Hydromechanics process on displacement and instability of pit walls at Mae Moh Mine

กระบวนการอุทกกลศาสตร์ต่อการเคลื่อนและความไร้เสถียรภาพของผนังบ่อที่เหมืองแม่เมาะ

Name: Phopthorn Maneepong

LCSH: Mae Moh Mine

LCSH: Geology -- Thailand -- Lampang

LCSH: Geology, Structural -- Thailand -- Lampang

LCSH: Mines and mineral resources -- Thailand -- Lampang

Abstract: The hydromechanical (HM) coupling process is one of the significant geological processes in open-pit slopes that can reduce the shear strength of rock masses and potentially lead to catastrophic pit wall failures. This process plays a crucial role at the Mae Moh Mine in Lampang province, one of the largest open-pit coal mines in Southeast Asia. Slope failure mechanisms at the Mae Moh Mine are primarily governed by geological structures formed through a complex tectonic history during the development of the Mae Moh Basin. Although numerous pit wall failure incidents related to geological structures, mining activities, and precipitation events have been frequently reported, a comprehensive study on the effects of HM coupling on pit wall stability at the Mae Moh Mine has not been widely conducted. Therefore, the aims of this research are to elucidate the role of the HM coupling process and to evaluate the factor of safety (FS) as influenced by the HM coupling process in relation to pit wall stability. The study areas were divided into two distinct zones: 1) the southeast pit wall, which experienced a massive reverse toe sliding failure in 2015, and 2) the C1-west wall, where the failure mechanism is governed by a relay ramp structure. Available field geotechnical monitoring data, including extensometers, inclinometers, piezometers, geo-robot surface displacement monitoring, and slope stability radar, were integrated with numerical analysis. The numerical models were conducted using a 3D distinct element method under three scenarios: 1) dry slope conditions, 2) traditional effective stress analysis with a water table, and 3) HM coupling analysis with a water table. The results reveal that the HM coupling scenario produced the lowest factor of safety (FS) and the highest displacement for both pit walls, reasonably matched with the field monitoring data. Furthermore, the findings suggest that the HM coupling process was initiated by stress relaxation or de-stressing due to mining excavations, which alters the hydraulic properties of weak planes. Subsequent precipitation events increase pore water pressure within these planes, contributing to pit wall deformation and instability. Additionally, this HM coupling process is expected to continue cyclically as mining operations progress in the future. The study recommends that engineers at the Mae Moh Mine should consider the HM coupling scenario into their slope design process. Likewise, a more comprehensive subsurface geotechnical monitoring program should be implemented to effectively capture this complex phenomenon on a large scale.

Abstract: กระบวนการอุทกกลศาสตร์ เป็นหนึ่งในกระบวนการทางธรณีวิทยาที่สำคัญในงานความลาดชันเหมืองเปิด ซึ่งสามารถลดความต้านทานแรงเฉือนของมวลหินและอาจนำไปสู่การวิบัติของผนังบ่อในระดับรุนแรง กระบวนการนี้มีบทบาทสำคัญในเหมืองแม่เมาะในจังหวัดลำปาง รูปแบบการวิบัติของความลาดชันในเหมืองแม่เมาะส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่เกิดจากกระบวณการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกที่ซับซ้อนระหว่างการพัฒนาของแอ่งแม่เมาะ แม้ว่าจะมีรายงานเหตุการณ์ความลาดชันวิบัติหลายกรณีที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างทางธรณีวิทยา กิจกรรมการทำเหมือง และปริมาณน้ำฝน แต่ยังไม่มีการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับผลกระทบของกระบวนการอุทกกลศาสตร์ต่อเสถียรภาพของความลาดชันในเหมืองแม่เมาะอย่างแพร่หลาย ดังนั้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายบทบาทของกระบวนการอุทกกลศาสตร์ และประเมินค่าปัจจัยความปลอดภัย ที่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการดังกล่าวต่อเสถียรภาพของความลาดชัน โดยแบ่งพื้นที่ศึกษาออกเป็น 2 บริเวณ ได้แก่ 1) ผนังบ่อด้านตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งเกิดเหตุการณ์ความลาดชันถล่มแบบไถลย้อนบริเวณฐานอย่างรุนแรงในปี พ.ศ. 2558 และ 2) ผนังบ่อด้านตะวันตกของบล็อก ซีหนึ่ง ซึ่งมีกลไกการวิบัติที่ถูกควบคุมโดยโครงสร้างแบบรีเลย์แรมพ์ ข้อมูลการตรวจวัดทางธรณีเทคนิคภาคสนามที่มีอยู่ ได้แก่ มาตรวัดการขยายตัว มาตรวัดการเฉือน เครื่องมือวัดระดับน้ำใต้ดิน ระบบตรวจวัดการเคลื่อนตัวบนผิวดินแบบอัตโนมัติด้วย และเรดาร์ตรวจวัดเสถียรภาพความลาดชัน ถูกนำมาวิเคราะห์ร่วมกับแบบจำลองตัวเลข โดยใช้วิธีวิเคราะห์อนุภาคไม่ต่อเนื่องสามมิติ ภายใต้ 3 กรณีการวิเคราะห์ ได้แก่ 1) สภาวะแห้ง, 2) การวิเคราะห์ความเค้นประสิทธิผล โดยพิจารณาระดับน้ำใต้ดิน และ 3) การวิเคราะห์แบบอุทกกลศาสตร์โดยพิจารณาระดับน้ำใต้ดิน ผลการวิเคราะห์พบว่า กรณีการวิเคราะห์แบบอุทกกลศาสตร์ให้ค่าปัจจัยความปลอดภัยต่ำที่สุดและการเคลื่อนสูงที่สุดในทั้งสองพื้นที่ศึกษา ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลการตรวจวัดภาคสนามในระดับที่น่าพอใจ นอกจากนี้ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่ากระบวนการอุทกกลศาสตร์ เริ่มต้นจากการผ่อนคลายความเค้น อันเนื่องมาจากการขุดเปิดเหมือง ทำให้สมบัติทางชลศาสตร์ของโครงสร้างทางธรณีวิทยาเปลี่ยนแปลง และเมื่อเกิดฝนตก น้ำซึมผ่านเข้าสู่ระนาบอ่อนแอเหล่านี้และเพิ่มความดันน้ำในระนาบของโครงสร้างทางธรณีวิทยา ส่งผลให้ผนังบ่อเกิดการเสียรูปและไร้เสถียรภาพ นอกจากนี้ กระบวนการอุทกกลศาสตร์นี้คาดว่าจะเกิดซ้ำเป็นวัฏจักรต่อเนื่องตามลำดับขั้นของการทำเหมืองในอนาคต งานวิจัยนี้แนะนำให้วิศวกรผู้ออกแบบความลาดชันในเหมืองแม่เมาะนำกรณีการวิเคราะห์แบบอุทกกลศาสตร์มาใช้ประกอบในกระบวนการออกแบบความลาดชัน นอกจากนี้ ควรติดตั้งระบบตรวจวัดทางธรณีเทคนิคใต้พื้นดินที่ครอบคลุมและมีความละเอียดมากยิ่งขึ้น เพื่อสามารถตรวจจับปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนนี้ได้ในระดับพื้นที่ขนาดใหญ่

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Cheowchan Leelasukseree

Role: Advisor

Created: 2025

Issued: 2025-09-23

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

Spatial: Lampang

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Mining and Georesources Engineering

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ใช้เวลา

0.013367 วินาที