Prospects of mining operations in shaft protection pillars in terms of the assessment method of strain efficiency of their lining and calculations of rock mass deformation

• Autorzy: Mielimąka Ryszard , Kleta Henryk

Identyfikatory

DOI

10.4467/21995923GP.19.012.11579

Warianty tytułu

PL

Możliwość eksploatacji górniczej w filarze ochronnym szybów w świetle sposobu oceny zdolności odkształceniowej ich obudowy i obliczeń deformacji górotworu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The assessment involving the prospects of mining exploitation, in particular with the disruption of protective pillars, is frequently a fundamental issue in the engineering practice. It is even more important when the problem involves the completed mining exploitation which was carried out for many years and which already brought about stress-strain changes in the protected objects whose technical condition should ensure safety of use. The impact of mining exploitation on rock mass and surface ground can be most reliably determined basing on the results of geodetic surveys, but in practice, in the conditions where mining exploitation was carried out for many years, the results of geodetic surveys with the records of deformations that occurred in such areas are not available. Then, to assess the impact of mining operations carried out so far, we can only apply the available partial results of geodetic surveys. It happens in situations when we are to assess the prospects of mining exploitation, especially with the disruption of the protective pillar of mining shafts, which are of fundamental importance for mining operations. The article presents an exemplary assessment involving the prospects of mining exploitation with roof fall in the protective pillar of shafts in terms of the results of the reprognosis involving the impact of completed mining exploitation on the surface ground and rock mass. The methodology used to assess the prospects of further mining exploitation in the vicinity of the protective pillar of main shafts takes into account the fact that in view of the reprognosis results, years-long mining exploitation carried out to the boundaries of the protective pillar resulted in relatively large horizontal displacements around the area of the shafts, and smaller vertical displacements. In such circumstances, the latest surveys of horizontal displacements were used to infer about the current curvature of the vertical axis of shaft No.1, located closest to the plots of the completed mining. The calculation involving the possibility to carry out further mining operations within the impact range on the protected shafts No.1 and No.2 was determined by comparing the calculated permissible curvature radius of the shaft axis, reflecting the strain efficiency of the lining, with the calculated curvature radius of the vertical axis of the shaft lining effected by horizontal displacements of rock mass.

PL

Ocena możliwości prowadzenia eksploatacji górniczej, szczególnie z naruszeniem filarów ochronnych, stanowi często podstawowe zagadnienie w praktyce inżynierskiej. Szczególne znaczenie tego zagadnienia występuje w przypadku dokonanej wieloletniej eksploatacji górniczej, która już spowodowała zmiany naprężeniowo-odkształceniowe w chronionych obiektach, a których stan techniczny powinien zapewnić bezpieczeństwo użytkowania. Wpływ eksploatacji górniczej na górotwór i powierzchnię terenu najbardziej wiarygodnie można określić na podstawie wyników pomiarów geodezyjnych, jednakże w praktyce w warunkach, gdy eksploatacja górnicza była prowadzona przez wiele lat, brak jest wyników pomiarów geodezyjnych, które rejestrowały zachodzące deformacje w takim rejonie. Wówczas dla potrzeb oceny wpływu dotychczasowej eksploatacji górniczej pozostaje tylko możliwość wykorzystania dostępnych cząstkowych wyników pomiarów geodezyjnych. Taka sytuacja występuje przy ocenie możliwości prowadzenia eksploatacji górniczej szczególnie z naruszeniem filara ochronnego dla szybów górniczych, które posiadają podstawowe znaczenie dla działalności górniczej. W artykule przedstawiono przykładową ocenę możliwości prowadzenia eksploatacji górniczej z zawałem stropu w filarze ochronnym dla szybów w świetle wyników reprognozy dotychczasowych wpływów eksploatacji górniczej na powierzchnię terenu i górotwór. W zastosowanej metodyce oceny możliwości prowadzenia dalszej eksploatacji górniczej w rejonie filara ochronnego szybów głównych uwzględniono, że w świetle wyników wykonanej reprognozy, wieloletnia eksploatacja górnicza prowadzona do granic filara ochronnego spowodowała w miejscu szybów stosunkowo duże przemieszczenia poziome, przy jednocześnie mniejszych przemieszczeniach pionowych. Stan taki pozwolił na skorzystanie z ostatnich pomiarów przemieszczeń poziomych umożliwiających wnioskowanie o aktualnej krzywiźnie osi pionowej szybu nr 1, położonego najbliżej parcel dokonanej eksploatacji górniczej. Obliczeniowo ocenę możliwości prowadzenia dalszej eksploatacji górniczej w zasięgu oddziaływania na chronione szyby nr 1 i nr 2, określono porównując obliczony dopuszczalny promień krzywizny osi szybu, wynikający ze zdolności odkształceniowej obudowy z obliczonym promieniem krzywizny osi pionowej obudowy szybu spowodowanej poziomymi przemieszczeniami górotworu.

