Rockburst hazard assessment in bedded rock mass: laboratory tests of rock samples and numerical calculations

• Autorzy: Tajduś A. , Cieślik J. , Tajduś K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0042

Warianty tytułu

PL

Analiza skłonności górotworu uwarstwionego do tąpań na podstawie wyników badań laboratoryjnych próbek skalnych oraz obliczeń numerycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of analyses on tendency of bedded rock mass towards rockburst, carried out on the basis of laboratory tests of rock samples and determined indices, as well as by means of numerical calculations. The first part of the paper discusses selected parameters evaluating the tendency of rocks towards burst, on the basis of which the analysis was carried out in order to assess rockburst hazard in selected complexes of strata in Upper Silesian Coal Basin. Rockburst hazard in bedded rock mass is also analyzed with the use of numerical methods and the results of calculations of rock damage development in the exploitation front during coal deposit extraction are presented. Burst hazard of rock mass is studied through the changes of intensiveness of damage process in the area of exploitation front.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki analiz skłonności górotworu uwarstwionego do tąpań przeprowadzone na podstawie badań laboratoryjnych próbek skalnych i wyznaczonych na tej podstawie wskaźników oraz obliczeń numerycznych. W pierwszej części artykułu zaprezentowano wybrane wskaźniki służące do oceny skłonności skał do tąpań. Na podstawie wybranych wskaźników przeprowadzono analizę skłonności do tąpań wybranych kompleksów warstw skalnych GZW. Skłonność górotworu uwarstwionego do tąpań, analizowano również wykorzystując do tego celu obliczenia numeryczne. Zaprezentowano wyniki obliczeń rozwoju zniszczenia skał w przodku eksploatacyjnym podczas eksploatacji pokładu węgla. Skłonność górotworu do tąpań była analizowana poprzez zmiany intensywności procesu zniszczenia w otoczeniu przodka eksploatacyjnego.

Słowa kluczowe

EN

rockburst; rockburst hazard indices; numerical methods

PL

tąpania; wskaźniki skłonności do tąpań; obliczenia numeryczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 3
• Strony: 591--608
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tajduś A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Department of Geomechanics, Civil Engineering and Geotechnics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Cieślik J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Department of Geomechanics, Civil Engineering and Geotechnics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Tajduś K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Bukowska M., 2002. Geomechanical properties of rocks from the rockburst hazard viewpoint. Arch. Min. Sci., Vol. 47, No 2.
• [2] Bukowska M., Gawryś J., 2010. Właściwości fizyczne węgli GZW w aspekcie wyrzutów gazów i skał. Górnictwo i Geo-inżynieria, 34, 2.
• [3] Cieślik J., 2003. Optymalizacja geometrii filarów w komorowo filarowym systemie eksploatacji rud. Praca doktorska -niepublikowana, Kraków.
• [4] Cieślik J. Tajduś A., 2004. Pewne możliwości zastosowania teorii sprężysto-lepkoplastyczności do numerycznej analizy lokalizacji odkształceń plastycznych w filarze skalnym w warunkach quasistatycznego obciążenia. XVI Konferencja Naukowa Metody Komputerowe w Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych, Kraków-Korbielów, 2004.
• [5] De Borst R., Muhlhaus H. B., 1991. Gradient-dependent plasticity: formulation and algorithmic aspect. Int. J. Num. Meth. Eng. 117, 733-753.
• [6] Diez P., Arroyo M., Huerta A., 2000. Adaptivity based on error estimation for viscoplastic softening materials. Mech. of Cohes.-Frict. Mater., 5, 87-112.
• [7] Gustkiewicz J., 1989. Synoptic view of mechanical behavior of rock under triaxial compression. Rock at Great Depth, Maury & Fourmaintraux (eds.), Balema, Rotterdam, 3-10.
• [8] Gustkiewicz J., Nowakowski A., 2004. Deformacje i pękanie skał w warunkach laboratoryjnych. Arch. Min. Sci., Vol. 49, Special Issue, p. 9-50.
• [9] Hoek E., 1999. Suport for very weak rock associated with faults and shear” Rock Support and Reinforcement Practice in Mining, Villaescusa, Windsor & Thompson (eds), Balkema, Rotterdam, 19-32.
• [10] Kleiber M., 1995. Komputerowe Metody Mechaniki Ciał Stałych. Seria: Mechanika Techniczna, t. XI, PWN.
• [11] Klisowski R., Iwulski Z., 2006. Badania przed- i pokrytycznych właściwości próbek węgla kamiennego. Warsztaty 2006 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie, str. 511-522 Kraków-Tomaszowice, 12-14 czerwca 2006.
• [12] Krzysztoń D., Sanetra U., 2003. Badania trójosiowego ściskania skał przy wartości ciśnienia okólnego w zakresie 0-70MPa. Arch. Min. Sci., Vol. 48, No 2.
• [13] Mogi K., 1971. Effect of the triaxial stress system on the failure of dolomite and limestone. Tectonophysics, 11, 111-127.
• [14] Muhlhaus H. B., Vardoulakis I., 1987. The thickness of shear bands in granular materials. Geotechnique, 37, 271-283.
• [15] Pamin J., 1994. Gradient Dependent Plasticity in Numerical Simulation of Localization Phenomena. Praca Doktorska, Delft University Press, Delft, Netherlands.
• [16] Pietuchow I. M., Linkow A. M. 1974: Ob energeticzeskom kriterii ustrojcziwosti w teorii gornych udarow. Trudy Wsieso-juznowo Nauczno-Isledawatielskowo Instytuta Gornoj Geomechaniki i Markszejderskowo Dieła (WNIMI), sb. 91.
• [17] Pietuchow I. M., Linkow A. M. i drugije, 1976. Teorija zaszczitnychpłastow. Izd. NIEDRA.
• [18] Perzyna P., 1966. Teoria lepkoplastyczności. PWN, Warszawa.
• [19] Smółka J., Bałazy I. i in., 1978. Metoda określania skłonności do tąpań zwięzłych piaskowców i łupków piaszczystych (mułowców) otaczających pokłady węglowe. Dokumentacja pracy GIG 01.4.01.48, Katowice.
• [20] Szecówka Z., Domżał J., Ożana P., 1973. Energetyczny wskaźnik skłonności naturalnej węgla do tąpań. Prace GIG, Komunikat nr 594, Katowice.
• [21] Tajduś A., Flisiak D., Klisowski R., 2003. Propozycja wskaźnika dla oceny skłonności do tąpań układu warstwy stropowe–pokład. Geotechnika w budownictwie i górnictwie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, s. 254-263.
• [22] Tajduś A., Szumiński A., Olesiak S., 2003. Klasyfikacja skał tąpiących na podstawie wskaźnika wykorzystującego wyniki badań pozniszczeniowych, Geotechnika w budownictwie i górnictwie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, s. 263-271.
• [23] Wang W. M., Sluys L. J., De Borst R., 1997. Viscoplasticity for instabilities due to strain softening and strain-rate softening. Int. J. Numer. Meth. Engng., 40, 3839-3864.
• [24] Wawersik W. R., Fairhurst C., 1970. A study of brittle rock fracture in laboratory compression experiments. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 7, 561-575.