33 research outputs found

    Modelling uncertainties in pillar stability analysis

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    International audienceMany countries are now facing problems related to their past mining activities. One of the greatest problems they have to deal with concerns the potential surface instability. In areas where a bord-and-pillar extraction method was used, deterministic methodologies are generally used to assess the risk of surface collapses. However those methodologies suffer from not being able to take into account all the uncertainties existing in any risk analysis. Through the practical example of the assessment of a single pillar stability in a very simple mining layout, this paper introduces a logical framework that can be used to incorporate the different kinds of uncertainties related to data, models as well as to specific expert's choices in the risk analysis process. Practical recommendations and efficient tools are also provided to help engineers and experts in their daily work.De nombreux pays se trouvent aujourd'hui confrontés à des problèmes liés à leur histoire minière passée, et notamment à celui de l'instabilité des terrains de surface. Des méthodes déterministes sont généralement utilisées dans les zones anciennement exploitées par la méthode des chambres et piliers, pour évaluer le risque d'effondrement de surface. Cependant, ces méthodes ne permettent pas de prendre en compte les différentes incertitudes qui existent dans toute analyse de risque. Cette étude, à travers l'exemple du calcul de stabilité d'un pilier de mine extrait d'un environnement très simple, présente une démarche logique pouvant être utilisée pour incorporer les incertitudes, liées aux données aussi bien qu'aux modèles ou aux choix spécifiques des experts, dans les processus d'analyse de risque. Des recommandations pratiques et des outils efficaces pouvant permettre d'aider les ingénieurs et les experts dans leur travail de tous les jours sont également présentés

    Mine shafts in Nord-Pas-de-Calais coalfield (France) Risk assessment and treatment technique

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    In France, coal concessions abandonment is fixed by legal procedures that lead the owner to achieve studies for the identification and the assessment of residual risks associated with underground mine workings. If necessary, treatment techniques must be defined in these studies in order to mitigate the associated risks for the population and future land planning. The multiplicity of mine shafts in coal mining areas have created many present-day problems. The main risks associated with mine shafts are the sudden collapse of their column and gas explosion, asphyxiation and/or intoxication. The Nord and Pas-de-Calais coalfield extends 100 km from East to West and 15 km from North to South. Coal exploitation induced the sinking of more than 600 shafts from 1716 to 1960 widespread over 41 concessions. The paper describes the work accomplished by INERIS and Charbonnages de France for mine shafts vicinity security

    Vulnerability assessment for mining subsidence hazard

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    International audienceAfter the last mining subsidence events, which occurred in the iron-ore field in Lorraine (France) in 1996, 1997 and 1999, and because of the thousand hectares of undermined areas, the assessment of vulnerability of buildings and territories became necessary for risk management. The ten last years highlight evolutions of the vulnerability concept and its assessment method between the first risk management decisions and current risk assessment. These evolutions reveal a lot about the complexity of the vulnerability concept and about difficulties to develop simple and relevant methods for its assessment. The objective of this paper is to present this evolution and to suggest different improvements compared to other concepts and methods developed in other countries (USA, Poland...) and for other hazards (flood, industrial...). These improvements take into account more various kinds of elements in the vulnerability meaning (buildings, people, roads, public facilities and public functions) as well as they deal with method of assessment in relation to the subsidence intensity and vulnerable elements.Depuis les affaissements miniers survenus en Lorraine en 1996, 1997 et 1999, et en raison des milliers d'hectars sous-minés, l'évaluation de la vulnérabilité des habitations et des territoires est devenu une nécessité pour permettre une meilleure prévention des risques. Les dix années écoulées depuis les premières décisions prises en réaction au risque d'affaissement minier montrent une évolution importante des méthodes employées. Ces évolutions sont révélatrices de la complexité du concept de vulnérabilité et de la difficulté à trouver des méthodes pertinentes et opérationnelles pour l'évaluer. Cet article a pour objectif de présenter cette évolution et de donner des perspectives d'amélioration au vu des méthodes employées dans d'autres pays (Etats-unis, Pologne) et vis-à-vis d'autres aléas (sismique, inondation, accidents industriels). Ces perspectives portent sur les différents enjeux qui contribuent à la vulnérabilité (personnes, bâtiments, infrastructures, équipements publics...) et sur les méthodes de caractérisation de la vulnérabilité en fonction des enjeux et de l'intensité de l'affaissement

    Impact of mine closure and access facilities on gas emissions from old mine workings to surface : examples of French iron and coal Lorraine basins

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    International audienceClosure methods and techniques of mine shafts located in the iron Lorraine basin, in the Lorraine and in North-East coal basins are quite different. For the first, they are associated with adits. Some are closed by a simple grid to avoid entrance in mine workings but gas entrance and exit are allowed. Coal shafts are secured and can be equipped with a vent to enable mine gas outflow in specific conditions. Measurements stations were installed on mine accesses to monitor mine gas parameters (oxygen, carbon dioxide and methane volumetric content, radon volumetric activity, flow velocity, gas temperature and differential pressure) and external parameters (temperature and barometric pressure). The results show that gas flow can be regulated mainly by temperature gradient between external atmosphere and mine workings (in iron mines) or by barometric pressure (in coal mines). Gas emissions from iron mines may require extra securing protocol that prevents population exposal to noxious gas

