Modern approaches to control stress-strain state of rock mass using seismic data at the Tashtagol iron mine
A.G. Gavrilov1, V.A. Shtirts1, G.D. Rukavishnikov2, 3
1 EVRAZRUDA, Branch of EVRAZ West-Siberian Metal Plant (EVRAZ ZSMK) JSC, Novokuznetsk, Russian Federation
2 VNIMI JSC, St. Petersburg, Russian Federation
3 N.A. Chinakal Institute of Mining of the Siberian branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russian Federation
Russian Mining Industry №3S / 2024 стр. 32-36
Abstract: The paper aims to describe the experience of using a modern seismic monitoring system to obtain a game-changing type of data, i.e. long-term continuous records of seismic sensor oscillations. Unlike the classical method of using seismic monitoring systems, where short segments of signal with elastic P- and S-waves are considered as valuable information, the new approach involves analyzing long-time segments that contain background oscillations of seismic sensors. The paper considers an example of obtaining such records using sensors of the GITS seismic monitoring system installed in a deep iron mine. A method of interpreting such data by means of special processing of the obtained records based on the theory of pendulum-type waves is proposed. This method can be used as a methodological basis for assessing the stress-strain state of a rock mass.
Keywords: seismic activity, rock bump, stress-strain state, seismic sensors, continuous records, pendulum waves, block medium
Acknowledgements: The research was supported by the Russian Science Foundation Grant No. 23-17-00148, https://rscf.ru/project/23-17-00148/
For citation: Gavrilov A.G., Shtirts V.A., Rukavishnikov G.D. Modern approaches to control stress-strain state of rock mass using seismic data at the Tashtagol iron mine. Russian Mining Industry. 2024;(3S):32–36. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-3S-32-36
Article info
Received: 09.05.2024
Revised: 18.06.2024
Accepted: 28.06.2024
Information about the authors
Aleksey G. Gavrilov – Chief Engineer, EVRAZRUDA, Branch of EVRAZ West-Siberian Metal Plant (EVRAZ ZSMK) JSC, Novokuznetsk, Russian Federation; e-mail: aleksey.gavrilov@evraz.com
Vladimir A. Shtirts – Cand. Sci. (Eng.), Deputy Chief Engineer for Rock Bumps, EVRAZRUDA, Branch of EVRAZ West-Siberian Metal Plant (EVRAZ ZSMK) JSC, Novokuznetsk, Russian Federation; e-mail: Vladimir.shtirts@evraz.com
Georgy D. Rukavishnikov – Head of the Geodynamic Monitoring Centre, VNIMI JSC,, St. Petersburg, Russian Federation; Engineer, Department of Experimental Geomechanics, N.A. Chinakal Institute of Mining of the Siberian branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russian Federation; e-mail: info@vnimi.ru
References
1. Мулев С.Н., Питаль М.Н., Панин С.Ф., Тюхрин В.Г. Современные технологии сейсмического мониторинга угольных шахт и рудников. Горный журнал. 2019;(9):68–72. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.09.08 Mulev S.N., Pital M.N., Panin S.F., Tyukhrin V.G. Advanced seismic monitoring technologies for coal and ore mines. Gornyi Zhurnal. 2019;(9):68–72. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2019.09.08
2. Еременко А.А., Мулев С.Н., Штирц В.А. Мониторинг геодинамических явлений микросейсмическим методом при освоении удароопасных месторождений. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022;(1):12–22. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20220102 Eremenko A.A., Mulev S.N., Shtirts V.A. Microseismic monitoring of geodynamic phenomena in rockburst-hazardous mining conditions. Journal of Mining Science. 2022;58(1):10–19.
3. Mendecki A.J., Lynch R.A., Malovichko D.A. Routine micro-seismic monitoring in mines. 2010. 33 p. Available at: https://www.researchgate.net/publication/268439633_Routine_Micro-Seismic_Monitoring_in_Mines (accessed: 28.05.2024).
