Везде

RAS Earth ScienceГеоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология Environmental Geoscience

  • ISSN (Print) 0869-7809
  • ISSN (Online) 3034-6401

Groundwater flow modeling to justify safe mining of the Yakovlevsky iron ore deposit (KMA)

You can
PII
10.31857/S0869780924060054-1
DOI
10.31857/S0869780924060054
Publication type
Article
Status
Published
Authors
P. A. Rybnikov
  • Affiliation: Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
L. S. Rybnikova
  • Affiliation: Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume / Issue number 6
Pages
43-57
Abstract
The unique Yakovlevskoe iron ore deposit of the Kursk magnetic anomaly (KMA) is confined to a 40-km-long strip with an average width of 440 m, and the thickness of ore layers varying from 50 to 465 m. Rich iron ores are confined to the crystalline basement and lie at a depth of 470–550 m with an angle of incidence 60–70°. Industrial mining began in 2005 at the Yakovlevsky underground mine using a system with backfilling of mined-out space. Mining is carried out under very difficult hydrogeological conditions: at the top of the productive horizon there is a high-pressure multi-layer system of the Dnieper-Donets artesian basin. Directly on the foundation rocks lies the Lower Carboniferous aquifer (under natural conditions with a pressure of up to 440 m), there is no reliable sustained aquitard: the separating weakly permeable strata is represented by clay deposits (thickness from 0.2 to 30 m) and dense carbonated formations in the roof of the ore-crystalline strata (thickness from 0.2 to 30 m, up to 60 m). Drainage of the developed area of the deposit is carried out underground by draining only the ore body using horizontal and inclined-rising wells. Development of the deposit has already led to a significant decrease in groundwater levels and a change in the parameters of the separating protective layer. The possibility of expanding the front of mining operations both in area and in depth requires a serious hydrogeological justification. Further development of the Yakovlevsky iron ore deposit can be carried out by increasing the mining depth (to a horizon of –525 m) or by excavating a safety pillar in the range from –300 to –370 m. The implementation of these options will require preliminary drainage of the Lower Carboniferous aquifer, the consumption of such water reduction will be about 4 thousand m3/hour and will lead to the formation of an extensive depression cone.
Keywords
гидрогеологические условия водоотлив фильтрационная неоднородность планово-пространственная модель напорные воды каменноугольный водоносный горизонт богатые железные руды водозащитная толща зоны водопроводящих трещин изменение фильтрационных свойств
Date of publication
19.09.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
12

