Rock Burst Problems In A 2.6 Million M³ Underground Crude Oil Storage In Granite

Rock Burst Problems In A 2.6 Million M³ Underground Crude Oil Storage In Granite

At Brofjorden in the western part of Sweden a 2 600 000 m3 crude oil depot has been excavated in very good granite. Three parallel twin-tunnels with an average length of 700 m have a span of 20 m and a height of 30 m. Although similar tunnels had been excavated nearby without any manifest difficulties, in this case rock burst phenomena from the roofs came to have a serious influence on the tunnelling operations. The events are briefly described including in situ stress measurements, various support methods, convergence measurements and laboratory tests. The contracted roof support method with spot bolting and a thin shotcrete layer had to be changed to wire mesh protection, which in turn necessitated a redesign of the storage operation system to meet the altered risk for gas explosions. FEM-calculations made after the excavations are compared with measurements and other experiences.Dans un excellent granite à Brofjorden dans l'Ouest de la Suède on a creuse un depôt souterrain pour petrole brut ayant une capacite de 2 600 000 m3. Il s'agit de trois galeries jumelles et parallèles longues de 700 m en moyenne, 20 m de potrtee et 30 m de hauteur. Des galeries similaires ont ete percees à proximite sans presenter de difficultes evidentes, mais dans le cas present un eclatement de roche dans la voûte a affecte considerablement les operations de creusement des galeries. Nous decrivons brièvement les manifestations de ce phenomène, y compris les mesures de tension prelevees in situ, diverses methodes de soutènement, des mesures de convergence et des tests en laboratoire. Nous avons abandonne la methode de soutènement contracte de voûte avec boulonnage ponctuel et injection d'une mince couche de beton au profit d'un dispositif de protection en treillis, ceci necessitant à son tour une conception nouvelle du système des operations d'entreposage afin de faire face aux risques de coups de grisou. On compare les calculs FEM post-excavation avec des mesures prelevees et avec d'autres experiences.In der Nahe des Brofjorden an der schwedischen Westkueste ist ein 2,6 Million Kubikmeter groBer Rohöl-Lagerraum aus festgefuegtem Fels (Granit) ausgebrochen worden. Drei parallele Doppelstollen haben eine durchschnittliche Lange von 700m, eine Höhe von 30 m und eine Breite von 20 m. Obwohl nichtweit entfernt ahnliche Hohlraume ohne nennenswerte Schwierigkeiten ausgebrochen wurden, kam es im Firstbereich der hier beschriebenen Stollen zu Abplatzerscheinungen, die sich schwerwiegend auf die Vortriebsarbeiten auswirkten. Der Bericht bringt eine Kurzbeschreibung dieser Vorgange sowie eine Darstellung der Messung von Spannungen im Ursprungszustand, der verschiedenen Abstuetzungsverfahren, der Konvergenzmessungen und der Laboruntersuchungen. Von der urspruenglich vorgesehenen Absicherungsmethode mit Punktbolzen und einer duennen, Spritzbetonauskleidung mußte abgegangen und statt dieser ein Drahtgeflechtausbau eingesetzt werden. Als Folge davon mußte - um der Gefahr von Gasexplosionen entgegenzuwirken - ein neues Betriebssystem fuer die Lagerung erarbeitet werden. Nach den Ausbrucharbeiten erstellte FEM-Berechnungen werden Meßergebnissen und gewonnenen Erfahrungswerten gegenuebergestellt.The bedrock at the plant site is only to a small extent covered by earth and consists of granite with slight incrustations of pegmatite. Seismic profiles (8) and core drillings (10) showed a very good rock-mass quality - RQD = 0.9–1.0. Three more or less perpendicular sets of joints - two vertical and one horizontal - dominated. A few steep fault zones with thin clay filled joints traversed the tunnels at favourable angles. Water loss tests indicated a very tight rock mass at tunnel level about 60–90 m below ground level.The general lay-out of the Brofjorden plant is shown in Fig. 1. The storage units consist of three parallel twin-tunnels with the storage volumes of 750 000, 850 000 and 1 000 000 m3, respectively. The tunnel lengths vary between 600 and 950 m. The excavated masses have been taken out through 65 m2 transport tunnels between the storage twin tunnels with adits at the three excavation levels to, the respective storage tunnel, Fig. 1. The storage tunnel dimensions are shown in Fig. 2. The excavation method was a 7 m high top heading, a 8 m high horizontal drilling bench and a 15 m high vertical drilling bench, Fig. 2. The height of the roof arch was 5 m giving an arch span ratio of 0.25. The owner, the Swedish National Board of Economic Defence, stipulated in the contract that the tunnel roofs -including the ends of spot bolts for roof support - should be covered by 25 mm shotcrete. The contractor was John Mattson Building Co.Spalling rock began to occur in the roof of the transportation tunnels after a few hundred meters of excavation. Slices of rock with a thickness varying between 2–15 cm were spalled in roof areas, which had been scaled and sometimes bolted. Bolts with washers, shotcrete and in some areas wire mesh gave adequate protection.

1983-04-10

Bergman, S.G.A.

Stille, H.

conferencePaper

R47N8EYF