В этом тематическом исследовании подробно рассказывается об разрушении верхнего забоя на угольной шахте в Альберте, Канада, в котором произошло два разрушения: один 9 июля 2017 г., а затем более крупный – 5 августа 2017 г. Добыча полезных ископаемых на этом участке была приостановлена до тех пор, пока не был разработан и реализован план безопасного возвращения.
В отрасли, где время - деньги, мощные геотехнические инструменты позволяют эффективно получать результаты, так что проекты завершаются в срок или, в этом случае, добыча может возобновиться как можно скорее. RS2, наша программа двухмерного анализа методом конечных элементов, использовалась для проведения обратного анализа, чтобы сначала определить причину двух разрушений на склоне. Затем с помощью форвард-анализа смоделировали два сценария безопасного входа в шахту для возобновления добычи.
Открытый карьер Южный Хайволл
Южный верхний вал этой шахты был около 60 м в высоту и состоял из переслаивающихся отложений, включая песчаник, алевролит, сланец, аргиллит, известняк и конгломерат. Эти отложения опускались в верхнюю стенку от 50 до 65 градусов. Также было два параллельных разлома, которые наклонно уходили в стену у основания провалившегося склона.
Радиолокационный мониторинг южной стены был установлен всего за три дня до первоначальной аварии, поэтому не было достаточно информации, чтобы предсказать ее появление. Однако вторая неисправность была обнаружена радаром до начала события.
После того, как произошли эти два обрушения, восточная часть высокого вала оказалась потенциально опасной для камнепадов, а западная часть стены - с большой горной массой, которая не разрушилась полностью.
RS2 анализ
Методология включает упруго-пластический материал, коэффициент возмущения D = 0,7 и отношение горизонтальных и вертикальных напряжений в плоскости k = 1,5. Жесткость на сдвиг была оценена на основе близлежащих испытаний на прямой сдвиг, и нормальная жесткость была оценена в 3 раза больше значения жесткости на сдвиг.
Обратный анализ Южного Хайвола был проведен с использованием RS2, чтобы полностью понять, что привело к обрушению склона. Результаты показывают, что первоначальная неисправность была вызвана чрезмерной выработкой на мысе склона. Это вызвало круговой разрыв в материале.
Разрушение 9 июля (слева). Разрушение 5 августа (справа).
План повторного входа
Снижение прочности на сдвиг (SSR) использовалось для расчета коэффициентов снижения прочности (SRF). Приемлемые критерии проектирования (DAC) 1,3 были целью для разработки плана повторного входа в шахту. Для моделирования двух различных сценариев возвращения в шахту был использован предварительный анализ.
Сценарий первый включал отклонение камнепада или удерживающую берму в нижней части обрушенного склона без разгрузки гребня выше. Отбой уступа будет выполняться ниже мысе склона.
Сценарий второй предполагал разгрузку гребня путем прогиба через разрушенный материал с двумя уступами, высотой 10 м и шириной 20-25 м. Это приведет к стабилизации склона и частичному снижению опасности опрокидывания на запад. Загруженный грузовик Komatsu 830 использовался в качестве наихудшего случая на вершине гребня, смоделированный с использованием линейных нагрузок 2 МН / м, расположенных на расстоянии 7 м друг от друга.
Результаты SSR-анализа показаны в таблице ниже. Сценарий 1 может снова повториться с коэффициентом снижения прочности ниже 1. Сценарий 1 также не учитывает вероятность падения западной части стены. Сценарий 2 действительно устраняет опасность опрокидывания и выполняет целевую задачу 1.3 SRF для добычи на глубине 1805 м и 1.1 для заключительной части.
На основании этих результатов анализа SSR в качестве метода для реализации был выбран Сценарий 2.
RS2 еще раз доказал, что это эффективный инструмент для анализа проблем в открытых карьерах, будь то прогнозное моделирование или обратный анализ разрушений склонов. Для более детального анализа RS3 наша программа трехмерного анализа методом конечных элементов может обрабатывать проекты, требующие более глубокого изучения Вашей модели. Появилась последняя версия RS3 с новыми функциями, которые гарантируют, что Вы используете одну из лучших программ 3D FEM на рынке.
RS2 и RS3 - это комплексные программы анализа методом конечных элементов, которые могут обрабатывать широкий спектр приложений. Начните бесплатную двухнедельную пробную версию и посмотрите, какую пользу Вам могут принести эти инструменты.