Quantifying the uncertainty of pillar safety factor by Monte Carlo simulation - a case study

• Autorzy: Ghasemi E. , Shahriar K. , Sharifzadeh M. , Hashemolhosseini H.

Warianty tytułu

PL

Określenie ilościowe niepewności współczynnika bezpieczeństwa filarów za pomocą symulacji Monte Carlo - studium przypadku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pillar failure hazards are the major problems in underground coal mines, which are generally unpredictable due to associated uncertainties arising out of the complexity of geological conditions and variability in mining parameters. The pillar safety factor, always considered in pillar design and planning of underground coal mines, may be an important predictor for pillar failures. In this paper, contributing parameters on pillar safety factor for the main panel of Tabas Central Coal Mine, located in the mid-eastern part of Iran which is going to be extracted by room and pillar method, are collected. The mean value of probabilistic pillar safety factor for the case study mine was found to be 1.47. However, the probability of the estimated pillar safety factor of less than or equal to one, was found to be 22.5%. The effects of the random variables on pillar safety factor and probability of pillar failure were determined using Monte Carlo simulation method. Based on results of simulation runs for each variable, the probability of pillar failure was determined. In addition, a multi-variable regression analysis was performed to determine the correlation between the random variables and the pillar safety factor. Uniaxial compressive strength of coal, with the coefficient of correlation of +0.61, was found to be the most important parameter to control the pillar safety factor.

PL

Zagrożenie związane z pękaniem filarów ochronnych stanowi jeden z poważniejszych problemów w podziemnych kopalniach węgla; pękania te są z reguły nieprzewidywalne z uwagi na element niepewności związany ze złożonymi warunkami geologicznymi i z różnorodnością parametrów górniczych. Współczynnik bezpieczeństwa dla filarów, zawsze uwzględniany w procesie projektowania filarów i planowania kopalni podziemnych, może być cennym wskaźnikiem przy prognozowaniu pękania filarów. W artykule tym parametry przyjęte do obliczania współczynnika bezpieczeństwa pochodzą z głównego pola wydobywczego w kopani węgla kamiennego Cabas, położonej w środkowo-wschodnich regionach Iranu. Wybieranie odbywało się metodą filarowo-komorową. Wartość średnia probabilistycznego współczynnika bezpieczeństwa dla filara otrzymana dla kopalni uwzględnionej w studium przypadku wyniosła 1.47. Jednakże prawdopodobieństwo szacowania współczynnika bezpieczeństwa w wysokości 1 lub poniżej wyniosło 22.5%. Wpływ zmiennych losowych na wielkość współczynnika bezpieczeństwa i prawdopodobieństwo pęknięcia filara określone zostały w oparciu o symulacje metodą Monte Carlo. W oparciu o wyniki symulacji prowadzonych dla każdej zmiennej obliczono prawdopodobieństwo pęknięcia filara. Ponadto, przeprowadzono badania metodą regresji wielu zmiennych w celu ustalenia korelacji pomiędzy zmiennymi losowymi a współczynnikiem bezpieczeństwa dla filara. Stwierdzono, że jednoosiowe naprężenia ściskające węgla jest najważniejszym parametrem determinującym współczynniki bezpieczeństwa dla filara, przy współczynniku korelacji wynoszącym +0.61.

Słowa kluczowe

EN

room and pillar mining; pillar safety factor; Monte Carlo method; pillar failure; Tabas Central Coal Mine

PL

wybieranie filarowo-komorowe; współczynnik bezpieczeństwa dla filara; metoda Monte Carlo; pękanie filara; kopalnia węgla Tabas

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 3
• Strony: 623--635
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ghasemi E.

autor

Shahriar K.

autor

Sharifzadeh M.

autor

Hashemolhosseini H.

• Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran

Bibliografia

• Best-Fit user’s guide, 1997. Palisade Corporation. Newfield, New York.
• Bieniawski Z.T., 1987. Strata control in mineral engineering. A.A. Balkema, Rotterdam.
• Brady B.H.G., Brown E.T., 1993. Rock mechanics for underground mining. Chapman & Hall, London.
• Chase F., Mark C., Heasley K.A., 2002. Deep cover pillar extraction in the U. S. coalfields. Proceedings of the 21st International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, West Virginia University, USA, pp. 69-80.
• Fenton G.A., Griffiths D.V., 2008. Risk assessment in geotechnical engineering. John Wiley & Sons, New York.
• Guide to using @Risk, 2004. Palisade Corporation. Newfield, New York.
• Hartman H.L., 1987. Introductory mining engineering. John Wiley & Sons, New York.
• Hustrulid W.A., 1976. A review of coal pillar strength formulas. Rock Mechanics, Vol. 8, pp. 115-145.
• Hustrulid W.A., 1982. Underground mining methods handbook. SME-AIME, New York.
• Mark C., 1993. Analysis of Longwall Pillar Stability (ALPS): an update. Proceedings of the Workshop on Coal Pillar Mechanics and Design, U.S. Bureau of Mines, IC 9315, pp. 238-249.
• Mark C., 1999. Empirical methods for coal pillar design. Proceedings of the Second Workshop on Coal Pillar Mechanics and Design, NIOSH, IC 9448, pp. 145-154.
• Mark C., 2006. The evolution of intelligent coal pillar design: 1981-2006. Proceedings of the 25th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, West Virginia University, USA, pp. 325-334.
• Martin C.D., Maybee W.G., 2000. The strength of hard-rock pillars. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 37, pp. 1239-1246.
• Peng S.S., 1978. Coal mine ground control. John Wiley & Sons, New York.
• Salamon M.D.G., Munro A.H., 1967. A study of the strength of coal pillars. Journal South African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 68, pp. 56-67.
• van der Merwe J.N., 2006. South African coal pillar database. Journal South African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 106, pp. 115-128.
• York G., Canbulat I., Jack B.W., 2000. Coal pillar design procedures. SIMRAC Final Project Report, COL 337.
• You K., Park Y., Lee J.S., 2005. Risk analysis for determination of a tunnel support pattern. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 20, pp. 479-486.