A Study on the Rockmass Failure and Dimension of Gangway in Underground Limestone Mines

doi:None

All Issue

2006 Vol.43, Issue 5 Preview Page Next Page

A Study on the Rockmass Failure and Dimension of Gangway in Underground Limestone Mines 석회석 지하채굴 광산에서의 암반파괴 및 갱도규격 연구: 선우춘, 정용복
Choon Sunwoo and Yong-Bok Jung

31 October 2006. pp. 416-428

PDF

Abstract

Underground mining is a dynamic operation, and the instability of mine structures is mainly due to structurally controlled gravity fallouts, blasting and induced stresses in rockmass around the openings. In this paper, the different modes of local rockmass failures such as rockfall, exfoliation, spalling, wedge failures, pillar failures and those of regional rockmass failures such as sinkhole formations and landslides associated with underground limestone mines are discussed. It is generally seen that most of the geotechnical failures have sufficient warning signs before the catastrophic failure. If these precursors are timely recognized, at least some of the mine failures may be averted. A detailed investigations were carried out to apply rockmass classification system for the evaluation of stability and safe span limits in the underground limestone mine opening. In the absence of the standard for determining rock support design, rock mass classification system serves as a main practical basis for the design of underground mining operations. We suggested the unsupported width and height of mining openings corresponding to RMR values in underground limestone mines.

Keywords

Underground limestone mine

Rockmass failure

Subsidence

Rockmass classification

Room and pillar

지하채광에 있어서 가장 문제가 되는 광산 암반구조물의 불안정성은 암반의 구조적인 문제와 발파진동에 의해 발생하는 낙석 및 낙반과 유도응력에 의한 공동주변 및 광주에서 암반파괴가 주를 이룬다. 이 논문에서는 석회석 지하채굴광산에서 발생되는 낙석, 암석의 박리, 쐐기파괴, pillar에서의 파괴 등과 같은 국부적인 파괴와 싱크홀, 지표침하와 관련된 산사태와 같은 광역적인 파괴 등 다른 형태의 암반파괴에 대해 언급하고자 한다. 지반공학적인 파괴의 대부분은 일반적으로 심각한 파괴가 발생하기 전에 사전징조를 나타낸다. 만약에 이러한 징조들이 적절한 시기에 파악된다면, 적어도 광산에서 상당부분의 파괴를 피할 수 있을 것이다. 석회석 지하채광장과 갱도에서 암반분류법을 적용하여 현재 운영되고 있는 지하갱도의 안전성과 갱도크기의 적정성을 평가하기 위해서 석회석 광산을 대상으로 암반조사가 이루어 졌다. 갱도지보를 결정하기 위한 일반적인 기준이 없기 때문에 기존의 암반분류법은 갱도 설계에 있어서 좋은 수단이 될 수 있다. 따라서 RMR 암반분류법을 이용하여 무지보로 갱도를 유지할 수 있는 채광장 및 갱도의 폭 및 높이를 제안하였다.

키워드

석회석 지하채굴광산

암반파괴

지표침하

암반분류법

주방식 채광법

References

선우춘, Rao, 정소걸, 최성웅, 전양수, 2003, “암반분류법에 의한 석회석 광산갱도크기의 적정성 검토연구”, 한국지질자원연구원논문집, 제7권 4호, pp. 37-48.
선우춘, Rao, 정소걸, 전양수, 2004, “석회석 광산에서의 GSI 분류법에 의한 암반특성연구”, 터널과 지하공간, 한국암반공학회, 제14권 2호, pp. 86-96.
선우 춘, 정용복, 2005a, “Stability graph method에 의한 석회석 지하채굴 공동의 안정성 평가”, 터널과 지하공간, 한국암반공학회, 제15 5호, pp. 368-377.
선우 춘외, 2005b, “석회석 광산의 갱내 채광장 및 갱도의 안전유지 기술연구”, 한국지질자원연구원 보고서, GAA2003006-2005(3), 150p.
선우춘, 정용복, 2005c, “석회석 갱내채광 광산의 기술현황분석”, 한국지질자원연구원 논문집, KIGAM Bulletine, 제9권 2호, pp. 20-32.
선우춘, 송원경, 류동우, Rao, 2006, “D 석회석 폐광산의 지표침하 원인분석 및 예상위험구역 예측”, 한국지구시스템공학회지, 제43권 1호, pp. 1-12.
Barton, N., Lien, R. and Lunde, J., 1974, “Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Rock Support”, Rock Mechanics, Vol. 6, pp. 189-236.
Bieniawski, Z.T., 1973, “Engineering classification of rock masses”. Trans S. Afr Inst Civ. Eng., Vol. 15, No. 12, pp. 335-344.
Bieniawski, Z.T., 1984, “Rock mechanics design in mining and tunnelling”, AA Balkema, 272p.
Bieniawski, Z.T., 1989, “Engineering rock mass classification”, John Wiley & sons, New York, 251p.
Diederichs, M.S. and Kaiser, P.K., 1999, “Stability of large excavations in laminated hard rock masses: the voussoir analogue revisited”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 36, pp. 97-117.
Harmin, H., 1982, “Choosing an underground mining method”, Under ground mining methods handbook, Hustrulid, W.A. ed., SME, New York, pp88-112.
Hoek, E. and Brown, E.T., 1997, “Practical Estimates of Rock Mass Strength”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci., Vol. 34, No. 8, pp. 1165-1186.
Matheson, G.M. and Eckert-Clift, A.D., 1986, “Characteristics of chimney subsidence and sinkhole development from abandoned underground coal mines along the Colorado Front Range”, Proceedings of the 2nd Workshop on Surface Subsidence due to Underground Mining, West-Virginia University, Morgantown, WV, pp. 204-214.
Piggott, R.J. and Eynon, P., 1977, “Ground movements arising from the presence of shallow abandoned mine workings”, Proceedings of the Conference on Large Ground Movements and Structures, UWIST, Cardiff, Geddes J.D.(ed), Pentech Press, pp. 749-80.
Szwedzicki, T., 1999, “Pre- and post-failure ground behaviour: case studies of surface crown pillar collapse”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 36, pp. 351-359.
Szwedzicki, T., 2000, “The effect of mining geometry on stability of rock mass around underground excavation”, Mine Resour Eng 2000, Vol. 9, No.2, pp. 268-278.
Szwedzicki, T., 2001, “Geotechnical precursors to large scale ground collapse in mines”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 38, pp. 957-965.
Szwedzicki, T., 2003, “Rock mass behaviour prior to failure”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 40, pp. 573-584.

