TY - BOOK

T1 - Gebirgsmechanische Aspekte des "Post Pillar" - Abbauverfahrens

AU - Blaha, Hannes

N1 - nicht gesperrt

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Das „Post Pillar“ Abbauverfahren ist eine Abbaumethode, welche vor allem in flach bis mittelsteil gelagerten Lagerstätten mit begrenzter Ausdehnung und hohen Freiheitsgraden bezüglich der Anpassung an die Lagerstätte, sowohl vertikal als auch lateral, zur Anwendung kommt. Da das Abbausystem insgesamt flexibel ist und der Abbau unter Einsatz von Versatz von unten nach oben geführt wird, geht der Abbau nicht nur in die Breite sondern auch in die Höhe, d.h. es kommt zur Ausbildung einer komplexen Abbaugeometrie. Der Abbau in die Breite, dies geschieht hauptsächlich beim Abbau der ersten Scheiben, bewirkt die Ausbildung eines Spannungsgewölbes und somit Festenbelastungen, welche von der Breite des Baufeldes abhängen. Der folgende Abbau in die Höhe bewirkt ein Schlankerwerden der im Versatz eingebetteten Bergfesten. Diese Veränderung der Geometrie des Abbaus führt dazu, dass die Festen immer höher, d.h. schlanker und somit weicher werden. In einem verformungskontrollierten Belastungssystem , wie dem „Post Pillar“ Abbauverfahren bedeutet dies, dass die Festenbelastung mit zunehmender Abbauhöhe abnimmt. Der Abbau in die Höhe bewirkt nicht nur das Schlankerwerden der Bergfesten, sondern auch einen Einfluss von der Geometrie des Abbaufeldes. Das Abbaufeld verwandelt sich in seinem Erscheinungsbild von einem liegenden Rechteck nach dem Abbau der ersten Abbauscheiben zu einem stehenden Rechteck am Ende des Abbaus. Dieses stehende Rechteck kann bei genügend großen Horizontalspannungen im Gebirge regelrecht „ausgequetscht“ werden und entlastet damit zusätzlich die Bergfesten. Es konnte klar dargestellt werden, dass die „Theorie der zugeordneten Flächen“ für das „Post Pillar“ Abbauverfahren nicht angewendet werden kann. Die Festigkeit der im Versatz eingebetteten Bergfesten ist weitgehend unbekannt. Einerseits liegen die schlanken Festen außerhalb der gesicherten Erfahrungsbereiche klassischer Örterbausituationen im Hartgestein mit einem B/H Verhältnis von zumindest B/H > 0,5 und andererseits ist der Einfluss geologischer Diskontinuitäten bei dieser Festenhöhe noch nicht im Detail untersucht worden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Versatz einen größeren Einfluss auf seine Umgebung nimmt als bisher angenommen. Durch seine flächenhafte Wirkung ergeben schon kleine Druckfestigkeiten große Reaktionswiderstände. Die Interaktion zwischen der Bergfeste und dem Versatzkörper konnte in Form von Spannungsverläufen und Konvergenzverteilungen mittels der numerischen Simulation dargestellt werden. Als eine der wichtigsten Erkenntnisse stellte sich die Frage der Stabilität des Gesamtsystems „Post Pillar“ Abbauverfahren heraus. Im Zuge der Diskussion rund um die Thematik zeigt sich die Baufeldbreite als ein Schlüsselparameter für eine erfolgreiche Anwendung des Abbauverfahrens. Die Baufeldbreite bestimmt zum einen die Belastung der Bergfesten und zum anderen den Grad der Stabilität. Breitere Abbaufelder ergeben größere Festenbelastungen aber auch eine insgesamt instabilere Gesamtsituation. Andererseits wird die Abbaugeometrie mit zunehmender Höhe des Abbaubereiches steifer. Neben der durch die Abbaukonvergenz verursachten verformungskontrollierten Belastung der Bergfesten muss bei breiten und hohen Abbaugeometrien die Möglichkeit zusätzlicher Festenbelastung durch die Totlast, der sich im Firstbereich des Abbaus auftretenden Auflockerungszone, berücksichtigt werden. Die dadurch verursachte Zusatzlast nimmt mit dem Quadrat der Baufeldbreite zu. Im Endstadium eines sehr hohen „Post Pillar“ Abbaubereiches kann es zur Ausbildung von ausgeprägten Scherzonen oberhalb des Abbaus und damit zu einer zusätzlichen Festenbelastung kommen. Die damit verbundene Sicherheitsproblematik ist vor allem bei der plötzlichen Erweiterung der Breite des Abbaufeldes durch den Abbau von Sicherheitsfesten, vor allem in der Endphase des Abbaus, zu berücksichtigen.

