An analysis of the interaction during simultaneous use of copper ore and salt deposits in the LGOM mines with regard to displacement and deformation of rock mass

• Autorzy: Popiołek E. , Kłeczek Z. , Niedojadło Z. , Hejmanowski R. , Skobliński W. , Sopata P. , Stoch T. , Wójcik A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0035

Warianty tytułu

PL

Analiza wzajemnego oddziaływania równoczesnej eksploatacji złoża rud miedzi i złoża soli w kopalniach LGOM w zakresie przemieszczeń i deformacji górotworu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Excavation of the two bedded deposits of mineral resources in a small vertical distance may causa additional increased mining risks (rock mass deformation, rock bursts and mining tremors, threat to land surface). This paper considers the impact of excavation of the copper ore deposit on the bed of rock salt located above it and the opposite, in terms of displacements and deformations. We used the theoretical models of processes verified by previous in situ observations in the mines of the Legnica-Głogów Copper Mining District. We analysed the potential for reducing the risks, among others, through coordination of mining works.

PL

W przypadku występowania w górotworze dwóch różnych, pokładowych złóż surowców mineralnych, szczególnie przy niewielkiej ich odległości pionowej, powstaje konieczność analizy wzajemnego oddziaływania eksploatacji górniczej tych złóż. W pracy dokonano analizy przemieszczeń i deformacji w górotworze i na powierzchni terenu przy równoczesnym prowadzeniu tych eksploatacji. Wskazano działania minimalizujące wzajemne oddziaływania w odniesieniu do prowadzenia działalności górniczej w kopalniach Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego. Główne zagrożenia występujące w LGOM to: przemieszczenia i deformacje górotworu związane z tworzeniem pustek poeksploatacyjnych, wywołujące w efekcie ruchy górotworu powodujące zagrożenia dla wyrobisk górniczych oraz powierzchni terenu i obiektów, jako wynik tworzenia się poeksploatacyjnych niecek obniżeniowych, wstrząsy górnicze i tąpania wynikające z koncentracji naprężeń w skałach otaczających wyrobiska górnicze i nagłego wyładowania uprzednio nagromadzonej energii sprężystej (wpływy dynamiczne). W pracy rozważano pierwsze zagrożenie, drugie będzie przedmiotem oddzielnej publikacji autorów. Po schematycznym przedstawieniu warunków geologiczno-górniczych (rozdz.2) rozważono oddziaływanie eksploatacji złoża rud miedzi na wyrobiska wykonane w złożu soli kamiennej. Rozważania te oparto o prognozy przemieszczeń i deformacji prowadzone na bazie dobrze zweryfikowanej w warunkach LGOM teorii B. Budryka - S. Knothego. Wykorzystano też własne wieloletnie doświadczenia z kształtowania się pól przemieszczeń i odkształceń na powierzchni terenu, w górotworze i szybach górniczych. Na rysunku 4.1 przedstawiono przewidywany rozkład odkształceń poziomych i pionowych na wybranym poziomie nad złożem rud miedzi. Na poziomie złoża soli mogą wystąpić przemieszczenia i deformacje o wartościach: obniżenia Wmax do 1,9 m odkształcenia poziome εmax do 9,5 mm/m odkształcenia pionowe εz max do 5,5 mm/m nachylenia Tmax do 10,0 mm/m przemieszczenia poziome Umax do 0,65 m. Są to znaczne wartości wskaźników deformacji, nie powinny one jednak w istotny sposób wpłynąć na stateczność wyrobisk solnych. Może natomiast nastąpić wzrost konwergencji wyrobisk czy też wzmożone odspajanie warstw solnych. W kolejnym etapie rozważano wpływ wyrobisk w złożu soli kamiennej na wyrobiska eksploatacyjne w złożu rudy. Po szczegółowych analizach stwierdzono, że istnieje pewne zagrożenie zmian warunków stropowych w złożu rudy miedzi, jeżeli odległość pionowa pomiędzy stropem wyrobisk w tym złożu a spągiem najniższego poziomu wyrobisk solnych będzie mniejsza od 70 m. Istotniejsze zagrożenie wystąpi jeżeli odległość pionowa wyrobisk będzie mniejsza od 50 m (rys. 3). Aktualne projekty eksploatacji złoża rudy miedzi i złoża soli w polu Bądzów wskazują, że do 2016 roku, a praktycznie nawet do 2021 roku, eksploatacja złoża soli nie powinna stanowić istotniejszego zagrożenia dla wyrobisk rudnych. W prognozach dla powierzchni terenu wykorzystano system prognozowania MODEZ autorstwa R. Hejmanowskiego. Z prognozy wynika, że wpływy eksploatacji złoża rud miedzi wywołają na powierzchni terenu, w rejonie nad przygotowywanym do wybierania złożem soli „Bądzów”, obniżenia o wartości do 1,9 m a kategoria terenu górniczego nie powinna być wyższa od II-giej. Jeżeli uwzględnić równoczesną eksploatacje złoża soli w maksymalnie możliwym zakresie, to obniżenia terenu mogą wzrosnąć do ponad 4 m. Nastąpi to jednak nie prędzej niż po 100 latach a proces obniżeń i deformacji będzie łagodny i tylko w znikomym stopniu zagrażający obiektom na powierzchni terenu. Z rozważań wynikają następujące zalecenia dla ograniczenia szkodliwego wzajemnego oddziaływania eksploatacji rud miedzi i złoża soli kamiennej: nie prowadzić jednoczesnej eksploatacji w zasięgu występowania wzajemnych wpływów, określić wielkości optymalnego wydobycia rudy miedzi w rejonie oddziaływania i wpływów tej eksploatacji na stan wytężenia zalegającego powyżej złoża soli kamiennej, uwzględniać prognozy aktywności sejsmicznej wzbudzonej eksploatacją rud miedzi a w szczególności jej wpływu na wyrobiska solne. Na zakończenie Autorzy zalecają kontynuowanie monitoringu wzajemnych oddziaływań eksploatacji złoża rudy miedzi i złoża soli kamiennej, co pozwoli na dalszą weryfikację rozważań teoretycznych. Szczególnie zaleca się rozszerzenie zakresu obserwacji o pomiary przemieszczeń bezwzględnych w wyrobiskach solnych a także ich konwergencji w czasie.

