Wyznaczenie stref prognozowanego obciążenia wyrobisk komorowych w kopalniach LGOM na podstawie modelowania numerycznego

• Autorzy: Skrzypkowski K. , Zagórski K. , Kapusta M.

Warianty tytułu

EN

Determination of forecast load zones of room excavations in LGOM mines on the basis of numerical modeling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego obciążenia wyrobisk komorowych za pomocą programu komputerowego Examine 3D, który jest oparty o metodę elementów brzegowych (MEB). Metoda ta pozwala otrzymać przybliżone rozwiązania zagadnień brzegowych mechaniki ośrodków ciągłych. Celem pracy było wyznaczenie zasięgu strefy skał wytężonych w stropie oraz spągu wyrobiska dla systemu komorowo – filarowego z ugięciem stropu, powszechnie stosowanego w podziemnych kopalniach KGHM. Geometrię wyrobisk komorowych, określono na podstawie badań w warunkach in situ. Obliczona wartość została przyjęta jako strefa skał, które statycznie obciąża obudowę wyrobiska komorowego. Podstawowym rodzajem obudowy wyrobisk przygotowawczych i eksploatacyjnych w górnictwie rudnym jest obudowa kotwowa rozprężna lub wklejana. Zadaniem obudowy powinno być wzmocnienie masywu skalnego oraz powstrzymanie przemieszczających się mas skalnych do wyrobiska. W ocenie obciążenia obudowy, przyjęto, że masa skał przypadająca na jedną kotew jest to prostopadłościan o podstawie rozstawu kotew (1,5 m) i wysokości wynoszącej zasięg wytężenia skał wokół wyrobiska. Zasięg wytężenia skał w stropie oraz spągu wyrobiska, został określony na przekrojach podłużnych i poprzecznych wzdłuż komory nr 3 w szczególności na odcinku od linii rozcięcia złoża do przestrzeni poeksploatacyjnej.

EN

The article presents the results of numerical modeling of the room excavations load using a computer program Examine 3D, which is based on the boundary element method (BEM). This method allows to obtain approximate solutions of boundary problems of continuum mechanics. Aim of this study was to determine the extent of the zone of intense rock in the roof and the floor of the room and pillar system with deflection of the roof, commonly used in underground mines of KGHM. The geometry of the room excavations, was done on the basis of in situ measurements. The calculated value was accepted as a zone of rocks that statically load of support of room excavation. The main type of preparatory and exploitation excavations support in ore mining is a expansion and resin bolt. Rock bolt support should be strengthen the rock mass and stopping the moving mass of rock to excavation. In the value of the support load, it was assumed that the mass of rock per one bolt is rectangular base bolt spacing (1,5 m) and height of the stress – strain range of the rocks around the excavation. Stress – strain range of rocks in the roof and the floor of the excavation, was determined on cross sections along the longitudinal and transverse room no. 3 in particular on the section from the cutting line to the after-exploitation area.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie numeryczne; program Examine 3D; obciążenie wyrobisk komorowego

EN

numerical modelling; program Examine 3D; load of room excavation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 9754--9764, CD3
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skrzypkowski K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Kraków, Poland