    Treatment of old disused mine openings

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    International audienceAccording to French regulations, the main objectives for the treatment of old abandoned mines consist of : preventing collapses and dangerous subsidence, controlling mine gas emissions and closing old abandoned mine openings. In the Herault coal basin, underground exploitation started very early, in particular by the way of shallow adits dug in hillsides. Today more than 600 adits have been listed on old maps but a lot of them have not yet been precisely located. Charbonnages de France and INERIS have analyzed all risks generated by these old openings and have established a methodology able to determine the closure procedure which can guarantee the safety of the opening. This methodology can be adapted to an adit (size, state of...) and to the physical characteristics of the site (gas, water, location...). In order to limit the number of configurations, two of the above factors have been retained : the state and the location of the gallery. After analyzing all the possible configurations, closure principles have been determined for each of them. The paper : discusses geographical and historical background of the Herault basin exploitation, list the specific parameters which influence the choice of process able to secure the adits, present the general methodology used. Finally, the treatment of an adit located under inhabited areas is presented

    Constitution d'une échelle d'évaluation des dommages liés aux cavités souterraines. Une approche pluridisciplinaire d'aide à la décision

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    International audienceSoil subsidence following underground cavities collapse can cause severe losses. These losses must be evaluated as soon as the subsidence occurs or can be estimated before. Induced damage may outweigh direct losses at long term. Most of existent damage scales do not take in consideration these induced and indirect consequences that may occur. We suggest a new approach that analyses direct and induced effects of underground cavities collapses through a functional description of concerned area. We show how we can estimate direct damages to functions as well as their economical, social, political or mediatical impacts by means of a tool which can be used for decision-aid.Lorsque l'instabilité des cavités souterraines peut menacer des biens ou des personnes, il est nécessaire de réaliser de façon préventive une évaluation des dommages potentiels ainsi qu'une estimation rapide de ces mêmes dommages quand l'effondrement de ces cavités survient. La majorité des échelles de dommages existantes et utilisées ne prennent en compte que des dommages matériels, aux biens et aux personnes, aisément et rapidement accessibles. Néanmoins les dommages matériels reflètent insuffisamment l'importance d'un effondrement car les dommages induits peuvent être très importants. Pour rendre compte de ces dommages induits, nous proposons une approche dans laquelle les enjeux exposés sont non seulement des biens et des personnes mais aussi les fonctions que ces derniers assurent au sein de la collectivité. Nous suggérons ainsi une grille de lecture matricielle où figurent en ligne, les biens, les personnes, ainsi que les fonctions ou services et en colonne, les différents systèmes possibles d'évaluation de ces dommages (évaluation économique, politique, sociale, ...). Se dessine alors un outil pour la prévention et pour la gestion de crise permettant aux décideurs d'évaluer les dommages dus aux cavités souterraines. C'est le principe de cet outil que nous exposons dans cet article

    Case studies and analysis of mine shafts incidents in Europe

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    International audienceEntry to mine workings is normally gained by means of vertical shafts or horizontal or inclined tunnels called adits. Other mining objects such as fan drifts and wheel pits are often associated with mine shafts. Such mining objects may or may not have been filled, wholly or partially, or otherwise sealed to prevent entry when the mine was abandoned. Nowadays mine entries are usually adequately protected on abandonment to prevent accidental ingress. Many earlier mine entries remain open, however, and may pose a threat to human safety. Within the framework of MISSTER (Mine shafts: improving security and new tools for the evaluation of risks), a European RFCS project (Research Fund for Coal and Steel), a selection of representative cases of mine shafts incidents was reviewed. This work was carried out by INERIS (France), GEOCONTROL (Spain), University of Nottingham and Mine Rescue Service Ltd (United Kingdom), Central Mining Institute and KWSA (Poland). The experience accumulated through this work will allow a fuller determination of risk scenarios associated with mine shafts

    Evaluation du risque d'apparition d'un fontis en surface : un modèle volumétrique probabiliste

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    National audiencePour optimiser le diagnostic de survenue possible de fontis à l'aplomb d'une zone sous-minées, l'INERIS a développé une modélisation analytique du phénomène d'auto-comblement basée sur une approche volumétrique en trois dimensions du développement du cône d'éboulis. L'intégration d'une approche par simulation de scénarios (Monte Carlo) permet à cette modélisation d'évaluer rapidement la sensibilité des paramètres d'entrée sur la hauteur de remontée d'un fontis et de proposer une perspective d'évaluation probabiliste du risque

