Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.14
no.4
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pp.151-156
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2011
The domestic mine development community the countermeasure establishment is insufficient about ground sinkage, not only the mine which is a in line is partial from the mine of the most which has become the rest mine and abandoned mine or the index sinkage occurs. The ground sinkage which occurs from the abandoned mine area most after operation is stopped, a long time passes and accurately predicts an occurrence location and a time with the residual sinkage which occurs, is difficult. Underground goaf of the abandoned mine and the closed shaft When considering the potentiality which causes the instability of ground, is a possibility of reaching a damage in the ground infrastructure or life. The underground shaft which is formed specially with mine development and goaf operates with the obstacle factor in the development project of the mine area, the ground sinkage which is caused by with sinkage, operates with the large safety accident occurrence factor where the important infrastructure of the railroad, road, residential area etc. is damaged. Therefore, In this paper, the goaf cave of the abandoned mine area, for the displacement behavior according to the filling factor of the material is to analyze the numerical analysis.
Yao, Lu;Ning, Jiang;Changxiang, Wang;Meng, Zhang;Dezhi, Kong;Haiyang, Pan
Geomechanics and Engineering
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v.32
no.3
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pp.245-254
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2023
Through qualitative analysis and quantitative analysis, the contradictory conclusions about the stability of the settled goaf with two-layer coal seams subject to building load were obtained. Therefore, it is necessary to combine the additional stress method and numerical simulation to further analyze the foundation stability. Through borehole analysis and empirical formula analogy, the height of water-conducting fracture zone in No.4 coal and No.9 coal were obtained, providing the calculation range of water-conducting fracture zone for numerical simulation. To ensure the accuracy of the elastic modulus of broken gangue, the stress-strain curve were obtained by broken gangue compression test in dried state of No.4 coal seam and in soaking state of No.9 coal seam. To ensure the rationality of the numerical simulation results, the actual measured subsidence data were retrieved by numerical simulation. FISH language was used to analyze the maximum building load on the surface and determine the influence depth of building load on the foundation. The critical building load was 0.16 MPa of No.4 settled goaf and was 1.6 MPa of No.9 settled goaf. The additional stress affected the water-conducting fracture zone obviously, resulted in the subsidence of water-conducting fracture zone was greater than that of bending subsidence zone. In this paper, the additional stress method was analyzed by numerical simulation method, which can provide a new analysis method for the treatment and utilization of the settled goaf.
Water-resisting key stratum (WKS) between coal seams is an important barrier that prevents water inrush from goaf in roof under multi-seam mining. The occurrence of water inrush can be evaluated effectively by analyzing the fracture of WKS in multi-seam mining. A "long beam" water inrush mechanical model was established using the multi-seam mining of No. 2+3 and No. 8 coal seams in Xiqu Mine as the research basis. The model comprehensively considers the pressure from goaf, the gravity of overburden rock, the gravity of accumulated water, and the constraint conditions. The stress distribution expression of the WKS was obtained under different mining distances in No. 8 coal seam. The criterion of breakage at any point of the WKS was obtained by introducing linear Mohr strength theory. By using the mechanical model, the fracture of the WKS in Xiqu Mine was examined and its breaking position was calculated. And the risk of water inrush was also evaluated. Moreover, breaking process of the WKS was reproduced with Flac3D numerical software, and was analyzed with on-site microseismic monitoring data. The results showed that when the coal face of No. 8 coal seam in Xiqu Mine advances to about 80 m ~ 100 m, the WKS is stretched and broken at the position of 60 m ~ 70 m away from the open-off cut, increasing the risk of water inrush from goaf in roof. This finding matched the result of microseismic analysis, confirming the reliability of the water inrush mechanical model. This study therefore provides a theoretical basis for the prevention of water inrush from goaf in roof in Xiqu Mine. It also provides a method for evaluating and monitoring water inrush from goaf in roof.
In this paper, simulation tests were conducted with similar materials to study the distribution of residual voids in longwall goaf. Short-time step loading was used to simulate the obvious deformation period in the later stage of arch breeding. Long-time constant loading was used to simulate the rheological stage of the arch forming. The results show that the irregular caving zone is the key area of old goaf for the subsidence control. The evolution process of the stress arch and fracture arch in stope can be divided into two stages: arch breeding stage and arch forming stage. In the arch breeding stage, broken rocks are initially caved and accumulated in the goaf, followed by the step deformation. Arch forming stage is the rheological deformation period of broken rocks. In addition, under the certain loads, the broken rock mass undergoes single sliding deformation and composite crushing deformation. The void of broken rock mass decreases gradually in short-time step loading stage. Under the water lubrication, a secondary sliding deformation occurs, leading to the acceleration of the broken rock mass deformation. Based on above research, the concept of equivalent height of residual voids was proposed, and whose calculation equations were developed. Finally, the conceptual model was verified by the field measurement data.
In the process of mining closely spaced coal seams, the problem of roadway arrangement in lower coal seams has long been a concern. By means of mechanical model calculation and numerical simulation postprocessing, the distribution of the stress deviator below the floor of a goaf and the evolution of the stress deviator in the vertical and horizontal directions are studied under the influence of horizontal stress. The results of this theoretical study and numerical simulation show that the stress deviator decreases exponentially with increasing depth from the floor below the coal side. With the increase in the horizontal stress coefficient λ, the stress deviator concentration area shifts. The stress deviator is concentrated within 10 m below the goaf and 15 m laterally from the coal side; thus, the magnitude of the surrounding rock stress deviator should be considered when planning the construction of a roadway in this area.
