Limits to mine pillar stability are computed on the basis of flow and fracture mechanisms of local inelastic deformation following a review of the traditional approaches to mine pillar design. Emphasis is on pillars in flat-lying ore deposits. The advent of computers and finite element techniques has eliminated the historic necessity for one- dimensional pillar design thinking. Detailed analyses of stress as well as progressive failure are now possible on a routine basis. A return to fundamentals is explicit in the up-dated design approach advocated here. Ten examples are presented that simultaneously illustrate the over simplification of the one-dimensional view and the improvement in design discrimination between stable and unstable pillar states obtained through application of existing rock mechanics technology.
Les limites de stabilité des piliers de mine sont calculés sur la base des méchan- ismes de flux et de fracture compté sur la déformation local et inélastique suivante un revue des approches traditionnels concernant le dessein des piliers de mine. L'emphase est sur les piliers qui se trouve dans les gisements plats de mineral. La venue des ordinateurs et des techniques de'eléments défini a éliminé la nécessité historique d'une pensé basée sur le dessein des piliers d'une dimension. Les analyses détailés de l'- appui dans les piliers de mine qui comprennent les effects si importants- comme l'inter- action de la voue, du plancher et du pilier aussi bien que le défaut progressif sont main- tenant possibles. Un retour aux bases fondamentales est expliqué dans l'approche de dessein ici préconisée. Dix exemples sont présentés qu'illustre simultanément la sur- simplification de la vue d'une dimension du dessein entre les états stables et non-stables des piliers obtenu par l'application d'une technologie méchanique de pierre existante.
Die Grenzwerte der Stabilität von Stüzpfeilern im Bergbau werden auf der Grundlage der Fluss- und Bruchmechanismen bei örtlich unelastischen Deformationen berechnet, nach- dem herkömmliche Annäherungsverfahren in der Planung dieser Stützpfeiler überprüft wurden. Besondere Beachtung schenkt man dabei den Stützpfeilern in flach liegenden Erzablager- ungen. Durch die Einführung von Computeranlagen und die begrenzten Anwendungsmö glich- keiten donnten die bisherigen historischen Notwendigkeiten (Beschränkungen) ausgeschaltet werden. Detailierte Analysen der Druckverhälnisse bei Stützpfeilern, wichtige Faktoren beinhaltend, wie Deckschicht, Sohle und die Wechselwirkung (das Zusammenspiel) der .Trä- gerkonstruktion, sowie den fortschreitenden Verfall, sind nun auf der Basis von Routine- untersuchungen möglich. Eine Rückkehr zu den Grundlagen wird deutlich in den neusten Planungs- und Entwurfsversuchen, welche hier verteidigt werden. Zehn Beispiele, die hier angeführt sind, veranschaulichen gleichzeitig die grobe Vereinfachung der eindimen- sionalen Betrachtungsweise und die Verbesserung bei der Entwurfsentscheidung zwischen sta- biler und unstabiler Beschaffenheit von Stützpfeilern, welches durch die Anwendung von bereits existierenden Fels-Behandlungs-Techniken erreicht wurde.
The purpose of this paper is to present a mine pillar design procedure of fairly general applicability. This means that heavy reliance is placed on fundamentals. Unnecessary assumptions are minimized as are unnecessary complexities without sacrifice of realism. The criterion for realism is experimental observation; reliability is therefore assured. The proposed procedure is based on existing rock mechanics technology, so that the presentation here is one of advocacy as much as innovation. The under- lying philosophy is that the analysis of stress is relevant to mine pillar design.
There are, of course, various levels of sophistication in mine pillar design. For perspective, four distinct levels are identified here. A brief description of the principal features of each follows.
The first level depends mainly on experience and consists of little more than a guess as to the required dimensions and spacing of pillars. Numbers if any are usually produced on the back of an envelope. A variation on the experience approach is the empirical approach consisting of statistical tabulations of mine pillars that have failed and those that have not (Salamon and Munro, 1967; Salamon, 1967). This approach suffers from several difficulties (Bieniawski, 1967) as well as the usual one inherent in the application of statistical data to an individual case, and is therefore in the guess category. When a particular mine design is under consideration, those in responsible charge want to know whether the pillars will be safe or not. To say that on average the pillars will be safe or that there is a 75 percent chance that they will be safe is not a satisfactory reply to the pillar design question when many millions of dollars may be involved. The pillars must simply be designed to do the job.
The next level of design commonly uses one of the equations of statics, namely the requirement that the algebraic sum of the forces in the vertical direction equals zero.