Dekoncentracja obszarów eksploatacji dla zminimalizowania liczby i energii wysokoenergetycznych zjawisk sejsmicznych

• Autorzy: Drzewiecki J. , Piernikarczyk A.

Warianty tytułu

EN

Deconcentration of mining areas for reduction of the magnitude and energy of high-power seismic phenomena

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Koncentrację eksploatacji węgla, w rozumieniu potocznym, z reguły wyrażają geometryczne parametry charakteryzujące proces produkcji w czasie. Pierwszym jest obszar górotworu, w którym prowadzona jest eksploatacja jednego lub więcej pokładów, a drugim intensywność eksploatacji wyrażonej bądź to dobowym postępem frontu eksploatacji, bądź objętością uzyskanego urobku. Należy podkreślić, że oprócz wymienionych parametrów koncentrację produkcji/wydobycia mogą charakteryzować parametry definiujące inne obszary oceny produkcji, takie jak: łączna moc maszyn, liczba energii w jednostce czasu, liczba zatrudnionych na tonę urobku w odniesieniu do wydajności przodkowej czy oddziałowej itp. Odnosząc się do zagadnień dynamicznych towarzyszących robotom górniczym w odniesieniu do koncentracji, to analizując podstawowe ich przyczyny każdorazowo należy odnieść się do charakterystyki fizykomechanicznej środowiska, w jakim generowane są te zjawiska oraz zakresu naruszenia górotworu inicjującego procesy dynamiczne wynikające z koncentracji produkcji/wydobycia. Dotychczasowe doświadczenia w tym zakresie, analizy wielu przypadków tąpnięć oraz znacznie w stosunku do lat ubiegłych pogłębiona wiedza dotycząca lokalizacji i mechanizmu ognisk wstrząsów, a zatem ich fizycznej postaci, pozwalają zweryfikować zasadność dążenia do maksymalnej koncentracji eksploatacji z punktu widzenia zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami. Wyniki prognoz deformacji warstw wstrząsogennych spowodowanych eksploatacją pokładów powodującą wytworzenie w ich podłożu pustek, a konsekwencji zmieniających stan ich naruszenia w górotworze, pozwalają oszacować rozległość i zasięg obszarów będących źródłem ognisk wysokoenergetycznych wstrząsów sejsmicznych. Szybkość ich powstawania, co wiązać należy z intensywnością eksploatacji, rozległość przestrzeni zrobowych oraz ich kształty i wzajemna lokalizacja decydują o dynamice zjawisk sejsmicznych indukowanych eksploatacją pokładu w naruszanym nią wielkogabarytowym fragmencie górotworu. Należy pamiętać, że wzrost zagrożenia tąpaniami z reguły powoduje wzrost kolejnych, z których zagrożenie pożarowe i metanowe łącznie z tąpaniowym decydują o ostatecznym wyniku finansowym produkcji.

EN

Popularly, the concentration of coal exploitation is generally expressed by geometric parameters which characterize the process of production in time. The first parameter is the area of rock mass where exploitation of one or more coal beds takes place. The second one is the intensity of exploitation expressed by either the daily wall front advance or the volume of the output. It is advisable to emphasize that apart from the abovementioned parameters, the concentration of output may be characterized by parameters which define other areas of production assessment, such as: the total power of machinery, the amount of energy in a time unit, the number of employed workers per a ton of output as to face or departmental performance, etc. Referring to the dynamic problems accompanying the mining works, such as concentration, the analyses of their essential causes need to be confronted with the physical and mechanical characteristics of the environment in which the phenomena occur, and the scope of disarrangement of rock mass which initiates the dynamic processes resulting from the mining concentration. Previous experience in this field, series analysis of tremor occurrence and significantly higher level of knowledge, especially concerning the location and mechanisms of epicenters, so their physical form, allow to verify the direction for maximum concentration of exploitation from the point of view of seismic and tremor-related hazards. The results of forecasts of tremor-induced layer deformations which occurred as the result of exploitation of coal beds which leads to the occurrence of a series of voids in the bed's substrate which in turn alters their disarrangement in rock mass, allow to estimate the expanse and scope of areas with the epicenters of high-energy seismic tremors. Their rate of formation, deriving from mining intensity, expanse of excavation spaces and their interlocation and shapes determine the dynamics of the seismic phenomena induced by coal bed exploitation in the large-size fragment of rock mass, impaired by the exploitation itself. It is important to remember that the increase of tremor hazard, generally, leads to the increase of others where fire, methane and tremor hazards combined determine the final financial result of production.

