Safety problem of cavity under open pit bench

• Autorzy: Liu X. , Li X. , Gong F. , Liu K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0037

Warianty tytułu

PL

Zagadnienie bezpieczeństwa zapadlisk pod warstwą wybierania w kopalni odkrywkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Some open pits in China are severely threatened by hidden cavities under benches which are always inaccessible and unmapped. The first thing to be well considered is safe and precise cavity detection, as the conventional detection methods cannot output a clear cavity vision, a three-dimensional laser measurement system is employed to perform detection, which is deployed from the surface through boreholes. The results from the scanner demonstrated very well the detailed level of information that can be collected In a cavity using this method, with the cavities’ layout under various benches being fully mapped. As detected cavities are always in horizontal and vaulted roof shape, two different theoretical calculation methods are proposed to analyze the cap rock stability for different roof shape. And also, the three-dimensional solid model generated through scanned laser data is used for stability numerical simulation by converting the data format into the one that recognized in corresponding software. Furthermore, acoustic emission technique is adopted to carry out long term real time rupture monitoring in cap rock, and four kinds of typical monitoring results are discussed which represent the rupture behavior in cap rock of unstable cavity, stable cavity, cavity with large working drill above and cavity beside explosion site. Thus, a complete safety evaluation system for such cavity will be established to ensure safe operation above.

PL

W wielu kopalniach odkrywkowych na terenie Chin powstało zagrożenie wskutek istnienia ukrytych pustek pod warstwami wybierania (ławami), część z nich jest trudno dostępna, a niektóre nie są nawet naniesione na mapach. Najważniejszą kwestią jest więc bezpieczna i dokładna lokalizacja pustek. Ponieważ konwencjonalne metody wykrywania nie są w stanie ujawnić dokładnego obrazu pustek, zastosowano trójwymiarowy laserowy system detekcji pustek, zakładany z powierzchni poprzez wywiercone otwory. Odczyty ze skanera ujawniły dokładne zarysy pustek. Z pomocą tej metody można dokładnie obrazować układy pustek pod warstwami wybierania (ławami). Ponieważ stropy w wykrywanych pustkach są zawsze poziome lub sklepione, zaproponowano dwie teoretyczne metody obliczania stabilność stropu dla różnych jego kształtów. Ponadto, na podstawie danych ze skanera wygenerowano model bryły trójwymiarowej, który wykorzystany został do numerycznych badań stabilności stropu poprzez przekształcenie formatu danych na format rozpoznawalny w zastosowanym oprogramowaniu. Zastosowano także techniki pomiary emisji akustycznej w długofalowym monitorowaniu spękań stropu w czasie rzeczywistym, przeanalizowano cztery rodzaje uzyskanych wyników opisujących zachowanie stropu w przypadku pustek niestabilnych, stabilnych, pustek ponad którymi wykonano otwory znacznych rozmiarów oraz pustek w pobliżu miejsc prowadzenia prac strzałowych. Opracowano w ten sposób pełny system oceny stabilności pustek zapewniający bezpieczne prowadzenie prac ponad nimi.

Słowa kluczowe

EN

cavity; open pit; laser scanning; stability analysis; acoustic emission monitoring

PL

pustki; kopalnie odkrywkowe; skanowanie laserowe; analiza stabilności; monitorowanie emisji akustycznej

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 2
• Strony: 565--580
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Liu X.

• Norman B. Keevil Institute of Mining Engineering, University of British, Columbia, 6350 Stores Road, Bc V6t 1z4, Vancouver, Canada

autor

Li X.

• School of Resources SND Safety Engineering, Central South University, 932 Lushan South Road, 410083, Changsha, China

autor

Gong F.

• School of Resources SND Safety Engineering, Central South University, 932 Lushan South Road, 410083, Changsha, China

autor

Liu K.

• School of Resources SND Safety Engineering, Central South University, 932 Lushan South Road, 410083, Changsha, China

Bibliografia

• [1] Fardin N., Feng Q., Stephansson O., 2003. Application of a new in situ 3D laser scanner to study the scale effect on the rock joint surface roughness. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 41 (2), 329-335.
• [2] Grandjean G., Leparoux D., 2004. The potential of seismic methods for detecting cavities and buried objects: experimentation at a test site. Journal of Applied Geophysics, 56 (2), 93-106.
• [3] Guo J., Luo Z.Q., Deng J., 2005. Application of cavity monitoring system in underground mines. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 1 (7), 994-996.
• [4] Huber D.F., Vandapel N., 2006. Automatic three-dimensional underground mine mapping. International Journal of Robotics Research, 25 (1), 7-17.
• [5] Jarosz A., Shepherd L., 2000. Application of cavity monitoring system for the control of dilution and ore loss in open stopes. 11th International Congress of ISM, Cracow, Poland, 155-164.
• [6] Li X.B., Li D.Y., Zhao G.Y., Zhou Z.L., Gong F.Q., 2006. Detecting, disposal and safety evaluation of the underground goaf in metal mines. Journal of Mining and Safety Engineering, 23 (1), 24-29.
• [7] Liu X.L., Li X.B., Li F.B., Zhao G.Y., Qin Y.H., 2008a. 3D cavity detection technique and its application based on cavity auto scanning laser system. Journal of Central South University of Technology, 15 (2), 285-288.
• [8] Liu X.L., 2008b. Research for stability analysis and safety forewarning of cavity based on laser 3D detection. Ph.D. thesis, Changsha, Central South University, p. 61-64.
• [9] Miller F., Potvin Y., Jacob D., 1992. Laser measurement of open stope dilution. CIM Bulletin 85(962), 96-102.
• [10] Shaffer G., Stentz A., 1993. Automated surveying of mines using a laser rangefinder. Emerging Computer Techniques for the Minerals Industry, p. 363-370. Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Littleton, Colorado.
• [11] Stuttle M.C., 1999. Laser scanning aids underground mine mapping. Mining Engineering, 51 (3), 45-46.
• [12] Swift G.M., Reddish D.J., 2002. Stability problems associated with an abandoned ironstone mine. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 61 (3), 227-239.
• [13] Syddell M., 2005. Company maps way forward for mining (laser scanning and digital imaging system). Australian Mining, 97 (4), 30.
• [14] Tong L.Y., Liu S.Y., Qiu Y., 2004. Current research state of problems associated with mined-out regions under expressway and future development. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 23 (7), 1198-1202.
• [15] Vaziri H., Javad S.J., Islam R., 2001. An analytical model for stability analysis of rock layers over a circular opening. International Journal of Solids and Structures, 38, 3735-3757.