Automatyczny system monitoringu stateczności wyrobisk korytarzowych

• Autorzy: Małkowski Piotr , Niedbalski Zbigniew , Bednarek Łukasz , Pytlik Marian , Frymarkiewicz Arkadiusz , Filipowicz Krzysztof

Warianty tytułu

EN

Roadways stability automatic monitoring system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zapewnienie stateczności wyrobisk jest kluczową sprawą dla prawidłowego funkcjonowania kopalni podziemnej. Dla danych warunków geologiczno-górniczych, w celu zachowania wymaganych gabarytów wyrobiska, dobierany jest odpowiedni schemat obudowy. Po wykonaniu projektu taki powinien jednak zostać zweryfikowany na podstawie pomiarów dołowych. Badania te powinny dotyczyć zarówno górotworu, jak i obudowy i stać się następnie podstawą kalibracji przyjętych modeli obliczeniowych oraz parametrów warunku wytrzymałościowego dla skał. W artykule przedstawiono opracowany system zintegrowanego automatycznego monitoringu wyrobiska przyścianowego oraz podano przykładowe wyniki pomiarów. Urządzenia elektroniczne zabudowane w wyrobisku pozwoliły na pomiar rozwarstwień stropu, obciążenie obudowy podporowej, obciążenie obudowy kotwiowej oraz na pomiar zmian naprężeń w górotworze. Ponieważ wyrobisko było utrzymywane w części przyzrobowej, wykonywano także pomiar obciążeń kasztów. Wszystkie urządzenia podpięte były do rejestratorów, które mogły gromadzić bezobsługowo dane przez dłuższy okres czasu. Uzyskane doświadczenia pokazują, że opracowany system można zastosować w innych wyrobiskach, gdzie dostęp jest utrudniony lub np. drążony w samodzielnej obudowie kotwowej.

EN

Ensuring mining workings stability is the key problem for the proper underground mine activity. The support passport of any working is designed for the common mining and geological conditions and should guarantee the required working dimensions for the specific range of time. However, after the support execution, the project should be then verified by the underground measurements. These measurements should concern both rock mass and support control and they should serve as the calibration of the rock mass model assumptions and the failure criterion. The integrated automatic monitoring system for the gate stability control and exemplary results are presented in the paper. Electronic devices installed in the working allowed to measure the roof rocks separation, a load on support frame, a load along the rock bolt and a change of stress in the rock mass. As the gate was maintained behind the longwall face the load on wooden box cribs was controlled as well. All the devices were connected to dataloggers, which could collected data unattended for a long time. The experience gained shows, that designed system can be applied in other underground workings, especially there, where the access is limited or e.g. where only roofbolting is applied.

Słowa kluczowe

PL

stateczność wyrobiska podziemnego; monitoring górotworu; monitoring obudowy; automatyczny system monitoringu

EN

mining working stability; rock mass monitoring; support monitoring; automatic monitoring system

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 77, nr 7-9
• Strony: 9--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Małkowski Piotr

