Stability assessment of the high safety pillars in Slovenian natural stone mines

• Autorzy: Kortnik J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0027

Warianty tytułu

PL

Ocena stabilności wysokich filarów bezpieczeństwa w kopalniach kamieni naturalnych w Słowenii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For the first time in Slovenia, the underground excavation of natural stone blocks was introduced on a trial basis at the Hotavlje I colourful limestone quarry in 1993, in 2002 at the Lipica II limestone quarry, In 2008 at the Lipica I limestone quarry and in 2009 also at the Doline limestone quarry. This was primarily because of the geological structure of the site, the quarry’s condition, the potentially large amounts of the overburden in the event of an expansion of the surface part of the quarry, and the increasing needs for this raw material, i.e. natural stone. The underground excavation of natural stone in all locations are done using a modified room-and-pillar excavation method that is adjusted to each site’s characteristics, with regularly or irregularly distributed high safety pillars. Since the underground excavation of natural stone blocks is performed at a relatively shallow level under the surface, i.e., at a depth of only 10-40 m, the value of the primary vertical stress state is also relatively low (less than 1.0 MPa). This significantly increases the risk of wedge-shaped pieces or blocks falling out of the ceiling In open underground spaces. In previous years, special attention was paid to the installation of stress-strain systems for controlling the planned dimensions (width and height) of large, open, underground spacer (rooms) and the dimensions of the high safety pillars, along with continual monitoring and identification of the instability phenomena in the ceiling and sides of the large open spaces (rooms). The paper presents the methods and devices used for the optimization and the safety monitoring of high safety pillars for the underground excavation of natural stone blocks in Slovenian natural stone mines.

PL

Wydobycie naturalnych bloków skalnych ze złóż podziemnych rozpoczęło się w Słowenii w roku 1993 w kamieniołomach wapieni kolorowych w Hotavlje I (etap próbny). W 2002 uruchomiono kamieniołom Lipica II (wapień), w 2008 kamieniołom Lipica I (wapień), w roku 2009 wapień pozyskiwać także zaczęto z kamieniołomu w Dolinie. Działo się to głównie z uwagi na strukturę geologiczną w tych miejscach, warunki geologiczne kamieniołomów, potencjalnie grube warstwy nadkładu w przypadku rozszerzania działalności w części odkrywkowej kamieniołomu, a także rosnący popyt na te surowce (kamień naturalny). Podziemne wydobycie kamieni naturalnych we wszystkich tych lokalizacjach odbywa się za pomocą zmodyfikowanej metody filarowo-komorowej, dostosowanej do uwarunkowań poszczególnych lokalizacji, z wykorzystaniem układu mniej lub bardziej regularnie rozmieszczonych filarów zabezpieczających. Ponieważ podziemne wydobycie naturalnych bloków skalnych odbywa się stosunkowo płytko pod powierzchnią, (na głębokościach rzędu 10-40 m), to wartości pierwotnego naprężenia pionowego są stosunkowo niewielkie (poniżej 1.0 MPa). Wskutek tego powstaje poważne ryzyko odrywania się od stropu bloków skalnych w kształcie klinów, zwłaszcza w dużych, otwartych komorach podziemnych. W latach ubiegłych instalowano układy monitorujące stan naprężeń i odkształceń, wykorzystywane przy planowaniu wymiarów (szerokości i wysokości) dużych, otwartych, przestrzennych komór podziemnych oraz wymiarów filarów zabezpieczających, a także układy zapewniające stałą kontrolę i wykrywanie niestabilności w obrębie stropu oraz w ścianach bocznych komór. Niniejsza praca zawiera przegląd metod i urządzeń wykorzystywanych do optymalizacji i bezpieczeństwa monitorowania stanu filarów zabezpieczających w podziemnych kopalniach kamieni naturalnych w Słowenii.

Słowa kluczowe

EN

high safety pillar; natural stone; stability assessment; quarry; underground mining

PL

filary zabezpieczające; kamienie naturalne; ocena stabilności; kamieniołom; górnictwo podziemne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 1
• Strony: 403--417
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kortnik J.

• University of Ljubljana, Faculty of Natural Sciences and Engineering, Department of Geotechnology and Mining, Aškerčeva 12, Si-1000 Ljubljana, Slovenia

Bibliografia

• [1] Anon, 1998. FLAC: Fast Lagrangian Analysis of Continua User’s Guide. Itasca Consulting Group, Inc., Minneapolis.
• [2] Bajzelj U., Kortnik J., Petkovsek B, Fifer K., Begus T., 1999. Environmentaly friendly underground excavation of natura stone/Okolju prijazno podzemno pridobivanje naravnega kamna. RMZ, Vol. 46/2, p. 203-214, Ljubljana.
• [3] Barron K., 1984. An Analytical Approach to the Design of Coal Pillars. CIM Bull., vol. 77, No. 868, p. 37-44.
• [4] Bieniawski Z.T., 1984. Rock Mechanics Design in Mining and Tunneling. Balkema, Rotterdam, p. 193-209.
• [5] Brady B.H.G., Brown E.T., 1985. Rock Mechanics for Underground Mining. George Allien&Unwin (Publisher) Ltd., p. 316-350.
• [6] Hedley D.G.F., Grant F., 1972. Stope-and-Pillar Design for the Elliot Lake Uranium Mines. CIM Transaction, Vol. 75, p. 121-128.
• [7] Hoek E., Brown E.T., 1997. Practical Estimation of Rock Mass. Int. J. Rock Mech., Vol. 34, No. 8, p. 1165-1186.
• [8] Iannacchione A.T., 1999. Pillar Design Issues for Underground Stone Mines. Proceedings of the 18th International Conference on Ground Control in Mining, pp. 271-281, Morgantown, West Virginia University.
• [9] Instruction manual Model 4350BX Biaxial stressmeter, 2008, [cited 20/9/2013] Available on: <http://www.geokon.com/>.
• [10] Kortnik J., 2009. Optimization of the high safety pillars for the underground excavation of natural stone blocks, Acta Geotechnica Slovenica, Vol. 2009/1, p. 34-48.
• [11] Kortnik J., Bajželj U., 2005. Underground mining of natural stone in Slovenia. 20th World Mining Congress 2005, p. 277-286, Iran, Tehran.
• [12] Marmor Hotavlje [cited 20/9/2013] Available on: <http://www.marmor-hotavlje.si/>.
• [13] Marmor Sežana [c ited 20/9/2013] Available on: <http://www.marmorsezana.com/>.
• [14] Slope Indicator Manual [cited 20/9/2013] Available on: <http://www.slopeindicator.com/.../tilt-elbeam.html>.
• [15] Stacey T.R., Page C.H., 1986. Practical Handbook for Underground Rock Mechanics, Series on Rock and Soil Mechanics. Trans Tech Publications, Vol. 12, p. 53-63.
• [16] Wagner H., Frömmer T., 2004. Changing the Mining Method in an Austrian Magnesite Mine. Proceedings of the 20th World Mining Congress, p. 211-215, Tehran, Iran.