Słowa kluczowe

EN

impact of mining; mining risks; displacements and deformation of rock mass; forecasts of mining impact

PL

wpływy eksploatacji górniczej; zagrożenia górnicze; przemieszczenia i deformacje górotworu; prognozy wpływów górniczych

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 2
• Strony: 535--548
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Popiołek E.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Kłeczek Z.

• Institute of Innovativetechnologies EMAG, ul. Leopolda 41, 40-189 Katowice, Poland

autor

Niedojadło Z.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Hejmanowski R.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Skobliński W.

• KGHM Polska Miedź S.A., ul. M. Skłodowskiej-Curie 48, 59-301 Lubin, Poland

autor

Sopata P.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Stoch T.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Wójcik A.

• AGH University Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Hejmanowski R. (red.), 2001. Prognozowanie deformacji górotworu i powierzchni terenu na bazie uogólnionej teorii Knothego dla złóż surowców stałych, ciekłych i gazowych. Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, seria Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej. Kraków.
• [2] Hejmanowski R., Popiołek E. i in., 2004. Weryfikacja parametrów teorii prognozowania wpływów eksploatacji górniczej LGOM dla stosowanych systemów wybierania złoża. Prace badawcze Katedry Ochrony Terenów Górniczych WGGiIŚ AGH. Kraków.
• [3] Hejmanowski R. i in., 2012. Opracowanie prognozy wpływów eksploatacji złoża soli Bądzów na powierzchnię terenu. Ekspertyza dla OBR Górn. Sur. Chem. (niepublikowane) Kraków.
• [4] Jing L., 2003. A Review of Techniques, Advances and Outstanding Issues in Numerical Modeling for Rock Mechanics and Rock Engineering. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 40 283-353.
• [5] Kwinta A., 2009. Transitivity Postulate Effect on Function of Influences Range Radius in Knothe Theory. Arch. Min. Sci., Vol. 54, No 1.
• [6] Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Lubin 2007 r.
• [7] Niedojadło Z. i in., 2010. Analiza wpływu eksploatacji w uwolnionej części filara ochronnego szybów L-IV i L-V na powierzchnię. Weryfikacja prognozy. Prace badawcze Katedry Ochrony Terenów Górniczych WGGiIŚ AGH, Kraków.
• [8] Popiołek E., 2009. Ochrona Terenów Górniczych. Wydawnictwo AGH, Kraków.
• [9] Popiołek E. i in., 2011. Prognoza wpływów eksploatacji górniczej na powierzchnię terenu dla potrzeb koncesji na eksploatację złóż miedzi KGHM Polska Miedź S.A. w latach 2013-2063. Etap I. AGH, Kraków.
• [10] Popiołek E., Kłeczek Z. i in., 2011 i 2012. Określenie wzajemnych wpływów eksploatacji złoża miedzi i złoża soli w warunkach KGHM Polska Miedź S.A. – etap I, II i III. Stowarzyszenie Naukowe im. Stanisława Staszica. Kraków.
• [11] Projekt zagospodarowania złoża soli kamiennej „Bądzów”. Opracowanie Chemkop. Kraków, wrzesień 2012 r.
• [12] Sroka A., 1976. Wpływ eksploatacji górniczej na wyrobisko szybowe w fazie dynamicznej i asymptotycznej. Prace Komisji Górn.-Geod. PAN, Geodezja 22, Kraków.