Wieloetapowa metoda prognozy utrzymania stateczności wyrobisk korytarzowych w całym okresie ich istnienia

• Autorzy: Małkowski Piotr , Niedbalski Zbigniew

Warianty tytułu

EN

Multi-stage method for roadway stability prediction during its use

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sieć wyrobisk korytarzowych stanowi podstawową infrastrukturę każdej kopalni podziemnej. Niewłaściwe zaprojektowanie wyrobiska, związane z jego położeniem w trudnych warunkach geologicznych, zły dobór obudowy lub błędne oszacowanie skutków prowadzonej w jego sąsiedztwie działalności górniczej (np. wpływ eksploatacji) zawsze skutkuje problemami w jego utrzymaniu, często całkowicie uniemożliwiając jego dalsze funkcjonowanie, jako wyrobiska odstawczego, transportowego lub nawet wentylacyjnego. Biorąc pod uwagę prawidłowe i bezpieczne zaprojektowanie i utrzymanie wyrobiska korytarzowego, powinien zostać przeprowadzony czterostopniowy cykl postępowania, w ramach którego przeprowadzono by: (1) Ocenę jakości górotworu – warunków geologiczno-inżynierskich w danym rejonie; (2) Prognozę zachowania stateczności i funkcjonalności wyrobiska wobec zaproponowanej obudowy i przy zmianie sytuacji górniczej; (3) Weryfikację możliwości utrzymania wyrobiska i pracy dobranej obudowy poprzez ocenę stanu spękań w górotworze w trakcie jego użytkowania; (4) Bieżący monitoring pracy obudowy i górotworu. W celu realizacji zadań (1)-(3) można korzystać z szeregu znanych wskaźników dotyczących górotworu i stateczności wyrobisk. W niniejszym artykule przedstawiono kompleksową metodykę oceny stateczności wykorzystując wskaźnik jakości górotworu RMR oraz autorskie wskaźniki: skuteczności projektowania Nsp, utrzymania funkcjonalności wyrobisk Nuf oraz endoskopowej jakości górotworu ERMF dla trzech wybranych wyrobisk kopalń węgla rejonu GZW. Wyniki oceny zostały następnie zweryfikowane pomiarami rozwarstwień stropu, konwergencji i obciążeń obudowy pod ziemią. Przeprowadzona analiza jednoznacznie pokazuje, że korzystne warunki geomechaniczne i inżynierskie wokół wyrobiska nie są jednoznaczne z możliwością skutecznego zaprojektowania wyrobiska korytarzowego. Czynniki górnicze i techniczne wpływają na wyrobisko w całym cyklu jego funkcjonowania, a jednym z najważniejszych czynników technicznych w aspekcie utrzymania wyrobiska jest dobrany system obudowy i jej nośność.

EN

In every underground mine its roadways network is essential to its infrastructure Improper roadway design can have many causes: difficult geological conditions, incorrect assessment of effects of mining exploitation carried out nearby or even wrong chosen support. This always results in problems with maintenance. It often leads to further issues with mine functionality including transport, delivery or ventilation. Taking into consideration proper, safe design and maintenance of the roadway, a four-stage design should be conducted. It should include: (1) Rock mass quality assessment – the geological and engineering conditions in the given area; (2) The prognosis of roadway stability and functionality in the light of designed support and the changing mining situation; (3) The possibility of the verification of roadways maintenance by the inspection of crack conditions in the rock mass during the roadway’s use; (4) Current rock mass and support monitoring. In order to implement tasks (1)-(3) some of many known indices can be used concerning rock mass quality evaluation and roadway stability. The complex methodology of roadway stability assessment is presented in this paper. In the analysis, the RMR geotechnical system was used for quality evaluation of rock mass and author’s indices: Roadway Design Efficiency RDE, Roadway Functionality Maintenance RFM and Endoscopic Rock Mass Factor ERMF as well. Three roadways from three different coal mines from the Upper Silesian basin were studied. The assessment results were verified by the monitoring results of convergence, roof rocks separation and load on standing support and bolts. The conducted analysis unequivocally show that favorable geomechanical and engineering conditions of the rock mass are not equivalent with the effective design of the roadway and keeping its stability. Mining and technical factors have an influence on the roadways functionality while it is in use, and one of the main technical factors is the chosen support system and its load capacity.

