Stanowisko i metodyka badań obudowy podporowo-kotwiowej w skali naturalnej

• Autorzy: Pytlik A.

Warianty tytułu

EN

Prop-bolting support study workstation and methodology in full scale

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W polskich kopalniach węgla kamiennego często stosowana jest obudowa podporowo-kotwiowa, która składa się z odrzwi obudowy podporowej (prostej lub łukowej) oraz połączonych z nimi kotwi. Najczęściej stosuje się przykotwienie stropnicy odrzwi obudowy na skrzyżowaniu ściana-chodnik oraz w rozcinkach ścianowych (Turek i in. 2015). Odmienny charakter pracy podatnej obudowy odrzwiowej i kotwi oraz duża złożoność problematyki ich współpracy (Cała i in. 2001; Majcherczyk i in. 2005), utrudniająca obliczenia i symulacje komputerowe, była powodem opracowania w Głównym Instytucie Górnictwa metodyki stanowiskowych badań nośności obudowy podporowo-kotwiowej. Metodyka ta pozwala na określenie wskaźników wzmocnienia odrzwi przez przykotwienie oraz obliczenie pracy (energii) jaką dyssypuje obudowa. Nowa metodyka badań oraz stanowisko badawcze pozwalają na prowadzenie prób na odrzwiach podatnych, z uwzględnieniem odkształcalności kotwi, jak i elementów pośrednich (np. podciągów, jarzm). Wyniki badań mogą być wykorzystane do opracowania zasad doboru obudowy podporowo-kotwiowej do konkretnych warunków geologiczno-górniczych, przez producentów elementów obudowy podporowej i kotwiowej oraz do optymalizacji konstrukcji obudowy. W artykule przedstawiono metodykę badań stanowiskowych oraz scharakteryzowano nowe stanowisko badawcze wraz z nową aparaturą. Przedstawiono również wstępne wyniki stanowiskowych badań odrzwi obudowy podporowej typu ŁP10/ V36, wzmocnionej za pomocą kotwi samowiertnych typu GSI R25, przy obciążeniu asymetrycznym. Podobny rodzaj obciążenia może występować na skrzyżowaniu ściana-chodnik, gdzie występuje konieczność wypinania łuku ociosowego. Pierwsze badania wykazują, że obudowa podporowo-kotwiowa szybko uzyskuje swoją maksymalną nośność, a przez to może zapobiegać rozwarstwianiu skał wokół wyrobiska, co znacząco wpływa na zwiększenie samonośności górotworu. Ponadto stwierdzono, że praca obudowy podporowo-kotwiowej może być prawie 2-krotnie większa od samodzielnej obudowy podporowej na początku jej pracy, tj. do jej obniżenia o 100 mm.

EN

The hard coal mines in Poland often employ prop-bolting supports, which are composed of prop support frames (straight or arching) and the roof bolts connected with them. Support frame roof-bar bolting is most commonly employed at the longwall and gallery crossing, and in longwall opening-up works (Turek et al, 2015). The different work character of the yielding frame support and the roof bolts, as well as the great complexity of the problems concerning their cooperation (Cała et al., 2001; Majcherczyk et al, 2005), which makes computer simulations and calculations more difficult, was the reason for developing a workstation-based prop-bolting support load capacity study methodology at the Central Mining Institute. This methodology makes it possible to determine the ratios of frame reinforcement by bolting and to calculate the work (energy) dissipated by the support. The new study methodology and study workstation made it possible to perform tests on yielding frames, while taking into account the deformability of roof bolts and intermediate elements (e.g. horseheads, yokes). The study results may be used to develop prop-bolting support selection guidelines for specific geological and mining conditions, to be utilized by prop and bolting support element manufacturers, as well as for support structure optimization. This paper presents a workstation-based study methodology and characterizes the new study workstation, along with the new apparatus. It also presents the preliminary workstation-based study results of the ŁP10/V36-type prop support frame, reinforced by the use of GSI R25-type self-drilling roof bolts, under asymmetric load. Similar load may appear at the longwall and gallery crossing, where the necessity to disassemble the sidewall arch occurs. First studies show that the prop-bolting support attains quickly its maximum load capacity, thus it may prevent rock stratification around the working, which significantly influences the increase of the rock mass self-supporting capacity. It was also concluded that the work of prop-bolting support may be nearly two times higher than that of an independent prop support at the beginning of its work, i.e. until its lowering by 100 mm.

