Teorie i modele stosowane w geomechanice górotworu solnego

• Autorzy: Kortas G.

Warianty tytułu

EN

Theories and models applied in salt rock geomechanics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia przegląd najczęściej stosowanych metod obliczeń geomechanicznych stanu górotworu solnego i przemieszczeń terenu. Opisano uproszczony sposób obliczania obciążeń i wytężeń calizn w podziemnych kopalniach soli z jednopoziomową i wielopoziomową strukturą wyrobisk w powiązaniu z wynikami analogowych badań laboratoryjnych wytrzymałości soli kamiennej. Wskazano na zróżnicowanie zaciskania i ruchu górotworu spowodowanego oddziaływaniem horyzontalnych i wertykalnych struktur na ich otoczenie i tereny. Omówiono przydatność i ograniczenia, przystosowanego do warunków geologiczno-górniczych podziemnych kopalń soli, autorskiego rozwinięcia teorii Budryka-Knothego. Zasadnicza część pracy obejmuje omówienie fizycznego modelu sprężysto-lepkiego z potęgowym prawem pełzania, modelu geometrycznego z określeniem prostych i złożonych geometryzacji modelowych, zasad homogenizacji litologicznej i geometrycznej oraz modelu obliczeniowego dostosowanego do numerycznej metody elementów skończonych. Przytoczono szereg przykładów wyników własnych badań modelowych i zastosowań inżynierskich reologicznego modelu górotworu solnego z konstytutywnym potęgowym prawem pełzania Nortona – Bailey’a. Artykuł jest kontynuacją autorskich publikacji przeglądowych zamieszczonych w Przeglądzie Górniczym, które dotychczas dotyczyły sygnałów pękania skał solnych, zagrożenia wodnego oraz ochrony terenów górniczych w związku z obecnością wyrobisk w górotworze solnym.

EN

This paper presents the methods of calculating rock loads and stresses in underground salt mines, using the example of salt mine’s single-layer and multi-layered structures and comparing the methods to the actual laboratory rock-salt strength testing results. The author discusses the usability and limitations of the expanded Budryk-Knothe theory to determine the influence of salt-mine workings on the land surface, adjusting the studies to specific underground geological and mining conditions. The basic portion of the study contains the presentation of an elastic-viscous model, with the exponential creep law, determination of simple and complex geometric rendering of the model, and the principles of lithological and geometric homogenization, in compliance with the numerical calculations conducted by the Finite Element Method. The author quotes selected examples of model analysis and engineering uses of the rheologic salt-rock models, with the Norton-Bailey creep law.

Słowa kluczowe

PL

kopalnie soli; górotwór solny; reologia; ośrodek sprężysto-lepki; homogenizacja; metoda elementów skończonych

EN

salt mines; salt rock mass; rheology; elastic-viscous medium; homogenization; finite element method

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 7
• Strony: 1--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kortas G.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków

