Wpływ czynnego uskoku na wyrobiska eksploatacyjne w warunkach kopalni węgla kamiennego

• Autorzy: Walaszczyk J. , Wiewiórka D.

Warianty tytułu

EN

Impact of active fault on excavations in the conditions of a coal mine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaburzenia tektoniczne, a szczególnie uskoki mają szczególny wpływ na system podziemnej eksploatacji. Jako naturalne obiekty o potencjalnie wysokich możliwościach poślizgowych w fazie czynnej mogą intensywnie oddziaływać na obiekty podziemne, jak i naziemne oraz na ludzi, co jest szczególnie istotne w związku z bezpieczną eksploatacją surowców mineralnych. Wpływ uskoków na górnicze wyrobiska eksploatacyjne oraz możliwe skutki ich wzbudzenia jest szczególnie ważnym problemem w kontekście bezpieczeństwa pracy. W rejonie czynnego uskoku obserwuje się zjawiska wyładowania energii - zwanych w praktyce górniczej odprężeniami. Poślizg na uskoku jako skutek zerwania spójności na jego płaszczyźnie i towarzyszące mu zjawiska dynamiczne, można symulować z zastosowaniem dyskretnych modeli górotworu bazujących na metodach numerycznych. Wyniki symulacji prezentowane są jako zmienne w czasie przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia w wybranych punktach. Autorzy pracy postulują, by sygnały końcowe notowane w modelach traktować jako sumę sygnałów wyjściowych wszystkich układów elementarnych składających się na model. Zastosowano analizę, z zastosowaniem cyfrowego filtru dolnoprzepustowego z częstotliwością progową o wielkości ustalonej na podstawie analizy częstotliwościowej sygnału przemieszczeń i zastosowano w przetwarzaniu sygnału prędkości i sygnału przyspieszeń. W pracy zajęto się oddziaływaniem czynnego uskoku na wyrobiska eksploatacyjne w warunkach kopalń węgla kamiennego. Wariantowano w pracy wielkość zrzutu uskoku, a ponadto zatrzymywano eksploatację w skrzydle wiszącym w różnej odległości od uskoku. W wybranych punktach w modelu rejestrowano przemieszczenia poziome i pionowe, a następnie przeprowadzono ich analizę częstotliwościową. Z sygnału przemieszczeń po filtracji wyznaczano prędkości i przyspieszenia.

EN

Tectonic dislocations, especially faults, have a significant influence on the system of underground mining. As natural objects with potentially high sliding ability in the active phase, they may greatly influence both surface and underground objects as well as people, which is particularly important with regard to the exploitation of mineral resources. The influence of faults on excavations and the possible results of their activation are major problems connected with work safety. In the region of an active fault one can observe phenomena of energy discharge — known in mining terminology as distressing. A fault slide which is a result of the breach in the surface continuity and the accompanying dynamic phenomena, can be simulated by means of discrete models of rock mass based on numerical models. Simulation results are presented as displacement, velocity and acceleration in the selected points of the model. The authors postulate that the final signals noted in the models should be treated as a sum of the output signals of all elementary sets comprising a model. The data analysis was based on the use of low-pass filter with cut-off frequency determined on the basis of the frequency analysis of the displacement signal; the frequency analysis was then used in processing the velocity signal and the acceleration signal. This research concerns the influence of the active fault on the excavations in the conditions of a coal mine. Different size parameters of the throw of the fault were applied; and the exploitation of the hanging wall was halted at varied distances from the fault. In the selected points of the model horizontal and vertical displacements were noted; then an analysis of their frequency spectra was performed. After filtering, velocities and accelerations were recovered from the signals.

Słowa kluczowe

PL

mechanika górotworu; dynamika; uskoki; metody numeryczne

EN

rock-mass mechanics; dynamics; faults; numerical methods

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 70, nr 3
• Strony: 96--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Walaszczyk J.

• AGH w Krakowie

autor

Wiewiórka D.

• AGH w Krakowie

Bibliografia

• 1. Burtan Z.: Wpływ zagrożeń naturalnych na stan bezpieczeństwa w kopalniach węgla kamiennego w latach 2001-2010. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 1, s. 16-22, Katowice 2012.
• 2. Burtan Z.: Wpływ eksploatacji w rejonach zaburzeń tektonicznych o dużych zrzutach na kształtowanie się zagrożenia sejsmicznego w kopalniach Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego. Wydawnictwa AGH, Rozprawy Monografie, Kraków 2012.
• 3. Zorychta A., Burtan Z.: Conditions of fault activation in the area of exploitation. AGH Journal of Mining and Geoengineering vol. 36 no. 3 s. 509-[519], Kraków 2012
• 4. Mutke G.: Ocena zagrożenia tąpaniami w kopalniach podziemnych uwzględniająca parametry drgań blisko ognisk wstrząsów - doświadczenia z polskich kopalń. „Górnictwo i Geoinżynieria" 2007, R. 31, z. 3/1.
• 5. Patyńska R.: Tąpnięcia a kierunki osłabienia górotworu. Prace naukowe GiG, „Górnictwo i Środowisko" 2003, nr 1.
• 6. Walaszczyk J., Wiewiórka D.: Modelling the impact of active fault on excavation chambers in the conditions of Legnica-Glogow Copper Area. AGH Joumal of Mining and Geoengineering, vol. 36 no. 1 s. 307-314, Kraków, 2012.
• 7. Walaszczyk J.: O pewnych możliwościach zastosowania metod numerycznych do zagadnienia odprężeń górotworu. ZN AGH „Górnictwo" 1980, z. 107.
• 8. Filcek H., Walaszczyk J., Tajduś A.: Metody komputerowe w geomechanice górniczej. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice 1994.
• 9. Walaszczyk J., Makówka J.: Matematyczny model niszczenia struktury stropu uwarstwionego. „Górnictwo i Geoinżynieria" 2005, R. 29, z. 3/1 s. 485-497.
• 10. Wiewiórka D.: Komputerowe modelowanie skutków dynamicznego od- ciążenia górotworu. Praca doktorska (niepublikowana), AGH, Kraków 2003.
• 11. Walaszczyk J., Barnat A., Hachaj S.: Identyfikacja prędkości i przyspieszenia w dynamicznych modelach górotworu. XXV Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu Zakopane, Kraków, Wydawnictwo KGBiGAGH, 2002.
• 12. Oppenheim A. V., Schafer R. W.: Digital signal processing. Prentice-Hall International, London 1986.
• 13. Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych. Mc Graw-Hill, London 1977.
• 14. Walaszczyk J., Wiewiórka D.: Modelowanie wpływu zaburzeń tektonicznych na drgania stropu w górotworze uwarstwionym. „Górnictwo i Geoinżynieria" 2008.
• 15. Itasca Consulting Group Inc.: Fast Lagrangian Analysis of Continua v.5.0. Users Manual, Minneapolis 2003.
• 16. Zalewski A., Cegieła R.: MATLAB - obliczenia numeryczne i ich zastosowania. Wydawnictwo Nakom, Poznań 1996.