Numerical modeling of open pit (OP) to underground (UG) transition in coal mining

• Autorzy: Nguyen P. M. V. , Niedbalski Z.

Identyfikatory

DOI

10.1515/sgem-2016-0023

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The primary objective of the present paper is an attempt at evaluating the influence of sub-level caving operations on the slope stability of a still-functioning open pit coal mine in Vietnam. Initially, various methods of predicting the impact of under- ground mining on surface stability are discussed. Those theoretical considerations were later utilized in the process of constructing a Flac-2D-software-based numerical model for calculating the influence of underground operation on the deformation and possible loss of stability of an open pit slope. The numerical analysis proved that the values of open pit slope displacements were affected mainly by underground exploitation depth, direction of operation (i.e., from one slope to the other) and the distance from the slope plane. Real geomechanical strata parameters from the Vietnamese coal basin of Cam Pha were used in the modeling process. The paper is, therefore, a critical review of the hitherto proposed methods of predicting the impact of underground operation (UG) on open pit mining (OP), illustrated with selected examples of case studies on OP-UG interaction, followed by an original experiment based on numerical modeling method. This is first such study for the genuine conditions of the coal mining in Vietnam. The obtained results, however, should not be generalized due to a highly specific character of the analyzed phenomenon of mining-induced surface deformation. The practical implications of the study may occur extremely useful in the case of an UG-OP transition. Such a transition is often necessary for both technical and economical reasons, as in some coal basins open pit operations at greater depths occur unfeasible, which calls for a proper selection of parameters for a planned underground operation.

Słowa kluczowe

EN

coal mining; numerical modelling; transition from OP to UG; surface deformation

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Studia Geotechnica et Mechanica
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 3
• Strony: 35--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Nguyen P. M. V.

• AGH University of Science and Technology

autor

Niedbalski Z.

• AGH University of Science and Technology
• [e-mail]