Bibliografia

• [1] Avdee v Y., Vorobye v V., Kraine v B., Kublano v A., Semeno v Y. 1997 – Criteria for geomechanical stability of salt caverns. Proc. SMRI Fall Meeting. El Paso.
• [2] Awierszyn S. G. 1947 – Sadwiżenije gornych porod pri podziemnych razrabotkach. Ugletiechizdat. Moskwa.
• [3] Budryk W. 1953 – Wyznaczenie wielkości poziomych odkształceń terenu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, z.1.
• [4] Fernandez G. 1994 – Rock mechanics for underground storage. Proc. SMRI Fall Meeting. Hannover.
• [5] Filcek H., Walszczyk J., Tajduś A. 1994 – Metody komputerowe w geomechanice górniczej. Śląskie Wydawnictwa Techniczne. Katowice.
• [6] Hermann W., Wawersik W.R., Lauson H.S. 1980 – A model for transient creep of southern New Mexico Rock Salt. Sandia National Laboratories. NM SAND-8-2172 USA.
• [7] Kłeczek Z. 2011 – Wystąpienie w dyskusji na XVII Konferencji Polskiego Stowarzyszenia Górnictwa Solnego Quo Vadis Sal w Toruniu.
• [8] Knothe S. 1953 – Równanie profilu ostatecznie wykształconej niecki osiadań. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa z.1.
• [9] Kortas G. (red.) 2008 – Ruch górotworu w rejonie wysadów solnych. Monografia. Wyd. IGSMiE PAN. Kraków.
• [10] Kortas G. 1989 – Przemieszczenia i odkształcenia w wielopoziomowych komorowo-filarowych kopalniach soli. Zeszyty Naukowe AGH. Nr 1207. Geodezja z. 101. Monografia.
• [11] Kortas G. 2006 – Distributions of convergence in a modular structure projecting a multi-level salt mine. Archives of Mining Sciences. Vol.51, Iss.4. p. 547-561.
• [12] Kortas G. 2007a – The influence of the form of a salt mine on the displacement of the ground surface. Archives of Mining Sciences. Vol. 52, Iss. 1. p. 107-120.
• [13] Kortas G. 2007b – Przemieszczenia nad historyczną kopalnią w Wieliczce. „Przegląd Górniczy” nr 3.
• [14] Kortas G. 2009 – Singularities of the Rock Mass Movement during the Mining of Salt Domes. Proc. SMRI Spring meeting. Kraków.
• [15] Kortas G. 2016 – Equalizing of the primary stress state in the rock mass. simulated by a model of layer in an elastic-viscous medium. Archives of Mining Sciences. Vol. 61, No. 4. p. 853–873.
• [16] Kortas G., Maj A. 2012 – Ekspertyza geotechniczna dotycząca grubości półek stropowych, spągowych oraz filarów. Kopalnia Anhydrytu i Gipsu w Niwnicach. Praca niepublikowana.
• [17] Kortas G., Maj A. 2014 – Deformation of the protection shelf in the Wapno Salt Mine based on model studies. Archives of Mining Sciences. Vol 59, Iss.4. p. 869-886.
• [18] Kortas G., Maj A. – Estimation of stresses around underground petroleum storage in hardly recognized geological and mining conditions in salt dome. A.A. Balkema Publishers. Procc. Int. Symp. ISRM Eurock. p. 269-274.
• [19] Kortas G. 2000 – Asymmetry of subsidence above exploited salt dome. 11th International Congress of the ISM. Vol. 2. ZG SITG. Katowice. p.25-36.
• [20] Litwiniszyn J. 1953 – Równanie różniczkowe przemieszczeń górotworu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. 1, z. 1.
• [21] Maj A. 2012 – Convergence of gallery workings in underground salt mines. Archives of Mining Sciences. Monograph. No.14.
• [22] Munson D.E. 1997 – Constitutive model of creep in rock salt applied do underground roof closure. Int. Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanic. Vol. 34, Iss. 2. p. 233-247.
• [23] Munson D.E., Wawersik W.R. 1991 – Constitutive modeling of salt behavior – state of the technology. 7-th Int. Congress of Rock Mechanics. A.A. Balkema. Rotterdam
• [24] Ode H. 1968 – Review of mechanical properties of salt relating to salt-dome genesis. Saline Deposits. Geological Society of America. Special Paper 88. pp. 543-593.
• [25] Piekarz J. 1972 – Wpływ rozmiarów i kształtów filarów solnych na ich wytrzymałość w świetle wyników badań laboratoryjnych. Symp. Postępu Technicznego w Górnictwie Solnym. Wyd. Geologiczne. Warszawa.
• [26] Sałustowicz A. 1965 – Zarys mechaniki górotworu. Wyd. Śląsk. Katowice.
• [27] Ślizowski J. 2006 – Geomechaniczne podstawy projektowania komór magazynowych gazu ziemnego w złożach soli kamiennej. Wyd. IGSMiE PAN. Studia. Rozprawy. Monografie. Nr 137.
• [28] Wójcik J. 1994 – Założenia do reambulacji map górniczych kopalni Wieliczka. ZBP GeoConsulting Kraków. Praca niepublikowana.
• [29] Zienkiewicz O.C. 1972 – Metoda elementów skończonych. Wyd. Arkady. Warszawa.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).