Wpływ właściwości mechanicznych skał otaczających wyrobisko korytarzowe na zjawisko wypiętrzania spągu

• Autorzy: Małkowski P. , Ostrowski Ł.

Warianty tytułu

EN

Influence of mechanical properties of rocks surrounding a dog heading on floor upheaval

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawisko wypiętrzania spągu jest jedną z głównych przyczyn utraty stateczności oraz funkcjonalności wyrobisk korytarzowych. Jest ono szczególnie uciążliwe przy odstawie urobku przenośnikami zgrzebłowymi i taśmowymi stawianymi na spągu oraz transporcie materiałów kolejkami spągowymi. Dodatkowo zmniejszenie przekroju wyrobiska przez wyciskany spąg jest również ważne z punktu widzenia wentylacji wyrobisk górniczych, m.in. poprzez zwiększenie oporów ruchu na drodze przepływającego powietrza. Badania prowadzone bezpośrednio w chodnikach pokazują, że deformacja spągu może stanowić nawet 80÷90% całkowitej konwergencji pionowej. Przyczynę zjawiska upatruje się, przede wszystkim, w słabych skałach spągowych przy jednoczesnym występowaniu dużych koncentracji naprężeń wokół wyrobiska.Ponieważ prognozowanie zaciskania wyrobisk jest zależne od wielu czynników i nie zawsze daje zadowalające rezultaty, autorzy artykułu przedstawili rozważania dotyczące wielkości wypiętrzania spągu w wyrobiskach korytarzowych w zależności od wytrzymałości i odkształcalności otaczających je skał, w układzie strop – pokład – spąg. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń dla wyrobisk drążonych na dwóch głębokościach 700 i 1200 metrów, a więc przy różnych naprężeniach pierwotnych występujących dookoła wyrobiska. Obliczenia wykonano w oparciu o metody numeryczne z wykorzystaniem programu Phase.

EN

The phenomenon of floor upheaval is one of the main causes of losing stability and functionality of the dog heading. It is particularly arduous during output haulage with scraper and belt conveyors placed on the floor as well as by transporting materials with floor railway. Additionally, the reduction of excavation section due to floor heave is also important from the point of view of ventilation, for instance due to increased resistance to motion against airflow. Tests performed directly in headings show that the floor deformation may be over 80-90% of the total vertical convergence. The cause of this lies mainly in the weakness of bottom rocks with the simultaneous occurrence of high stress concentration around the excavation. Since forecasting of excavation tightening depends on many factors and is sometimes unsatisfactory, the authors have considered the issue of floor upheaval in dog headings in the field of strength and deformation of the surrounding rocks in the roof-bed-floor arrangement. This paper presents the results of calculations for excavations driven at the depth of 700 and 1200 meters which is by different primary stresses around the excavation. The calculations were performed on the basis of numerical methods by the use of Phase2 program.

Słowa kluczowe

PL

wypiętrzanie spągu; wyrobiska korytarzowe; obliczenia numeryczne; własności mechaniczne skał

EN

floor upheaval; dog headings; numerical calculations; mechanical properties of rocks

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 70, nr 12
• Strony: 78--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Małkowski P.

• AGH w Krakowie

autor

Ostrowski Ł.

