The issue of determining the size of main excavations protective pillars in deep underground copper mines

• Autorzy: Adach-Pawelus K. , Butra J. , Pawelus D.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2018.124985

Warianty tytułu

PL

Problematyka wyznaczania wielkości filarów oporowych wyrobisk kapitalnych w głębokich kopalniach rud miedzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article describes stability issues of main excavations in deep copper mines in Poland, from the perspective of mining work safety. To protect main transportation and ventilation routes, parts of rock are left untaken to form so-called protective pillars. The problem was to determine the size of main excavations protective pillars in deep underground copper mines in which provide stability of main excavations. The results of numerical simulations of the stability of protective pillars under specific geological and mining conditions are presented, covering: underground depth and width of protective pillar, number, size and layout geometry of protected excavations, as well as the impact of parameters of surrounding gob areas. Problem was solved applying numerical simulations based on the finite element method which were performed in a plane state of strain by means of Phase2 v. 8.0 software. The behavior of the rock mass under load was described by an elastic-plastic model. The Mohr-Coulomb criterion was used to assess the stability of the rock mass. The results of numerical modeling have practical applications in the designing of protective pillars primarily in determining their width. These results were used to prepare new guidelines for protective pillars in Polish copper mines in the Legnica-Glogow Copper District.

PL

W artykule pisano problematykę stateczności wyrobisk kapitalnych w głębokich kopalniach rud miedzi w Polsce, która jest bardzo ważnym zagadnieniem w aspekcie bezpieczeństwa prowadzonych robót górniczych. W celu ochrony głównych dróg komunikacyjnych i wentylacyjnych pozostawia się fragmenty calizny tworzące tak zwane filary oporowe. Następnie przedstawiono wyniki symulacji numerycznych stateczności filarów oporowych w określonych warunkach geologiczno-górniczych ich użytkowania, które objęły: głębokość zalegania i szerokość filara, liczbę i wielkości oraz geometrię rozmieszczenia wyrobisk chronionych, a także oddziaływanie parametrów pól zrobów w otoczeniu. Symulacje numeryczne wykonano w płaskim stanie odkształcenia za pomocą programu Phase2 v. 8.0, w oparciu o metodę elementów skończonych. Zachowanie górotworu pod obciążeniem opisano modelem sprężysto-plastycznym. Zastosowano kryterium wytrzymałościowe Coulomba-Mohra. Wyniki modelowania numerycznego mają zastosowanie praktyczne przy projektowaniu filarów oporowych. Zostały wykorzystane przy opracowaniu nowych wytycznych dla filarów ochronnych w polskich kopalniach rud miedzi w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym.

Słowa kluczowe

EN

protective pillars; main excavations stability; deep underground copper mines; numerical modelling

PL

filary oporowe; stateczność wyrobisk kapitalnych; głębokie kopalnie rud miedzi; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 4
• Strony: 935--946
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adach-Pawelus K.

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, 15 Na Grobli Str., 50-421 Wroclaw, Poland

autor

Butra J.

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, 15 Na Grobli Str., 50-421 Wroclaw, Poland

autor

Pawelus D.

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, 15 Na Grobli Str., 50-421 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Alejano L.R., Arzúa J., Castro-Filgueira U., Malan F., 2017. Strapping of pillars with cables to enhance pillar stability. J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 17, 6. Johannesburg.
• [2] Brady B.H.G., Brown E.T., 2006. Rock Mechanics for Underground Mining. 3rd edn. Springer.
• [3] Butra J. et al., 2015. Development of guidelines for determining protective pillars and principles of securing and maintaining their applications in the mines of KGHM Polska Miedz S.A., KGHM Cuprum Sp. z o.o. – CBR, Wroclaw (in polish – unpublished).
• [4] Hoek E., 1994. Strength of rock and rock masses. ISRM News Journal 2 (2), 4-16.
• [5] Hoek E., Brown E. T., 1997. Practical estimates of rock mass strength. Inter. Journ. of Rock Mechanics and Min. Sc. 34, 8, 1165-1186.
• [6] Hoek E., Marinos P., 2000. GSI: a geologically friendly tool for rock mass strength estimation.
• [7] Hoek E., Carranza-Torres, C.T., Corkum B., 2002. Hoek-Brown failure criterion – 2002 edition. Proc. North American Rock Mechanics Society meeting in Toronto in July 2002.
• [8] Regulation of the Minister of Energy of November 23, 2016 on detailed requirements for the operation of underground mining facilities. 2016 (in polish – unpublished).
• [9] Regulations on the selection, construction and control of excavation supports in the KGHM Polska Miedz S.A. mines. KGHM Polska Miedz S.A., 2017 (in polish – unpublished).
• [10] Rocscience, 2007. RockLab User’s Guide.
• [11] Rocscience, 2013. Phase2 Theory.
• [12] Salustowicz A., 1955. Rock mass mechanics. Katowice (in polish).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)