Surface subsidence associated with abandoned mine workings in the Goldenville mining district, Nova Scotia

J. D. Hill, L. A. Maddison, C. Kavanaugh

Abstract


Mining in Meguma gold districts has resulted in the development of hundreds and possibly thousands of underground stopes since gold was first discovered in 1861. These stopes are on the order of 1 to 2 m wide and extend up to hundreds of metres along strike and tens of metres in height. Many are open or partially filled and capped by surface crown pillars of quartz and phyllite that are as little as 2 m thick vertically. The majority of these stopes have been abandoned for more than fifty years and the long term stability of their surface crown pillars is uncertain.

Rock mass behaviour and surface subsidence have been monitored in part of the Goldenville mining district since 1991. Surface subsidence basins have increased in both number and depth during this period. Stope locations and the nature of crown pillars above the stopes are poorly defined due to lack of accurate mining records and the presence of overburden. Furthermore, some of the subsidence features in the area are obviously related to the failure of overburden plugs rather than bedrock caps. For these reasons, a causal relationship between surface crown pillar failure and the surface subsidence features currently existing in the Goldenville district cannot be established at this time. However, time domain reflectometry and structural data suggest that the near-surface rock mass between and above abandoned stopes is undergoing progressive degradation by gravity-induced failure of slab-like blocks along intersecting and closely-spaced bedding, cleavage and joint surfaces. Uncertainties in factors such as rock mass quality, crown pillar dimensions and water table fluctuations make it impossible to predict when and where crown pillars might fail. However, failure of the weaker crown pillars and consequent surface subsidence are inevitable if these rock mass movements continue indefinitely.

RÉSUMÉ
L'extraction minière dans les districts aurifères de Meguma a provoqué I'etablissement de centaines, et possiblement de milliers, de chambres souterraines depuis qu'on y a découvert de l'or pour la première fois en 1861. Ces chambres ont d'un à deux mètres de largeur et des dizaines de metres de hauteur, et ellcs longent des filons sur des centaines de mètres. Beaucoup sont ouvertes ou partiellement remplies et coiffées de stots de surface de quartz et de phyllite pouvant n'avoir que deux mètres d'ipaisseur verticalement. La majorité de ces chambres sont abandonées depuis plus de 50 ans et la stabilité à long terme de leurs stots de surface est incertaine.

On surveille le comportement des masses rocheuses et l'affaissement de surface dans une partie du district minier de Goldenville depuis 1991. Le nombre et la profondeur des bassins d'affaissement de surface se sont accrus au cours de cette période. Il est difficile de définir les emplacements des chambres et la nature des stots au-dessus des chambres en raison de l'absence de registres miniers priéis et de la présence de morts-terrains. De plus, certaines des caractéristiques de l'affaissement dans le secteur sont nettement liées à la défaillance de l'obturation à l'aide de morts-terrains plutôt que des chapeaux de substrat rocheux. C'est pourquoi on ne peut pas établir pour le moment une relation de cause à effet entre la défaillance des stots de surface et les caractéristiques de l'affaissement de surface existant présentement dans le district de Goldenville. La réflectométrie à dimension temporelle et les données structurales permettent toutefois de supposer que la masse rocheuse en sub-surface entre les chambres abandonées et au-dessus de celles-ci est en train de subir une dégradation progressive en raison de la défaillance gravitaire des blocs en tranches longeant l'intersection et les surfaces rapprochees des fissures, du clivage et de la stratification. Les incertitudes par rapport aux facteurs, comme la qualité des masses rocheuses, les dimensions des stots de surface et les fluctuations du niveau phréatique, empêchent les géologucs de prédire quand et où peuvent s'écrouler les stots. Il est cependant inévitable que les stots plus faibles cedent et que se produise l'affaissement de surface consécutif si ces masses rocheuses continuent à bouger indéfiniment.

[Traduit par la rédaction]

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DOI: https://doi.org/10.4138/2066