AB - Das „Post Pillar“ Abbauverfahren ist eine Abbaumethode, welche vor allem in flach bis mittelsteil gelagerten Lagerstätten mit begrenzter Ausdehnung und hohen Freiheitsgraden bezüglich der Anpassung an die Lagerstätte, sowohl vertikal als auch lateral, zur Anwendung kommt. Da das Abbausystem insgesamt flexibel ist und der Abbau unter Einsatz von Versatz von unten nach oben geführt wird, geht der Abbau nicht nur in die Breite sondern auch in die Höhe, d.h. es kommt zur Ausbildung einer komplexen Abbaugeometrie. Der Abbau in die Breite, dies geschieht hauptsächlich beim Abbau der ersten Scheiben, bewirkt die Ausbildung eines Spannungsgewölbes und somit Festenbelastungen, welche von der Breite des Baufeldes abhängen. Der folgende Abbau in die Höhe bewirkt ein Schlankerwerden der im Versatz eingebetteten Bergfesten. Diese Veränderung der Geometrie des Abbaus führt dazu, dass die Festen immer höher, d.h. schlanker und somit weicher werden. In einem verformungskontrollierten Belastungssystem , wie dem „Post Pillar“ Abbauverfahren bedeutet dies, dass die Festenbelastung mit zunehmender Abbauhöhe abnimmt. Der Abbau in die Höhe bewirkt nicht nur das Schlankerwerden der Bergfesten, sondern auch einen Einfluss von der Geometrie des Abbaufeldes. Das Abbaufeld verwandelt sich in seinem Erscheinungsbild von einem liegenden Rechteck nach dem Abbau der ersten Abbauscheiben zu einem stehenden Rechteck am Ende des Abbaus. Dieses stehende Rechteck kann bei genügend großen Horizontalspannungen im Gebirge regelrecht „ausgequetscht“ werden und entlastet damit zusätzlich die Bergfesten. Es konnte klar dargestellt werden, dass die „Theorie der zugeordneten Flächen“ für das „Post Pillar“ Abbauverfahren nicht angewendet werden kann. Die Festigkeit der im Versatz eingebetteten Bergfesten ist weitgehend unbekannt. Einerseits liegen die schlanken Festen außerhalb der gesicherten Erfahrungsbereiche klassischer Örterbausituationen im Hartgestein mit einem B/H Verhältnis von zumindest B/H > 0,5 und andererseits ist der Einfluss geologischer Diskontinuitäten bei dieser Festenhöhe noch nicht im Detail untersucht worden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Versatz einen größeren Einfluss auf seine Umgebung nimmt als bisher angenommen. Durch seine flächenhafte Wirkung ergeben schon kleine Druckfestigkeiten große Reaktionswiderstände. Die Interaktion zwischen der Bergfeste und dem Versatzkörper konnte in Form von Spannungsverläufen und Konvergenzverteilungen mittels der numerischen Simulation dargestellt werden. Als eine der wichtigsten Erkenntnisse stellte sich die Frage der Stabilität des Gesamtsystems „Post Pillar“ Abbauverfahren heraus. Im Zuge der Diskussion rund um die Thematik zeigt sich die Baufeldbreite als ein Schlüsselparameter für eine erfolgreiche Anwendung des Abbauverfahrens. Die Baufeldbreite bestimmt zum einen die Belastung der Bergfesten und zum anderen den Grad der Stabilität. Breitere Abbaufelder ergeben größere Festenbelastungen aber auch eine insgesamt instabilere Gesamtsituation. Andererseits wird die Abbaugeometrie mit zunehmender Höhe des Abbaubereiches steifer. Neben der durch die Abbaukonvergenz verursachten verformungskontrollierten Belastung der Bergfesten muss bei breiten und hohen Abbaugeometrien die Möglichkeit zusätzlicher Festenbelastung durch die Totlast, der sich im Firstbereich des Abbaus auftretenden Auflockerungszone, berücksichtigt werden. Die dadurch verursachte Zusatzlast nimmt mit dem Quadrat der Baufeldbreite zu. Im Endstadium eines sehr hohen „Post Pillar“ Abbaubereiches kann es zur Ausbildung von ausgeprägten Scherzonen oberhalb des Abbaus und damit zu einer zusätzlichen Festenbelastung kommen. Die damit verbundene Sicherheitsproblematik ist vor allem bei der plötzlichen Erweiterung der Breite des Abbaufeldes durch den Abbau von Sicherheitsfesten, vor allem in der Endphase des Abbaus, zu berücksichtigen.

KW - Post Pillar

KW - Festen

KW - Versatz

KW - Standfestigkeit

KW - Stabilität

KW - post-pillar

KW - pillar

KW - backfill

KW - pillar strength

KW - stability

M3 - Dissertation

ER -