Optymalizacja obudowy wyrobisk przyścianowych zlokalizowanych na głębokości większej niż 1000 m

• Autorzy: Walentek A. , Lubosik Z.

Warianty tytułu

EN

Optimisation of gateroad support located at the depth below 1000 m

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Eksploatacja węgla kamiennego w Polsce jest obecnie prowadzona na znacznej głębokości, nierzadko przekraczającej 1000 m. Sytuacja ta ma istotne znaczenie w kontekście utrzymania chodników przyścianowych, wiążąc się ze znaczną konwergencją pionową i poziomą, wynikającą z wpływu zwiększonego obciążenia ze strony górotworu. W warunkach koncentracji produkcji dla ścian wydobywczych lokalizowanych na coraz to większych głębokościach presja zapewnienia funkcjonalności (w tym wymaganych gabarytów) chodników przyścianowych nieustannie wzrasta. W artykule przedstawiono całość procesu optymalizacji obudowy chodnika przyścianowego przeprowadzonego dla danych warunków geologiczno-górniczych. Proces ten obejmował badania dołowe zachowania się obudowy chodnika zgodnej z projektem zaproponowanym przez Kopalnię. Zachowanie to scharakteryzowane zostało poprzez wielkość konwergencji, obciążenie obudowy, a także kształt oraz zasięg strefy spękań wokół wyrobiska. Rezultaty pomiarów stanowiły podstawę do kalibracji modeli numerycznych, które wykorzystano do optymalizacji systemu obudowy. W toku procesu optymalizacji analizowano: zabudowę dodatkowych wzmocnień (np. kotwy strunowe lub podciągi stalowe), zastosowanie odrzwi wykonanych ze stali o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych lub zmianę lokalizacji wzmocnień obudowy. Proces optymalizacji pozwolił na opracowanie nowych schematów obudowy charakteryzujących się: większą nośnością, korzystniejszym rozkładem naprężeń w elementach obudowy, redukcją obciążenia jednostkowego w odrzwiach oraz lepszym wykorzystaniem nośności poszczególnych wzmocnień. Ostatnim z etapów procesu optymalizacji była walidacja zaproponowanych rozwiązań przeprowadzona poprzez zastosowanie opracowanego schematu obudowy w analogicznych warunkach jak przy pierwszej serii badań dołowych.

EN

Extraction of hard coal in Polish mines is actually carried out at significant depth, often greater than 1000 m. Such a situation plays a major role in terms in gateroad maintenance, as usually cause significant vertical and horizontal convergence generated by considerable load values exerted on the support. With production being concentrated into high-performance longwalls, located at greater and greater depth, pressure to ensure the gateroads functionality (required dimensions) continues to increase. This paper presents the complete process of gateroad support optimisation carried out for given geological and mining conditions. The process consisted the underground investigations on performance of a support system designed by colliery. The performance is described by the gateroad convergence, support load, and shape and range of the fractured zone in rock mass around the longwall gateroad. The results of these investigations constituted the basis for calibration of numerical models, which were utilized for support scheme optimisation. The following means were considered during optimisation: implementation of additional reinforcements (flexible bolts, stringers etc.), steel parameters up-grading and change of location of reinforcements. The new support systems characterized by: increased load bearing capacity, improved stress distribution in particular support elements, reduced unit load exerted support elements (steel arches) and better utilization of load bearing capacity of particular support elements. The last stage of optimisation process was validation of developed solution by underground application and tests of new support system in analogical conditions as in first stage of optimisation process.

