Numerical simulation of underground mining exploitation influence upon terrain surface

• Autorzy: Tajduś K.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne wpływu podziemnej eksploatacji górniczej na powierzchnię terenu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Underground mining exploitation may result in mining damages to building objects located on a terrain surface. Considering high harmfulness of this phenomenon, the scientists from all over the world have tried to describe impact of underground exploitation on deformations of terrain surface and objects located thereon. The first theories, based on the Gaussian distribution, have emerged in the 1950s and are in use until now. Later on, in connection with development of computational techniques, their availability and numerical methods, a possibility of numerical computations use for forecasting of deformations has emerged. These methods, when suitable numerical models are adopted, enable to include higher number of factors influencing the results being obtained. When constructing numerical model, particular attention should be paid on selection of: appropriate geometry of model, proper constitutive model describing behavior of rock and soil layers, adequate values of rock mass parameters prior to execution of mining exploitation, and after it. The author presented in this article part of these problems, based on own experience.

PL

Podziemna eksploatacja górnicza może wywołać szkody górnicze w obiektach budowlanych znajdujących się na powierzchni terenu. Z uwagi na wysoką szkodliwość tego zjawiska naukowcy z całego świata próbowali opisać wpływ eksploatacji podziemnej na deformacje powierzchni terenu i obiektów na niej się znajdujących. W latach pięćdziesiątych pojawiły się pierwsze teorie oparte na rozkładzie Gaussa które stosowane są po dzień dzisiejszy. Później w związku z rozwojem technik obliczeniowych, ich dostępności oraz metod numerycznych pojawiła się możliwość wykorzystania obliczeń numerycznych do prognozowania deformacji. Metody te przy przyjęciu odpowiednich modeli numerycznych pozwalają na ujęcie większej liczby czynników wpływających na uzyskiwane rezultaty. Przy budowie modeli numerycznych należy zwrócić szczególną uwagę na dobór: odpowiedniej geometrii modelu, właściwego modelu konstytutywnego opisującego zachowanie się warstw skalnych i gruntowych, odpowiednich wartości parametrów górotworu przed przeprowadzeniem eksploatacji i po przejściu eksploatacji. Autor w niniejszym artykule przedstawił część tych problemów bazując na własnym doświadczeniu.

Słowa kluczowe

EN

numerical modelling; finite element modelling; underground excavation; rock mass classification; back analysis

PL

modelowanie numeryczne; eksploatacja podziemna; klasyfikacje geotechniczne; metoda "Back analysis"

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 3
• Strony: 605--616
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tajduś K.

• Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Chrzanowska-Szostak A., 1988. Wpływ podziemnej eksploatacji złóż o skomplikowanej geometrii na powierzchni terenuw świetle badań Metody Elementów Skończonych. Praca Doktorska, Kraków.
• Cieślik J., Tajduś A., 2011. Wpływ stref niestabilności uskoku na zagrożenie tąpaniami na przykładzie eksploatacji ścian606 i 607 w pokładzie 510/II w KWK ,,Katowice-Kleofas”. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, nr 4/2, s. 69-76, Katowice.
• Dahl H.D., 1972. Two and three dimensional elastic - elasto-plastic analyses of mine subsidence. 5th Int. Strata Control Conf., pp. 1-5.
• Hoek E., 1994. Strength of Rock & Rock Masses. ISRM News Journal, Vol. 2, Nr 2, p. 4-16.
• Hoek E., Diederichs M.S., 2006. Empirical estimation of rock mass modulus. ISRM News Journal, Vol. 43, p. 203-215.
• Najjar Y., Zaman M., 1993. Numerical modeling of ground subsidence due to mining. Int. J. of Rock Mech. Sci. & Geomech., Vol. 30.
• Rusek J., 2009. Creating model of technical wear of building in mining area, with utilization of regressive approach. Arch. Min. Sci., Vol. 54 No. 3, p. 455-466.
• Salamon M.D.G., Chugh Y.P., Yang G., 1993. A numerical approach to subsidence prediction and stress analysis in coal mining using a laminated model, Int. J. of Rock Mech. Sci. & Geomech., Vol. 30.
• Shippman G.K., 1975. Numerical investigation of elastic behaviour around longwall excavations. PhD, Dissertation, University of Nottingham.
• Siriwardane H.J., 1985. A numerical procedure for prediction of subsidence caused by longwall mining. 5th Int. Conf. on Numerical Methods in Geomechanics, Nagoya.
• Tajduś A., Cała M., Tajduś K., 2012. Geomechanika w budownictwie podziemnym. Projektowanie i budowa tuneli. Wydawnictwo AGH Kraków.
• Tajduś K., 2009. Determination of the value of the strain parameters for strata rock mass in the region of undergroundmining influence. Dissertation ISBN 978-3-86797-061-7, VGE Verlag GmbH, Essen, nr. 2.
• Tajduś K., 2010. The determination of the approximate value of a GSI index for Hoek’s rock mass classification for therocks in the area of Polish coal mines. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No. 4, p. 879-890.
• Tajduś K., Cała M., Kowalski M., 2009. Numeryczna analiza wpływu eksploatacji górniczej na powierzchnię terenu. Prace niepublikowane.
• Tajduś K., Sroka A., Tajduś A., Preusse A., 2010. Three dimensional modeling of surface displacements as a result ofunderground longwall panel extraction. 29th Ground Control in Mining. p. 105-110, Morgantown, USA.
• Whittacker B.N., Reddish D.J, 1989. Subsidence - Occurrence, Prediction and Control. Elsevier.