Rock Mechanics considerations in mine design and monitoring for deep, high stress mining
environments at INCO Ltd., Ontario Division
Chris C. Langille,
Supervisor of Rock Mechanics and Ground Control
INCO Limited, Ontario Division, Copper Cliff, Ontario, Canada
Denis Thibodeau,
Rock Mechanics Specialist
INCO Ltd, Creighton Mine, Copper Cliff, Ontario, Canada
Samantha Espley-Boudreau,
Rock Mechanics Engineer
INCO Ltd, Mines Research, Copper Cliff, Ontario, Canada
D. O'Donnell, Inco Ltd;
Ground Control Specialist
INCO Ltd, Frood-Stobie Mines
ABSTRACT:
With the increasing depths come higher and higher in-situ stresses, which lead to higher induced stress
affecting mining operations. Mining at depth is associated with random occurrences of rockbursts and
mining induced seismic events. Creighton Mine records on average 100 events per day (> magnitude -1)
on the local source location microseismic system. Optimal design, with far field horizontal stress in excess
of 100 MPa, must be achieved using experience gained to confirm theories upon which the original design
was based. There exists a significant database of observations and experience with the development and
mining of the 6600 to 7200 level mining block upon which to base future design considerations for both the
development and production phases of operation.
This paper highlights the implications of rock mechanics and ground control issues on setting design
guidelines for development, production and infrastructure in Creighton's Deep Orezone (below 7200-feet
depth). The design rationale used for the development and production of the 7000 to 7200 Level mining
block confirmed techniques such as development sequence, development destress blasting and centre out
production stope sequencing most appropriate for these mining conditions. Elastic theory was used to
establish a wedge shaped, en-echelon mining front (from west to east) for the development headings. The
pillars between development sills were designed as yielding pillars, at a 1:1 width to height ratio. They were
heavily destress blasted during development to "fail" the core of the pillar in order to reduce the potential
for pillar bursts during production blasting and mucking access, then the failed pillar was contained in place
by weld mesh and friction bolts. Finally, a pillarless, centre-out mining sequence was adopted, to eliminate
creation of receding pillars and bursting associated with failure. Non-linear numerical modelling was used
to optimize the mining sequence for mining below based upon a back analysis of the mining sequence from
7000 to 7200 levels. In order to be successful in bulk mining at this depth, rock mechanics plays a
significant role and the design of deeper levels at Creighton Mine can benefit from lessons learned in the
initial bulk mining block from 6600 to 7200 levels.
Résumé: Plus la profondeur est importante, plus les contraintes in-situ le sont également, ce qui occasionne
d'importantes contraintes induites par l'activité minière qui influencent les opérations minières.
L'exploitation en profondeur est associée avec des coups de toit ou des événements sismiques qui sont
inattendus et provoqués par l'exploitation minière. La conception optimale, en tenant compte des
contraintes horizontales in-situ de plus de 100 MPa, doit se faire grâce à l'expérience acquise afin de
confirmer les hypothèses utilisées lors de la conception initiale. La conception future des étapes de
développement et de production se fait à partir des observations et de l'expérience acquise lors du
développement et de l'exploitation des chantiers des niveaux 6600 à 7200.
Cet article souligne la contribution de la mécanique des roches et du contrôle des terrains pour établir les
lignes directrices utilisées dans la conception du développement, de la production et des infrastructures du
gisement profond de la mine Creighton (sous 7200 pieds de profondeur). Le raisonnement à la base de la
conception du développement et de l'exploitation des chantiers du niveau 6600 au niveau 7200 confirme
que l'ordre du fonçage des galeries, les tirs de relâchement des contraintes (les saignées) et l'ordre
d'exploitation des chantiers à partir du centre du gisement vers l'extérieur sont les techniques les mieux
adaptées pour ces conditions d'exploitations. Le succès de l'exploitation en masse à cette profondeur
dépend du rôle important que joue la mécanique des roches. La conception des niveaux les plus profonds
de la mine Creighton bénéficie des leçons apprises lors des étapes initiales de l'exploitation en masse des
chantiers des niveaux 6600 à 7200.
C:\WP6FILES\RES\cim98-des\CIM98abs-des.wpd