Wpływ zawodnienia na wypiętrzanie skal spągowych wyrobiska korytarzowego

• Autorzy: Ostrowski Ł. , Małkowski P.

Warianty tytułu

EN

Water influence on roadways floor heaving

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wypiętrzanie spągu jest niezwykle uciążliwym zjawiskiem, wpływającym nie tylko na stateczność czy funkcjonalność wyrobisk korytarzowych, ale również na wzrost kosztów eksploatacji węgla. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych oraz badań in situ wypiętrzania spągu wyrobiska niepoddanego bezpośrednio wpływom eksploatacji, gdy spąg tworzą zawodnione lub suche skały ilaste. Wpływ wody na zmianę właściwości mechanicznych skał spągowych wyznaczono na podstawie badań laboratoryjnych. Badania te objęły wyznaczenie wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie, modułu sprężystości liniowej, liczby Poissona, rozmakalności oraz rozmiękalności. Na podstawie otrzymanych z obliczeń numerycznych map naprężeń normalnych wokół wyrobiska określono zasięg stref zniszczenia w spągu i w kolejnych etapach uwzględniono wpływ wody na parametry mechaniczne spągowego iłowca. Obniżenie parametrów wytrzymałościowo-odkształceniowych zawodnionych skał spągowych w obliczeniach numerycznych przyniosło efekt w postaci zmiany zarówno konwergencji wyrobiska korytarzowego, jak również samej zmiany wartości wypiętrzania spągu. Otrzymane wartości w dużym stopniu pokrywają się z przeprowadzonymi w kopalni badaniami in situ.

EN

Floor heaving is a troublesome phenomenon which influences the stability and functionality of roadways. It influences exploitation costs as well. There are results of numerical calculations and results of in situ floor heaving research, included in this paper, where the floor rocks are composed of dry and wet claystones and the roadways are not affected by other mining works. The change of the mechanical properties of rocks in the floor have been investigated through laboratory tests. The research comprised uniaxial compressive strength tests, Young modulus, Poisson ratio and slakeability tests. The range of damage zone in the roadway's floor was determined on the basis of numerical calculations. Then, in the calculation stages, water influence on mechanical claystone parameters was taken into consideration. The stress-strain parameters reduction of wet floor rocks have changed roadway convergence and its floor heaving as well. The obtained calculation results coincide with the underground in-situ measurement results carried out in the roadway.

Słowa kluczowe

PL

wypiętrzanie spągu; zawodnienie skał; konwergencja wyrobiska korytarzowego

EN

floor heaving; water rock mass; roadway convergence

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 72, nr 3
• Strony: 28--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ostrowski Ł.

• AGH w Krakowie

autor

Małkowski P.

• AGH w Krakowie

Bibliografia

• 1. Bukowska M.: Skłonność górotworu do tąpań - geologiczne i geomechaniczne metody badań. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2012.
• 2. Dokumentacja techniczna wyrobiska w pokładzie 412łg+łd. KWK „Borynia-Zofiówka-Jastrzębie" (materiały niepublikowane).
• 3. Erguler Z.A., Ulusay R.: Water-inducted variations in mechanical properties of clay-bearing rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, no. 46, 2009, s. 355-370.
• 4. Kabiesz J.: Zmiana własności wytrzymałościowych skał karbońskich pod wpływem ich nawilgocenia. „Bezpieczeństwo Pracy" 1988, nr 4, s. 23-25.
• 5. Kidybiński A.: Podstawy geotechniki kopalnianej. Wyd. Śląsk, Katowice 1982.
• 6. Li D., Yuen Wong L.N., Liu G., Zhang X.: Influence of water content and anisotropy on the strength and deformability of low porosity meta-sedimentary rocks under triaxial compression. Engineering Geology, no. 126, 2012, s. 46-66.
• 7. Majcherczyk T., Małkowski P., Niedbalski Z.: Ruchy górotworu i reakcje obudowy w procesie niszczenia skał wokół wyrobisk korytarzowych na podstawie badań „in situ". Wydawnictwa AGH, Kraków 2006.
• 8. Majcherczyk T., Niedbalski Z., Bednarek Ł.: Analiza statystyczna właściwości mechanicznych skał płonnych w otoczeniu pokładów węgla na głębokościach 800 - 1300 m. „Przegląd Górniczy" 2013, nr 12, s. 89-97.
• 9. Małkowski P., Ulaszek A., Ostrowski Ł.: Optymalizacja grubości łaty węglowej pozostawionej w stropie wyrobiska ścianowego z uwagi na zawodnienie skał stropowych. „Przegląd Górniczy" 2014, nr 3, s. 48-57.
• 10. Małkowski P.: Wpływ uwarstwienia górotworu na zasięg stref spękań wokół wyrobisk korytarzowych. „Wiadomości Górnicze" 2014, nr 5, s. 259-269.
• 11. Małkowski P.: Wykorzystanie badań laboratoryjnych i kopalnianych do określenia stałych warunków Hoeka - Browna. „Przegląd Górniczy" 2010, nr 11, s. 46-52.
• 12. Prusek S.: Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacji z zawałem stropu. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, nr 874, Katowice 2008.
• 13. Prusek S.: Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zaciskania chodników przyścianowych. „Wiadomości Górnicze" 2007, nr 11, s. 601-607.
• 14. Szczepaniak Z., Urbańczyk J.: Wpływ współpracy obudowy kotwiowej z górotworem na zachowanie stateczności udostępniających wyrobisk korytarzowych. Materiały konferencyjne: Nowoczesne Technologie Górnicze 2001, Politechnika Śląska 2001, s. 443-452.
• 15. Takuski S.: Niektóre zagadnienia wyciskania i zwalczania wyciskania spodu wyrobisk górniczych. Zeszyty Naukowe AGH, Rozprawy nr 134, z. 59, Kraków 1966.
• 16. Tang S.B., Tang C.A.: Numerical studies on tunnel floor heave in swelling ground under humid conditions. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 55, 2012, s. 139-150.
• 17. Török À. Vàsàrhelyi B.: The influence of fabric and water content on selected rock mechanical parameters of travertine, examples from Hungary. Engineering Geology no. 115, 2010, s. 237-245.
• 18. Ulusay R., Hudson J. A. (eds.): The complete ISRM suggested methods from rock characterization, testing and monitoring: 1997-2006. ISRM Turkish National Group, Ankara 2007.
• 19. Vàsàrhelyi B., Vàn P.: Influence of water content on the strength of rock. Engineering Geology, no 84, 2006, s. 70-74.