Empirical-statistical model of gate roads deformation

• Autorzy: Prusek S.

Warianty tytułu

PL

Empiryczno-statystyczny model deformacji chodników przyścianowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an extensive statistical analysis of results of measurements of: floor heave, roof sag, and horizontal convergence which were conducted in gate roads located in various geologicalmining conditions in the Upper Silesia Coal Basin (GZW). On the basis of analyses of research material, a specified form of polynomial function had been assumed, which better represents the results of underground measurements. This function, extended by some additional parameters provided the basis for the assumed deformation model of tested workings, and defined as empirical-statistical model. The statistical computations performed later enabled to link the parameters of polynomial functions with specified quantities describing geological-mining conditions of a given working in which deformation measurements were carried out. As a result of this work, several relationships were obtained enabling the prediction the convergence of gate roads. These relationships were the basis in developing an algorithm of konwergencja_gig_v1 computer program.

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac zmierzających do opisania deformacji chodników przyścianowych za pomocą funkcji matematycznych. Chodniki przyścianowe należą do grupy wyrobisk korytarzowych, w których występują najczęściej intensywne ruchy górotworu, na co istotny wpływ posiada oddziaływanie frontu eksploatacyjnego zmieniającego stanu naprężeń wokół tych wyrobisk. W wyniku prowadzonych w ostatnich latach badań dołowych uzyskano przebiegi: osiadania stropu, wypiętrzania spągu oraz zaciskania poziomego chodników przyścianowych, które zlokalizowane były w różnych warunkach geologiczno-górniczych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Krótką charakterystykę tych warunków zawarto w punkcie 2 publikacji, przedstawiając również na rysunku 2 wybrane wyniki badań dołowych w postaci zaciskania pionowego chodników w zależności od położenia frontu eksploatacji. Szczegółowa analiza obszernego materiału badawczego, jak również dokonane wstępne obliczenie pozwoliły na wybranie funkcji wielomianowej spośród kilku innych funkcji matematycznych, jako najlepiej odwzorowującej przebiegi deformacji badanych chodników. Funkcja ta, z pewnymi rozszerzeniami, stanowiła podstawę przyjętego modelu deformacji chodników przyścianowych, który wraz z podstawowymi parametrami przedstawiono na rysunku 3. Do wyliczenia parametrów modelu określonego wzorami (1) i (2) zastosowano metodę regresji segmentowej nieliniowej wielu zmiennych, wykorzystując do obliczeń pakiet oprogramowania STATISTICA 8.0. Przykłady dopasowania przyjętego modelu deformacji do wybranych wyników dołowych przedstawiono na rysunkach 4-6, zaś w tablicach 1-3 zawarto obliczone wartości parametrów modelu dla wszystkich badanych chodników przyścianowych. Następnie przyjęto, że obliczone parametry modelu deformacji: c, a, w, cc, aa, ww, p - są zmiennymi zależnymi, na które mają wpływ warunki geologiczno-górnicze w jakich zlokalizowane były chodniki przyścianowe. Do wielkości geologiczno-górniczych wpływających na deformacje tych wyrobisk zaliczono: wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie skał stropowych, spągowych oraz węgla, a ponadto: liczbę stropu i spągu, współczynnik modyfikacji ciśnienia górotworu, głębokość lokalizacji wyrobiska, wysokość ściany, długość ściany, średni postęp dobowy ściany oraz podporność obudowy chodnika zarówno przed, jak i za frontem eksploatacji. Wykorzystując metodę regresji wielorakiej wielu zmiennych określono wpływ poszczególnych wielkości geologiczno-górniczych na wyznaczone wcześniej wartości parametrów modelu deformacji. Przykład takich obliczeń dla parametru p (przesunięcie punktu przegięcia krzywych deformacji względem osi d) w przypadku osiadania skał stropowych przedstawiono na rysunku 7. Obliczone zależności wszystkich parametrów modelu deformacji, odrębnie dla: osiadania stropu, wypiętrzania spągu oraz zaciskania poziomego, od wielkości geologiczno-górniczych przedstawiono w tablicy 4. Uzyskane zależności były podstawą dla opracowania algorytmu programu komputerowego o nazwie konwergencja_gig_v1, którego panele edycyjne wraz z przykładem otrzymywanych wyników obliczeń przedstawiono na rysunku 8.

