Prediction of transient deformations of the surface including the rheological models in the Szkody 4.1 system

• Autorzy: Kowalski A.

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie nieustalonych deformacji powierzchni z uwzględnieniem modeli reologicznych w systemie szkody 4.1

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the application of the Szkody 4.1 software and Timefun instrumental program for prediction of transient deformation of the surface resulting from the process of mining with the lonwall front. In these programs, three functions of time, proposed by Kwiatek are considered.They originate from: Kelvin model, two-element series Kelvin model, and Zener model, as well as their analogues corresponding with a generalised time function.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie programu Szkody 4.1 oraz programu narzędziowego Timefun do prognozowania nieustalonych deformacji powierzchni spowodowanych eksploatacją frontem ścianowym. W programach tych uwzględniane są trzy rozpatrywane funkcje czasu (pełzania) zaproponowane przez Kwiatka pochodzące z: modelu Kelvina, dwuelementowego szeregowego modelu Kelvina i modelu Zenera lub ich analogie odpowiadające uogólnionej funkcji czasu. Opis deformacji ustalonych oparto na wzorach teorii Budryka-Knothego, w których uwzględniono występowanie obrzeża eksploatacyjnego oraz rzeczywisty czasoprzestrzenny rozwój eksploatacji, przez wprowadzenie danych o eksploatacji w jednostce czasu odpowiadającej dobie. Zastosowanie analizowanych funkcji czasu testowano na przykładach wyników obserwacji obniżeń powierzchni z kopalni Staszic oraz nowych wyników obserwacji z kopalni Kazimierz-Juliusz, gdzie prowadzono eksploatację frontem ścianowym ze zmienną prędkością w dwu rodzajach górotworu, nienaruszonego i naruszonego wcześniejszą eksploatacją. Przeprowadzone testy wykazały przydatność nowych funkcji czasu oraz wykonanego oprogramowania do prognozowania deformacji nieustalonych z wystarczającą dla praktyki dokładnością. Najlepszą zgodność z wynikami pomiarów obniżeń uzyskano przy zastosowaniu dwuelementowego szeregowego modelu Kelvina, najogólniejszego spośród rozpatrywanych modeli, przy czym w niektórych warunkach geologiczno-górniczych można stosować funkcję czasu opartą na analogii do modelu Zenera, a także opartą na modelu Kelvina. Model Zenera znajduje zastosowanie dla warunków, w których eksploatacja prowadzona jest z dużą względną prędkością lub dla górotworu umownie zaliczonego do mało- lub średniozwięzłego. Model Kelvina znajduje zastosowanie dla górotworu o małej względnej prędkości eksploatacji lub górotworu zwięzłego. Pod pojęciem względnej prędkości eksploatacji rozumie się stosunek prędkości eksploatacji (v) i promienia rozproszenia wpływów (r). Dla tego modelu i danych z przykładu eksploatacji kopalni Kazimierz-Juliusz przedstawiono wyniki pomierzonych obniżeń punktu w czasie, a także wyniki obliczeń nieustalonych deformacji powierzchni dla tego punktu obejmujące: obniżenia, prędkość i przyspieszenia obniżeń, nachylenia oraz odkształcenia poziome i prędkość ich narastania. Wyniki analiz funkcji czasu wskazują na istotny wpływ budowy geologicznej górotworu na przyrosty obniżeń w czasie spowodowane eksploatacją elementarną, a także wpływ przerw w eksploatacji na fluktuacje deformacji nieustalonych oraz ich pochodnych w czasie.

Słowa kluczowe

EN

rock mass; mining stoppages; transient surface deformations; description of phenomenon

PL

górotwór; eksploatacja górnicza z przerwami; nieustalone deformacje powierzchni; opis zjawiska

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, nr 1
• Strony: 3--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalski A.

• Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

Bibliografia

• [1] Dubiński J., i in., 1999: Koncentracja wydobycia a zagrożenia górnicze. Wyd. Głównego Instytutu Górnictwa. Katowice, s. 223-281.
• [2] Drzęźla B., 2002: Geomechaniczne i ekonomiczne aspekty przerw w eksploatacji górniczej. Główny Instytut Górnictwa, Seria Konferencje nr 41. Problemy ochrony terenów górniczych. Ustroń, 18-19.04, s. 85-93.
• [3] Dżegniuk B., Sroka A., 2002: Prędkość i przyspieszenia procesu osiadania w aspekcie przerw w prowadzeniu eksploatacji. Główny Instytut Górnictwa, Seria Konferencje nr 41. Problemy ochrony terenów górniczych. Ustroń, 18-19.04, s. 105-110.
• [4] Gruchlik P., 2003: Zastosowanie modeli Teologicznych do opisu nieustalonych deformacji powierzchni. Główny Instytut Górnictwa. Praca doktorska.
• [5] Hejmanowski R., i in., 2001: Prognozowanie deformacji górotworu i powierzchni terenu na bazie uogólnionej teorii Knothego dla złóż surowców stałych, ciekłych i gazowych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej. IGSMiE PAN, Kraków.
• [6] Jędrzejec E., 2002: 32-bitowa aplikacja Szkody 4.0 do prognozowania poeksploatacyjnych deformacji górotworu. Główny Instytut Górnictwa, Seria Konferencje nr 41. Problemy ochrony terenów górniczych. Ustroń, 18-19.04, pp.193-200.
• [7] Knothe S., 1984: Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej. Katowice, Wyd. „Śląsk”, Katowice.
• [8] Knothe S., 2003: The Time of appearancc of impacts of interrupted mining activities on the surfacc. Kraków. Archives of Mining Sciences 48, 2, pp. 219-230.
• [9] Kowalski A., 1999: Funkcja czasu do prognozowania nieustalonych deformacji powierzchni spowodowanych eksploatacją frontem ścianowym z przerwami. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, Seria Konferencje nr 30, V Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych, Szczyrk, 29.09-1.10, pp. 132-141.
• [10] Kowalski A., 2001: Surfacc subsidcncc and ratę of its incrcmcnts bascd on mcasurements and theory. Archivcs of Mining Sciences 46, 4, pp. 391-406.
• [11] Kowalski A., 2002: Metoda i uogólniona funkcja czasu do prognozowania deformacje nieustalonych. Głównego Instytutu Górnictwa, Seria Konferencje nr 41. Problemy ochrony terenów górniczych, Ustroń, 18-19.04, s. 273-280.
• [12] Kowalski A., Jędrzejec E., Gruchlik P., 2002: Prognozowanie deformacji terenu z uwzględnieniem modeli Teologicznych w systemie Szkody wer. 4.1. Opracowanie nowej wersji programu. Dokumentacja Działalności Statutowej Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, s. 1-67 (praca niepubl.).
• [13] Kowalski A., Tracz P., 2003: Kształtowanie się deformacji powierzchni spowodowanych eksploatacją drugiej warstwy pokładu węgla kamiennego w kopalni Kazimierz-Juliusz - wyniki eksperymentu. Półrocznik Akademii Górniczo-Hutniczej, Geodezja t. 9, z. 2/1, Kraków, s. 357-368.
• [14] Kwiatek J., 2002: Obiekty budowlane na terenach górniczych. Wyd. Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, s. 25-64.
• [15] Kwiatek J., Kowalski A., Jędrzejec E., 1994: Ochrona powierzchni nad szybko postępującym frontem eksploatacyjnym. Wyniki prac z realizacji projektu celowego nr 231/CS6-9/92 pt.: Wysoko wydajny kompleks ścianowy i nowa technologia wybierania węgla w KWK Staszic. Politechnika Śląska, Gliwice, s. 15-67.
• [16] Kwiatek J., 1997: Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych. Wyd. Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, s. 79-81.
• [17] Popiołek E., i in., 2003: The studdies on the results of periodical stopping of the exploitation front in the seams of mineral coal with the use of surveying methods. Archives of Mining Sciences 48, 2, pp. 175-196.
• [18] Sroka A., 1999: Dynamika eksploatacji górniczej z punktu widzenia szkód górniczych. Wyd. IGSMiE PAN, Studia, Rozprawy, Monografie 58, Kraków, s. 1-121.
• [19] Whittaker B.N., Reddish D.J., 1989: Subsidence, occurrence, prediction and control. Elsevier, Amsterdam-Oxford-New York-Tokio, pp. 299-313.
• `