Sposób wzmocnienia obudowy odrzwiowej dla zabezpieczenia wyrobiska poddanego ciśnieniom eksploatacyjnym

• Autorzy: Rotkegel Marek , Walentek Andrzej , Folwarczny Zbyšek , Knapski Roman

Warianty tytułu

EN

Method of arch support reinforcement for the securing of workings subjected to abutment pressures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stalowa obudowa odrzwiowa jest podstawowym sposobem zabezpieczania wyrobisk korytarzowych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Jej popularność wynika z kilku czynników, wśród których należy wymienić przede wszystkim stosunkowo niewielkie koszty zakupu i wykonania obudowy, wielowariantowość w zakresie przekroju wyrobiska (kształtu i rozmiaru), możliwość kształtowania w szerokim zakresie parametrów podpornościowych obudowy poprzez odpowiedni dobór kształtowników, materiałów, formatów i rozstawów odrzwi oraz przez stosowanie dodatkowych wzmocnień. Niestety w niektórych szczególnych przypadkach nośność obudowy może nie być wystarczająca. Sytuacja taka zaistniała w kopalni Silesia w chodniku 332, którego drążenie zaplanowano równolegle do chodnika kierunkowego 6 w odległości od niego około 3,0 m (z zachowaniem tzw.”płotu” o szerokości 3,0 m). Drążenie chodnika 332 miało odbywać się w trakcie eksploatacji pokładu 330 ścianą 333 w kierunku przeciwnym do jej biegu. Taki niekorzystny plan robót przyjęto z uwagi na zapewnienie ciągłości wydobycia (i jego odpowiedniego poziomu), sprawnego zbrojenia kolejnej ściany oraz jej uruchomienia bez zbędnej przerwy technologicznej związanej z pracami udostępniającymi i zbrojeniowymi. W warunkach występowania ciśnień eksploatacyjnych typowa obudowa odrzwiowa nie mogła być zastosowana w sposób efektywny. Dla zapewnienia odpowiednich (ekonomicznie uzasadnionych) rozstawów odrzwi (min. 0,5 m) należało zastosować dodatkowe wzmocnienia obudowy. Zdecydowano o podbudowaniu obudowy stojakami SV oraz zastosowaniu dodatkowych elementów wzmacniających odrzwia, tzw. zastrzałów, sprawdzonych wcześniej w kopalniach czeskich. Elementy te, montowane do odrzwi, znacząco podnoszą ich nośność, a przez to pozwalają w sposób bezpieczny stosować zwiększony (efektywny) ich rozstaw. W artykule przedstawiono konstrukcję wzmocnionej obudowy, wyniki analiz wytrzymałościowych (w tym porównanie z rozstawem bez proponowanego wzmocnienia) oraz doświadczenia wynikające z zastosowania tego rozwiązania w chodniku 332.

EN

The steel arch support is the basic method used to secure gallery workings in Polish hard coal mines. Its popularity stems from several factors, which first and foremost include the relatively low costs of purchase and manufacture of the support, its flexibility with regard to the working cross-section (shape and size) and the wide range of possibilities in the determination of the load capacity parameters of the support through the correct selection of sections, materials, formats and spacing of the arches as well as by utilising additional reinforcement. Unfortunately in some particular cases, the load capacity of the support may not be sufficient. Such a situation occurred in the Silesia mine in road 332, whose driving was planned in parallel to lateral 6 at a distance of approximately 3.0 m (retaining a 3.0 m-wide coal pillar). The driving of road 332 was supposed to take place during the mining of coal bed 330 via longwall 333 in the direction opposite to its course. This unfavourable work plan was adopted in order to ensure extraction continuity (and its appropriate level), the efficient setup of another longwall and its commencement without unnecessary technical delays related to opening and equipping works. Under the conditions of abutment pressure occurrence, a standard arch support could not be utilised in an effective manner. To ensure the appropriate (economically justified) arch spacing (min. 0.5 m), it was necessary to introduce additional support reinforcement. It was decided to brace the support with additional SV props and to use additional arch reinforcement elements – angle braces – which had been proven to be reliable in Czech mines. These elements, mounted on the arches, significantly increase their load capacities, and thus make it possible to safely utilise their greater (effective) spacing. The article presents the construction of the reinforced support, the results of strength analyses (including a comparison of the spacing without the proposed reinforcement) and the practical experience obtained as a result of the utilisation of this solution in road 332.

