An attempt at evaluation of the remnant influence on the occurrence of seismic phenomena in a room-and-pillar mining system with roof deflection

• Autorzy: Adach-Pawelus K. , Butra J. , Pawelus D.

Identyfikatory

DOI

10.1515/sgem-2017-0011

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Experience gained until now underground mining worldwide and in Poland indicates that remnants may have an impact on the occurrence of seismic phenomena. Remnants are stress concentration sites encompassing both the deposit and the layers of rock mass located above and below the undisturbed rock. In the case where stresses in the remnant exceed its strength, it may collapse, and under unfavourable geomechanical conditions, stress-induced rockburst may occur. Remnants may also cause breaking of strong roof layers above their edges, which results in the occurrence of high-energy shocks (Salustowicz [30], Adach [3], Adach and Butra [4]). This article presents the possibility of utilizing numerical modeling to evaluate the influence of remnant upon the occurrence of seismic phenomena. The results of numerical calculations performed for a model room-and-pillar mining system with roof deflection under the conditions of copper ore mines in the Legnica-Głogów Copper District (LGOM) are presented. Numerical calculations in a plane strain state were performed by means of Phase2 v. 8.0 software for the analyzed mining system in which remnant was left behind. The results of numerical modeling showed that sudden fracturing of roof layers above the mined out space may occur on the edge of the remnant. This may cause a shock with very high energy, and under the appropriate conditions, this may lead to the rockburst phenomenon.

Słowa kluczowe

EN

remnant; numerical modelling; seismic phenomena; room and pillar mining system

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Studia Geotechnica et Mechanica
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 39, nr 2
• Strony: 3--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adach-Pawelus K.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, ul. Na Grobli 15, 50-421 Wrocław

autor

Butra J.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, ul. Na Grobli 15, 50-421 Wrocław

autor

Pawelus D.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, ul. Na Grobli 15, 50-421 Wrocław