    Un modèle de calcul des hauteurs prévisibles de remontée de fontis à l'aplomb d'exploitations souterraines peu profondes

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    National audienceSinkholes are surface instabilities resulting from the collapse of the overlying rock as a consequence of roof failure above an underground excavation. When the roof failure progress is not stopped mechanically because of the presence of massive beds in the overburden, it spreads gradually to the surface. If space within the old workings is sufficient for the collapsed materials to accumulate without blocking the phenomenon by self-choking, the upward collapse process can reach the surface. To optimise the diagnosis of possible occurrence of subsidence above shallow underground mines, INERIS has developed an analytical modeling of the phenomenon based on a three dimensional volumetric evaluation of the collapsed material. Depending on the characteristics of the underground workings and mechanical properties of overburden, it is possible to define the theoretical height of chimney collapse from which the phenomenon is blocked by self-choking. By comparing the theoretical height with the thickness of overburden, it is possible to determine if this site is, or is not, subject to the development of sinkhole.Le " fontis " est un mouvement de terrain qui résulte de la remontée en surface d'un éboulement du toit d'une excavation souterraine. Lorsque la voûte initiée par la rupture du premier banc rocheux de l'excavation ne se stabilise pas mécaniquement du fait de la présence de bancs massifs au sein du recouvrement, elle se propage progressivement vers la surface. Si l'espace disponible au sein des vieux travaux est suffisant pour que les matériaux éboulés foisonnes puissent s'y accumuler sans bloquer le phénomène par " auto-comblement ",la voûte peut atteindre la surface du sol. Pour optimiser le diagnostic de survenue possible de fontis à l'aplomb d'une zone sous-minée, l'INERIS a développé une modélisation analytique du phénomène d'auto-comblement basée sur une approche volumétrique en trois dimensions du développement du cône d'éboulis. En fonction des caractéristiques de l'exploitation souterraine et des propriétés mécaniques des terrains de recouvrement, il est ainsi possible de définir la hauteur théorique de remontée de fontis à partir de laquelle le phénomène se bloque par auto-comblement. En comparant cette hauteur théorique avec l'épaisseur des terrains de recouvrement, il est possible de définir si le site concerné est, ou non, sensible au développement de fontis en surface

    L’incertitude des analyses de risques de mouvements du terrain

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    Ground movements induced by underground cavities or rock slopes may lead to tragic consequences. Risk management has become a strong demand from concerned population and is one of the priorities of public authorities. Risk management is primarily based on the identification and assessment of hazard: predicting the nature of the phenomena likely to occur, anticipating hazards likely to affect people and infrastructures can be exposed, scheduling the implementation of risk scenarios. Based on a thesis completed in INERIS by Maxime Cauvin, in partnership with LAEGO ("Taking into account uncertainties and probability calculations in ground and underground risk studies", December 20, 2007), a systemic analysis of uncertainties in risk analysis of ground movement was carried out. It enabled to establish a typology of uncertainties that fits “ground movements” risk analyses specificity. Moreover, tools were developed in order to fill identified scientific gaps: l a confidence index to characterize the confidence of the expert in a context of missing input data based on their nature and quality; l a methodology for comparing the weight of the uncertainty of input data and models on the result. This enables a more effective way of deciding where extra resources should be allocated (on field investigations, numerical modeling enhancements…).Effondrements, glissements de terrain, chutes de blocs… Face aux conséquences dramatiques que peuvent avoir certains mouvements de terrain engendrés par les objets rocheux, la gestion des risques est devenue une demande for te des populations concernées et constitue l’une des priorités de travail des pouvoirs publics. La gestion des risques s’appuie d’abord sur leur identification et leur évaluation : prévoir la nature des phénomènes susceptibles de se réaliser, anticiper les dangers auxquels les populations et les infrastructures peuvent être exposées, évaluer l’échéance de la réalisation des scénarios de risques. Telles sont les questions auxquelles l’expert doit apporter des éléments de réponse. Il s’agit donc pour l’expert de formuler des avis sur le futur, le probable, afin que le décideur établisse des choix dans le présent. L’expertise a pour objet d’établir un diagnostic d’une situation donnée afi n d’identifier ses évolutions futures. La notion d’incer titude apparaît donc sur deux plans : la capacité d’établir un diagnostic précis d’une situation donnée ; et la capacité d’établir des scénarios d’évolution pertinents. Les cavités souterraines (naturelles ou anthropiques) et les fronts rocheux à l’origine d’éventuels mouvements de terrain sont des milieux caractérisés par une grande variabilité. Par conséquent, les connaissances disponibles sur la source potentielle de danger sont limitées. Dans le cadre d’un travail de thèse mené à l’INERIS par Maxime Cauvin, en partenariat avec le LAEGO [1], une analyse systémique des incertitudes propres aux analyses du risque de mouvement de terrain a été réalisée. Elle a permis de proposer des outils là où les carences techniques les plus fortes ont été identifiées
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