4. Мулев С.Н., Рукавишников Г.Д., Мороз Д.И., Пашкова В.И., Мороз Н.Е. Мониторинг напряженного состояния сейсмическими и расчётными методами на шахтах АО «Воркутауголь». Уголь. 2022;(12):88–93. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-12-88-93 Mulev S.N., Rukavishnikov G.D., Moroz D.I., Pashkova V.I., Moroz N.E. Monitoring of the stress state by seismic and numerical methods at the mines of JSC “Vorkutaugol”. Ugol’. 2022;(12):88–93. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-12-88-93
5. Разумов Е.Е., Простов С.М., Мулёв С.Н., Рукавишников Г.Д. Алгоритмы обработки сейсмической информации. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(2):17–29. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_2_0_17 Razumov E.E., Prostov S.M., Mulev S.N., Rukavishnikov G.D. Seismic information processing algorithms. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(2):17–29. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_2_0_17
6. Опарин В.Н., Адушкин В.В., Востриков В.И., Усольцева О.М., Мулев С.Н., Юшкин В.Ф. и др. Развитие экспериментально-теоретических основ нелинейной геотомографии. Часть I: формулировка и обоснование задачи исследований. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(1):5–25. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-01-0-5-25 Oparin V.N., Adushkin V.V., Vostrikov V.I, Usol'tseva O.M., Mulev S.N., Yushkin V.F. et al. An experimental and theoretical framework of nonlinear geotomography. Part I: Research problem statement and justification. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(1):5–25. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-01-0-5-25
7. Wang K., Dou L., Pan Y., Kiryaeva T.A. Study of tunnel roof anti-impact and energy absorption effect on block overburden rock mass failure. Zhongguo Kuangye Daxue Xuebao / Journal of China University of Mining and Technology. 2017;46(6):1212– 1217.
8. Штирц В.А., Колтышев В.Н. Отработка блоков и распределение толчков после массовых взрывов в условиях Таштагольского месторождения. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(11):41–46. Shtirts V.A., Koltyshev V.N. Development blocks and the distribution of aftershocks after massive explosions in the conditions of the Tashtagol deposit. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015;(11):41–46. (In Russ.)
9. Курленя М.В., Опарин В.Н. О явлении знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1990;(4):3–13. Kurlenya M.V., Oparin V.N. On the phenomenon of skew symmetric response of rocks to dynamic impacts. FizikoTekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh. 1990;(4):3–13. (In Russ.)
10. Kurlenya M.V., Oparin V.N., Vostrikov V.I. Anomalously low friction in block media. Journal of Mining Science. 1997;33(1): 1–11. https://doi.org/10.1007/BF02765421
11. Опарин В.Н., Танайно А.С. Каноническая шкала иерархических представлений в горном породоведении. Новосибирск: Наука; 2011.258 с.
12. Адушкин В.В., Опарин В.Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия – к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. ΙΙΙ. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014;(4):10–38. Adushkin V.V., Oparin V.N. From the alternating-sign explosion response of rocks to the pendulum waves in stressed geomedia. Part III. Journal of Mining Science. 2014;50(4):623–645. https://doi.org/10.1134/S1062739114040024
13. Опарин В.Н., Адушкин В.В., Киряева Т.А., Потапов В.П., Черепов А.А., Тюхрин В.Г., Глумов А.В. О влиянии волн маятникового типа от землетрясений на газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018;(1):3–15. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20180101 Oparin V.N., Adushkin V.V., Kiryaeva T.A., Potapov V.P., Cherepov A.A., Tyukhrin V.G., Glumov A.V. Effect of pendulum waves from earthquakes on gas-dynamic behavior of coal seams in Kuzbass. Journal of Mining Science. 2018;54(1):3–12. https://doi.org/10.1134/S1062739118013269
14. Киряева Т.А., Рукавишников Г.Д. О влиянии землетрясений и мощных технологических взрывов на газодинамическую активность угольных шахт. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021;(2):385–395. Kiryaeva T.A., Rukavishnikov G.D. On the influence of earthquakes and powerful technological explosions on the gasdynamic activity of coal mines. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2021;(2):385–395. (In Russ.)