Bibliografia

• [1] ADACH K., Ocena wpływu pozostawionej resztki złoża na stan naprężeń w polu eksploatacyjnym (Evaluation of the influence of a deposit remnant on the stress state in an excavation zone), Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii (Interdisciplinary problems in mining and geology), Vol. IV, Wrocław 2013, (in Polish).
• [2] ADACH K., Analiza aktywności sejsmicznej i wyników tomografii pasywnej w wybranym polu eksploatacyjnym kopalń rud miedzi LGOM (Analysis of seismic activity and results of passive tomography in a selected mining field of copper ore mines in LGOM), Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii (Interdisciplinary problems in mining and geology), Vol. V, Wrocław 2014, (in Polish).
• [3] ADACH K., Wpływ wielkości pozostawionych resztek złoża na zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami w kopalniach LGOM (Influence of the size of remnants on seismic and rockburst risks in LGOM mines), Doctorate thesis (unpublished work), Wrocław University of Science and Technology, Wrocław 2015, (in Polish).
• [4] ADACH K., BUTRA J., Ocena wpływu pozostawionej resztki złoża na sytuację geomechaniczną w polu eksploatacyjnym w świetle modelowania numerycznego (Evaluation of the influence of a deposit remnant on the geomechanical situation in an mining field by numerical modeling), Rudy i Metale Nieżelazne Non-ferrous Ores and Metals, 2015, No. 5, (in Polish).
• [5] BAUER J., BILIKOWSKI M., BUTRA J., DEBKOWSKI R., WRÓBEL J., Wyznaczanie szerokości filarów technologicznych w kopalniach rud miedzi z wykorzystaniem MES, w aspekcie stateczności stropu wyrobisk eksploatacyjnych (Determination of the width of technological pillars in copper ore mines using FEM, from the perspective of the roof stability of excavation headings), Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej (Scientific Works of the Institute of Geotechnology and Hydrotechnology of the Wrocław University of Science and Technology), 2001, No. 73, Conferences, No. 40, (in Polish).
• [6] BURTAN Z., CHLEBOWSKI D., Poziom zagrożenia sejsmicznego w kopalniach węgla kamiennego a prowadzenie eksploatacji w warunkach skrępowanych (Level of seismic risk in hard coal mines and performance of excavation under constrained conditions), Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa (Mechanization and Automation of Mining), 2007, No. 9 (440), (in Polish).
• [7] BUTRA et al., Analiza wpływu pozostawienia w płaszczyznach eksploatacji stref kamiennych o różnych gabarytach na stan zagrożenia przejawami ciśnienia górotworu (Analysis of the influence of leaving rock zones of various dimensions in excavation planes on the risk of manifestations of rock mass pressure), Zakład Usług Geologiczno-Górniczych (Geological and Mining Services Center) (unpublished work), Wrocław 1992, (in Polish).
• [8] BUTRA J., PYTEL W., Eksploatacja złoża zagrożonego tąpaniami w świetle modelowania numerycznego (Excavation of a deposit at risk of rockbursts in the light of numerical modeling), Rudy i Metale Nieżelazne (Non-ferrous Ores and Metals), 2008, No. 2, (in Polish).
• [9] BUTRA J., Eksploatacja złoża rud miedzi w warunkach zagrożenia tąpaniami i zawałami (Excavation of a copper ore deposit under conditions of rockburst and rockfall risk), Wydawnictwo KGHM CUPRUM Centrum Badawczo-Rozwojowe (Publishing House of KGHM CUPRUM Research and Development Center), Wrocław 2010, (in Polish).
• [10] BUTRA J., DĘBKOWSKI R., IWULSKI Z., SZPAK M., Analiza dokonanej eksploatacji oraz sposobu dalszego prowadzenia robót eksploatacyjnych w polu G-7/5 O/ZG „RUDNA” (Analysis of completed mining and method of further performance of mining works in G-7/5 “RUDNA” Mining Field), Górnictwo i Geoinżynieria (Mining and Geoengineering), 2011, Vol. 35, Book 2. Cracow, (in Polish).
• [11] BUTRA J., ADACH K., Weryfikacja za pomocą metody elementów skończonych analitycznego sposobu wyznaczania naprężeń w sąsiedztwie pozostawionej resztki złoża (Finite Element Method verification of an analytical method of determining stresses in the vicinity of a deposit remnant), Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud “Cuprum” (“Cuprum” Scientific and Technical Journal of Ore Mining), 2014, No. 1 (70). Wrocław, (in Polish).
• [12] CHLEBOWSKI D., ZORYCHTA A., BURTAN Z., Skrępowane warunki geologiczno-górnicze istotnym czynnikiem wpływającym na wielkość zagrożenia tąpaniami w polskim górnictwie węgla kamiennego (Constrained geological and mining conditions a significant factor affecting the magnitude of rockburst risk in Polish hard coal mining), Materials of International Conference: Mining and Geology after joining the European Union, Demanowska Dolina 2004, (in Polish).
• [13] CHUDEK M., Mechanika górotworu z podstawami zarządzania ochroną środowiska w obszarach górniczych i pogórniczych (Rock mass mechanics and basics of environmental protection management in mining and post-mining areas), Wydawnictwo Politechniki Gliwickiej, Gliwice 2010, (in Polish).