References

  1. 1. Анализ гидрогеомеханических условий шахтного поля Яковлевского месторождения, оценка качества массива горных пород и принятых систем разработки железных руд. Белгород: ООО НТЦ “НОВОТЭК”, 2002.
  2. 2. Гензель Г.Н., Еланцева Л.А., Зайцев Д.А. Создание численной геофильтрационной модели Яковлевского месторождения и прогноз притоков подземных вод в проектируемые горные выработки. Белгород: ООО НТЦ “НОВОТЭК”, 2018.
  3. 3. Гензель Г.Н., Осипенко Ю.С., Еланцева Л.А. Выполнить обоснование безопасных условий отработки Яковлевского железорудного месторождения под неосушенным нижнекарбоновым водоносным комплексом без сооружения водонепроницаемых перемычек. Согласование результатов в Госгортехнадзоре России. Белгород: ООО НТЦ “НОВОТЭК”, 2004. 121 с.
  4. 4. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии (КМА). А.Т. Бобрышева (ред.). М.: Недра, 1972. Т. II. 480 c.
  5. 5. Гидрогеология СССР. Воронежская, Курская, Белгородская, Орловская, Липецкая, Тамбовская области. А.Т. Бобрышева (ред.). М.: Недра, 1972. Т. IV. 498 с.
  6. 6. Голубничий Д.В., Гилязев Д.Х, Игнатенко И.М., Хаустов В.В. Особенности обеспечения экологической безопасности подземной разработки Яковлевского месторождения богатых железных руд // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2023. № 2. С. 94–103.
  7. 7. Григорьев А.М., Зотеев О.В., Макаров А.Б. Геомеханическое обоснование мониторинга массива при разработке руд Яковлевского месторождения КМА под неосушенными водоносными горизонтами // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № S4. С. 27–37.
  8. 8. Гуркин А.Я. Исследование эффективности дренажных систем в сложных условиях осушения на примере Яковлевского месторождения КМА: автореф. дис. … канд. тех. наук / Моск. ин-т радиоэлектроники и горной электромеханики. М.: [б. и.], 1964. 17 с.
  9. 9. Гусев В.Н., Илюхин Д.А., Журавлев А.Е. Оценка степени нарушенности подрабатываемой толщи техногенными водопроводящими трещинами по данным геомеханического мониторинга в горных выработках Яковлевского рудника // Записки Горного института. 2013. Т. 204. С. 74–81.
  10. 10. Гусев В.Н. Прогноз безопасных условий разработки свиты угольных пластов под водными объектами на основе геомеханики техногенных водопроводящих трещин // Записки Горного института. 2016. Т. 221. С. 638–643.
  11. 11. Дашко Р.Э. Инженерно-геологическая характеристика и оценка богатых железных руд Яковлевского рудника // Записки Горного института. СПб. 2006. Т. 168. С. 97–104.
  12. 12. Дашко Р.Э., Феллер Е.Н. Геотехническая и инженерно-геологическая оценка безопасности добычи богатых железных руд на Яковлевском руднике (Курская магнитная аномалия) // Геотехника. 2013. № 5–6. С. 26–38.
  13. 13. Дашко Р.Э., Феллер Е.Н. Формирование и развитие горно-геологических процессов в зависимости от изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий на Яковлевском руднике // Записки Горного института. 2012. Т. 199. С. 151–160.
  14. 14. Ефремов Е.Ю., Рыбников П.А., Рыбникова Л.С. Обоснование осушения гидрогеодинамической системы “водовмещающие отложения – дезинтегрированный массив” при подземной разработке железорудных месторождений // Успехи современного естествознания. 2023. № 3. С. 47–57.
  15. 15. Журин С.Н. Управление состоянием массива при подземной отработке месторождений руд черных металлов в сложных гидрогеологических условиях: aвтореф. дис. … докт. техн. н. М.: МГГУ, 1998. 45 с.
  16. 16. Зотеев О.В. Обоснование безопасной отработки центрального участка Яковлевского месторождения при расширении границ выемки до гор. –525 м и существующего горного отвода по флангам. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2020. 206 с.
  17. 17. Зотеев О.В. Обоснование безопасных и эффективных условий отработки Яковлевского железорудного месторождения под водоносным горизонтом. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2007. 110 с.
  18. 18. Зотеев О.В., Макаров А.Б., Фаустов С.И. Проблемы отработки Яковлевского железорудного месторождения // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. № 8. С. 4–8.
  19. 19. Илюхин Д.А. Прогноз развития зоны водопроводящих трещин при разработке Яковлевского месторождения богатых железных руд: дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2014. 125 с.
  20. 20. Котлов С.Н., Целищев Н.А., Сотник Е.А., Гилязев Д.Х. Геолого-гидрогеологические факторы формирования водопритоков в горные выработки Яковлевского рудника рудника // Горный журнал. 2023. № 5. С. 108–113.
  21. 21. Крамчанинов Н.Н., Петин А.Н., Погорельцев И.А. Анализ состояния подземных вод горнопромышленного района КМА на территории Белгородской области // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2011. № 9 (104). С. 166–172.
  22. 22. Петров Д.Н. Формирование напряженно-деформированного состояния горного массива до и после осушения // Записки Горного института. 2011. Т. 190. С. 232–239.
  23. 23. Протосеня А.Г., Петров Д.Н., Синякин К.Г., Мартемьянов Г.А. Натурные наблюдения за осадкой рудной потолочины при ведении горных работ на Яковлевском руднике // Записки Горного института. 2011. Т. 190. С. 158–162.
  24. 24. Протосеня А.Г., Потемкин Д.А. Геомеханическое обоснование параметров водозащитной потолочины и защитного перекрытия при освоении Яковлевского месторождения // Записки Горного института. 2006. № 3. Т. 168. C. 127–136.
  25. 25. Разработка рекомендаций по совершенствованию системы осушения шахтного поля в процессе строительства Яковлевского рудника / [Кол. авт. Забейда М.А., Зубова А.В., Еланцева Л.А. и др.]. Белгород: ВИОГЕМ, 1990. 321 с.
  26. 26. Сергеев С.В., Лябах А.И., Зайцев Д.А. Опыт разработки богатых железных руд Яковлевского месторождения КМА // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2011. № 3 (98). С. 200–208.
  27. 27. Сергеев С.В., Лябах А.И., Квачев В.Н., Севрюков В.В. Геолого-гидрогеологическая характеристика Яковлевского месторождения // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2011. № 9 (104). С. 147–154.
  28. 28. Сергеев С.В. Формирование горного давления при вскрытии месторождений КМА // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2008. № 3 (43). С. 197–202.
  29. 29. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Никитин И.В. О формировании предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки “Удачная” системами с обрушением // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2023. № 2. С. 322–334.
  30. 30. Трубицын Д.С., Дешевых Г.Ю. Гидрогеологическое районирование территории южной части ЦФО с уточнением границ структур II, III порядков // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2021. № 2. C. 83–93.
  31. 31. Трушко В.Л., Протосеня А.Г., Дашко Р.Э. Геомеханические и гидрогеологические проблемы освоения Яковлевского месторождения // Записки Горного института. 2010. Т. 185. С. 9–18.
  32. 32. Трушко В.Л., Трушко О.В. Комплексное освоение железорудных месторождений на основе конкурентоспособных подземных геотехнологий // Записки Горного института. 2021. Т. 250. C. 569–577.
  33. 33. Трушко О.В., Стрелецкий А.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния рудного массива Яковлевского рудника при ведении горных работ под защитным перекрытием // Записки Горного института. 2012. Т. 199. С. 60–63.
  34. 34. Тютюкова В.А., Голубничий Д.В., Гилязев Д.Х. Определение оседаний земной поверхности по результатам совместной интерферометрической обработки данных космического радиолокационного зондирования Земли со спутников Sentinel-1a и Sentinel-1b // Маркшейдерия и недропользование. 2023. № 2 (124). С. 69–75.
  35. 35. Устюгов Д.Л. Постояннодействующая гидродинамическая модель Яковлевского месторождения богатых железных руд (Курская магнитная аномалия) // Записки Горного института. 2013. Т. 200. С. 332–335.
  36. 36. Anderson M.P., Woessner W.W., Hunt R.J. Applied Groundwater Modeling Simulation of Flow and Advective Transport. Academic Press; Second Edition. 2015. 564 p.
  37. 37. Gambolati G., Teatini P. Geomechanics of subsurface water withdrawal and injection // Water Resour. 2015. N 51. Р. 3922–3955.
  38. 38. Minderhoud P.S.J., Erkens G., Pham V.H., et al. Impacts of 25 years of groundwater extraction on subsidence in the Mekong delta, Vietnam // Environ Res Lett. 2017. 12(6):064006. 14 р.
  39. 39. Pratt W.E., Johnson D.W. Local Subsidence of the Goose Creek Oil Field // Journal of Geology. 1926. V. 34. P. 577–590.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library