Słowa kluczowe

PL

obudowa; wyrobisko przyścianowe; optymalizacja

EN

support; gateroad; optimisation

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 2
• Strony: 76--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Walentek A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Lubosik Z.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• [1] BARCZAK T, M. 2005 - An overview of standing roof support practices and developments in the United States. Proceedings of the Third South African Rock Engineering Symposium, South African Institute of Mining and Metallurgy, pp. 301–334.
• [2] BIGBY D. 2004 - Coal mine roadway support system handbook. Rock Mechanics Technology for the Health and Safety Executive, Research Report 229a.
• [3] BIGBY D., HURT K., MACANDREW K. 2011 - The Autowarning Telltale: A New Safety Monitoring Device for Pillar Extraction Operations. Proceedings of the 30th International Conference on Ground Control in Mining. West Virginia University, Morgantown, USA.
• [4] BOCK S., PRUSEK S., ROTKEGEL M. 2009 - Design and Control of Working Support in Polish Coal Mines Based on Three - Dimensional Numerical Modeling. 28th International Conference on Ground Control in Mining, USA, Morgantown, pp. 113-120.
• [5] BOWLER J., BETTS D., ALTOUNYAN P. 2008 - Innovation in rib support systems: the development of enhanced support for high deformation gateroads at Daw Mill Colliery. Proceedings of International Mining Symposia - Rockbolting in Mining & Injection Technology and Roadway Support Systems, Aachen, Germany: RWTH, pp. 425–439.
• [6] CARTWRIGHT P., BOWLER J. 1999 - The development and use of risk assessment techniques to assess roadway stability in the Parkgate Seam at Thoresby Colliery. Proceedings of the 18th International Conference on Ground Control in Mining, West Virginia University, Morgantown, USA.
• [7] COLWELL M., FIRTH R., MARK C. 1999 – Analysis of longwall tailgate serviceability (ALTS): A chain pillar design methodology for Australian conditions. U.S. Department of health and human services, Pittsburgh.
• [8] COSMOS/M, 1999, ‘User’s Guide‘, Structural Research & Analysis Corp, Los Angeles, USA.
• [9] HEBBLEWITHE B. K., LU T. 2004 – Geomechanical behaviour of laminated weak coal mine roof strata and the implications for a ground reinforcement strategy, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, No 41, pp. 147-157.
• [10] HUCKE A., STUDENY A., RUPPEL U., WITTHAUS H. 2006 - Advanced Prediction Methods for Roadway Behaviour by Combining Numerical Simulation. Physical Modelling and In-Situ Monitoring‘, 25th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, WV, USA.
• [11] JUNKER M., i in. 2009 - Strata control in-seam roadways. VGE Verlag GmbH, Essen.
• [12] KUKUTSCH R., SOUCEK K., KONICEK P., PTACEK J., WACLAWIK P., SNUPAREK R. 2013 - Geomechanical and geotechnical evaluation of maingate No. 0805253 monitoring in the conditions of the Paskov mine. Rock Mechanics for Resources, Energy and Enviroment, Taylor&Francis Group, London.
• [13] LAWRENCE W. 2008 - A method for the design of longwall gateroad roof support. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Volume 46, Issue 4, pp. 789–795.
• [14] LUBOSIK Z., PRUSEK S. 2010 - Geometrical Description of Gateroad Roof Sag. Proceedings of the 29th International Conference on Ground Control in Mining. West Virginia University, Morgantown, USA.
• [15] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2006 - Ruchy górotworu i reakcje obudowy w procesie niszczenia skał wokół wyrobisk korytarzowych na podstawie badań „In situ”, wyd. AGH, Kraków.
• [16] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2008 - Badania nowych rozwiązań technologicznych w celu rozrzedzenia obudowy podporowej w wyrobiskach korytarzowych, wyd. AGH Kraków.
• [17] MARK CH., 1998 - Comparison of Ground Conditions and Ground Control Practices in the United States and Australia, Proceedings of the 17th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, West Virginia University, pp.63-71.
• [18] Polska Norma PN-H-84042: Stale mikrostopowe na kształtowniki i akcesoria górnicze. PKN, Warszawa, luty 2009.
• [19] Polska Norma PN-H-93441-1 Kształtowniki stalowe walcowane na goraco dla górnictwa – Ogólne wymagania i badania. PKN, Warszawa, grudzien 1994.
• [20] PRUSEK S. 2008 - Modification of parameters in the Hoek-Brown failure criterion for gate road deformation prediction by means of numerical modeling. Glückauf, No. 9, pp. 529-534.
• [21] PRUSEK S. 2010 - Empirical-statistical model of gate roads deformation. Archiwum Górnictwa, Issue 2, Cracow, pp. 295-312.
• [22] PRUSEK S., LUBOSIK Z., DVORSKY P., HORAK P. 2011 - Gateroad support in the Czech and Polish coal mining industry – present state and future developments. Proceedings of the 30th International Conference on Ground Control in Mining. West Virginia University, Morgantown, USA.
• [23] SNUPAREK R., KONECNY P. 2010 - Stability of roadways in coalmines alias rock mechanics in practice. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, www.rockgeotech.org.
• [24] SZWEDZICKI T. 2005 - Reviewing support requirements for existing excavations in underground mines. Mining Technology: Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy, Vol. 114, pp. 21-27.
• [25] TORAÑO J., i in. 2002 - FEM modeling of roadways driven in a fractured rock mass under a longwall influence. Computers and Geotechnics, No. 29, pp. 411-431.
• [26] 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 measurements results. Proceedings of the 28th International Conference on Ground Control in Mining, West Virginia University, Morgantown, USA.

Uwagi

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