Słowa kluczowe

EN

excavation; mining; gateroad; deformations; model; forecast

PL

eksploatacja; górnictwo; chodnik; deformacje; model; prognoza

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 2
• Strony: 295--312
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Prusek S.

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

Bibliografia

• Biliński A., 1968. Przejawy ciśnienia górotworu w polach eksploatacji ścianowej w pokładach węgla, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. nr 221.
• Biliński A., 2005. Metoda doboru obudowy ścianowych wyrobisk wybierkowych i chodnikowych do warunków pola eksploatacyjnego, Prace Naukowe, Seria Monografie. Gliwice, Wydaw. CMG KOMAG.
• Chudek M., Pach A., Żukian B., Skudlik G., Garncarz R., 1987. Prognoza zaciskania chodników przyścianowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Górnictwo nr 157, s. 135-149.
• Duży S., 2001. Zaciskanie chodników przyścianowych w procesie eksploatacji górniczej w świetle pomiarów w kopalniach węgla kamiennego, V Jubileuszowa Szkoła Geomechaniki, Część – polska, Gliwice – Ustroń, s. 157-165.
• Hucke A., Studeny A., Ruppel U., Witthaus H., 2006. Advanced Prediction Methods for Roadway Behaviour by Combining Numerical Simulation, Physical Modelling and In-Situ Monitoring, 25th International Conference on Ground Control in Mining, p. 213-220.
• Kammer W., 1977. Die Ausbauplanung durch Vorausberechnung der Endkonvergenz in Abbaustrecken, Glückauf, 113, Nr 8, s. 746-748.
• Nyga J., 1987. Der Konwergenzverlauf in Abbaustrecken mit Bogen- und Ankerausbau, Glückauf, 123, Nr 9, s. 528-530.
• Prusek S., 2006. Monitoring chodnika przyścianowego oraz podporności obudowy, Przegląd Górniczy, nr 2, s. 9-15.
• Prusek S., Masny W., 2007. Próba modelowania numerycznego deformacji wyrobiska korytarzowego zlokalizowanego w jednostronnym sąsiedztwie zrobów za czynnym frontem eksploatacji zawałowej, Wiadomości Górnicze, nr 6, s. 353-360.
• Prusek S., Jędrzejec E., 2008. Adjustment of the Budryk-Knothe theory to forecasting deformations of gateroads, Arch. Min. Sci., Vol. 53, No 1, p. 97-114.
• Prusek S., 2008. Metody prognozowania deformacji chodników przyścianowych w strefach wpływu eksploatacjiz zawałem stropu, Prace Naukowe GIG, nr 874.
• Ruppel U., Scior C., 2008. Planung von Abbaustrecken mittels numerischer Berechnungen in der Ukraine, International Mining Symposia-Rockbolting in Mining & Injection Technology and Roadway Support Systems, Aachen, RWTH, s. 671-684.
• Schwartz B., 1960. Vorausberechnung der Bewegungen in Abbaustrecken, Internationaler Kongress für Gebirgsdruckforschung, Paris, s. 383-398.
• Torano J., Rodríguez Díez R., Rivas Cid J.M., Casal Barciella M.M., 2002. FEM modeling of roadways driven in a fractured rock mass under a longwall influence, Computers and Geotechnics, No 29, s. 411-431.
• Zipf R.K., 2006. Numerical Modeling Procedures for Practical Coal Mine Design, Proceedings of the 41st U.S. Rock Mechanics Symposium, Golden, s. 1-11.