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Theses Year : 2003

Evaluation of the residual gas saturation about water-wet sandstone: Influence of rocks characteristics and of initial gas saturation

Modélisation des instabilités en mécanique des roches : application à l'exploitation de la concession de Drouville

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Abstract

This work presents a new method to predict the formation of sinkholes over excessively exploited mine sites. The developed approach has been applied on the Drouville mining lease of the French Compagnie des Salins du Midi et des Salines de l'Est -Cooperation.
The deposit has been mined using the hydraulic fracturing method in order to obtain connexions between the cavities. An uncontrolled development of the dissolution process lead to the junction of two neighbouring cavities forming a large cavern (SG4/5), and which had purposely been brought to a collapse for security reasons
. The backanalysis of this event initiated the research presented in this work. Its final objectives was the development of a secure mining method while extracting the largest possible part of the deposit without any risk of later ground movements.
In order to meet our objectives, we made extensive use of Finite Element Method ( F. E. M.) to resolve the mechanical problem.
The model integrates rheological laws describing the characteristics of the encountered materials. Some parameters were obtained using the method of direct back-analysis (method of error minimization).
By applying the model to two-and three-dimensional simulations, we could identify strong plastic and ruptur zones in the (simulated) rock mass. We were also able to anticipate the réaction of the failed rock mass during the creation of the sinkhole.
In using the technique together with a detailed analysis of the rock mass behaviour, a new intensive mining method with progressive enlargement of the sinkhole has been proposed.
Ce travail présente une nouvelle méthode de prédiction de l'effondrement d'un terrain minier suite à une exploitation intensive. L'approche développée a été appliquée pour le cas de la concession de Drouville, appartenant à la Compagnie des Salins du Midi et des Salines de l'Est.
Le gisement y était exploité par cavités de dissolution interconnectées par facturation hydraulique. Des développements incontrôlés de la dissolution ont abouti à la jonction de deux cavités voisines et à la formation d'une grande cavité SG4/5 dont l'effondrement a été provoqué pour des raisons de sécurité.
La rétro-analyse de cet effondrement a été le point de départ de la recherche qui est présentée, dont l'objectif final était la mise au point d'une méthode d'exploitation sûre permettant de récupérer la plus grande partie du gisement sans risquer d'évolution ultérieure.
Afin d'atteindre det objectif, nous avons utilisé la méthodes des éléments finis pour résoudre le problème mécanique.
Le modèle développé intègre des lois rhéologiques décrivant le comportement des matériaux rencontrés. Les paramètres de ces lois ont été obtenus par rétro-analyse directe (méthode d'essai et d'erreur / méthode de minimisation d'erreur).
L'application du modèle pour des simulations bidimensionnelles et tridimensionnelles nous a permis d'identifier les zones de forte plastification et de rupture. De plus, il nous a été possible d'anticiper la réaction du massif rocheux durant le processus d'effondrement.
En utilisant cette technique conjointement avec une analyse détaillée du comportement mécanique du massif, une nouvelle méthode d'exploitation intensive par élargissement progressif de la zone d'effondrement a été proposée.
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Dates and versions

pastel-00579528 , version 1 (24-03-2011)

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  • HAL Id : pastel-00579528 , version 1

Cite

Robert Nothnagel. Modélisation des instabilités en mécanique des roches : application à l'exploitation de la concession de Drouville. Géologie appliquée. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. Français. ⟨NNT : 2003ENMP1117⟩. ⟨pastel-00579528⟩
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