Słowa kluczowe

PL

deformacje podpieranych warstw wstrząsogennych; dekoncentracja eksploatacji; obniżenie poziomu zagrożenia sejsmicznego tąpaniami

EN

defirmation of tremor-induced layers; deconcentration of exploitation; reduction of seismic and tremor hazards level

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 71, nr 5
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Drzewiecki J.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

autor

Piernikarczyk A.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• 1. Biliński A.: Zagrożenie tąpaniami stropowymi w świetle rozeznania warunków naturalnych i górniczych. Zeszyty naukowe AGH, Seria Górnictwo 1981 Z. 1.
• 2. Drzewiecki J.: Wpływ postępu frontu ściany na dynamikę niszczenia górotworu karbońskiego. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa nr 860, Katowice, 2004.
• 3. Drzewiecki J.: Mechanizm powstawania rozwarstwień mocnych skał stropowych w świetle pomiarów in situ. Prace naukowe GIG Nr 804. Katowice, GIG 1995.
• 4. Drzewiecki J.: Optymalizacja koncentracji wydobycia w warunkach zagrożenia tąpaniami i metanem. Mat. XI Międzynarodowej Konf. Nauk.-Techn. „Tąpania 2004". Wyd. GIG, Katowice 2004. str. 47-61.
• 5. Dubiński J., Drzewiecki J.: „Przyczyny zjawiska sejsmicznego w KWK Zabrze Bielszowice w dniu 12.12.1997 w świetle badań geomechanicznych i geofizycznych." XXI Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu. „Geomechaniczne Problemy Eksploatacji Złóż i Budownictwa Specjalnego", Zakopane 16-20 marca 1998 r. Kraków, Wydawnictwo Katedry Geomechaniki Górniczej i Geotechniki AGH 1998, str. 71-87.
• 6. Dubiński J., Mutke G., Stec K.: Source charakteristic of the mine tremors from the USCB, Poland, in Ninth Intern. Congr. On Rock Mech. Proc, vol. 2, Balkema, Rotterdam, 1999, str. 1030-1047.
• 7. Kabiesz J.: Principles of modeling associated hazards. Archives of Mining Sciences. 2002, vol. 47.issue 2. str. 255-274.
• 8. Konopko W. i inni: Raporty roczne o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego.. Katowice, GIG,1991-2013.
• 9. Konopko W. i inni: Postęp, długość i wysokość ścian a zagrożenie tąpaniami. Prace naukowe GIG Nr 809. Katowice, GIG 1995.
• 10. Lisowski A.: Pojęcie koncentracji i jej związek z pracochłonnością. Referat na konferencję naukowo-techniczną na temat: Koncentracja produkcji w górnictwie węglowym. Katowice, SITG 1962.
• 11. Makówka J.: Zagrożenie tąpaniami jako kryterium zaniechania części pokładu węgla kamiennego. Praca doktorska. GIG, Katowice, 1999
• 12. Piernikarczyk A.: Wpływ uskoków o małych zrzutach (do kilku metrów) na rozkład naprężeń w ich otoczeniu. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko Nr 4/3, 2010.
• 13. Siec K., Drzewiecki J.: Mine tremor focal mechanism an essential element of a recognising the process of mine working destruction, Acta Geophysica, vol. 60, no. 2, Apr. 2012, str. 449-471.
• 14. Trojnar A., Więckol-Ryk A., Niemiec B.: Koszty profilaktyki zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego. Wiadomości Górnicze 4/2014. Katowice, str. 209-220