Słowa kluczowe

PL

stateczność wyrobisk korytarzowych; prognoza stateczności wyrobisk; ocena jakości górotworu; monitoring górotworu; monitoring obudowy; weryfikacja doboru obudowy

EN

roadways stability; prognosis of roadways stability; rock mass quality; rock mass monitoring; roadway support monitoring; verification of support design

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 78, nr 4
• Strony: 1--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Małkowski Piotr

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Niedbalski Zbigniew

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• 1. BIENIAWSKI Z.T. 1989 - Engineering Rock Mass Classification. Wiley, New York, Chichester-Brisbane-Tokyo-Singapore.
• 2. Hoek E. 2007 - Rock Engineering. Rocscience Inc. www. rocscience.com.
• 3. HOEK E., KAISER P.K., BAWDEN W.F. 1995 - Support of Underground Excavations in Hard Rock. A.A. Balkema, Rotterdam/Brookfield.
• 4. MAJCHERCZYK, T., MAŁKOWSKI, P., NIEDBALSKI, Z. 2005 - Describing quality of rocks around underground headings: Endoscopic observations of fractures. Proceedings of the International Symposium of the International Society for Rock Mechanics, Eurock 2005, s. 355–360.
• 5. MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2006 - Ruchy górotworu i reakcje obudowy w procesie niszczenia skał wokół wyrobisk korytarzowych na podstawie badań „in situ”. Akademia GórniczoHutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydział Górnictwa i Geoinżynierii. Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki, Kraków.
• 6. MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z. 2012 - Ocena schematów obudowy i skuteczności projektowania wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków.
• 7. MAŁKOWSKI P. 2003 - Badania endoskopowe dla określania jakości skał. Kwartalnik AGH seria Górnictwo, nr 3-4, s. 419-425.
• 8. MAŁKOWSKI P. 2009 - Porównanie zmodyfikowanego endoskopowego wskaźnika jakości górotworu z parametrami rdzenia wiertniczego. „Przegląd Górniczy” nr 7-8, s. 38-45.
• 9. MAŁKOWSKI P. 2013 - Rola stref spękań w ocenie stateczności wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla. Wydawnictwa AGH, Kraków.
• 10. MAŁKOWSKI P. 2016 - Endoscopic Rock Mass Factor (ERMF) – a new rock mass classification, International Conference of Mining and Clean Coal Technology, Kraków.
• 11. MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z., MAJCHERCZYK T. 2016 - Wskaźnik skuteczności projektowania wyrobisk korytarzowych. „Przegląd Górniczy” nr 3, s. 1–7.
• 12. MAŁKOWSKI P., NIEDBALSKI Z., BEDNAREK Ł., PYTLIK M., FRYMARKIEWICZ A., FILIPOWICZ K. 2021 - Automatyczny system monitoringu stateczności wyrobisk korytarzowych. „Przegląd Górniczy” nr 7–9, s. 9–23.
• 13. MARK C, MOLINDA GM, DEBASIS D. 2001 - Using the coal mine roof rating (CMRR) to assess roof stability in U.S. coal mines. J Mine Met Fuel. Nr 7-8, s. 14–321.
• 14. NIEDBALSKI Z. 2014 - Prognoza utrzymania funkcjonalności wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego. Seria: Rozprawy, Monografie, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków.
• 15. NIEDBALSKI Z., MAJCHERCZYK T., MAŁKOWSKI P. 2016 - Wskaźnik utrzymania funkcjonalności wyrobisk korytarzowych – przykłady zastosowania. „Przegląd Górniczy” nr 4, s. 31–37.
• 16. STILLE H., PALMSTRÖMA. 2003 - Classification as a tool in rock engineering. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 18, s. 331–345.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)