Rock stability analysis – A case study

Université Mohammed V, Ecole Mohammadia d’Ingénieurs, Laboratoire de Géophysique Appliquée, de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur et de l’environnement, Rabat, Maroc

Abstract

The problems of the stability of the mineral-bearing structure ST2 at 560 m of depth in the east zone of Bou-azzer mine disturbs the advance of the exploitation. The geological and structural study based on field observations and the analysis of core drilling shows the presence of altered and fractured diorite surmounted by cobalt mineralization. Based on the empirical methods of Barton (Q-system) and Bieniawski (RMR) the bed rock is classified as poor quality. The analytical study made it possible to dimension supporting by bow-pieces and bolting. The existence of several types of discontinuities (fault, diaclases and joints) has made the realization of numerical simulation by the finite elements method very difficult. These discontinuities create a network of natural fractures which cut out the blocks in various forms likely to be detached or slip into the excavation, thus encouraging the infiltration of water creating pressure on the massif. The classical studies show their limits in practice for installation of supporting because they must take into account the characteristics of discontinuities. Hence a structural analysis of the massif is essential. The cracking survey of ST2 at 560 m of depth in the east zone of Bou-azzer mine at 560m of depth, and their processing by the DIPS software, showed the existence of three main families of discontinuity NW-SE with a dip of 75SW, NS subverticale and NE-SW with a dip of 57NW, and two families of minor joints NW-SE and NE-SW with successive dips of 40SW and 75SE. The analysis of fracturing surveys allowed us to evaluate the risks of falling blocks and the families of discontinuity responsible for them, and to limit the zones presenting a risk of slip and the families responsible for them. The importance of this study is of knowing how and where to put supporting to be opposed to the risk of fall and tilting of the blocks, caused by the network of discontinuities of the massif.

Résumé

Les problèmes de la stabilité de la mine de Bou-azzer zone Est au niveau de la structure minéralisée ST2 à 560 m de profondeur perturbe l’avancement de l’exploitation. L’étude géologique et structurale basées sur les observations de terrain et l’analyse des sondages carottés, montre la présence de la diorite altérée et fracturée surmontée de la minéralisation de Cobalt constituée de Skuttérudite et la Safflorite, et parfois Loellingite qui entre en contact avec la serpentine. En se basant sur les méthodes empiriques Barton (Qsystème), ou Bieniawski (RMR) le terrain est classé de qualité médiocre, l’étude analytique a permis de dimensionner le soutènement par cintres et boulons d’encrages. L’existence de plusieurs type de discontinuités (faille, diaclases et joints) ont rendu la réalisation de simulation numérique par la méthode des éléments finis très difficile, ces discontinuités créent un réseau de fractures naturelles qui découpent les blocs en différentes formes susceptibles de se détacher ou de glisser dans l’excavation, favorisant ainsi l’infiltration des eaux créant une pression sur le massif. Les études classiques entamées précédemment montrent leurs limites en pratique pour la pose du soutènement, parce qu’ils doivent prendre en considération les caractéristiques des discontinuités. D’où une analyse structurale du massif s’avère indispensable. Les levées de la fissuration au niveau -560 dans la ST2 de la mine de Bou-azzer Est, et leurs traitement par le logiciel DIPS, a montré l’existence de trois familles de discontinuité principales NW-SE avec un pendage de 75SW, N-S subverticale et NE-SW avec un pendage de 57NW et deux familles de joints mineurs NW-SE et NE-SW avec des pendages successive de 40SW et 75SE. Le traitement des relevées de la fracturation nous a permis d’évaluer les risques de chute de blocs et les familles de discontinuité qui en sont responsables, et de limiter les zones présentant un risque de glissement et les familles qui en sont responsable. L’importance de cette étude est de savoir comment et où mettre le soutènement pour s’opposer au risque de chute et de basculement des blocs, provoqué par le réseau de discontinuité du massif.