Effect of mining and geology on induced seismicity - A case study

High in-situ stresses are expected to induce stronger micro-seismicity as mining production advances to deeper levels.Strong seismic events could cause rockmass and support system damage in drifts and stopes resulting in production delays.Mining-induced seismicity is influenced by a wide range of mining and geology parameters, most notably, stope dimensions, mining sequence, production rate, and geological structures in the vicinity of the work areas.Analyzing the root causes of strong seismic activities can help better understand the influences of such parameter s.It could also prove useful for mine planning to mitigate the occurrence of strong seismic events and to provide a safer work environment.This thesis reports the results of a case study of Young-Davidson (YD) mine of Alamos Gold Inc.in northern Ontario, a gold mining operation using sublevel stoping method.The goal of the research is to conduct a comprehensive study of the microseismic database to discern the root causes of large micro-seismic events.Seismic events of magnitude Mn 2.0+ have been observed at mining depths of only 600 m to 800 m below surface, while strong seismic activities are normally expected to be associated with deep excavations.The occurrence of such large events at shallow depth is the key issue of the first part of the study.Statistical methods are utilized to analyze seismic data and relate it to mining activity.Variation in b-value, derived from the microseismic event magnitude-frequency distribution, is used to identify the rock unstable zones.It is used to differentiate between high and low stress zones and to examine the effect of geological structures, specifically the diabase dykes in the mining area.Furthermore, moment tensor inversion is carried out with MATLAB to analyze micro-seismicity, discern the mechanisms of rock failure.In the second part of the study, analysis of seismic events of magnitude Mn 2.0+, that were observed in the lower-mine zone, is conducted.Moment tensor inversion of these large events is carried out to identify the rock failure mechanisms using ESG HSS-Advanced seismic analysis software.In-situ stress measurements previously conducted at the YD mine are analyzed and used to generate a 3D numerical model with finite difference software FLAC3D taking into consideration the intersecting dykes.Mine-wide modelling aims to simulate mining-induced stress distribution per the mine plan of primary and secondary stope extraction sequence.Assessment of II stress distribution, brittle shear ratio, and strain energy, as well as comparison with seismic source location, magnitude, and mechanism are discussed.Although the findings from this study are specific to the YD mine, they can also be used to elucidate the causes of seismicity in other mines with similar conditions. III RésuméOn s'attend à ce que des contraintes élevées in situ induisent une micro-sismicité plus forte à mesure que la production minière progresse vers des niveaux plus profonds.De forts événements sismiques pourraient causer des dommages à la masse rocheuse et au système de soutènement dans les galeries et les chantiers, entraînant des retards de production.La sismicit é induite par l'exploitation minière est influencée par un large éventail de paramètres miniers et géologiques, notamment les dimensions des chantiers, la séquence d'exploitation, le taux de production et les structures géologiques à proximité des zones de travail.L'analyse des causes profondes des fortes activités sismiques peut aider à mieux comprendre les influences de ces paramètres.Il pourrait également s'avérer utile pour la planification minière afin d'atténuer la survenue d'événements sismiques forts et de fournir un environnement de travail plus sûr.Cette thèse rapporte les résultats d'une étude de cas de la mine Young-Davidson (YD) d'Alamos Gold Inc. dans le nord de l'Ontario, une opération minière aurifère utilisant la méthode d'abattage par sous-niveaux.L'objectif du projet est de mener une étude approfondie de la base de données microsismique pour discerner les causes profondes des grands événements microsismiques.Des événements sismiques de magnitude Mn 2,0+ ont été observés à des profondeurs d'extraction de seulement 600 m à 800 m sous la surface.L'occurrence d'événements aussi importants à faible profondeur est la question clé de la première partie de ce projet de recherche.Des méthodes statistiques sont utilisées pour analyser les données sismiques de la mine YD et les relier à l'activité minière.La variation de la valeur b, dérivée de la distribution magnitude-fréquence des événements microsismiques, a été utilisée pour identifier les zones instables de la roche.Elle est utilisée pour différencier les zones de contraintes élevées et faibles et pour examiner l'effet des structures géologiques, en particulier les dykes de diabase dans la zone minière.De plus, une inversion du tenseur des moments est réalisée avec MATLAB pour analyser la micro-sismicité et discerner les mécanismes de rupture de la roche.Dans la deuxième partie de cette étude, la zone minière plus profonde, des événements sismiques de magnitude Mn 2,0+ ont également été observés.L'inversion du tenseur des moments de ces grands événements est effectuée pour identifier les mécanismes de rupture de la roche à l'aide du logiciel d'analyse sismique HSS-Advanced.Les mesures de contraintes in-situ précédemment IV effectuées à la mine YD sont analysées et utilisées pour générer un modèle numérique 3D avec le logiciel de différences finies FLAC3D en tenant compte des structures géologiques.La modélisation à l'échelle de la mine vise à simuler la distribution des contraintes induites par l'exploitation minière selon le plan minier d'extraction des chantiers primaires et secondaires.L'évaluation de la distribution des contraintes, du rapport de cisaillement fragile et de l'énergie de déformation, ainsi que la comparaison avec l'emplacement, la magnitude et le mécanisme de la source sismique sont discutées.Bien que les résultats de cette étude soient spécifiques à la mine YD, ils peuvent également être utilisés pour élucider les causes de la sismicité dans d'autres mines présentant des conditions similaires.

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