Fizyczne podstawy oraz techniczny sposób realizacji termodynamicznej metody oceny deformacji ośrodka skalnego

• Autorzy: Butra J. , Grzebyk W. , Pytel W. , Stolecki L.

Warianty tytułu

EN

Physical principles and technical realization method of a thermodynamic method applied for assessing the scale of rock mass movement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono podjęte w KGHM CUPRUM - CBR prace nad pomiarem zmian ciśnienia w górotworze naruszonym procesem eksploatacji. Zaproponowane rozwiązanie wykorzystuje zjawisko przepuszczalności ośrodka skalnego, która zależy od stopnia jego deformacji będącej z kolei pochodną ciśnienia eksploatacyjnego. Zjawiska przepływów filtracyjnych płynów w ośrodku skalnym oraz procesów sorbcyjno-dyfuzyjnych stanowią podstawę fizyczną opracowanej termodynamicznej metody oceny stanu górotworu. W metodzie tej, identyfikacja przepływów filtracyjnych gazu w ośrodku skalnym będzie odbywać się na podstawie pomiaru zmian ciśnienia powietrza w wydzielonej przestrzeni. Procesy sorbcyjno--dyfuzyjne będą identyfikowane na podstawie pomiaru zmian ciśnienia oleju hydraulicznego wprowadzonego pod ciśnieniem do sondy pomiarowej umieszczonej w otworze badawczym. Dla praktycznej realizacji termodynamicznej metody oceny stanu górotworu opracowano i wytworzono odpowiedni układ pomiarowy składający się z sondy pomiarowej, przetworników ciśnienia, aparatury rejestrującej i układu zasilającego. Opracowana metoda pomiarowa umożliwi obserwację i ocenę procesu deformacji całego układu geomechanicznego obejmującego warstwy stropowe, fragmenty calizny, filary technologiczne oraz skały spągowe. W pierwszej kolejności prace zostały ukierunkowane na rozpoznanie procesu odkształcania się warstw stropowych. Przedstawioną, termodynamiczną metodę oceny stanu górotworu należy traktować jako propozycję do zastosowania, szczególnie w podziemnych zakładach górniczych, w których występuje zagrożenie tąpaniami i zawałami.

EN

The article describes recent investigations performed by KGHM CUPRUM - Research and Development Centre on the subject of the new thermodynamic method addressed to the evaluation of rock mass effort level in the range of the mining operations influences. The presented solution is based on rock permeability effect which depends on its deformation state which in turn is a derivative of components of the pressure tensor. An effect of liquid filtration flow through the rock medium and sorbtion/dyfusion processes are the physical base for the development of a rock mass conditions thermodynamic evaluation method. The method permits identifying gas filtration flow in the rock medium, from the measurement data concerning the air pressure in/decrement within the separated borehole space. Sorbtion-dyfusion processes will be identified on the basis of measurements of hydraulic oil pressure changes due to the pressure of surrounding rocks acting on measurement probe which is placed within the test hole. For the practical realization of the thermodynamic method of the rock mass condition evaluation, there was developed the appropriate measurement system consisting of the measurement probe, pressure converters, storing equipment and supply system. The method allows the observation and evaluation of deformation process of a geomechanical system which contain roof layers, body fragments, technological pillars and floor rocks. At the beginning, the studies were devoted to recognizing the floor layers deformation process. The presented thermodynamic method of rock mass condition evaluating should be treated as a proposition to use, especially in underground mines where the risk of rockbursts and roof falls are likely.

Słowa kluczowe

PL

wstrząsy sejsmiczne; ryzyko wstrząsu; deformacja górotworu; procesy termodynamiczne

EN

seismic events; bump risk; rock mass deformation; thermodynamic process

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 7
• Strony: 391--396
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Butra J.

autor

Grzebyk W.

autor

Pytel W.

autor

Stolecki L.

• KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław

Bibliografia

• 1. Pytel W.: The mechanism of high-energy tremor occurrence and the approximate method for predicting those events in Polish copper mines. Studia Geotechnica et Mechanica, 2002, t. 24, nr 3-4.
• 2. Dubiński J., Drzewiecki J.: Mechanizm fazowy niszczenia górotworu podbieranego eksploatacją ścianową. Mat. konf. XVII ZSMG, Szklarska Poręba, 1994.
• 3. Goszcz A.: Elementy mechaniki skał oraz tąpania w polskich kopalniach węgla i miedzi. Wydaw. IGSMiE PAN, Kraków, 1999.
• 4. Orzepowski S., Butra J.: Nowy sposób wykrywania symptomów wstrząsów wysokoenergetycznych. Mat. konf. nt. Wybieranie złoża na dużych głębokościach oraz w trudnych warunkach geotermicznych, Warszawa, 2000.
• 5. Grzebyk W.: Określenie i ocena wpływu wstrząsów sejsmicznych rejestrowanych w bliskim polu falowym na stateczność wyrobisk górniczych. KGHM Cuprum, 2007 [niepublik.].
• 6. Grzebyk W.: Sposób oceny zagrożenia zjawiskami dynamicznymi w kopalniach rud miedzi LGOM. Przegląd Górniczy, 2008, nr 5.
• 7. Ryncarz T.: Zarys Fizyki Górotworu. Śląs. Wydaw. Techn., Katowice, 1993.
• 8. Gawor M.: Wyrzuty węgla i gazu w aspekcie badań eksperymentalnych zjawisk gazodynamicznych w brykietach węglowych nasyconych gazem. Prace IMG PAN, Rozprawy, Monografie, nr 7, Kraków, 2004.
• 9. Topolnicki J., Wierzbicki M., Rzepa M.: Rola filtracji gazu w zjawisku wyrzutu skalno-gazowego. Prace IMG PAN, 2001, t. 3, nr 3-4.
• 10. Konecny P., Kozusnikowa A., Nowakowski A.: Methods of measurement of gas permeability in the triaxial state of stress. Mat. XXIII ZSMG, Bukowina Tatrzańska, 2000.
• 11. Jakubów A., Topolnicki J., Wierzbicki M.: Uwagi o mechanizmach prowadzących do inicjacji wyrzutu w kopalniach węgla kamiennego. Mat. XXVII ZSMG, Zakopane, 2004.
• 12. Majcherczyk T., Gembalczyk J.: Parametry zagrożenia zjawiskami gazogeodynamicznymi a stan naprężeń wokół wyrobisk chodnikowych. Archiwum Górnictwa, 1999, t. 44.
• 13. Bystroń H.: Metody manometryczna i barometryczna pomiaru ciśnienia statycznego powietrza wentylacyjnego w wyrobiskach górniczych. Przegląd Górniczy 2000, nr 12.
• 14. Kidybiński A., Patyńska R.: Analiza zjawisk gazogeodynamicznych w kopalniach węgla kamiennego w Polsce i na świecie. GIG, Katowice, 2008,
• 15. Bobula E.: Dyfuzyjny transport masy w górotworze a zagadnienie tąpnięcia. Mat. konf. N-T pt. Geotechnika w górnictwie i budownictwie specjalnym, Kraków, 1999.
• 16. Grzebyk W. i in.: Pionowa lokalizacja ognisk wstrząsów w przyszybowych rejonach eksploatacji ZG Rudna. Mat. konf. XXVII ZSMG, Zakopane, 2004.
• 17. Król M.: Próba określenia głębokości wstrząsów górniczych w kopalni rudy miedzi POLKOWICE-SIEROSZOWICE. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 2008, nr 3.
• 18. Miłek M.: Metrologia elektryczna wielkości nieelektrycznych. Wydaw. Uniwersytetu Zielonogórskiego, 2006.
• 19. Piotrowski J.: Teoria Pomiarów, PWN, Warszawa, 1986.