Słowa kluczowe

PL

obudowa podporowa; obudowa podporowo-kotwiowa; kotwie; wskaźnik wzmocnienia obudowy

EN

prop support; prop-bolting support; roof bolts; support reinforcement ratio

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 8
• Strony: 18--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pytlik A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• [1] Bezpieczeństwo obudowy podporowo-kotwiowej w warunkach występowania wstrząsów górotworu. Praca zbiorowa pod redakcją Mariana Turka. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2012.
• [2] CAŁA M., FLISIAK J., TAJDUŚ A. 2001 - Mechanizm współpracy kotwi z górotworem o zróżnicowanej budowie. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej. Seria z lampką górniczą nr 8. Kraków.
• [3] DANIŁOWICZ R. 2000 - Badania możliwości wzmacniania skał kotwiami w kopalniach węgla. „Przegląd Górniczy” nr 2, s. 33-37.
• [4] DANIŁOWICZ R., PRUSEK S., SKRZYŃSKI K. 2006 - Sposoby wzmacniania górotworu i obudowy w rejonie wyrobisk eksploatacyjnych. W: Stalowe obudowy odrzwiowe. Nowe rozwiązania konstrukcyjne i metody projektowania. Praca zbiorowa pod redakcją Kazimierza Rułki. Główny Instytut Górnictwa, Katowice, s. 245-274.
• [5] DANIŁOWICZ R., SKRZYŃSKI K. 2003 - Określenie współczynnika wzmocnienia górotworu za pomocą kotwi w wyrobiskach korytarzowych. „Przegląd Górniczy” nr 3, s. 8-11.
• [6] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2005 - Badania obciążeń obudowy w wybranych wyrobiskach korytarzowych. „Górnictwo i Geoinżynieria” z. 3/1, s. 289-298.
• [7] NIEROBISZ A. 2006 - Obudowa podporowo-kotwiowa dla rozcinek rozruchowych ścian - przykłady zastosowań. Nowoczesne Technologie Górnicze 2006. Problemy Utrzymania Wyrobisk Korytarzowych. Politechnika Śląska w Gliwicach. Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa. Gliwice, Ustroń 20 i 21 kwiecień 2006 r., s. 131-155.
• [8] PN-G-15000-05:1992 – Obudowa chodników odrzwiami podatnymi z kształtowników korytkowych. Odrzwia łukowe otwarte. Badania stanowiskowe.
• [9] PN-H-93441-3:2004 – Kształtowniki stalowe walcowane na gorąco dla górnictwa. Kształtowniki typu V. Wymiary.
• [10] PYTLIK A., PYTLIK M. 2014 - Podkładka do pomiaru i monitoringu siły naciągu kotwi górniczych. Wynalazek nr P.404320. Główny Instytut Górnictwa. Katowice.
• [11] PYTLIK A., PYTLIK M. 2016 - Czujniki do monitoringu siły naciągu kotwi górniczych przy obciążeniu statycznym i dynamicznym. „Przegląd Górniczy” nr 11, s. 38–47.
• [12] PYTLIK M. 2014 - Project and construction of force sensor for tension measurements of mining bolts, designed to be used in static and dynamic load conditions. Praca magisterska. Politechnika Śląska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki. Gliwice.
• [13] TUREK M. 2010 - Podstawy podziemnej eksploatacji pokładów węgla kamiennego. Główny Instytut Górnictwa. Katowice.
• [14] TUREK M., PRUSEK S., MASNY W. 2015 - Obudowa podporowo-kotwiowa w kopalniach węgla kamiennego. Główny Instytut Górnictwa. Katowice.

Uwagi

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