysical studies, numerical modeling, open pit mine influx, geomechanical stability, cut-off wall.

Abstract

Purpose is to determine the regularities of mining water inflows to the eastern side of the pit PJSC "InGZK" and assess the hydrodynamic and geomechanical state of its northeastern section to substantiate the technical solutions for its hydraulic protection in terms of prospective development of mining operations. The methodology of research consists in a comprehensive study of the geological and hydrogeological conditions and the geomechanical state of the eastern side of the open pit PJSC "InGZK" using geophysical methods of exploration, numerical modeling of groundwater flow and stress-strain state in rock massifs under conditions defined by the complex interaction of natural and technical elements in the system "iron ore pit – rock dump No. 3 – alluvial sediments within the Inhulets river floodplain". Findings. The geological structure of the eastern side section of the pit has been specified and the watertable elevation of the technogenic aquifer within the rock dump No. 3 has been determined by the results of geophysical studies performed, consisting of electrotomography and audiomagnetotelluric sounding. The forecast of water influx and its distribution for the conditions of construction new Inhulets River channel according to its design position, taking into account the prospective expanding of mining operations, has been made on the basis of the defined regularities of hydrodynamic mode within the pit eastern side. Weakening zones of the rock mass disturbed by mining operations have been determined and approaches to increasing its stability have been substantiated based on the results of numerical stress-strain state modeling of the pit wall northeastern section. The originality. New data on the nature of geological strata bedding and technogenic aquifer within the eastern side of the open pit and at the base of dump No. 3 have been obtained. Measures to increase the rock mass stability near pit side are justified through the systematic variant study of hydrodynamic processes and the stress-strain state of the rocks composing the eastern side of the open pit. Practical implications. The results of the performed studies form the basis for substantiating technical solutions to ensure the stability of the northeastern part of the pit side in terms of prospective development of mining operations.

References

1. Тимощук, В. І., Савюк, О. А., & Шерстюк, Є. А. (2018). Закономірності формування кар’єрних водоприпливів з алювіального водоносного горизонту на ділянці північно-східного борту кар’єру ПРАТ ІНГЗК. Збірник наукових праць Національного гірничого університету , (54), 128-140. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/znpngu_2018_54_15.pdf

2. Tymoshchuk, V., Sherstiuk, Y., & Morozova, T. (2018). Analysis of patterns of the open-pit mine water influx formation in the conditions of the Inhulets iron ore deposit using a three-dimensional geofiltration model. In E3S Web of Conferences (Vol. 60, p. 00030). EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000030

3. Романенко А.О. (2013). Районування кар’єрного поля за фактором стійкості бортів. Екологія і природокористування ,(17). 152-157. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/ecolpr_2013_17_20.pdf

4. 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. http://doi.org/10.33271/crpnmu/58.154

5. Дриженко А.Ю., Шустов, А.А., Адамчук, А.А., & Никифорова, Н.А. (2017). Cовершенствование технологии открытой разработки железорудных карьеров Украины при их углубке. Зб. наук праць НГУ , 52. 79-86. http://ir.nmu.org.ua/bitstream/handle/123456789/150854/11.pdf?sequence=1&isAllowed=y

6. Григорьев, Ю.И., Миронов, М.Д., & Дрок, А. В. (2016). Технические решения по отработке Ингулецкого месторождения карьером ЧАО" ИнГОК" в границах лицензионной площади. Геотехнічна механіка , (129). 115-121. http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/138236/12-Grigorev.pdf?sequence=1

7. Несмашный, Е. А., Ткаченко, Г. И., & Болотников, А. В. (2018). Геомеханическое обоснование геометрических параметров бортов карьера ЧАО "ИНГОК" на предельном контуре. Вісник Криворізького національного університету: зб. наук. праць , 46. 19–25. http://doi.org/10.31721/2306-5451-2018-1-46-20-25

8. Несмашный, Е.А., Ткаченко, Г.И., & Болотников, А.В. (2016). Расчет устойчивости участка Восточного борта карьера ПАО ИнГОК в песчано-глинистой толще. Вісник Криворізького національного університету, (41), 64-69. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vktu_2016_41_16

9. ТимощукВ.И., & Шерстюк Е.А.(2012). Закономерности геофильтрации в зоне гравитационно нагруженных участков хвостохранилищ и отвалов горныхпород. Науковий вісник Національного гірничого університету . 30-36. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2012_4_8

10.Тимощук В.И., Тишков В.В., & Шерстюк Е.А. (2013). Гидродинамическое обоснование водорегулирующих мероприятий на участке шламонакопителя в балке Ясиновая Днепропетровской области. Науковий вісник Національного гірничого університету . 5-10. http://nv.nmu.org.ua/index.php/ru/monografii-i-innovatsii/monografii/773-ruscat/arkhiv-zhurnala/2013/soderzhanie-3-2013/geologiya/2161-gidrodinamicheskoe-obosnovanie-vodoreguliruyushchikh-meropriyatij-na-uchastke-shlamonakopitelya-v-balke-yasinovaya-dnepropetrovskoj-oblasti

11.Kinzelbach W. (1986). Groundwater modeling . Elsevier.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 62 (2020)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.