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Niedbalski Zbigniew

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Bednarek Łukasz

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Pytlik Marian

• JSW SA, Jastrzębie

autor

Frymarkiewicz Arkadiusz

• JSW SA, KWK „Pniówek”, Pawłowice

autor

Filipowicz Krzysztof

• JSW SA, KWK „Pniówek”, Pawłowice

Bibliografia

• [1] BIGBY D., MAC A.K., HURT K. 2010 - Innovations in mine roadway stability monitoring using dual height and remote reading electronic telltales. In: Materials of the 10th Underground Coal Operators’ Conference, Carlton, Victoria 2010, Australia: University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, s. 145-160.
• [2] JENA S.K., RITESH D.L., MANOJ P., KULDIP P. 2016 - Analysis of strata control monitoring in underground coal mine for apprehension of strata movement. Proceedings of the Conference on Recent Advances in Rock Engineering (RARE 2016), 2016, s. 505-511, DOI: 10.2991/ rare-16.2016.81.
• [3] KASPERKIEWICZ W., KAMIŃSKI W., SEWERA M., WALENTEK A., RAJWA S. 2010 - Badania dołowe zasięgu strefy spękań nad wyrobiskiem przyścianowym za frontem ściany. „Wiadomości Górnicze”, nr 4, s. 210-215.
• [4] KUKUTSCH R., KAJZAR V., KONICEK P., WACLAWIK P., PTACEK J. 2015 - Possibility of convergence measurement of gates in coal mining using terrestrial 3D laser scanner. Journal of Sustainable Mining, 14(1), s. 30–37.
• [5] LUBOSIK Z., WACLAWIK P., HORAK P., WRANA A. 2017 - The Influence of In-Situ Rock Mass Stress Conditions on Deformation and Load of Gateroad Supports in Hard Coal Mine. Procedia Engineering, Vol. 191, s. 975-983.
• [6] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P. 2003 - Wpływ frontu ściany na wielkość strefy spękań wokół wyrobiska przyścianowego. „Wiadomości Górnicze”, nr 1, s. 20-29.
• [7] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2005a - Badania obciążeń obudowy w wybranych wyrobiskach korytarzowych. Kwartalnik AGH „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 3/1, s. 289-298.
• [8] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2005b - Zmiany rozwarstwień skał stropowych w wyrobiskach korytarzowych w samodzielnej obudowie kotwowej o długim okresie użytkowania. Warsztaty górnicze; „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, 20-22.06.2005, IGSMiE PAN, Kazimierz Dolny, s. 257-266.
• [9] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2008 - Badania nowych rozwiązań technologicznych w celu rozrzedzania obudowy podporowej w wyrobiskach korytarzowych. Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH.
• [10] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2006 - Ruchy górotworu i reakcje obudowy w procesie niszczenia skał wokół wyrobisk korytarzowych na podstawie badań in situ. Wydawnictwo WGiG AGH.
• [11] MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2011 - Geomechaniczna ocena stateczności wyrobisk przyścianowych w obudowie podporowo-kotwowej. „Przegląd Górniczy”, nr 6, s. 43-49.
• [12] MAJCHERCZYK T., NIEDBALSKI Z., MAŁKOWSKI P. 2010 - Wzmacnianie obudowy wyrobisk korytarzowych w złożonych warunkach górniczo-geologicznych. Kwartalnik AGH „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 2, s. 451-462.
• [13] MAJCHERCZYK T., NIEDBALSKI Z., ULASZEK A. 2015 - Roadway stability evaluation on the basis of modern monitoring of displacement. Studia Geotechnica et Mechanica, Vol. 37, No. 1, s. 45-52, DOI: 10.1515/sgem-2015-0006.
• [14] MAŁKOWSKI P. 2013 - Rola stref spękań w ocenie stateczności wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla. Wydawnictwa AGH, seria: Rozprawy – monografie, nr 265, Kraków.
• [15] MAŁKOWSKI P. 2017 - Zarządzanie monitoringiem zagrożeń w górnictwie. Inżynieria Mineralna (Journal of the Polish Mineral Engineering Society), July-December 2017, s. 215-223, DOI: 10.29227/IM-2017- 02-24 (in Polish).
• [16] MAŁKOWSKI P., MAJCHERCZYK T., NIEDBALSKI Z. 2017 - Zastosowanie kotwi dla rozrzedzania odrzwi obudowy podporowej w wyrobiskach korytarzowych. „Przegląd Górniczy”, nr 7, s. 12-22.
• [17] MAŁKOWSKI P., OSTROWSKI Ł., BACHANEK P. 2018 - Stateczność wyrobiska korytarzowego drążonego w strefie uskokowej w świetle badań kopalnianych i numerycznych. „Przegląd Górniczy”, nr 2, s. 17-28.
• [18] MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2019 - Monitoring wyrobisk korytarzowych jako weryfikacja przyjętego schematu obudowy. „Przegląd Górniczy”, nr 10, s. 53–65.
• [19] NIEDBALSKI Z. 2014 - Prognoza utrzymania funkcjonalności wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego. Wydawnictwa AGH, seria: Rozprawy – monografie, nr 300, Kraków.
• [20] OSTROWSKI Ł., MAŁKOWSKI P. 2016 - Wpływ zawodnienia na wypiętrzanie skał spągowych wyrobiska korytarzowego. „Przegląd Górniczy”, nr 3, s. 28-38.
• [21] PRUSEK S. 2008a - Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacji z zawałem stropu. Wydawnictwa GIG.
• [22] PRUSEK S. 2008b - Możliwości monitoringu obudowy wyrobisk korytarzowych. Miesięcznik WUG, nr 9, s. 14-18.
• [23] PRUSEK S. 2004 - Obliczenie zaciskania oraz obciążenia obudowy chodników, zlokalizowanych w polu eksploatacji zawałowej. „Przegląd Górniczy”, nr 7-8, s. 11-16.
• [24] SHEN B. 2014 - Coal mine roadway stability in soft rock: A case study. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2014, 47(6), pp. 2225-2238, DOI: 10.1007/s00603-013-0528-y.
• [25] SHEN B., POULSEN B., KELLY M., NEMCIK J., HANSON C.: Roadway span stability in thick seam mining – field monitoring and numerical investigation at Moranbah North mine. In: Materials of the 2003 Coal Operators’ Conference, Carlton, Victoria, Australia: University of Wollongong, The AusIMM Illawarra Branch, pp. 173-184.
• [26] SINGH R., SINGH A.K., MANDAL P.K., SINGH M.K., SINHA A. 2004 - Instrumentation and monitoring of strata movement during underground mining of coal. Minetech, 25(5), pp. 12-26.
• [27] WACLAWIK P., KUKUTSCH R., KONICEK P., PTACEK J., KAJZAR V., NEMCIK J., STAS L., SOUCEK K., VAVRO M. 2017 - Stress State Monitoring in the Surroundings of the Roadway Ahead of Longwall Mining. Procedia Engineering, Vol. 191, pp. 560-567.
• [28] WALENTEK A. 2019 - Analysis of the applicability of the convergence control method for gateroad design based on conducted underground investigations. Archives of Mining Sciences, Vol. 64, Issue 4, pp. 765-783.
• [29] WALENTEK A. 2018 - Empiryczna i numeryczna metoda prognozy zasięgu strefy spękań górotworu wokół wyrobiska przyścianowego przed frontem ściany. „Przegląd Górniczy”, nr 2, s. 50-59.
• [30] WALENTEK A., LUBOSIK Z. 2017 - Optymalizacja obudowy wyrobisk przyścianowych zlokalizowanych na głębokości większej niż 1000 m. „Przegląd Górniczy”, nr 2, s. 76-84.
• [31] XIE Z., ZHANG N., QIAN D., HAN C., AN Y., WANG Y. 2018 - Rapid excavation and stability control of deep roadways for an underground coal mine with high production in Inner Mongolia. Sustainability, 10(4), no 1160, DOI: 10.3390/su10041160.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021)