Elaboration et utilisation d'un modèle représentatif pour optimiser le soutènement des galeries minières profondes

The use of a same roadway to serve two workings allows to reduce the mining costs. However, at great depth, the roadways behavior become bad and their treatment have to be adapted. In-situ measurements and numerical modelling have allowed to understand the main deformation mechanisms. On this base, treatment modifications have been tested using UDEC code.L'utilisation d'une même galerie pour desservir deux chantiers d'exploitation présente des avantages économiques évidents. A forte profondeur cependant, le comportement des voies se dégrade et le soutènement habituellement mis en oeuvre n'est pas toujours bien adapté. La combinaison des mesures in situ et de la modélisation numérique a permis de déterminer les mécanismes principaux de déformation de ces voies. Sur cette base, deux modifications de leur soutènement ont été testées numériquement à l'aide du logiciel UDEC

3D numerical modelling of underground excavations in a faulted rock mass using the Boundary Elements Method (BEM)

This paper presents a 3D-numerical modelling technique for underground excavations in a faulted rock mass. The displacement discontinuity method is used to solve the differential equation of the problem. A presentation of this method is given in the first part of the paper. The second aspect of this paper is concerned with the verification of the new code by comparison with the results obtained from commercial numerical codes UDEC (distinct elements) and CESAR (finites elements). Case study involving a coal mining panel excavation in a faulted rock mass is presented to demonstrate the application of the code to practical mine problems.Ce papier présente le développement d'un code de modélisation numérique permettant de calculer les contraintes induites par une exploitation souterraine en présence de failles. La méthode des discontinuités de déplacement est utilisée pour résoudre l'équation différentielle du problème. Une présentation de cette méthode et son utilisation pour modéliser des veines et des failles sont présentées dans la première partie de cet article. Ensuite, une vérification de ce code, par comparaison aux codes de calculs UDEC (éléments distincts) et CEASR (éléments finis), est proposée. Enfin, une étude de cas portant sur l'exploitation d'un nouveau panneau en présence de failles dans la mine de Provence (Sud de la France) est menée pour confronter les résultats obtenus à un cas réel

Les systèmes experts dans l'industrie minière : bilan de l'expérience SOUT et orientations futures

International audienceSOUT est un Systeme "Intelligent" d'Aide ä la Decision (SIAD) en matiere de choix du soutenement dans les galeries minières. Le choix d'un type de soutenement doit prendre en considération toute une série de données et satisfaire un grand nombre de contraintes ; de plus et c est un point tres important

Apport de la mécanique des roches pour l'évaluation et la gestion des risques à long terme dans les exploitations minières abandonnées Cas des mines de fer de Lorraine

International audienceDue to its historical and economical evolution, we are now facing consequences of the end of mining in large sedimentary basins where it was the major regional activity during the last two Centuries. The contribution of Rock Mechanics in "after-mining" phases emerges nowadays, especially in the fields prediction and prevention of sudden collapses overlying partially mined areas. This paper present the example of closed iron mines in Lorraine (France) where different problems, at different scales have been identified : risk assessment, consequences for town-and-country planning and durable development.L'évolution historique et économique nous amène aujourd'hui à être confrontés aux conséquences de l'arrêt de l'exploitation de grands bassins miniers, qui a représenté l'activité dominante de certaines régions pendant un ou deux siècles. On commence à discerner ce que devra être aussi le rôle de la Mécanique des Roches pour la phase d'après-exploitation, notamment pour la prévision et la prévention des effondrements inopinés susceptibles de survenir lorsqu'ont été pratiquées des méthodes d'exploitation partielles. Le cas du bassin ferrifère lorrain, présenté dans cet article, illustre particulièrement bien les problèmes identifiés à différentes échelles : analyse et évaluation des risques, méthodes d'intervention avec les préoccupations d'un meilleur aménagement du territoire et d'un développement durable

Optimized Layout and Roadway support planning with integrated intelligent software

With declining ore grades, exhaustion of near surface reserves and rising labour costs the underground coal and metal mining industry in the European Union requires efficient planning tools that will improve its performance since mechanisation has almost approached 100% so that machine development will only give marginal improvements in performance. Major improvements can only be achieved by the re-development of the whole production process through careful and precise mine planning that will utilise simulation and production system's analysis

Les apports de la modélisation numérique des massifs rocheux discontinus pour l'étude du renforcement par boulonnage des ouvrages miniers

Le renforcement des massifs rocheux fracturés au moyen des techniques de boulonnage est le plus souvent étudié et déterminé par référence aux "règles de l'Art" c'est-à-dire par des approches de nature empirique. Au cours de ces dernières années, profitant des nouveaux développements de l'informatique, une volonté de systématisation assez poussée, en quelque sorte de "domestication" de l'empirisme, a vu le jour (Piguet, 1995). Elle a en particulier conduit à la réalisation de systèmes-experts, ou de systèmes d'aide à la décision, avec de nombreuses applications dans le domaine minier

