Dynamic failure of pillar remnants—case studies

Gold bearing deposits in the Witwatersrand consist predominantly of narrow tabular conglomerates with quartzite host rock. Extensive mining of these deposits at depth results in significant stresses being induced in the periphery of the tabular excavations. Where remnant pillars are created excessive stresses have resulted in the dynamic failure of the abutments. At the Hartebeestfontein Mine four brittle shear zones have recently been exposed and investigated. For most part, they represent abutment failure into the weaker hangingwall strata, striking parallel to the abutment, dipping towards the stope, with a sense of displacement consistent with closure of the stope from above. These shear zones are similar to those described in various publications by Ortlepp2: they are essentially brittle shear zones characterised by the presence of very finely comminuted ‘rock flour’ on an obviously freshly sheared surface. The angle between the shear zone wall and extension fractures indicate the sense of shear and the intersection of the extension fractures with the shear zone walls define a strong lineation normal to the direction of slip. It is suggested that these structures are referred to as ‘mining induced dynamic brittle shears’. Les gisements d’or du Witwatersrand consistent principalement de conglomérats tabulaires peu épais contenus dans une quartzite mère. Une exploitation poussée de ces gisements en profondeur a pour résultat l’apparition d’importantes contraintes induites à la périphérie des excavations tabulaires. Là où des piliers restants sont créés, des contraintes excessives ont eu pour résultat une rupture dynamique des appuis. Dans la Mine d’Hartebeestfontein, quatre zones fragiles de cisaillement ont été récemment exposées et étudiées. Dans la plupart des cas, elles représentent une rupture des appuis dans les strates moins solides de la paroi suspendue, orientée parallèlement à l’appui, inclinée en direction du chantier d’abattage avec une direction de mouvement consistante avec l’affaissement du toit de la galerie d’abattage. Ces zones de cisaillement sont similaires à celles décrites par Ortlepp2 dans diverses publications: Ce sont essentiellement des zones cisaillement fragiles caractérisées par la présence de « farine de roche » très finement réduite sur une surface évidemment fraîchement cisaillée. L’angle entre la paroi de la zone de cisaillement et les fractures de tension indiquent le sens du cisaillement et l’intersection des fractures de tension avec les parois de la zone de cisaillement définit une forte délinéation perpendiculaire à la direction du glissement. Il est suggéré que l’on se réfère à de telles structures comme des « cisaillements dynamiques fragiles induits par l‘exploitation ». Goldablagerungen im Witwatersrand bestehen überwiegend aus schmalen tabularen Konglomeraten mit Quarzitwirtgestein. Der umfangreiche Abbau dieser Ablagerungen in der Tiefe resultiert in signifikanten Drücken, die auf die Peripherie der tabularen Aushöhlungen wirken. Wo Restpfeiler hergestellt wurden, resultierten exzessive Drücke im dynamischen Versagen der Auflager. In der Hartebeestfontein Grube wurden kürzlich vier spröde Scherzonen freigelegt und untersucht. Zum größten Teil representieren sie Auflagerversagen im Stratum der schwächeren Stollenfirste, parallel zum Auflager verlaufend, in Richtung Abbaustelle abfallend, mit einem gewissen Grad an Verschiebung konsistent mit der Schliessung der Strosse von oben. Diese Scherzonen sind jenen ähnlich, die in den verschiedenen Publikationen von Ortlepp2 beschrieben werden: sie sind im Wesentlichen spröde Scherzonen, charakterisiert durch das Vorhandensein des sehr fein pulverisierten „Gesteinsmehls“ auf einer offensichtlich frisch abgescherten Oberfläche. Der Winkel zwischen der Scherzonenwand und den Bruchverlängerungen deutet die Richtung der Scherung an und die Kreuzung der Bruchverlängerungen mit der Abscherzone grenzt sich gegen eine starke Lineation normal zur Richtung der Lehne ab. Es wird vorgeschlagen, daß diese Strukturen als `vom Abbau verursachte dynamisch spröde Scherungen’ bezeichnet werden.