MODELING THE IMPACT OF SEISMIC EVENTS ON THE STRESS-STRAIN STATE OF A ROCK MASS DURING MINING OPERATIONS
DOI:
https://doi.org/10.25635/2313-1586.2025.02.069Keywords:
rock mass, stress-strain state, seismic event, seismic monitoring numerical modeling, GITS, FidesysAbstract
In several mines in Russia, a seismic activity catalog is being compiled using the GITS seismic monitoring system, which continuously records seismic events and calculates their focal coordinates and energy. Underground mining operations can generate dozens to hundreds of seismic events of varying energy per day.
This study aims to develop an algorithm for assessing the impact of seismic events on the stress-strain state (SSS) of rock masses during mining. The algorithm first calculates an initial geomechanical model describing the rock mass's SSS. When a seismic event occurs, the system records its coordinates and energy, updating the geomechanical model accordingly. This adjustment enables continuous risk assessment of hazardous rock pressure manifestations, aiding in accident prevention.
This article describes a method for taking into account the influence of a seismic event on the stress-strain state of a rock mass near a mine working. The parameters of the seismic event source and the rock mass with a working were modeled. The analysis of the modeling and calculation results shows that the maximum deviations of the main stresses (σ3) in the rock mass depend on the volume of the seismic event source, its location relative to the working (sideways or from above) and the level of reduction in the elastic-strength properties of the massif during modeling; the degree of these dependencies must be further clarified.
The study outlines future research directions, emphasizing that this approach can improve geomechanical risk management in underground mining.
References
Семенова И.Э., Журавлева О.Г., Жукова С.А., 2021. Сейсмичность как отражение изменений напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе ведения горных работ. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 6, С. 46–58. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_46.
Мулев С.Н., Рукавишников Г.Д., Мороз Д.И., Пашкова В.И., Мороз Н.Е., 2022. Мониторинг напряженного состояния сейсмическими и расчетными методами на шах-тах АО «Воркутауголь». Уголь, № 12, С. 88-93. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-12-88-93.
Mendecki A.J., 1997. Seismic monitoring in mines. London, Chapman and Hall. URL: https://www.researchgate.net/publication/346974170_Mendecki1997-Seismic-Monitoring -in-Mines-Book-Ch10 (дата обращения 20.06.2025)
Mendecki, A.J., 2023. Seismic ground motion alerts for mines. J Seismol, 27, 599 608 (2023). https://doi.org/10.1007/s10950-023-10147-7.
Ломакин В.С., Григорович С.В., Потехин Р.П., Халевин Н.И., 1989. О связи объема очаговой зоны разрушения с сейсмической энергией горного удара. Геология и геофизика, № 5, С. 129-132.
Садовский М.А., Писаренко В.Ф., Штейнберг В.В., 1983. О зависимости энергии землетрясения от объема сейсмического очага. Доклады АН СССР, Т. 271, № 3, С. 598-602.
Мулев С.Н., Питаль М.Н., Панин С.Ф., Тюхрин В.Г., 2019. Современные технологии сейсмического мониторинга угольных шахт и рудников. Горный журнал, № 9, С. 68-72. DOI 10.17580/gzh.2019.09.08.
Разумов Е.Е., Мулев С.Н., Рукавишников Г.Д., Простов С.М., 2021. Основные принципы построения систем сейсмического мониторинга. Горный журнал, № 1, С. 8 12.
Sadovskii M.A., Kedrov O.K., Pasechnik I.P., 1985. On the seismic energy and volume of foci at crustal earthquakes and underground explosions. Dokl. Akad. Nauk SSSR, Volume 283, Number 5, 1153-1156.
Карпенко В.В., Огородников Ю.Н., 2007. Параметры прямых продольных и поперечных сейсмических волн при горных ударах в скальных породах. Записки Горного института, №172, С. 14-17.
Шемякин Е.И., Курленя М.В., Кулаков Г.И., 1986. К вопросу о классифика-ции горных ударов. ФТПРПИ, № 5, С. 3-11.
Соннов М.А., Котиков Д.А., Куранов А.Д., 2018. Применение CAE Fidesys в решении геомеханических задач. Горная промышленность, № 5(141), С. 90. DOI 10.30686/1609-9192-2018-5-141-90-92.
Гладков И.В., Якунчиков Е.Н., Румянцев А.Е., Соннов М.А., 2024. Модели-рование влияния открытых горных работ на состояние нижележащего массива при планировании отработки подземным способом с применением программного комплекса CAE Fidesys. Горная промышленность, № 4, С. 165–172. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4- 165-172
Батугин А.С., Мороз Н.Е., 2024. История развития и перспективы дальнейшего применения метода геодинамического районирования. Горная промышленность, № 3S, С. 14–19. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-3S-14-19.