Słowa kluczowe

EN

mine shafts; deformation surveys; stability of lining

PL

szyby górnicze; pomiary deformacji; stateczność obudowy

• Wydawca: Polska Akademia Umiejętności
• Czasopismo: Geoinformatica Polonica
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 18
• Strony: 145--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Mielimąka Ryszard

• Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation Silesian University of Technology in Gliwice

autor

Kleta Henryk

• Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation Silesian University of Technology in Gliwice

Bibliografia

• [1] Białek J.: Algorytmy i programy komputerowe do prognozowania deformacji terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2003.
• [2] Borecki M., Chudek M., Podgórski K., Straś J., Szczepaniak Z.: Współpraca nieupodatnionej obudowy szybu z górotworem poddanym wpływom eksploatacji górniczej. ZN Pol. Śl., s. Górnictwo z. 85, Gliwice, 1977, str. 29–36.
• [3] Chudek M., Olaszowski W., Drzęźla B.: Obliczanie deformacji szybu pod wpływem eksploatacji. ZN Pol. Śl., s. Górnictwo z. 48, Gliwice, 1971, str. 123–134.
• [4] Drzęźla B.: Poziome deformacje górotworu przy eksploatacji górniczej. ZN Pol. Śl., s. Górnictwo z. 44, Gliwice, 1971, str. 25–40.
• [5] Hao Yan, Jixiong Zhang, Sheng Zhang, Nan Zhou: Physical modeling of the controlled shaft deformation law during the solid backfill mining of ultra-close coal seams. Bulletin of Engineering Geology and the Environment https://doi.org/10.1007/s10064-018-1335-1.
• [6] HUANG Pinglua, CHEN Congxina, XIAO Guofen: Feasibility Analysis on Using Shaft in the Region with Large Deformation. First International Symposium on Mine Safety Science and Engineering. www.sciencedirect.com Procedia Engineering 26 (2011) 1726–1730.
• [7] Kleta H.: Zasady oceny bezpieczeństwa szybów i ich odporność na oddziaływania górnicze. Monografia, wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2013.
• [8] Mielimąka R.: Wpływ kolejności i kierunku eksploatacji prowadzonej frontami ścianowymi na deformacje terenu górniczego. Monografia, wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2009.
• [9] Praca zbiorowa: Ochrona powierzchni przed szkodami górniczymi. Wyd. Śląsk, Katowice, 1980.
• [10] Qing Yu, Hideki Shimada, Takashi Sasaoka, Kikuo Matsui: Impact of Underground Mining on Shaft Lining and Aquifer in Eastern China. Open Journal of Geology, 2012, 2, 158–164 http://dx.doi.org/10.4236/ojg.2012.23016 Published Online July 2012.
• [11] Zych J., Strzałkowski P.: Przemieszczenia i deformacje występujące w szybach pod wpływem eksploatacji górniczej. Metody i środki eksploatacji na dużych głębokościach (Wybrane zagadnienia). Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 1987, str. 243–262.
• [12] Xianzhou Lyu, Weiming Wang: Deformation Monitoring and Stability Analysis of Shaft Lining in Weakly Cemented Stratum. Advances in Civil Engineering Volume 2018, Article ID 8462746, 12 pages https://doi.org/10.1155/2018/8462746.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).