The influence of the geometrical construction of the powered roof support on the loss of a longwall working stability based on the practical experience

• Autorzy: Rajwa Sylwester

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2020.134132

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article focuses on the difficulties in ensuring longwall stability resulting from the wrong geometric form of the structure of powered support sections. The authors proved, based on the in-situ measurements and numerical calculations, that proper cooperation of the support with the rock mass requires correct determination of the support point for the hydraulic legs along the length of the canopy (ratio), as well as the inclination of the shield support of the section of the powered roof support. The lack of these two fundamental elements may lead to roof drops that directly impact the production results and safety of the people working underground. Another matter arising from the incorrect geometric form of the construction are the values of forces created in the node connecting the canopy with the caving shield, which can make a major contribution to limit the practical range of the operational height of the powered roof support (due to interaction of powered support with rockmass) in terms of the operating range offered by the manufacturer of the powered support. The operating of the powered roof support in some height ranges may hinder, or even in certain cases prevent, the operator of powered support, moving the shields and placing them with the proper geometry (ensuring parallelism between the canopy and the floor bases of the section).

Słowa kluczowe

EN

powered roof support; stability; longwall; roof fall

PL

stateczność; ściana; strop

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 65, no. 3
• Strony: 511--529
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rajwa Sylwester

• Central Mining Institute, Department of Extraction Technologies, Rock Burst and Mining Support, 1 Gwarków Sq., 40-166 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Bai Q., T u S., Chen M., Zhang C., Numerical modeling of coalwall spall in a longwall face. International Journal of Rock Mechanics &Mining Science 88, 242-253 (2016).
• [2] Barczak T .M., Oyler D.C., A Model of Shield-Strata Interaction and its Implications for Active Shield Setting Requirements. Report of Investigations 9394. Pittsburgh 1992, PA, U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines.
• [3] Barczak M .T., Gearhart F.D., Canopy and Base Load Distribution on a longwall Shield. Report of Investigation 9418, 1992, USA.
• [4] Biliński A. Metoda doboru obudowy ścianowych wyrobisk wybierkowych i chodnikowych do warunków pola eksploatacyjnego. Prace naukowe – Monografie CMG KOMAG, Gliwice 2005. [Method of selection of longwall face and roadway supports for the paneling conditions].
• [5] Frith Russell C., A holistic examination of the load rating design of longwall shields after more than half a century of mechanized longwall mining. International Journal of Mining Science and Technology 25, 5, 687-706 (2015).
• [6] Galvin J.M., G round Engineering. Principles and Practices for Underground Coal Mining. Springer, 2016.
• [7] Islavath S.R., Deb D., Kumar H., Numerical analysis of a longwall mining cycle and development of a composite longwall index. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 89, 43-54 (2016). Jaszczuk M., Pawlikowski A. A model of equilibrum conditions of roof rock mass giving consodiration to the Fielding capacity of Powerem supports. Archives of Mining Sciences 62, 4, 689-704 (2017).
• [8] Korzeniowski W ., Herezy Ł. Krauze K., Rak Z., Skrzypkowski K., Monitoring górotworu na podstawie analizy pracy sekcji obudowy zmechanizowanej – [Rock mass monitoring based on analysis of powered support response] Kraków: Wydawnictwa AGH, 2013.
• [9] Kumar B.R., Sankar U.S., Prasad V.N.S., Selection of powered roof supports – 2-leg shields vis-à-vis 4-leg chock shields. International Conference on Underground Space Technology, Argentyna, Buenos Aires, s. 1-20 (2011).
• [10] Markowicz J., Wyznaczanie nacisków spągnicy obudowy zmechanizowanej na spąg wyrobiska. Przegląd Górniczy 2, 1-7 (1997).
• [11] Markowicz J., Modelowanie współpracy spągnicy obudowy zmechanizowanej ze spągiem. V Krajowa Konferencja Użytkowników Oprogramowania MSC Warszawa – Rynia Materiały konferencyjne, 139-145 (2000).
• [12] Mitchell G.W., Longwall Mining. http://www.undergroundcoal.com.au/pdf/ longwall_mitchell.pdf.
• [13] Pawlikowski A., Symulacja wpływu obciążenia osłony odzawalowej na podporność obudowy zmechanizowanej. Systemy wspomagania w inżynierii produkcji. Zagadnienia Energomaszynowe i Bezpieczeństwo w Górnictwie 6, 2, 247-255 (2017).