Utilisation de réseaux neuromimétiques pour la localisation automatique d'événements microsismiques

International audienceEn 1992, l'Unite d'Exploitation de Provence des HBCM, en collaboration avec l'INERIS et le LDG, a mis en oeuvre un reseau de telesurveillance microsismique compose de 9 stations de type geophones

Semi-automatic detection and localization of microseismicity induced by a "salt dissolution provoked" cavity collapse

Natural underground cavities, active or abandoned mine workings, particularly when they are shallow, can provoke large scale land subsidence and collapses attended by catastrophic social-economic impacts. The potential of passive microseismic monitoring to prevent such disasters was already indicated by several studies. Nonetheless, to further improve monitoring reliability a better understanding of associated seismicity is inevitable. In this context, within a large multi-parameter research project at Cerville-Buissoncourt in Lorraine, France, the growth of a single, shallow, about 150 m diameter salt cavity created by salt dissolution mining was surveyed from 2004 until 2009 when the cavity reached its critical size and a 'controlled' collapse was initiated. During the experiment, a large microseismic data set was recorded by a triggered, high resolution geophone monitoring system. Initial processing and data inspection reveal very unusual seismic signals mainly appearing in complex swarming sequences (Mercerat et al., 2010; Contrucci et al., 2011). To resolve spatio-temporal characteristics of associated seismicity we developed an semi-automatic seismic event detection and localization algorithm adressing these abnormal signal characteritics. The detector design is based on a spectral envelope function calculated for each seismogram. By this function, coherent signals are distinguished from signals comprising rather randomly distributed frequency proportions as noise or CODA waves. First application tests demonstrated highly improved event detection results when analysing seismic events of highly varying size and duration occurring in a swarming sequence. In addition, we localized the detected seismic events using inter-station amplitude ratios as introduced by Battaglia and Aki (2003) and Taisne et al. (2011). Within this approach, hypocenter source inversion relies on the decay of seismic wave amplitudes along the source-receiver path. As a result, no troublesome a priori phase segmentation is needed and the entire data set can be processed. To calibrate the local seismic attenuation law we used ~700 seismic events with known hypocenter locations found by previous studies (Klein et al., 2011). The final optimized localization algorithm sufficienty constrained the tendency of actual hypocenter source location in the cavity region. Taken all together, our detection and localization strategy provides an appropriate first order approximation to study spatio-temporal attributes of seismicity from huge data sets associated with seismic signals of unknown or complex signature as observed for Cerville-Buissoncourt

Influence of mining excavation on energy redistribution and rockburst potential

International audienceWith the increase of mining depth, rockburst is one of the most serious disasters which threaten the safety of mine operators and the surface stability. Several approaches have been developed since the sixties to assess rockburst potential in underground hardrock mines. Some of the approaches are based on energy balance around mining excavations such as the Energy Release Rate (ERR) that was developed in South Africa and more recently the strain Energy Storage Rate (ESR). This paper presents the results of a detailed numerical modeling case study for the assessment of rockburst potential in a room-and-pillar copper mine in Poland. The method of numerical simulation is a quasi-static finite difference method (FDM - FLAC3D). The Energy Storage Rate (ESR) is numerically calculated to predict burst occurrence

Spectral analysis of surface waves for the characterization of the EDZ in circular galleries

Lors du creusement de galeries profondes ou de tunnels, les propriétés hydromécaniques de la roche encaissante autour de l'ouvrage sont altérées sur une certaine distance qui dépend de la nature de la roche et du type d'excavation. Une telle zone est appelée Excavation Damaged Zone (EDZ). Cette altération de l'encaissant se caractérise par une densification de la fracturation intrinsèque de la roche. La connaissance des caractéristiques mécaniques de l'EDZ ainsi que son extension est actuellement un axe majeur de recherche notamment pour la conception de centres de stockage souterrains des déchets nucléaires. En effet, l'EDZ, par son réseau de fractures, est considéré comme un chemin potentiel pour les radionucléides et donc comme un facteur de possible contamination du milieu. Les méthodes géophysiques initialement utilisées à des échelles kilométriques pour analyser les événements géologiques, sont dorénavant transposées à des échelles métriques voire centimétriques et appliquées en génie civil ou dans tout autre domaine de l'ingénierie. L'intérêt de telles méthodes est leur caractère non destructif qui les rend faciles d'utilisation et généralement moins coûteuses que d'autres méthodes destructives. Elles permettent aussi un suivi dans le temps de l'évolution des propriétés des matériaux auscultés. La MASW (Multiple Acquisition of Surface Wave) est une méthode géophysique utilisant le principe de dispersion des ondes de surface (Park et al, 1999). Cette méthode a été transposée dans ce contexte afin d'obtenir un profil 1D des vitesses des ondes de cisaillement (S) autour d'un ouvrage souterrain et ainsi de déterminer l'extension et les caractéristiques en terme de vitesse des ondes S de l'EDZ. L'intérêt de cette méthode est sa facilité de mise en oeuvre et la possibilité de l'utiliser sans restriction majeure