Rozwój metod prognozowania górniczych deformacji terenu. Część 1

• Autorzy: Cygan J. , Florkowska L.

Warianty tytułu

EN

Development of prediction methods for mining area deformation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poszukiwania skutecznych metod prognozowania górniczych deformacji terenu związane były z rozwojem górnictwa podziemnego na skalę przemysłową. Wynikały one bezpośrednio z konieczności ochrony najbardziej zurbanizowanych ośrodków przemysłowych przed szkodami wywoływanymi działalnością wydobywczą. Rozwój badań naukowych nad zachowaniem się naruszonego eksploatacją górotworu miał i ma wymiar aplikacyjny. Zagadnienia te z jednej strony charakteryzują się znaczą (fizyczną i matematyczną) złożonością z drugiej zaś ich praktyczne zastosowanie pociąga za sobą poważne konsekwencje. W pracy przedstawiony został rozwój naukowych metod predykcji wpływu podziemnej eksploatacji złóż. Metody te formułowane były zarówno na gruncie matematycznych metod mechaniki ciała stałego, jak też z wykorzystaniem teorii ośrodków stochastycznych. Najlepiej zweryfikowane pomiarowo okazały się, jak dotychczas, metody podające geometryczno-całkowe zależności pomiędzy parametrami eksploatacji i parametrami deformacji powierzchni (mowa tu przede wszystkim o teorii Budryka-Knothego). Rozwój numerycznych metod obliczeniowych przyniósł próby zastosowania ich również w rozwiązywaniu zagadnień związanych z oddziaływaniem górnictwa na stan masywu skalnego oraz powierzchni terenu. Postęp technologii informatycznej, pozwalający na prowadzenie zaawansowanych obliczeń, umożliwia wykorzystanie bardziej złożonych matematycznych opisów zachowania się górotworu. Dzięki temu możliwe stało się uwzględnienie właściwości plastycznych i reologicznych skał a także wyjście poza obszar mechaniki ośrodków ciągłych i wprowadzenie opisów kruchego niszczenia. Tworzone są także modele wykorzystujące właściwości sieci neuronowych. Część I artykułu przedstawia systematykę podziału oraz podstawy formalizmu opisu, na bazie wybranych metod prognozowania. Zagadnienia dotyczące wykorzystania nowoczesnych technik obliczeniowych zawarte zostały w II części artykułu.

EN

The search for effective methods of forecasting mining ground deformation were associated with the development of underground mining on an industrial scale. They resulted directly from the need to protect the most urbanized industrial centers against damage caused by mining activities. Research into the behavior of the rock mass, which has been disturbed by the exploitation was and is of application. These issues are on the one hand characterized by a mean (physical and mathematical) complexity on the other hand their practical application involves serious consequences. In this work the development of scientific methods for predicting the impact of underground mining has been presented. These methods were both formulated on the basis of mathematical methods of solid mechanics, as well as using the theory of stochastic media. The best verified by measurements proved, so far, the method of giving the geometric integral relationship between the operating parameters and parameters of surface deformation (we are talking mainly about the Budryk-Knothe theory). The development of numerical calculation methods brought attempts to apply them also in solving issues related to the impact of mining on the state of the rock mass and surface of land. The progress of information technology, which allows for advanced calculations, enables the use of more complex mathematical description of the behavior of the rock mass. This made it possible to include plastic and rheological properties of the rocks and go beyond the area of continuum mechanics and the use brittle damage descriptions. Models using the properties of neural networks are also created. Issues relating to the use of modern computational techniques were included in the second part of this article.

Słowa kluczowe

PL

górnicze deformacje powierzchni; deformacje górotworu; ochrona powierzchni terenu; szkody górnicze; eksploatacja górnicza; górnictwo podziemne

EN

mining surface deformations; deformations of the rock mass; protection of land surface; mining damage; mining exploitation; underground mining

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 18, nr 2
• Strony: 53--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Cygan J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Florkowska L.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Awierszyn S.G., 1947: Sdwiżenie gornych porod pri podziemnych razrabotkach. Ugletiechizad.
• Bals R., 1931/32: Beitrag zur Frage der Vorausberechnung bergbaulicher Senkungen. Mitteilungen aus dem Markscheidewesen, t 42-43.
• Batkiewicz W., 1971: Odchylenia standardowe poeksploatacyjnych deformacji górotworu. Prace Komisji Górniczo-Geodezyjnej, Geodezja, nr 10, Kraków.
• Beyer F., 1945: Über die Vorausbestimmung der beim Abbau flachgelagerter Flöze auftretenden Bodenverformungen. Berlin.
• Budryk W., 1953: Wyznaczanie wielkości poziomych odkształceń terenu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. 1, z. 1.
• Cygan J., 2004. Leśniak J., Walaszczyk J.: Wykorzystanie badań modelowych na ośrodku sypkim pionowo niejednorodnym do analizy kształtowania się przemieszczeń w brzeżnej części niecki osiadania. Prace IMG PAN
• Cygan J., 2007. Florkowska L., Leśniak J., Walaszczyk J.: Wpływ podziemnej eksploatacji górniczej na grupę budynków. Modelowanie fizyczne i numeryczne 2D. Prace IMG PAN
• Drzęźla B., 1995: Przybliżona ocena niektórych parametrów kinematyki niecki osiadania przy zmianach prędkości wybierania i postojach ścian. Przegląd Górniczy, z. 9, Katowice.
• Keinhorst H., 1934: Betrachtungen zur Bergschädenfrage. Glückauf, s. 149.
• Kochmański T., 1955: Całkowa teoria ruchów górotworu nad eksploatacją złoża pokładowego na podstawie pomiarów geodezyjnych. Geodezja i Kartografi a, t. 4, z. 2.
• Kwiatek J., 2000: Zastosowanie modelu ciała Kelvina do opisu nieustalonej niecki osiadania. Konf. nauk.-techn. „Przemysł wydobywczy na przełomie XX i XXI stulecia”, AGH, Kraków.
• Litwiniszyn J., 1954: Przemieszczenia górotworu w świetle teorii prawdopodobieństwa. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. 2, z. 1.
• Litwiniszyn J., 1993: Teorie wpływu eksploatacji na powierzchnię wczoraj, dziś jutro. Szkoła Eksploatacji Podziemnej, Mat. Konf.
• Knothe St., 1951: Wpływ podziemnej eksploatacji na powierzchnię z punktu widzenia zabezpieczenia położonych na niej obiektów. Praca doktorska niepublikowana, Biblioteka AGH, Kraków.
• Knothe St., 1953: Wpływ czasu na kształtowanie się niecki osiadania. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. 1, z. 1.
• Popiołek E., Greń K., 1990: Wpływ eksploatacji górniczej na powierzchnię i górotwór. Skrypt uczelniany nr 1179, Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Popiołek E. i in., 1997: Losowość pogórniczych deformacji terenu i odporność obiektów powierzchniowych w świetle wyników pomiarów geodezyjnych i obserwacji budowlanych oraz jej wpływ na wiarygodność prognoz górniczych. Projekt badawczy KBN, Kraków.
• Sałustowicz A., 1954: Profil niecki osiadania jako ugięcie warstwy na sprężystym podłożu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. 2, z. 1.
• Sann B., 1949: Betrachtungen zur Vorausberechnung von Bodesenkungen infolge Kohlenabbaus. Bergbau-Rundschau, t. 1.

Uwagi

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