Analysis of the applicability of the convergence control method for gateroad design based on conducted underground investigations

• Autorzy: Walentek Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.131065

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości zastosowania metody sterowania konwergencją w projektowaniu chodników przyścianowych w oparciu o przeprowadzone badania dołowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The stability of gateroads is one of the key factors for the mining process of hard coal by a longwall system. Wrong designed and applied the gateroad support at the stage of drilling, may adversely affect the functionality of the gateroad and the safety of the crew throughout its existence. The article presents the results of the underground tests and observations such as: convergence of the gateroad, stratification and the fractured zone range in the roof rocks, carried out in four longwall gateroads at the stage of their drilling. The obtained test results were the basis for the assessment of the possibility of using a convergence control method in the design of the gateroad support. The method is based on three interdependent relationships, such as: Ground Reaction Curve (GRC), Longitudinal Displacement Profile (LDP), and a Suport Characteristic Curve (SCC). All calculations were performed using numerical modeling in the Phase2 program, based on the finite element method (FEM).

PL

Stateczność chodników przyścianowych jest jednym z czynników, które ma kluczowe znaczenie w procesie wydobywczym węgla kamiennego systemem ścianowym. Źle zaprojektowana i zastosowana na etapie drążenia obudowa chodnikowa może wpływać negatywnie na funkcjonalność wyrobiska i bezpieczeństwo załogi w całym okresie jego istnienia. W artykule przedstawiono wyniki badań dołowych w zakresie: konwergencji wyrobiska, rozwarstwienia oraz zasięgu strefy spękań skał stropowych, przeprowadzonych w czterech chodnikach przyścianowych na etapie ich drążenia. Uzyskane wyniki badań stanowiły podstawę do oceny możliwości zastosowania przy projektowaniu obudowy zabezpieczającej wyrobisko korytarzowe metodę sterowania konwergencją. Metoda ta bazuje na trzech powiązanych ze sobą zależności, takich jak: krzywa reakcji masywu skalnego (GRC), profil przesunięcia wzdłużnego (LDP) oraz krzywa charakteryzująca obudowę (SCC). Wszystkie obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem modelowania numerycznego w programie Phase2, opartego na metodzie elementów skończonych (MES).

Słowa kluczowe

EN

mining; gateroad; underground investigations; analysis; numerical modelling

PL

górnictwo; chodnik przyścianowy; badania dołowe; analiza; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 4
• Strony: 765--783
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Walentek Andrzej

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Barton N., Lien R., Lund J., 1974. Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support. Rock Mechanics Felsmechanik Mecanique des Roches 6, 189-236.
• [2]Bieniawski Z.T., 1987. Strata control in mineral engineering. Rotterdam, Student edition A.A. Balkema.
• [3] Brady B., Brown E., 2006. Rock mechanics for underground mining. The Netherlands, Springer, Third edition 2004, reprinted with corrections 2006.
• [4] Carranza-Torres C., Fairhurst C., 2000. Application of convergence-confinement method of tunnel design to rock masses that satisfy the Hoek-Brown failure criterion. Tunnel Underg Space Technol. 15 (2):187-213.
• [5] Deere D.U., Deere D.W., 1988. The Rock Quality Designation (RQD) Index in Practice. Rock classification systems for engineering purposes, L. Kirkaldie ad., ASTM Special Publication no 984, American Society of Testing Materials, Philadelphia, 91-101.
• [6] Esterhuizen G.S., Barczak T.M., 2006. Development of Ground Response Curves for Longwall Tailgate Support Design. Proceedings of the 1st U.S. Rock Mechanics Symposium, Golden, CO, Paper 06-935.
• [7] Hoek E., 2007. Practical Rock Engineering. Roscience.
• [8] Hoek E., Carranza-Torres C., Diederichs M., 2008. The 2008 Kersten Lecture Integration of geotechnical and structural design in tunneling. Annual Geotechnical Engineering Conference, At Minneapolis.
• [9] Lato M.J., Diederichs M.S., 2014. Mapping shotcrete thickness using LiDAR and photogrammetry data: Correcting for over-calculation due to rockmass convergence. Tunnelling and Underground Space Technology 41, March, Pages 234-240.
• [10] Majcherczyk T., Małkowski P., Niedbalski Z., 2005. Describing quality of rocks around underground headings: Endoscopic observations of fractures. Eurock 2005 – Impact of Human Activity on the Geological Environment, 355-360.
• [11] Małkowski P., Niedbalski Z., Majcherczyk T., 2008. Endoscopic method of rock mass quality evaluation – new experiences. ARMA 08-237. American Rock Mechanics Association.
• [12] Pacher F., 1964. Deformationsmessungen in Versuchsstollen als Mittel zur Erforschung des Gebirgsverhaltens und zur Bemessung des Ausbaus. Felsmech. u Ing. Geol. 1, 149-61.
• [13] Panet M., 1995. Le calcul des tunnels par la méthode des curves convergence-confinement. Paris: Presses de l’Êcole Nationale des Ponts et Chaussées.
• [14] Prusek S., 2008. Methods of predicting deformation of gateroads in the areas exploited with roof caving. Prace Naukowe GIG nr 874. Katowice.
• [15] Prusek S., Rajwa S., Wrana A., Krzemień A., 2016. Assessment of roof fall risk in longwall coal mines. International Journal of Mining, Reclamation and Environment.
• [16] Rotkegel M., 2013. ŁPw steel arch support – designing and test results. Journal of Sustainable Mining 12, 1.
• [17] Vlachopoulos N., Diederichs M.S., 2009. Improved Longitudinal Displacement Profiles for Convergence Confinement Analysis of Deep Tunnels. Rock Mechanics and Rock Engineering 42, 2, 131-146.
• [18] Walentek A., Lubosik Z., Prusek S., Masny W., 2009. Numerical Modelling of the Range of Rock Fracture Zone around Gateroads on the Basis of Underground Measurement Results. 28th International Conference on Ground Control in Mining. USA, Morgantown 121-128.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020)