• AGH w Krakowie

Bibliografia

• 1. Bukowska M. i inni: Kompleksowa metoda oceny skłonności do tąpań górotworu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Główny Instytut Górnictwa. Katowice 2009.
• 2. Chudek M.: Geomechanika z podstawami ochrony środowiska i powierzchni terenu. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• 3. Erguler Z.A., Ulusay R.: Water-induced variations in mechanical properties of clay-bearing rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, no 46, 2009 s. 355÷370.
• 4. Goszcz A.: Elementy mechaniki skał oraz tąpania w polskich kopalniach węgla i miedzi. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, seria z Lampką Górniczą nr 2, IGSMiE PAN, Kraków 1999.
• 5. Jendryś M.: Wpływ eksploatacji górniczej na nadbierane wyrobiska korytarzowe – część 1. Pomiary i obserwacje. Budownictwo Górnicze i Tunelowe nr 3, 2009, s. 1÷11.
• 6. Kidybiński A.: Podstawy geotechniki kopalnianej. Wyd. Śląsk, Katowice 1982.
• 7. Kłeczek Z.: Geomechanika górnicza. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice 1994.
• 8. Li D., Yuen Wong L.N., Liu G., Zhang X.: Influence of water content and anisotropy on the strength and deformability of low porosity meta-sedimentary rocks under triaxial compression. Engineering Geology nr 126, 2012, s. 46÷66.
• 9. Majcherczyk T., Małkowski P., Niedbalski Z.: Ruchy górotworu i reakcje obudowy w procesie niszczenia skał wokół wyrobisk korytarzowych na podstawie badań “in situ”. Wyd. AGH, Kraków 2006.
• 10. Majcherczyk T., Małkowski P., Niedbalski Z.: Ocena schematów obudowy i skuteczności projektowania wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego. Wyd. AGH, Kraków 2012.
• 11. Małkowski P.: Wykorzystanie badań laboratoryjnych i kopalnianych do określenia stałych warunków Hoeka–Browna. Przegląd Górniczy nr 11, 2010, str. 46÷52.
• 12. Małkowski P.: Wpływ uwarstwienia górotworu na zasięg stref spękań wokół wyrobisk korytarzowych. Wiadomości Górnicze nr 5, 2014, str. 259÷269.
• 13. Małkowski P., Ulaszek A., Ostrowski Ł.: Optymalizacja grubości łaty węglowej pozostawionej w stropie wyrobiska ścianowego z uwagi na zawodnienie skał stropowych. Przegląd Górniczy nr 3, 2014, s. 48÷57.
• 14. Marinos P.V., Tsambiaos G.: Strength and deformability of specific sedimentary and ophiolitic rocks. Proceedings of the 12th International Congress, Patras, May 2010, Bulletin of Geological Society of Greece, XLIII, no 3, s. 1259÷1266.
• 15. Palmström A., Singh R.: The deformation modulus of rock mass – comparisons between in situ tests and indirect estimates. Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 16, no. 3, 2001, s. 115-131.
• 16. Piechota S.: Wpływ niektórych czynników na dobór obudowy wyrobisk korytarzowych w kopalni węgla kamiennego ,,Bogdanka”. Przegląd Górniczy nr 12, 2001, s. 25÷29.
• 17. Prusek S.: Wielkość deformacji chodnika przyścianowego utrzymywanego za pomocą pasa ochronnego. Przegląd Górniczy nr 7-8, 2003, s. 33÷39
• 18. Prusek S.: Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zaciskania chodników przyścianowych. Wiadomości Górnicze nr 11, 2007, s. 601÷607.
• 19. Prusek S.: Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacji z zawałem stropu. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, nr 874, Katowice 2008.
• 20. Prusek S., Majcher M.: Przebieg ruchów górotworu w chodniku przyścianowym z uwagi na wpływ frontów eksploatacji zawałowej. Miesięcznik WUG nr 2, 2003, s. 3÷7.
• 21. Smołka J.: Analiza i kształtowanie się stanu naprężeń wokół wyrobisk chodnikowych dla ograniczenia wypiętrzania spągów. Prace GIG, Komunikat nr 699, Katowice 1978.
• 22. Stachowicz S., Kosonowski J., Kozek B.: Charakterystyka zaciskania wyrobisk korytarzowych kamiennych w kopalni Bogdanka. Wiadomości Górnicze nr 4, 1995, s. 165÷169.
• 23. Török À. Vàsàrhelyi B.: The influence of fabric and water content on selected rock mechanical parameters of travertine, examples from Hungary. Engineering Geology no 115, 2010, s. 237÷245.