Stability of open pit lignite excavations during flooding. Comparison of a simplified analytical tool with limit equilibrium computational analysis

• Autorzy: Kontopidis Orestis , Theocharis Alexandros I. , Koukouzas Nikolaos C. , Zevgolis Ioannis E.

Warianty tytułu

PL

Stabilność wyrobisk kopalń odkrywkowych węgla brunatnego podczas ich zalewania wodą. Porównanie uproszczonego narzędzia analitycznego i analizy metodą równowagi granicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A common practice for valorizing abandoned open-pit mines is flooding them to form pit lakes. Slope stability in post-coal areas is critical due to failure incidents reported in surface coal mines during operation and valorization. An analytical model was recently presented concerning evaluating the pit lake’s slope stability in the presence of a weak zone. The present work compares that analytical model with a limit equilibrium computational approach for lignite mines’ stability. Assumptions of each model are discussed, and identical geometries and geotechnical parameters are implemented. It is concluded that the Safety Factor and its evolution are very sensitive to the water regime and the lake’s depth for the analytical model. On the other hand, the limit equilibrium analysis considering the same piezometric and lake levels proposes a drastically different SF evolution. Overall, the differences between the analytical and the limit equilibrium analysis might refer to different water conditions in practice and should be implemented with due caution.

PL

Powszechną praktyką rekultywacji byłych kopalń odkrywkowych jest zalewanie ich wodą w celu utworzenia zbiornika pokopalnianego. Stabilność zboczy na terenach poeksploatacyjnych jest parametrem krytycznym ze względu na przypadki zniszczeń występujące w kopalniach odkrywkowych podczas eksploatacji i rekultywacji. Ostatnio przedstawiony został model analityczny dotyczący oceny stateczności zboczy zbiornika poeksploatacyjnego przy obecności strefy osłabienia. W niniejszej pracy porównano ten model z obliczeniową metodą równowagi granicznej dla stateczności kopalń węgla brunatnego. Omówiono założenia każdego z modeli oraz wykorzystano identyczne geometrie i parametry geotechniczne. Stwierdzono, że w modelu analitycznym współczynnik bezpieczeństwa i jego zmiany są bardzo wrażliwe na reżim wodny i głębokość zbiornika. Z drugiej strony, analiza metodą równowagi granicznej, uwzględniająca te same poziomy wody w piezometrach i zbiorniku, wskazuje na radykalnie inny proces zmian współczynnika bezpieczeństwa. Ogólnie rzecz biorąc, różnice pomiędzy modelem analitycznym a metodą równowagi granicznej mogą w praktyce odnosić się do różnych warunków wodnych i powinny być wdrażane z należytą ostrożnością.

Słowa kluczowe

EN

slope stability; lignite mines; weak zone; reclamation practices

PL

stabilność zbocza; kopalnie węgla brunatnego; strefa osłabienia; praktyki rekultywacyjne

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 63, nr 3
• Strony: 4--9
• Opis fizyczny: Bibliogr.16 poz.

Twórcy

autor

Kontopidis Orestis

• Chemical Process & Energy Resources Institute, Centre for Research & Technology Hellas, Athens, Greece

autor

Theocharis Alexandros I.

• Chemical Process & Energy Resources Institute, Centre for Research & Technology Hellas, Athens, Greece

autor

Koukouzas Nikolaos C.

• Chemical Process & Energy Resources Institute, Centre for Research & Technology Hellas, Athens, Greece

autor

Zevgolis Ioannis E.

• School of Mining and Metallurgical Engineering, National Technical University of Athens, Greece

Bibliografia

• [1] Bednarczyk, Z. 2017. Landslide monitoring and counteraction technologies in polish lignite opencast mines. Workshop on World Landslide Forum. Springer, 33-43.
• [2] Desjardins, M., de Graaf, P.J.H., Beale, G. & Rougier, M. 2020. Geotechnical risk management for Victor Mine closure. Proceedings of the 2020 International Symposium on Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering. Australian Centre for Geomechanics, 399-414.
• [3] Faur, F., Apostu, I.M. & Lazăr, M. 2020. Flooding Speed of Former Lignite Open Pits Regarded as a Determining Factor on the Stability of Final Slopes. Emerging Trends in Engineering Research and Technology, 11, 166-176.
• [4] Ghadrdan, M., Shaghaghi, T. & Tolooiyan, A. 2020. Sensitivity of the stability assessment of a deep excavation to the material characterizations and analysis methods. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 6, 1-14.
• [5] Kavvadas, M., Roumpos, C. & Schilizzi, P. 2020. Stability of Deep Excavation Slopes in Continuous Surface Lignite Mining Systems. Geotechnical and Geological Engineering, 38, 791-812.
• [6] Kavvadas, M., Roumpos, C., Servou, A. & Paraskevis, N. 2022. Geotechnical Issues in Decommissioning Surface Lignite Mines - The Case of Amyntaion Mine in Greece. Mining 2022, 2, 278-296.
• [7] https://doi.org/10.3390/mining2020015
• [8] Leonardos, M. 2004. Methods and procedures of monitoring, assessment and improvement of the excavated slopes stability in the deep Greek lignite exploitations. PhD Dissertation (in Greek). Greece, Athens: School of Mining and Metallurgical Engineering.
• [9] Mencl, V. 1977. Modern methods used in the study of mass movements. Bulletin of the International Association of Engineering Geology-Bulletin de l’Association Internationale de Géologie de l’Ingénieur, 16, 185-197.
• [10] Zevgolis, I. E., Mikroutsikos, A., Theocharis, A. I., & Koukouzas, N. C. 2021. The effect of water filling on slope stability of open pits: A numerical investigation. In The Evolution of Geotech-25 Years of Innovation (pp. 373-379). CRC Press.
• [11] Mikroutsikos, A., Theocharis, A. I., Koukouzas, N. C., & Zevgolis, I. E. 2021. Slope stability of deep surface coal mines in the presence of a weak zone. Geomechanics and Geophysics for Geo-energy and Geo-resources, 7(3), 1-17.
• [12] Rocscience. 2019. Slide2 Version 7.0 - 2D Limit Equilibrium Slope Stability Analysis. www.rocscience.com. Toronto, Ontario, Canada.
• [13] Rocscience. 2022. Slide2 User Guide. Documentation/Slide model/Boundaries/Weak Layer Overview. https://www. rocscience.com/help/slide2/documentation/slide-model/boundaries/weak-layer/weak-layer-overview. Accessed on 29-8-2022. Toronto, Ontario, Canada.
• [14] Theocharis, A. I., Zevgolis, I. E., & Koukouzas, N. C. 2021. Α comprehensive geotechnical characterisation of overburden material from lignite mine excavations. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 7(2), 1-17.
• [15] Ural, S. & Yuksel, F. 2004. Geotechnical characterization of lignite-bearing horizons in the Afsin-Elbistan lignite basin, SE Turkey. Engineering Geology, 75, 129-146.
• [16] Zevgolis, I.E., Deliveris, A.V. & Koukouzas, N.C. 2019. Slope failure incidents and other stability concerns in surface lignite mines in Greece. Journal of Sustainable Mining, 18, 182-197.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).