The nature of mining-induced horizontal displacement of surface on the example of several coal mines

• Autorzy: Tajduś K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0067

Warianty tytułu

PL

Opis zjawiska przemieszczeń poziomych powierzchni terenu wywołanych podziemną eksploatacją górniczą na przykładzie kilku kopalni podziemnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of the phenomenon of horizontal displacement of surface induced by underground mining exploitation. In the initial part, the basic theories describing horizontal displacement are discussed, followed by three illustrative examples of underground exploitation in varied mining conditions. It is argued that center of gravity (COG) method presented in the paper, hypothesis of Awierszyn and model studies carried out in Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences indicate the proportionality between vectors of horizontal displacement and the vector of surface slope. The differences practically relate to the value of proportionality coefficient B, whose estimated values in currently realized design projects for mining industry range between 0.23r to 0.42r for deep exploitations, whereas in the present article the values of 0.33r and 0.47r were obtained for two instances of shallow exploitation. Furthermore, observations on changes of horizontal displacement vectors with face advancement indicated the possibility of existence of COG zones above the mined-out field, which proved the conclusions of hitherto carried out research studies (Tajduś 2013).

PL

Artykuł prezentuje analizę zjawiska przemieszczeń poziomych powierzchni terenu wywołanych podziemną eksploatacją górniczą. W pierwszej części przedstawia podstawowe teorie opisujące zjawisko przemieszczeń powierzchni, a następnie w dalszej kolejności prezentuje trzy przykłady eksploatacji podziemnych w różnych warunkach górniczych. W kontekście przedstawionej w artykule metody punktu środka ciężkości, hipotezy Awierszyna i wyników badań modelowych IMG PAN w Krakowie stwierdzono, że wskazują one na proporcjonalność pomiędzy wektorami przemieszczenia poziomego a wektorem nachylenia powierzchni terenu. Różnice dotyczą w zasadzie wartości współczynnika proporcjonalności B, którego wartości w ramach prowadzonych aktualnie prac projektowych dla przemysłu górniczego leżą w granicach od 0.23r do 0.42r dla eksploatacji głębokich, natomiast w niniejszym artykule dla dwóch przykładów płytkich eksploatacji uzyskano wartości 0.33r oraz 0.47r. Dodatkowo obserwacje zmian kierunków wektorów przemieszczeń poziomych wraz z postępującym frontem wykazały możliwość istnienia strefy środka ciężkości nad wybranym polem. Potwierdziło to wnioski z dotychczas przeprowadzonych badań (Tajduś, 2013).

Słowa kluczowe

EN

horizontal displacement; COG method; COG zone; Awierszyn hypothesis; rock and soil mechanics

PL

przemieszczenia poziome; metoda punktu środka ciężkości; strefa środka ciężkości; hipoteza Awierszyna; mechanika skał i gruntów

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 4
• Strony: 971--986
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tajduś K.

• Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Awierszyn S.G., 1947. Sdwiżenije gornych porod pri podziemnych razrabotkach. Ugletiechizdat, Moscow.
• [2] Bals R., 1931/32. Beitrag zur Frage der Vorausberechnung bergbaulicher Senkungen. Mitteilungen aus dem Markscheidewesen, Jg. 42/43, s. 98-111.
• [3] Budryk W., 1953. Wyznaczanie wielkości poziomych odkształceń terenu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, Tom I. Zeszyt 1, PWN, Warszawa.
• [4] Hegemann M., 2003. Ein Beitrag zur Vorausberechnung horizontaler Bodenbewegungen im Steinkohlenbergbau. Dissertation 20.12.2002. Schriftenreihe des Institutes für Markscheidewesen und Geodäsie an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Heft 2003-2. VGE Verlag Glückauf GmbH Essen.
• [5] Keinhorst H., 1925. Die Berechnung der Bodensenkungen im Emschergebiet. 25 Jahre der Emschergenossenschaft 1900-1925, Essen.
• [6] Korittke N., Kalz U., Palte G., 1996. Dreidimensionale Erfassung von abbaubedingten Bodenbewebungen mit satellitengestüten Meβmethoden (GPS). Schluβbericht für Deutsche Steinkohle AG. Unpublished work. DMT.
• [7] Krzysztoń D., 1965. Parametr zasięgu niecek osiadania w ośrodku sypkim. Archiwum Górnictwa, Vol. 10, No 1.
• [8] Knothe S., Sroka A., 2010. Stochastyczna ocena wpływu eksploatacji na obiekty budowlane w procesie planowania eksploatacji górniczej. III Konferencja Naukowo-Szkoleniowa. Bezpieczeństwo i Ochrona Obiektów Budowlanych na terenach górniczych. Ustroń Zawodzie 4th-6th October.
• [9] Lehmann K., Neubert K., Schafstein K., 1942. Berechnung und Darstellung von Bodenbewegungen über Abbauen. Mitteilungen aus dem Markscheidewesen 53 (1942).
• [10] Lehmann K., Wüster R., Hagen R., 1956. Vermessungs- und Risswesen Bergschädan (Markscheidewesen II). Der Deutsche Steinkohlebergbau Technisches Sammelwerk. Band 2. Verlag Glückauf GmbH. Essen.
• [11] Majcherczyk T., Małkowski P., Niedbalski Z., 2008. Dobór właściwego zakresu eksploatacji w aspekcie ochrony obiektów powierzchniowych na przykładzie miasta Jastrzębie-Zdrój. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Tom 24, z. 2.
• [12] Popiołek E., Ostrowski J., 1978. Zależność pomiędzy nachyleniami a przemieszczeniami poziomymi terenu w ostatecznie wykształconych nieckach osiadania. Ochrona Terenów Górniczych no. 46, Katowice.
• [13] Sroka A., 1978. Teoria S. Knothego w ujęciu czasoprzestrzennym. Prace Komisji Górniczo-Geodezyjnej PAN. Geodezja, vol. 24, Kraków.
• [14] Sroka A., Schober F., 1982. Die Berechnung der maximalen Bodenbewegungen über kaverenartigen Hohlräumen unter Berücksichtigung der Hohlraumgeometrie. Kali u. Steinsalz, Band 8 (1982), Heft 8.
• [15] Sroka A., 1995. Über die Abhängigkeit der Senkung und der horizontalen Verschiebung in Raum und Zeit. Institut für Markscheidewesen, Bergschadenkunde und Geophysik im Bergbau, RWTH Aachen 12.12.1995, paper presented as part of Science Seminar (unpublished).
• [16] Tajduś K., Misa R., Sroka A., 2010. Przemieszczenia poziome powierzchni terenu wywołane podziemną eksploatacją górniczą - teoria i praktyka. Transactions of the Strata Mechanics Research Institute, Vol. 12, No. 1-4.
• [17] Tajduś K., Misa R., Sroka A., 2012. Przemieszczenia poziome w rejonach eksploatacji górniczej. Transactions of the Strata Mechanics Research Institute, Vol. 14, No. 1-4.
• [18] Tajduś K., 2013. Mining-induced surface horizontal displacement: the case of BW Prosper Haniel mine. Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 4, p. 1037-1055.