Gangue filling in the goaf is an effective measure to control the surface subsidence. However, due to the obvious deformation of gangue compression, the filling effect deserves to be further studied. To this end, the deformation of coal gangue filling in the goaf is analyzed by theoretical analysis, large-scale crushed rock compression test, and field investigation. Through the compression test of crushed rock, the deformation behaviour characteristics and energy dissipation characteristics is obtained and analysed. The influencing factors of gangue filling and predicted amount of main deformation are summarized. Besides, the predicted equation and filling subsidence coefficients of gangue are obtained. The gangue filling effect was monitored by the movement observation of surface rock. Gangue filling can support the roof of the goaf, effectively control the surface subsidence with little influence on the ground villages. The premeter and equations of the main deformation in the gangue filling are verified, and the subsidence coefficient is further reduced by adding cemented material or fine sand. This paper provides a practical and theoretical reference for further development of gangue filling.
The coal wall, gob-side backfill, and gangues in goaf, constitute the support system for Gob-side entry retaining (GER) in coal mines. Reasonably allocating and utilizing their bearing capacities are key scientific and technical issues for the safety and economic benefits of the GER technology. At first, a mechanical model of GER was established and a governing equation for coordinated bearing of the coal-backfill-gangue support system was derived to reveal the coordinated bearing mechanism. Then, considering the bearing characteristics of the coal wall, gob-side backfill and gangues in goaf, their quantitative design methods were proposed, respectively. Next, taking the No. 2201 haulage roadway serving the No. 7 coal seam in Jiangjiawan Mine, China, as an example, the design calculations showed that the strains of both the coal wall and gob-side backfill were larger than their allowable strains and the rotational angle of the lateral main roof was larger than its allowable rotational angle. Finally, flexible-rigid composite supporting technology and roof cutting technology were designed and used. In situ investigations showed that the deformation and failure of surrounding rocks were well controlled and both the coal wall and gob-side backfill remained stable. Taking the coal wall, gob-side backfill and gangues in goaf as a whole system, this research takes full consideration of their bearing properties and provides a quantitative basis for design of the support system.
This study is to examine a relation between coal mining subsidence occurrence at abandoned underground coal mines and underground goaf with respect to surface geology, subsurface structure, depth and thickness of coal beds and the distribution of drifts. A study is carried out at the site where susceptibility of coal mining subsidence was proven high in a previous study. In that previous study, the susceptibility of coal mining subsidence was spatially analyzed by GIS using digitized geological maps, investigation reports, digitized mining tunnel maps without consideration of subsurface structure and the multi-level arrangement of drifts. Here we analyze geological characteristics around the goaf and the distribution of coal seam based upon digitized geological maps and investigation reports on the study area. And digitized mining tunnel maps are also used to analyze the depth and multi-level arrangement of drifts. The results show that weakened surface rock strength, relatively shallow depth and large thickness of coal seam below the surface are closely related to the coal mining subsidence occurrence. Complicatedly inter-connected drifts, shallow depth of drifts and surface rock fractures are revealed as additional control factors affecting coal mining subsidence. These factors examined in this study as well as original factors should be taken into account for the quantitative estimation of coal mining subsidence occurrence at abandoned underground coal mine.
Hyun-Bae Park;Seong-Woo Moon;Sejeong Ju;Jeungeum Lee;Yong-Seok Seo
The Journal of Engineering Geology
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v.34
no.1
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pp.1-12
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2024
South Korea's mining industry was actively developed until 1980, but subsequent declining profitability forced many mines to close. Most of the abandoned mines are susceptible to persistent subsidence because of the length of time since mining ceased. Accurate prediction of the locations and times of subsidence is difficult; therefore, this study aims to apply continuum analysis to past cases of subsidence to establish a method of predicting the location and magnitude of future subsidence. The study area is an area of ○○ mining located between the Yangsan fault zone and the Moryang fault zone, in which three subsidence events occurred between 2005 and 2009. Drilling surveys and electrical resistivity surveys were performed at subsidence sites determined the distribution of strata, and through laboratory tests obtained the physico-mechanical properties of the rock. Numerical analysis of the results found that the plastic status area includes the areas of actual subsidence and that continuum analysis can also be used to predict the location and magnitude of subsidence caused by mine goaf.
The reasonable setting of coal pillar width plays a key role in guaranteeing the steadiness of surrounding rock of fully mechanized caving gateroad driving along the next goaf. Based on the engineering background of the Bayangaole mine, the discrete element method was used to simulate the fracture evolution of coal pillars with different pillar widths. The results show that the damage rate of the coal pillar increases with the decrease in the width of the coal pillar. Once the coal pillar width is smaller than 6 m, cracks run through the coal pillar, and the coal pillar is completely damaged. In the middle of the coal pillar, which has a width of 6 m and above, there is a relatively complete area with low damage. The results show that the pillar width of 6 m is the most appropriate. Field tests prove that the reserved width of a 6 m small coal pillar can effectively control the surrounding rock deformation, ensuring the overall steadiness of the gateroad in the thick coal seam. It is hoped that this study will offer some reference for the determination of the reasonable size of the coal pillar.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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