Information

Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
Publisher(Ko) :한국자원공학회
Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
Volume : 43
No :5
Pages :416-428

[1] 선우춘, Rao, 정소걸, 최성웅, 전양수, 2003, “암반분류법에 의한 석회석 광산갱도크기의 적정성 검토연구”, 한국지질자원연구원논문집, 제7권 4호, pp. 37-48.

[2] 선우춘, Rao, 정소걸, 전양수, 2004, “석회석 광산에서의 GSI 분류법에 의한 암반특성연구”, 터널과 지하공간, 한국암반공학회, 제14권 2호, pp. 86-96.

[3] 선우 춘, 정용복, 2005a, “Stability graph method에 의한 석회석 지하채굴 공동의 안정성 평가”, 터널과 지하공간, 한국암반공학회, 제15 5호, pp. 368-377.

[4] 선우 춘외, 2005b, “석회석 광산의 갱내 채광장 및 갱도의 안전유지 기술연구”, 한국지질자원연구원 보고서, GAA2003006-2005(3), 150p.

[5] 선우춘, 정용복, 2005c, “석회석 갱내채광 광산의 기술현황분석”, 한국지질자원연구원 논문집, KIGAM Bulletine, 제9권 2호, pp. 20-32.

[6] 선우춘, 송원경, 류동우, Rao, 2006, “D 석회석 폐광산의 지표침하 원인분석 및 예상위험구역 예측”, 한국지구시스템공학회지, 제43권 1호, pp. 1-12.

[7] Barton, N., Lien, R. and Lunde, J., 1974, “Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Rock Support”, Rock Mechanics, Vol. 6, pp. 189-236.

[8] Bieniawski, Z.T., 1973, “Engineering classification of rock masses”. Trans S. Afr Inst Civ. Eng., Vol. 15, No. 12, pp. 335-344.

[9] Bieniawski, Z.T., 1984, “Rock mechanics design in mining and tunnelling”, AA Balkema, 272p.

[10] Bieniawski, Z.T., 1989, “Engineering rock mass classification”, John Wiley & sons, New York, 251p.

[11] Diederichs, M.S. and Kaiser, P.K., 1999, “Stability of large excavations in laminated hard rock masses: the voussoir analogue revisited”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 36, pp. 97-117.

[12] Harmin, H., 1982, “Choosing an underground mining method”, Under ground mining methods handbook, Hustrulid, W.A. ed., SME, New York, pp88-112.

[13] Hoek, E. and Brown, E.T., 1997, “Practical Estimates of Rock Mass Strength”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci., Vol. 34, No. 8, pp. 1165-1186.

[14] Matheson, G.M. and Eckert-Clift, A.D., 1986, “Characteristics of chimney subsidence and sinkhole development from abandoned underground coal mines along the Colorado Front Range”, Proceedings of the 2nd Workshop on Surface Subsidence due to Underground Mining, West-Virginia University, Morgantown, WV, pp. 204-214.

[15] Piggott, R.J. and Eynon, P., 1977, “Ground movements arising from the presence of shallow abandoned mine workings”, Proceedings of the Conference on Large Ground Movements and Structures, UWIST, Cardiff, Geddes J.D.(ed), Pentech Press, pp. 749-80.

[16] Szwedzicki, T., 1999, “Pre- and post-failure ground behaviour: case studies of surface crown pillar collapse”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 36, pp. 351-359.

[17] Szwedzicki, T., 2000, “The effect of mining geometry on stability of rock mass around underground excavation”, Mine Resour Eng 2000, Vol. 9, No.2, pp. 268-278.

[18] Szwedzicki, T., 2001, “Geotechnical precursors to large scale ground collapse in mines”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 38, pp. 957-965.

[19] Szwedzicki, T., 2003, “Rock mass behaviour prior to failure”, Int. J Rock Mech Min Sci Geomech, Vol. 40, pp. 573-584.

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers ISSN:2288-0291(Print) 2288-2790(Online) 한국자원공학회지

All Issue