Prognozowanie deformacji powierzchni w górnictwie węgla kamiennego w Polsce i na świecie, metody empiryczne, czy numeryczne?

• Autorzy: Kowalski A.

Warianty tytułu

EN

Predicting surface deformations in coal mining industry in Poland and in the world, empirical or numerical methods?

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono dokonania polskich uczonych w zakresie prognozowania deformacji powierzchni głównie pod wpływem podziemnej eksploatacji węgla kamiennego, zarówno na etapie ich powstawania, jak i w aktualnych uwarunkowaniach geologicznych i górniczych (2017 r.). W drugiej części omówione zostały doświadczenia z prognozowania deformacji powierzchni w górnictwie węgla kamiennego na świecie. Następnie przedstawiono rozwój wiedzy w zakresie prognozowania deformacji z zastosowaniem metod numerycznych, opartych na dyskretyzacji górotworu i symulacji skutków pod wpływem eksploatacji górniczej. Pomimo dobrych wyników testowania modeli numerycznych w pracach doktorskich i projektach badawczych, stosowanie metod numerycznych w Polsce nie jest jeszcze konkurencją dla teorii Knothego - Budryka. W odpowiedzi na pytanie postawione w tytule uważa się, że w Polsce prognozy deformacji będą oparte na teorii Knothego - Budryka, albo rozwiązaniach na niej opartych, natomiast na świecie przeważać mogą metody numeryczne, ale czy wyeliminują metody empiryczne?

EN

This paper presents the achievements of Polish scientists in the field of the surface deformations prediction mainly under the influence of underground hard coal mining, both at their formation stage and in current geological and mining conditions (2017). The second part discusses the experience in predicting surface deformations in hard coal mining industry worldwide. The development of knowledge in the field of predicting deformations by use of numerical methods based on rock mass discretisation and the simulation of effects under the influence of mining exploitation was presented. Despite the good results of numerical modeling in doctoral dissertations and research projects, the use of numerical methods in Poland is not yet a competition for the Knothe - Budryk theory. In response to the question posed in the title, it is considered that in Poland the predictions of deformations will be based on the Knothe - Budryk theory or solutions based on the theory, while in the world numerical methods may prevail, but will they eliminate empirical methods?

Słowa kluczowe

PL

eksploatacja podziemna; deformacje powierzchni; prognozy; metody

EN

underground mining; surface deformations; predictions; methods

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 12
• Strony: 1--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab.