• [14] Płonka M., Rajwa S., Podporność i rozkłady sił w węzłach sekcji obudowy zmechanizowanej. Wiadomości Górnicze 10/2009, 611-617.
• [15] Płonka M., Rajwa S., Lubosik Z., Ocena pracy obudowy zmechanizowanej na podstawie danych z monitoringu ciśnień i postępu sekcji. Przegląd Górniczy 73, 4, 25-33 (2017). [Assessment of shield support operations based on pressure monitoring and its advance].
• [16] Prusek S., Masny W., Analysis of damage to underground workings and their supports caused by dynamic phenomena. Journal of Mining Science 51, 1, 63-72 (2015).
• [17] Prusek S., Rajwa S., Stoiński K., Kriterien zu r Abschatzung des Risikos von Strebschaden. Gluckauf-Forschunschefte 66, 3, 92-95 (2005).
• [18] Prusek, S., Płonka, M., Walentek., Applying the ground reaction curve concept to the assessment of shield support performance in longwall faces. Arabian Journal of Geosciences 9, 167 (2016).
• [19] Prusek S., Rajwa S., Wrana A. Krzemień A., Asses sment of roof fall risk in longwall coal mines. International Journal of Mining, Reclamation and Environment 31, 558-574 (2017).
• [20] Prusek S., Metody zapobiegania oraz likwidacji sk utków obwałów skał stropowych w ścianach zawałowych. Wiadomości Górnicze 66, 3, 145-154 (2015). [Methods of liquidation of consequences of the roof rocks falls at longwalls run with cave-in].
• [21] Prusek S., Rajwa S., Walentek A., Masny W., Powered suppor t selection for longwall workings in dynamic load conditions. 3rd International Symposium on Mine Safety Science and Engineering, Montreal, August 13-19, 2016.
• [22] Rajwa S., Prusek S., Szuścik J., Gąska R., Prowadzenie ściany pod gruzowiskiem zawałowym w warunkach zmiennej grubości pozostawionej warstwy przyspągowej. Przegląd Górniczy 73, 6, 33-37 (2017). [The extraction of longwall panel located under goafs in the conditions of varying thickness of abandoned coal in the bottom layer].
• [23] Rajwa S., Prusek S., Walentek A., Płonka M., Wpływ wybranych czynników na współpracę obudowy zmechanizowanej z górotworem i warunki prowadzenia ściany. Wiadomości Górnicze 66, 10, 533-543 (2015). [The influence of selected factors on cooperation of a powered support with the strata and the conditions of longwalling].
• [24] Rajwa S. Janoszek T., Prusek S., Influence of canopy ratio of powered roof support on longwall working stability – A case study. International Journal of Mining Science and Technology 29, 4, 591-598 (2019).
• [25] Rajwa S., Wpływ nośności spągu na warunki utrzymania stropu ściany. Przegląd Górniczy 10/2016, 44-50. [The influence of bearing capacity of mine floor on the conditions for maintaining the roof in longwalls].
• [26] Rajwa S., Główne przyczyny utraty stateczności wyrobiska ścianowego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 3, 3-12 (2017).
• [27] Rajwa S., Prusek S., Stoiński K., Opis metody oceny upodatnienia zmechanizowanej obudowy ścianowej. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 12, 3-8 (2016). [The principles of powered roof support yielding – method description].
• [28] Rajwa S., Masny W., Wrana A., Kompleksowa metoda doboru obudowy zmechanizowanej w warunkach zagrożenia wstrząsami górotworu. Wiadomosci Górnicze 68, 1, 2-7 (2017). [A comprehensive method for the selection of powered roof support in conditions of the rockburst hazard].
• [29] Singh G.S.P., Singh U.K., A numerical modeling approach for assessment of progressive caving of strata and performance of hydraulic powered support in longwall workings. Computer and Geotechnics 36, 1142-1156 (2009).
• [30] Szurgacz D., Brodny J., Analysis of rock mass dynamic impact influence on the operation of a powered roof support control system. Published by: EDP Sciences. E3S Web Conferences, Volume 29, 2018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20182900006.
• [31] UDEC 4.0 GUI. A Graphical User for UDEC. 2004 Itasca Consulting Group, Inc.
• [32] Tajduś K., Tajduś A., Określenie wartości parametrów odkształceniowych górotworu poddanego wpływom eksploatacji górniczej na przykładzie KWK “Ziemowit”. Przegląd Górniczy 7-8, 1-6 (2010).
• [33] Wang J., Ya ng Sh., Kong D., Failure mechanism and control technology of longwall coalface in large-cutting-height mining method. International Jurnal of Mining Science and Technology 26, 111-118 (2016).
• [34] Witek M., P rusek S., Numerical calculations of shield support stress based on laboratory test results. Computers and Geotechnics 72, 74-88 (2016).
• [35] Zhang H., F u X., Shen Yu., Study on Rib Spalling Mechanism and spalling Depth in Large Mining \height Fully-Mechanized Face. The University of Wollongong. 2016 Coal Operators’ Conferences. pp. 204-214.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021)