Prediction of the influence of underground coal mining on slope stability in the Vtáčnik mountains

Summary

Coal mining in the Handlová deposit in middle Slovakia takes place under complicated engineering geological conditions at the foot of the volcanic Vtáčnik Mts with slopes affected by deep gravitational deformations. The main mass of the mountain range 300–600 m thick (andesites, agglomerate tuffs) rests on plastic clays below which lie coal seams. Depending on the tectonic delineation there are various types of slope deformations. Block of volcanic rocks 100–400 m thick slide down the slopes on their plastic substratum. In their foreland are landslides up to 80 m thick. The area affected by landslides covers 156 km².

Mechanized mining of brown coal takes place beneath slope deformations. After extraction of a 3–9 m thick coal seam without backfilling, subsidence occurs and reactivation of extensive slope movements takes place. Based on a detailed engineering geological investigation of the behaviour of old gravitational deformations after undermining a prediction was made of the influence of coal mining on the surface of the whole Vtáčnik Mts. The results will serve to solve the protection of four villages. The investigation will provide documents also for the optimum method of mining in the area of protection zones around the important objects on the surface. The prediction of induced changes is carried out by a cartographic form. On the engineering geological maps the areas with the expected degree of surface destruction will be distinguished by a semiquantitative form.

Résumé

L'extraction du charbon du gisement de Handlovà, en Slovaquie centrale, s'effectue dans des conditions géologiques compliquées au pied des montagnes volcaniques de Vtáčnik, dont les versants sont affectés par des glissements. L'essentiel de la série, épaisse de 300 à 600 m (andésites, tuffs consolidés) repose sur l'argile plastique sous laquelle se trouve le gisement de charbon. Compte tenu des données tectoniques, il existe plusieurs types de déformations du versant. Des ensembles de roches vocaniques de 100 à 400 m d'épaisseur glissent sur leur substratum plastique. Des glissements atteignant 80 m d'épaisseur se produisent à l'amont des versants. La surface affectée par les glissements couvre ici 156 km².

L'extraction du charbon se fait dans une couche située sous les pentes instables et est mécanisée. Après extraction de bancs de 3 à 9 m d'épaisseur sans remplissage postérieur la couche sus-jacente s'affaisse et de vastes mouvements de pentes se produisent. Sur la base d'investigations géologiques et géotechniques détaillées sur le comportement des anciens glissements, on a prévu l'influence de l'extraction du charbon à la surface du massif montagneux de Vtáčnik. Les résultats servent à organiser la protection de quatre villages. Cette étude présente aussi des documents permettant d'optimiser l'extraction dans les zones de protection en fonction de ce qui existe en surface. La prédiction des changements produits s'effectue sous la forme cartographique. Sur les cartes géotechniques les terrains où l'on s'attend à une rupture de la surface sont caractérisés sous une forme semiquantitative.