Method of determining the triaxial stress state in the rock mass with directed hydrofracturing

• Autorzy: Makówka J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0048

Warianty tytułu

PL

Metoda określania trójosiowego stanu naprężenia w górotworze z użyciem ukierunkowanego hydroszczelinowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Stress state in the rock mass determines design of mine workings, their proper maintenance, and safety of the personnel working there. That is why numerous methods of determining stress state in the rock mass have been devised. One of the categories of such methods are hydraulic ones. The most commonly known methods of hydrofracturing and the HTPF have certain limitations resulting from their assumptions. The presented method based on directed hydrofracturing of rocks enables determining values and directions of principal stresses in the rock mass, independently on the complexity of local stress state. The essence of the method, conditions of conducting tests and the method of calculating components of stress state basing on underground measurements are presented.

PL

Stan naprężenia w górotworze determinuje sposób projektowania wyrobisk górniczych, ich prawidłowe utrzymanie oraz bezpieczeństwo górników w nich pracujących. Z tego względu opracowano wiele metod określania stanu naprężenia w górotworze. Jedną z kategorii takich metod są metody hydrauliczne. Najszerzej znane metody hydroszczelinowania oraz HTPF posiadają ograniczenia wynikające z ich założeń. Przedstawiona w artykule metoda oparta o ukierunkowane hydroszczelinowanie skał pozwala na określanie wartości i kierunków działania naprężeń głównych w górotworze, niezależnie od złożoności lokalnego stanu naprężenia. W artykule przedstawiono istotę metody, warunki wykonania badań oraz metodę obliczania składowych stanu naprężenia na podstawie pomiarów dołowych.

Słowa kluczowe

EN

stress state in the rock mass; directed hydrofracturing of rocks; determining stresses with directed hydrofracturing

PL

stan naprężenia w górotworze; ukierunkowane hydroszczelinowanie skał; określanie naprężeń z użyciem ukierunkowanego hydroszczelinowania

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 3
• Strony: 729--741
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Makówka J.

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Amadei B., Stephansson O., 1997. Rock stress and its measurement. Chapman & Hall.
• [2] Brodny J., 2010. Determining the working characteristic of a friction joint in a yielding support. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No 4, p. 733-746.
• [3] Brodny J., 2011. Tests of friction joints in mining yielding supports under dynamic load. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 2, p. 303-318.
• [4] Bukowska, M.; Sanetra, U., Wadas, M., 2007. The post-peak failure properties and deformational structures of rocks under conventional triaxial compression conditions. Arch. Min. Sci., Vol. 52, No 3, p. 297-310.
• [5] Bukowska, M.,, 2013. Post-peak failure modulus in problems of mining geomechanics. Journal of Mining Science, Vol. 49, Iss. 5, p. 731-740.
• [6] Bukowska, M., 2012. The rockbursts in the Upper Silesian Coal Basin in Poland. Journal Of Mining Science, Vol. 48, Iss. 3, p. 445-456.
• [7] Butra J., Pytel W., 1998. Room and pillar mine workings subjected to high level horizontal stress. 7th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, Calgary.
• [8] Butra J, Dębkowski R, Pawelus D, Szpak M, 2011. Wpływ naprężeń pierwotnych na stateczność wyrobisk górniczych (The effect of primary stress on underground excavations stability). Wyd. Cuprum nr 1 (58), p. 43-71.
• [9] Haimson B.C., Cornet F.H., 2003. ISRM Suggested Methods for rock stress estimation - Part 3: hydraulic fracturing (HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures (HTPF). International Journal of Rock Mechanics & Miting Sciences 40, p. 1011-1020.
• [10] Fabjanczyk M. 1997. Pomiar przedeksploatacyjnego pola naprężeń w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna (Measurements of field stress conditions prior to excavation in KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna). Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Szczyrk.
• [11] Drzewiecki J., Makówka J., 2013. A model of rock mass fracturing ahead of the longwall face as a consequence of intensity of exploitation. Acta Geodyn. Geomater., Vol. 10, No. 2 (170), p. 137-145.
• [12] Jaeger J., Cook N., Zimmerman R., 2007. Fundamentals of rock mechanics. 4th ed. Oxford, Blackwell Publishing, p. 33-35.
• [13] Kabiesz J., 2010. Prediction of mining – induced seismic activity with the use of neural networks on displacement field of rocks in its vicinity. New techniques and Technologies in Mining. Proceedings of the School of Underground Mining. Dnipropetrovs’k/Yalta. Ukraine. 12-18 September 2010. CRC Press. Balkema. Taylor&Francis Group, p. 175-187.
• [14] Kabiesz J., Sikora B., Sikora M., Wróbel Ł., 2013. Application of rule-based models for seismic hazard prediction In coal mines. Acta Montanistica Slovaca, R. 18, Č. 4, p. 262-277.
• [15] Ljunggren, C., Chang, Yanting, Janson, T., Christiansson, R., 2003. An overview of rock stress measurement methods. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 40, p. 975-989.
• [16] Makówka J., 2006. Podstawy metody określania naprężeń głównych z wykorzystaniem ukierunkowanego hydroszczelinowania skał. (Basics of the method to determine principal stresses with directed hydrofracturing of rocks). Prace Naukowe GIG, nr 868, Katowice.
• [17] Makówka J., 2010. Interpretacja i wstępne wyniki badań nad zastosowaniem ukierunkowanego hydroszczelinowania skał do określania naprężeń w the rock mass. (Measures of interpretation and preliminary results of investigations over directed hydrofracturing use to determine stresses in rock mass). Kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej „Górnictwo i Geologia”, zeszyt 2, rok 34, Kraków, p. 463-470.
• [18] Makówka J., Drzewiecki J., 2011. Directed hydrofracturing as a method of rock burst mitigation, methane drainage and stress state determination in rock mass. Proceedings of 34 ICSMRI Conference, New Delhi, India, p. 300-312.
• [19] Makówka J., 2014. Metoda określania trójosiowego stanu naprężenia w the rock mass z wykorzystaniem ukierunkowanego hydroszczelinowania N-UHS. (Method of determining the triaxial stress state with directed hydrofracturing). Prace Naukowe GIG, nr 890.
• [20] Mark C., 1991. Horizontal stress and its effects on longwall ground control. Mining Engineering 11.
• [21] Mark C., Mucho T.P., 1998. Horizontal stress and longwall headgate ground control. Mining Engineering, January.
• [22] Pawelus D., 2008, Ocena wpływu naprężeń poziomych na stateczność wyrobisk ścianowych w kopalniach węgla kamiennego (Assessment of influence of horizontal stress on stability of longwalls in coal mines). Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Szczyrk.
• [23] Tajduś A., Flisiak M., Cała M., 2004. Wpływ pierwotnego stanu naprężenia w górotworze na zagrożenie tąpaniami (Influence of the primary stress state in the rock mass on rockburst hazard). Materiały XI Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej, Ustroń.