Słowa kluczowe

PL

geomechanika; numeryczne modelowanie; technologia; eksploatacja; obudowa; projektowanie

EN

geomechanics; numerical modelling; technology; extraction; support; designing

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 75, nr 3
• Strony: 63--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.,fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rotkegel Marek

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Walentek Andrzej

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Folwarczny Zbyšek

• Przedsiębiorstwo Górnicze „Silesia” sp. z o.o., Czechowice-Dziedzice

autor

Knapski Roman

• Przedsiębiorstwo Górnicze „Silesia” sp. z o.o., Czechowice-Dziedzice

Bibliografia

• [1] BILIŃSKI A. 1984 - Tąpania w świetle mechaniki górotworu odprężonego. Prace GIG, Katowice.
• [2] BILIŃSKI A. 1989 - Ocena stanu zagrożenia tąpnięciem wyrobiska eksploatacyjnego. Prace GIG, Katowice.
• [3] BILIŃSKI A. 1992 - Zasady utrzymania wyrobiska w ścianach zawałowych. Prace GIG, Katowice.
• [4] BILIŃSKI A. 1996a - Ruchy górotworu w polach eksploatacji ścianowej. Praca GIG (niepublikowana). Katowice.
• [5] BILIŃSKI A. 1996b - Obciążenie wyrobisk eksploatacyjnych. Prace GIG (niepublikowana). Katowice.
• [6] BRODNY J. 2011 – Tests of friction joints in mining yielding supports under dynamic load. Archives of Mining Sciences, Vol. 56, No. 2, p. 303-318.
• [7] BRODNY J. 2012 – Identyfikacja parametrów pracy złącza ciernego stosowanego w górniczej obudowie podatnej wyrobisk korytarzowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice.
• [8] KUBA S., SZATANIK P., POLACH K. 2002 - Zpevňování důlních děl na lokalitě Doubrava Dolu Čs. armáda injektážemi a svorníkováním. Reinforcement, sealing and anchoring of rock massive and building structures 2002. Ostrava 14.-15.2.2002.
• [9] MAJCHERCZYK T., NIEDBALSKI Z., ULASZEK A. 2013 - Wzmacnianie obudowy wyrobisk korytarzowych w warunkach wysokich naprężeń. „Przegląd Górniczy” nr 5, s. 17-24.
• [10] PRUSEK S., ROTKEGEL M., SKRZYŃSKI K. 2006 – Komputerowe wspomaganie projektowania obudowy wyrobisk korytarzowych i ich połączeń. „Przegląd Górniczy” nr 3, s. 21-26.
• [11] PRUSEK S., ROTKEGEL M., SKRZYŃSKI K. 2007 – Proces projektowania obudowy wyrobisk korytarzowych z wykorzystaniem systemu CAD. Górnictwo i Geoinżynieria. Kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej, R 31, z. 3/1, s. 485-496.
• [12] PRUSEK S. 2008 - Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacji z zawałem stropu. Prace Naukowe GIG nr 874. Katowice.
• [13] PRUSEK S., ROTKEGEL M., TOR A. 2008 – Przebieg kompleksowego procesu projektowania nowej konstrukcji obudowy wyrobisk korytarzowych. Szkoła Eksploatacji Podziemnej, s. 333-351.
• [14] PRUSEK S., ROTKEGEL M., BOCK S. 2009 – Design and control of working support in Polish coal mines based on three-dimensional numerical modeling. 28th International Conference on Ground Control in Mining.
• [15] RAKOWSKI G., KACPRZYK Z. 1993 - Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• [16] RUSIŃSKI E. 1994 - Metoda elementów skończonych. System COSMOS/M. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa.
• [17] SRAC 1999 – COSMOS/M. User’s Guide, Structural Research & Analysis Corp. Los Angeles, USA.
• [18] WALENTEK A. 2018 - Empiryczna i numeryczna metoda prognozy zasięgu strefy spękań górotworu wokół chodnika przyścianowego przed frontem ściany. „Przegląd Górniczy” nr 2, s. 50-59.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).