• [14] DĘBKOWSKI R. et al., Uwarunkowania geomechaniczne eksploatacji złoża w sąsiedztwie zrobów i stref upodatnionych, w aspekcie możliwości stosowania istniejących lub nowych sposobów eksploatacji (Geomechanical conditions of deposit mining in the vicinity of workings and zones with increased pliancy, from the perspective of the possibility of applying existing or new mining methods) (unpublished work), KGHM Cuprum sp. z.o.o., Wrocław 2007, (in Polish).
• [15] DRZĘŹLA B., MENDECKI A., MARCELA E., Wpływ warunków górniczych na kształtowanie się aktywności sejsmicznej na przykładzie KWK Miechowice (Influence of mining conditions on seismic activity on the example of Miechowice hard coal mine), Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., 1984, M-6 (176), 377-383, (in Polish).
• [16] DURRHEIM R.J., HAILE A., ROBERTS M.K.C., HAGAN T.O., JAGER A.J., HANDLEY M.F., SPOTTISWOODE S.M., ORTLEPP W.D., Factors influencing the severity of rockburst damage in South African gold mines.
• [17] DURRHEIM R.J., HAILE A., ROBERTS M.K.C., SCHWEITZER J.K., SPOTTISWOODE S.M., KLOKOW J.W., Violent failure of a remnant in a deep South African gold mine, Tectonophysics, 1998a, 289, South Africa.
• [18] DYCZKO A., KOPACZ M., STOPKOWICZ A., Wpływ występowania stref kamiennych na efektywność ekonomiczną eksploatacji złoża w warunkach polskich kopalń rud miedzi (Influence of the presence of rock zones on the economic effectiveness of deposit mining under the conditions in Polish copper ore mines), Górnictwo i Geoinżynieria (Mining and Geoengineering), 2010, Vol. 34, Book 3, Cracow, (in Polish).
• [19] GOSZCZ A., Elementy mechaniki skał oraz tąpania w polskich kopalniach węgla i miedzi (Elements of rock and rockburst mechanics in Polish coal and copper mines), IGSMiE PAN Publishing House, Cracow 1999, (in Polish).
• [20] GOSZCZ A., Wybrane problemy zagrożenia sejsmicznego i zagrożenia tąpaniami w kopalniach podziemnych (Selected problems of seismic and rockburst risk in underground mines), Publishing House of the Library of the School of Underground Mining, Cracow 2004, (in Polish).
• [21] KŁECZEK Z., ZORYCHTA A., CHLEBOWSKI D., ETRYK W., KRZYŻOWSKI A., Wpływ zaszłości eksploatacyjnych i zaburzeń tektonicznych na możliwość wystąpienia tąpnięcia (na przykładzie tąpnięcia w KWK ,,Pokój” w dniu 27.07.2006 r.) (Influence of mining events and tectonic disruptions on the possibility of rockburst occurrence (on the example of the rockburst in the “Pokój” hard coal mine on 27/07/2006)). Prace Naukowe – Monografie/CMG KOMAG Scientific Works (Monographs/CMG KOMAG), Gliwice 2007, (in Polish).
• [22] LEACH A.R., LENHARDT W.A., Pillar associated seismicity at Western Deep Levels Mine. Static and Dynamic considerations in Rock Engineering, Brummer (ed.), Balkema, Rotterdam 1990.
• [23] LENHARDT W.A., HAGAN T.O., Observations and possible mechanisms of pillar associated seismicity at great depth, International Deep Mining Conference, Johannesburg, South Africa, SAIMM, Symposium Series S10, 1990, 1183-1194.
• [24] LENHARDT W.A., Seismicity associated with deep-level mining at Western Deep Levels Limited, Journ. South Afr. Inst. Min. Metall., 1992, Vol. 92, No. 5, 113-120.
• [25] LE ROUX P.J., The Extraction of Existing Remnant Blocks of Ground at Harmony Gold Mine’s Free State Operations, Research Report, Faculty of Engineering and the Built Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg 2008.
• [26] LE ROUX P.J., STACEY T.R., Establishing a methodology for the assessment of remnant stability using recorded seismic events on Harmony mines, SHIRMS. Australian Centre for Geomechanics, Perth 2008.
• [27] NAWRAT S., JAKUBÓW A., Zagrożenie tąpaniami w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej (Rockburst risk in mines of Jastrzębska Spółka Węglowa), Przegląd Górniczy (Mining Review), 1997, No. 7, (in Polish).
• [28] PARYSIEWICZ W., Tąpania w kopalniach (Rockbursts in mines), Wyd. Śląsk (Silesian Publishing House), Katowice 1966, (in Polish).
• [29] SAŁUSTOWICZ A., Ciśnienie w pozostawionych resztkach pokładów (Pressure in deposit remnants), Zeszyty Naukowe AGH (Scientific Journals of AGH), No. 2, Publishing House PWN (Polish Scientific Publishers), Cracow 1954, (in Polish).
• [30] SAŁUSTOWICZ A., Mechanika górotworu (Rock mass mechanics), Wydawnictwo Górniczo-Hutnicze (Mining and Metallurgy Publishing House, Stalinogród 1955, (in Polish).
• [31] SAŁUSTOWICZ A., Zarys mechaniki górotworu (An outline of rock mass mechanics), Wydawnictwo Śląsk (Silesian Publishing House), Katowice 1968, (in Polish).
• [32] SETLAK K., GOŁDA A., MOSZKO M., Zaszłości eksploatacyjne jako czynnik kształtowania aktywności sejsmicznej górotworu na przykładzie eksploatacji pokładu 207 w bloku E w OG „Lędziny I” (Mining events as a factor shaping seismic activity of rock mass on the example of mining of bed 207 in block E at “Lędziny I” Mining Center), Górnictwo (Mining). Publishing House of AGH 2010, (in Polish).