TY - THES

T1 - Gebirgsmechanische Betrachtung und Beschreibung des Festenverhaltens in einem tiefen österreichischen Hartgesteinsbergbau

AU - Daborer, Andreas

N1 - gesperrt bis 03-12-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - In einem tiefen österreichischen Hartgesteinsbergbau wird an einer gebirgsmechanischen Optimierung des Abbauzuschnitts des Teilsohlenkammerbaus gearbeitet. Bei den betrachteten Abbauzuschnitten stellen Bergfestensysteme und deren Verhalten eine entscheidende Rolle für die lokale und regionale Stabilität dar. Die Diplomarbeit betrachtet Aspekte betreffend des Festenverhaltens, das unter anderem die Festensteifigkeit, die Festenfestigkeit und die Festenbelastung umfasst. Die Arbeit beinhaltet eine ausführliche Rückanalyse des Festensystems, wobei mit Hilfe von Parameterstudien das Verhalten der Festen untersucht wird. Diese Analyse wird durch Beobachtungen im bestehenden Abbau und insbesondere einer Abbaustrecke im Auflagerbereich, die im Zuge des Abbaus zunehmend stärker belastet wird, unterstützt. Dabei wird vor allem auf die Wechselwirkungen zwischen Gebirgseigenschaften, Festenfestigkeit, Festensteifigkeit sowie regionale Spannungsumlagerungen eingegangen. Numerische Simulationen sowie die oben erwähnten Beobachtungen werden für diesen Teil der Arbeit herangezogen. Die Analysen untergliedern sich in zwei verschiedene Fälle. Als Erstes wird die Annahme getroffen, dass das Festensystem nicht zur regionalen Stabilität beiträgt. In diesem Fall werden neben den Abbaukammern auch die Festen als abgebaut betrachtet. Dabei wird der Einfluss von unterschiedlichen Bankungsmächtigkeiten in der Firste und deren Wechselwirkungen, jener der Gebirgsparameter, jener der Baufeldbreite sowie jener unterschiedlicher Schiefermächtigkeiten auf die Spannungssituation im Auflagerbereich sowie im Hangenden des Abbaufeldes untersucht. Der zweite Fall baut auf den Ergebnissen des ersten Falls auf. Die Festen werden in diesem als tragend angenommen, wobei sie das Gebirge sowohl lokal als auch zumindest teilweise regional stützen. Die Ausbildung der Hangendschichten und der sich daraus ergebende Modus der Festenbelastung werden dabei als Biegebalken und als Totlast modelliert. Um die Auswirkungen eines unterschiedlichen Festenverhaltens zu betrachten, erfolgt einerseits eine Variation der Festensteifigkeit über eine Änderung des E-Moduls sowie andererseits durch Annahme einer konstanten Festenspannung. Anschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse für eine Diskussion der Auswirkung von einzelnen Einflussparametern auf geänderte Festengeometrien herangezogen. Die Parameterstudien dieser Arbeit im Zusammenhang mit den in-situ Beobachtungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis des Verhaltens von Abbaufestensystemen mit begrenzter Baufeldbreite.

AB - In einem tiefen österreichischen Hartgesteinsbergbau wird an einer gebirgsmechanischen Optimierung des Abbauzuschnitts des Teilsohlenkammerbaus gearbeitet. Bei den betrachteten Abbauzuschnitten stellen Bergfestensysteme und deren Verhalten eine entscheidende Rolle für die lokale und regionale Stabilität dar. Die Diplomarbeit betrachtet Aspekte betreffend des Festenverhaltens, das unter anderem die Festensteifigkeit, die Festenfestigkeit und die Festenbelastung umfasst. Die Arbeit beinhaltet eine ausführliche Rückanalyse des Festensystems, wobei mit Hilfe von Parameterstudien das Verhalten der Festen untersucht wird. Diese Analyse wird durch Beobachtungen im bestehenden Abbau und insbesondere einer Abbaustrecke im Auflagerbereich, die im Zuge des Abbaus zunehmend stärker belastet wird, unterstützt. Dabei wird vor allem auf die Wechselwirkungen zwischen Gebirgseigenschaften, Festenfestigkeit, Festensteifigkeit sowie regionale Spannungsumlagerungen eingegangen. Numerische Simulationen sowie die oben erwähnten Beobachtungen werden für diesen Teil der Arbeit herangezogen. Die Analysen untergliedern sich in zwei verschiedene Fälle. Als Erstes wird die Annahme getroffen, dass das Festensystem nicht zur regionalen Stabilität beiträgt. In diesem Fall werden neben den Abbaukammern auch die Festen als abgebaut betrachtet. Dabei wird der Einfluss von unterschiedlichen Bankungsmächtigkeiten in der Firste und deren Wechselwirkungen, jener der Gebirgsparameter, jener der Baufeldbreite sowie jener unterschiedlicher Schiefermächtigkeiten auf die Spannungssituation im Auflagerbereich sowie im Hangenden des Abbaufeldes untersucht. Der zweite Fall baut auf den Ergebnissen des ersten Falls auf. Die Festen werden in diesem als tragend angenommen, wobei sie das Gebirge sowohl lokal als auch zumindest teilweise regional stützen. Die Ausbildung der Hangendschichten und der sich daraus ergebende Modus der Festenbelastung werden dabei als Biegebalken und als Totlast modelliert. Um die Auswirkungen eines unterschiedlichen Festenverhaltens zu betrachten, erfolgt einerseits eine Variation der Festensteifigkeit über eine Änderung des E-Moduls sowie andererseits durch Annahme einer konstanten Festenspannung. Anschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse für eine Diskussion der Auswirkung von einzelnen Einflussparametern auf geänderte Festengeometrien herangezogen. Die Parameterstudien dieser Arbeit im Zusammenhang mit den in-situ Beobachtungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis des Verhaltens von Abbaufestensystemen mit begrenzter Baufeldbreite.

KW - Gebirgsmechanik

KW - Numerische Simulationen

KW - rock mechanics

KW - numerical simulations

M3 - Masterarbeit

ER -