Zastosowanie metody sterowania konwergencją do projektowania obudowy wyrobisk kapitalnych w kopalniach podziemnych na przykładzie kopalń JSW S.A.

• Autorzy: Dawidziuk Piotr , Otto Aleksandra , Kamiński Paweł , Małkowski Piotr

Warianty tytułu

EN

Application of the convergence-confinement method to design of main underground mine workings lining on the example of JSW S.A. coal mines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W warunkach polskiego budownictwa podziemnego obudowę kopalnianych wyrobisk kapitalnych, takich jak komory wykonywane w rejonach podszybi, projektuje się najczęściej jako stalowo-betonową lub stalowo-kotwowo-betonową. Rekomendowana metodyka projektowania oparta jest o normę PN-G-05600:1998. Ponieważ obudowa musi być projektowana jako konstrukcja podatna, w obliczeniach brane jest pod uwagę wyłącznie ciśnienie statyczne. Istotnie odmienne podejście obliczeniowe prezentuje metoda sterowania konwergencją, oparta o wytyczne Nowej Austriackiej Metody Budowy Tuneli. Założenie o konieczności powstrzymania przemieszczeń górotworu na jak najwcześniejszym etapie implikuje konieczność projektowania konstrukcji obudowy ze względu na tzw. ciśnienie deformacyjne. W pracy przedstawiona została metodyka i zależności obliczeniowe wykorzystywane w metodzie sterowania konwergencją. Przykładowe obliczenia wykonane zostały dla rzeczywistych warunków górniczo-geologicznych kopalń JSW S.A. Uzyskane wyniki zweryfikowane zostały za pomocą obliczeń numerycznych prowadzonych metodą elementów skończonych.

EN

In specific conditions of Polish underground construction support of main underground mine workings, such as chambers constructed in the vicinity of shafts, is designed as a composite steel-concrete or steel-bolt-concrete lining. Recommended method of design is based on the norm PN-G-05600:1998. Since a liner must be designed as yieldable construction, only a static pressure is considered in calculations. Significantly different approach is represented by convergence-confinement method, based on recommendations of New Austrian Tunnelling Method. Due to necessity of rock mass displacement prevention at the earliest possible stage, a liner must be designed taking into account so called deformational pressure. In this paper a methodology and calculation formulas, used in convergence-confinement method, are presented. Examples of calculations were made on the basis of real geological and mining conditions of JSW S.A. coal mines. Subsequently obtained results were verified with numerical calculations made with finite elements method.

Słowa kluczowe

PL

metoda sterowania konwergencją; wyrobiska kapitalne; obudowa stalowo-betonowa; metoda elementów skończonych

EN

convergence-confinement method; main workings; composite steel-concrete lining; finite element method

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 77, nr 10-12
• Strony: 29--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dawidziuk Piotr

• Przedsiębiorstwo Budowy Szybów S.A.

autor

Otto Aleksandra

• Przedsiębiorstwo Budowy Szybów S.A.

autor

Kamiński Paweł

• Przedsiębiorstwo Budowy Szybów S.A.
• AGH, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami

autor

Małkowski Piotr

• AGH, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami

Bibliografia

• [1] BN-82/0434-07: Wyrobiska korytarzowe i komorowe w kopalniach. Obudowa powłokowa. Wytyczne projektowania i obliczeń statycznych.
• [2] BOBEK R., GŁUCH P., RATAJCZAK A., ŚLEDŹ T., TWARDOKĘS J., WARDAS A. 2016 – Sposoby wzmocnienia górotworu dla poprawy stateczności wyrobisk korytarzowych na dużej głębokości w warunkach występowania zagrożeń naturalnych i technicznych w kopalniach węgla kamiennego, Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, nr 94, 53-66.
• [3] BUTTON E.A., SCHUBERT W., MORITZ B. 2003 – The Application of Ductile Support Methods in Alpine Tunnels, 10th ISRM Congress, Sandton.
• [4] CHUDEK M., MATEJA J., RUŁKA K. 1985 – Podstawy teoretyczne oraz nowe zasady doboru, ustalenia obciążeń i wymiarowania obudów długotrwałych wyrobisk korytarzowych i komorowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo, z. 124.
• [5] FABICH S., BAUER J., RAJCZAKOWSKA M., ŚWITOŃ S. 2015 – Design of the shaft lining and shaft stations for deep polymetallic ore deposits: Victoria Mine case study, Mining Science, vol. 22, 127-146.
• [6] HOEK E. 2006 – Practical Rock Engineering. Tunnels in weak rock. Rocscience Inc., Toronto.
• [7] HOEK E., CARRANZA-TORRES C., DIEDERICHS M., CORKUM B., 2008 – The 2008 Kersten Lecture. Integration of geotechnical and structural design in tunnelling, Annual Geotechnical Engineering Conference, Minneapolis.
• [8] HOEK E. 2012 – Rock Support Interaction analysis for tunnels in weak rock masses, Rocscience Inc., Toronto.
• [9] KAMIŃSKI P., ŁAPUSZEK B., SZYNDLER J. 2017 – Wykonanie wlotu podszybia szybu „Janina VI” na poziomie 800, „Wiadomości Górnicze”, R. 68, nr 4, 178-183.
• [10] OTTO A. 2021 – Ocena przydatności zastosowania metod numerycznych w projektowaniu wlotów szybowych, Akademia Górniczo-Hutnicza. Kraków praca magisterska, niepublikowana.
• [11] PN-B-03264:2002: Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone – obliczenia statyczne i projektowanie.
• [12] PN-G-05020:1997: Podziemne wyrobiska korytarzowe i komorowe. Obudowa sklepiona. Zasady projektowania i obliczeń statycznych.
• [13] PN-G-05600:1998: Podziemne wyrobiska korytarzowe i komorowe. Obudowa powłokowa. Zasady projektowania i obliczeń statycznych.
• [14] PRACA ZBIOROWA POD. RED. K RUŁKI 2001 – Uproszczone zasady doboru obudowy odrzwiowej wyrobisk korytarzowych w zakładach wydobywających węgiel kamienny, Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
• [15] PRUSEK S., MAŁKOWSKI P., ROTKEGEL M., BRODA M. 2021 – Beton natryskowy w polskich kopalniach węgla kamiennego, Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
• [16] ROZMUS A., FICEK P. 2020 – Wzmacnianie skorodowanej stalowej obudowy odrzwiowej za pomocą torkretowania na przykładzie KWK Piast-Ziemowit Ruch Ziemowit, „Przegląd Górniczy”, nr 7, 38-44.
• [17] SCHUBERT W., BRUNNEGGER S. 2017 – New ductile tunnel lining system, World Tunnel Congress, Bergen.
• [18] TAJDUŚ A., CAŁA M., TAJDUŚ K. 2012 – Geomechanika w budownictwie podziemnym. Projektowanie i budowa tuneli, Wydawnictwo AGH, Kraków.
• [19] VLACHOPOULOS N., DIEDERICHS, M.S. 2009 – Improved Longitudinal Displacement Profiles for Convergence Confinement Analysis of Deep Tunnel; Rock Mechanics and Rock Engineering, 42 (2), 131-146.
• [20] 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, no. 4, 765-783.
• [21] WICHUR A., FRYDRYCH K., STROJEK D. 2005 – Zasady doboru obudowy powłokowej, „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 3/1, 499-509.
• [22] WICHUR A., BAJOREK M., FRYDRYCH K. 2007 – Metoda sprawdzania podatności obudowy powłokowej; „Górnictwo i Geoinżynieria”, z. 3/1, 459-468.