Bibliografia

• [1] AHMED H.M., EBERHARDT E., DUNBAR W.S., Interaction between block caving and rock slope deformation kinematics as a function of cave position and orientation of discontinuities, Institute of Materials, Minerals and Mining and The Aus. IMM, 2014.
• [2] BAI M., KENDORSKI F., VAN ROOSENDAAL D., Chinese and North American high-extraction underground coal mining strata behavior and water protection experience and guide- lines, Proceedings of the 14th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown 1995.
• [3] BRUMMER R., LI H., MOSS A., The Transition from Open Pit to Underground Mining: an Unusual Slope Failure Mechanism at Palabora, Proceedings Int. Symposium on Stability of Rock Slopes, Cape Town 2006.
• [4] BUDRYK W., Wyznaczanie wielkości poziomych odkształceń terenu, Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, 1953, t. 1, z. 1, Kraków.
• [5] CAMPBELL A.D., MU E., LILLEY C.R., Cave propagation and open pit interaction at the Ernest Henry mine, Seventh International Conference and Exhibition on Mass Mining, Sydney 2016
• [6] DUPLANCIC P., BRADY B.H., Characterisation of caving mechanisms by analysis of seismicity and rock stress, Proc. 9th Congr. Int. Soc. Rock Mech., Paris 1999.
• [7] FLORKOWSKA L., Modelowanie numeryczne wpływu górniczych deformacji podłoża na grupę budynków w zwartej zabudowie miejskiej, Górnictwo i Geoinżynieria, 2009, Rok 33, Zeszyt 1.
• [8] GONOT J., Teoria kierunku pękania, Liege 1858.
• [9] Itasca, FLAC 2D version 7.0. (2011). Minneapolis, MN, Itasca Consulting Group Ltd. Available: http://www.itascacg.com
• [10] KWAŚNIEWSKI M., WANG J., Analiza numeryczna deformacji górotworu wywołanych eksploatacją górniczą, Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Kraków 1996.
• [11] KNOTHE S., Wpływ podziemnej eksploatacji na powierzchnię z punktu widzenia zabezpieczenia położonych na niej obiektów, Praca doktorska AGH, Kraków 1951.
• [12] KNOTHE S., Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej, Wyd. Śląsk, Katowice 1984.
• [13] KOCHMAŃSKI T., Obliczanie ruchów punktu górotworu pod wpływem eksploatacji górniczej, Państwowe Wyd. Nauk., Warszawa 1956.
• [14] LISOWSKI A., Kierunek eksploatacji ścian zawałowych, Prace GiG, Katowice 1959.
• [15] MAZURKIEWICZ M., PIOTROWSKI Z., TAJDUŚ A., Lokowanie odpadów w kopalniach podziemnych, część II, Kraków 1997.
• [16] MOSS A., DIACHENKO S., TOWNSEND P., Interaction between the Block Caving and the pit slope at Palabora mine, The South African Institute of Mining and Metallurgy, International Symposium, Stability of Rock Slopes in Open Pit Mining and Civil Engineering Situations, 2006.
• [17] NAWROT W., Właściwości mechaniczne utworów skalnych o strukturze blokowo-warstwowej, Praca Doktorska, Kraków 1972.
• [18] NGIDI S., BOSHOFF P., Cave management and secondary breaking practices at Palabora mining company, The South- ern African Institute of Mining and Metallurgy, 6th Southern African Base Metals Conference, 2011.
• [19] PENG S.S., CHIANG H.S., Longwall Mining, John Wiley & Sons, Inc., New York 1984.
• [20] PENG S.S., Coal mine Ground Control, John Wiley & Sons Inc, New York 1986.
• [21] PIWOWARSKI W., DŻEGNIUK B., NIEDOJADŁO Z., Współczesne teorie ruchów górotworu i ich zastosowania, Wydawnictwo AGH, Kraków 1995.
• [22] ROPSKI S., Stan pełnego i wysokiego zawału oraz stref osiadania stropu za ścianą na podstawie pomiarów w kopalni „Wesoła” w pokładzie 329, Praca doktorska, Kraków 1964.
• [23] SAŁUSTOWICZ A., Zarys mechaniki górotworu, Katowice 1968.
• [24] SEVERIN J., EBERHARDT E., NGIDI S., STEWART A., Importance of understanding 3-D kinematic controls in the review of displacement monitoring of deep open pits above under- ground mass mining operations, Proceedings of the 3rd CANUS Rock Mechanics Symposium, Toronto 2009.
• [25] STAROŃ T., Eksploatacja pokładów węgla z zawałem stropu w sąsiedztwie pól pożarowych, Wyd. Śląsk, Katowice 1979.
• [26] TAJDUŚ K., Określanie wartości parametrów odkształcniowych górotworu uwarstwionego w rejonie wpływów eksploatacji górniczej, Doctoral Dissertation, Kraków 2008.
• [27] VISSER W.F., Optimization of the OP/UG Transition. Department of Applied Earth Sciences, Delft University of Technology, The Netherlands 2006.
• [28] VYAZMENSKY A., Numerical modeling of Surface subsidence associated with Block Caving Mining using a Finite Element/Discrete Element Approach, PhD thesis, Simon Fraser University, 2008.
• [29] WESOŁOWSKI M., BIAŁEK J., KOŁODZIEJCZYK P., PLEWA F., Modelowanie wpływów eksploatacji górniczej przy wykorzystaniu modeli numerycznych, Gliwice 2010.
• [30] WESOŁOWSKI M., Zastosowanie liniowego ośrodka transwersalnie izotropowego do modelowania deformacji terenu górniczego, Gliwice 2013.
• [31] WOO K.S., EBERHARDT E., GHUMAN P., STEAD D., Integration of 3D numerical modelling and InSAR deformation monitoring to characterize Block Caving induced surface subsidence, Australian Centre for Geomechanics, Perth 2010.
• [32] YU X., Prognozowanie deformacji powierzchni na terenach górzystych pod wpływem eksploatacji górniczej, Praca doktorska przedłożona Radzie Wydziału Górniczego Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie, 1998.
• [33] ZNAŃSKI J., Przemieszczenie górotworu w otoczeniu przodka ścianowego, Przegląd Górniczy, 1958, Nr. 11.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).