Twórcy

autor

Kowalski A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• [1] AGIOUTANTIS Z. 2015 - Subsidence Prediction Using SDPS. University of Kentucky. Lexington (archiwum GIG-BB).
• [2] BIAŁEK J. 1996 - Angielska metoda prognozowania deformacji. Materiały konferencyjne, Ochrona środowiska na Terenach Górniczych. Zarząd Główny SITG, Komisja Miernictwa Górniczego i Ochrony Środowiska, Krynica.
• [3] BIAŁEK J. 2003 - Algorytmy i programy komputerowe do prognozowania deformacji terenu górniczego. Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Seria Monografie. Gliwice.
• [4] BIAŁEK J., WESOŁOWSKI M. 2011 - Problematyka numerycznego modelowania ruchów terenu górniczego na przykładzie eksploatacji pokładu 354 KWK „Chwałowice”. Prace Naukowe GIG. XI Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych. Kwartalnik „Górnictwo i Środowisko” s. 38-49.
• [5] CHRZANOWSKA-SZOSTAK A. 1988 - Wpływ podziemnej eksploatacji złóż o skomplikowanej geometrii na powierzchnię terenu w świetle badań metodą elementów skończonych. Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Górniczy. Kraków, ( praca doktorska)
• [6] CHRZANOWSKA-SZOSTAK A., PIELOK J., PIWOWARSKI W., PIETRUSZKA K. 1997 - Wstępna analiza pola górniczych deformacji górotworu w dyskretnym modelu metody elementów skończonych i ciągłym modelu teorii geometrycznej. IV Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych, Rytro.
• [7] CHRZANOWSKI A., SZOSTAK-CHRZANOWSKI A. 2004 - Physical Interpretation of ground subsidence surveys- a case study. Journal of Geospatial Engineering, vol.6, No. 1.
• [8] CUI X., MIAO X., WANGB J., YANG S., LIU H., SONG Y., LIU H., HU X. 2000 - Improved prediction of differential subsidence caused by underground mining.. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 37, ss. 615-627.
• [9] FILCEK H., WALASZCZYK J., TAJDUŚ A. 1994 - Metody komputerowe w geomechanice górniczej. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice.
• [10] GHABRAIE B., REN G., ZHANG X., SMITH J. 2015 - Physical modelling of subsidence from sequential extraction of partially overlapping longwall panels and study of substrata movement characteristics. International Journal of Coal Geology Elsevier, 140, 71-83.
• [11] GHABRAIE B., REN G., SMITH J. 2017a - Characterising the multi-sem subsidence due to varying mining configuration, insights from physical. International Journal of Coal Geology Elsevier, 93, 269-279.
• [12] GHABRAIE B., REN G., BARBATO J., SMITH J. 2017b - A predictive methodology for multi mining induced subsidence. International Journal of Coal Geology Elsevier, 93, 280-294.
• [13] HU H., LIAN X. 2015 - Subsidence rules of underground coal for different soil layer thickness: Lu’ an Coal Base as an example, China. Int. J. Coal Sci Technolog. 2(3), ss. 178-185.
• [14] JAROSZ A., KARMIS M., SROKA A. 1990 - Subsidence development with time – experiences from logwall operations in the Appalachian coalfield. International Journal of Mining and Geological Engineering, 8, ss. 261-273.
• [15] JOFIS M.A., SZMIELEW A.I. 1985 - Inżynerna geomechanika przy podziemnych razrabotkach. Hedpa. Mockba.
• [16] KNOTHE S. 1953 - Równanie profilu ostatecznie wykształconej niecki osiadania. „Archiwum Górnictwa i Hutnictwa” t. 1, z. 1.
• [17] KNOTHE S. 1984 - Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej. Wydaw. „Śląsk”, Katowice.
• [18] KNOTHE S. 1993 - Teoria Budryka-Knothe’go po latach. Szkoła Eksploatacji Podziemnej ’93, t. 2. CPPGSMiE PAN, Kraków.
• [19] KOCHMAŃSKI T. 1956 - Obliczenia ruchów punktów górotworu pod wpływem eksploatacji podziemnej. PAN. Warszawa.
• [20] KOWALSKI A., WALENTEK A. 2013 - Wpływ eksploatacji częściowej, w tym chodnikami, na deformacje powierzchni. Sbornik referatu Mezinarodni konferencje „Geodezie a Dulni merictvi 2013. XX. konference SDMG. Milin, Czechy. 2-4.10.2013 r., s. 105-116.
• [21] KOWALSKI A. 2015 - Deformacje powierzchni w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa.
• [22] KRATZSCH H. 2008 - Bergschadenkunde. Bochum, Deutscher Markscheider-Verein e.v. Auflage 5. Bochum.
• [23] KWAŚNIEWSKI M., WANG J. 1994 - Symulacja komputerowa eksploatacji pokładu węgla systemem ścianowym z zawałem stropu. Wyniki prac z realizacji projektu celowego nr 231/CS6-9/92 pt.: Wysoko wydajny kompleks ścianowy i nowa technologia wybierania węgla w KWK Staszic. Politechnika Śląska, Gliwice.
• [24] LIU B.S., KOUHNA L. 1990 - Ruchy powierzchni spowodowane eksploatacją. „Przegląd Górniczy” nr 4.
• [25] MILCZAREK W. 2011 - Analiza zmian powierzchni górotworu po zakończonej eksploatacji górniczej w wybranym rejonie dawnego Wałbrzyskiego Zagłębia. Politechnika Wrocławska, (praca doktorska).
• [26] SALAMON M.G. 1989 - Subsidence prediction using a laminated linear model. Rock Mechanics as Guide for Efficient Utilization of Natural Resources, Khair (ed). Balkema. Rotterdam, ss 503-509.
• [27] SZOSTAK–CHRZANOWSKI A., CHRZANOWSKI A., HIROJI A. 2011 - Ground subsidence modelling based on stress redistribution in rock mass (Modelowanie osiadania terenu w oparciu o zmianę rozkładu naprężeń w górotworze). Prace Naukowe GIG. XI Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych. Kwartalnik „Górnictwo i Środowisko”, s. 524-536.
• [28] TAJDUŚ A., CAŁA M., TAJDUŚ K. 2012 - Geomechanika w budownictwie podziemnym. Projektowanie i budowa tuneli. Wydawnictwa AGH. Kraków.
• [29] TAJDUŚ K. 2007 - Numeryczne określanie metodą elementów skończonych wpływu eksploatacji podziemnej na powierzchnię terenu. „Przegląd Górniczy” nr 5, s. 36-42
• [30] TAJDUŚ K. 2009 - New method for determining the elastic parameters of rock mass layers in the region of underground mining influence. International Journal of Rock Mechanics & Mining Science, Elsevier, vol. 46, No 8, pp1296-1305.
• [31] TAJDUŚ K. 2013 - Numerical simulation of underground mining exploitation influence upon terrain surface. Archives of Mining Sciences, vol. 58. No 3, pp. 605-616.
• [32] Subsidence Engineers Handbook (SEH) 1975 - National Coal Board Mining Department.
• [33] WARCHALA E. 2015 - Zintegrowana analiza deformacji górotworu w otoczeniu filarów ochronnych szybów. Politechnika Wrocławska (praca doktorska).
• [34] WESOŁOWSKI M. 2001 - Wybrane aspekty modelowania numerycznego ruchów górotworu pod wpływem eksploatacji podziemnej i jej oddziaływania na obiekty. Politechnika Śląska. Wydział Górnictwa i Geologii. Gliwice (praca doktorska).
• [35] WESOŁOWSKI M. 2014 - Możliwości stosowania modeli numerycznych do opisu deformacji powierzchni terenu górniczego. „Przegląd Górniczy” nr 4, s. 15-22.
• [36] WESOŁOWSKI M. 2013 - Zastosowanie liniowego ośrodka transwersalnie izotropowego do modelowania deformacji terenu górniczego. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice .
• [37] WESOŁOWSKI M. 2016 - Numerical modeling of exploitation relics and faults influence on rock mass deformations. Archives of Mining Sciences, vol. 61. No 4, pp. 893-906.
• [38] WHITTAKER D.N., REDDISH D.J., 1989 - Subsidence. Occurrence, Prediction and Control. Elsevier. Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo.
• [39] ZHANG J., SUN Q., ZHOU N., HAIQIANG J., GERMAIN D., ABRO S. 2016 - Research and application of roadway backfill coal mining technology in western coal mining area. Arab J. Geosci. 9:558, ss.1-10.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)