autor

Zagórski K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Kraków, Poland

autor

Kapusta M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Brebbia C.A. i Walker C.: Boundary element techniques in engineering. Butterworth, London 1980.
• [2] Burtan Z.: Wpływ eksploatacji w rejonach zaburzeń tektonicznych o dużych zrzutach na kształtowanie się zagrożenia sejsmicznego w kopalniach Legnicko – Głogowskiego Okręgu Miedziowego. Rozprawy, Monografie nr 247. Wydawnictwa AGH, Kraków 2012.
• [3] Cała M.: Możliwość określenia parametrów obudowy kotwiowej dla wyrobisk umiejscowionych w górotworze spękanym. Geotechnika w górnictwie i budownictwie specjalnym. Wydawnictwo „SCRIPTUM”, Kraków 1999.
• [4] Cheng A.H.D. i Cheng D.T.: Heritage and early history of the boundary element method „Engineering Analysis with Boundary Elements”, 29/2005, s.268-302.
• [5] Corkum B.T.: Three – dimensional triangular boundary element meshing of underground excavations and visualization of analysis data. University of Toronto 1997.
• [6] Crouch S.L. i Starfield A.M.: Boundary Element Methods in Solid Mechanics. George Allen and Unwin, London 1983.
• [7] Curran J,H. i Corkum B.T.: A 3D computer - aided engineering analysis package for underground excavations in rock. Examine 3D - User’s guide, Canada 2001.
• [8] Dobrociński S. i Walaszczyk J.: Porównanie efektywności metody elementów skończonych i metody elementów brzegowych do oceny stanu naprężenia w sąsiedztwie wyrobisk korytarzowych. Zeszyty Naukowe Akademii Górniczo – Hutniczej. Górnictwo z.142 nr 1243, Kraków 1989.
• [9] Eberhardt E.: ISRM Suggested Method for Rock Failure Criteria. The Hoek – Brown Failure Criterion „Rock Mechnaics and Rock Engineering”, 45/2012, s.981 – 988.
• [10] Fabich S., Flasiński W., Jóźwik M., Maćków B. i Nitek D.: Badania geomechanicznych własności skał. Cześć 1. KGHM CUPRUM spółka z o.o. Centrum Badawczo – Rozwojowe, Wrocław 2012.
• [11] Hoek E. i Brown E.T.: Empirical strength criterion for rock masses „Journal of the Geotechnical Engineering Division”, 106/1980, s. 1013-1035.
• [12] Hoek E., Torres C.C. i Corkum B.T.: Hoek – Brown failure criterion. Proceeding in North American Rock Mechnics Society Meeting, Toronto 2002.
• [13] Korzeniowski W.: Mechanizm powstawania obwałów skał i sposób ich prognozowania „Górnictwo”, 3/1994, s. 161 -174.
• [14] Korzeniowski W.: Ocena stanu podziemnych wyrobisk chodnikowych i komorowych na podstawie empirycznych metod badawczych. Rozprawy – Monografie, nr 156. Uczelnianie Wydawnictwa Naukowo – Dydaktyczne AGH, Kraków 2006.
• [15] Korzeniowski W., Herezy Ł., Krauze K., Rak Z. i Skrzypkowski K., 2013: Monitoring górotworu na podstawie analizy pracy sekcji obudowy zmechanizowanej. Wydawnictwa AGH, Kraków 2013.
• [16] Majcherczyk T., Szaszenko A. i Sdwiżkowa E.: Podstawy Geomechaniki. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo – Dydaktyczne, Kraków 2006.
• [17] Piechota S.: Sposoby wzmacniania zasadniczej obudowy kotwiowej w kopalniach rud miedzi „Miesięcznik WUG – Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie”, 9/1999, s.10-14.
• [18] Prusek S.: Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacji z zawałem stropu. Prace Naukowe Głównego Instytut Górnictwa, nr 874, Katowice 2008.
• [19] Pytel W.: Geomechaniczne problemy doboru obudowy kotwowej dla wyrobisk górniczych. KGHM CUPRUM sp. z o. o. – Centrum Badawczo – Rozwojowe, Wrocław 2012.
• [20] Rockscience, www.rockscience.com, (dostęp, 19.06.2015).
• [21] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, poz. 1169 z 2006 r. Nr 124, poz. 863 oraz z 2010 r. Nr 126, poz. 855) (stan prawny: 14 sierpnia 2010 r.), 2002.
• [22] Skrzypkowski K.: Obudowa kotwiowa w warunkach zagrożeń dynamicznych „Gospodarka Surowcami Mineralnymi”, tom 24, zeszyt 3/3,2008, s. 305 – 316.
• [23] Tajduś A., Cała M. i Tajduś K.: Geomechanika w budownictwie podziemnym. Projektowanie i budowa tuneli. Wydawnictwa AGH, Kraków 2012.
• [24] Wojtaszek A.: Ocena obciążeń obudowy wyrobisk górniczych z wykorzystaniem kryteriów Hoeka-Browna i Coulomba-Mohra. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej nr 65, Konferencje nr 33, 1994.