Development of load exerted on the lining of the shaft after its liquidation

• Autorzy: Konior J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0017

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie się obciążeń obudowy szybu po jego likwidacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article applies to forecasting of the shaft stability after its liquidation on the basis of the probable, current load of its lining. The stability of the shaft after its liquidation is affected by many factors: that have occurred in the past, during its operation, e.g.: the degree of technical wear and liquidation method, that presently exist such as: changes in the parameters of backfill and the level of shaft backfilling, or may occur in the future: changes of hydrogeological conditions, the influences of present mining extraction, the effect of vibrations, etc. The variability of these conditions over time may consequently lead to arising of discontinuous deformations in the area surrounding the shaft and, as an consequence, to construction disaster.

PL

Likwidacja szybu górniczego w sposób trwały poprzez wypełnienie go za pomocą materiałów sypkich winna zapewniać jego stateczność w okresie czasu mierzonym setkami lat, szczególnie w obszarach nie w pełni wykorzystanego złoża. Bowiem te szyby mogą być w przyszłości wykorzystane przy przywracaniu do dalszej eksploatacji przedmiotowego złoża. W sytuacji koniunktury na węgiel czy inne surowce mineralne stateczność szybów zlokalizowanych w terenie zurbanizowanym ma także zapobiec katastrofom budowlanym. Autorowi niniejszego artykułu znane są przypadki świadczące o braku kontroli zachowania się podsadzki w zlikwidowanym szybie oraz projektowaniu i realizacji nowych obiektów w strefie ochronnej wyznaczonej wokół zlikwidowanego szybu. W pracy w oparciu o założenia metody Janssena dla schematu obliczeniowego (Rys. 1) przedstawiono wyprowadzenie wzorów na wielkość pionowego i poziomego obciążenia działającego wewnątrz zlikwidowanego szybu. Z analizy wzorów (10) i (11) jednoznacznie wynika, że wielkości te wraz ze zmianą głębokości dążą do maksimum określonego asymptotami […], przy czym osiągają je już około 20÷40 m pod ustabilizowanym poziomem podsadzki w szybie. W prawidłowo zlikwidowanym szybie podsadzka winna szczelnie wypełniać rurę szybową do poziomu zrębu, a w przypadku wystąpienia procesu jej osiadania – okresowo uzupełniana. W takim przypadku obciążenie wypadkowe obudowy zlikwidowanego szybu można wy- razić wzorami (12), (13). Jednak w zależności od rodzaju zastosowanego materiału podsadzkowego do likwidacji szybu, jak to wynika z prowadzonych badań ich parametry fizyko-mechaniczne mogą ulegać zmianie w czasie w mniejszym lub większym stopniu. W artykule powołano się na badania górniczych materiałów odpadowych pochodzących z robót dołowych i przeróbczych. Zmianę istotnych parametrów, z punktu widzenia obliczanych wartości obciążenia pionowego i poziomego wywieranego przez podsadzkę na obudowę zlikwidowanego szybu przedstawiono na wykresach 3 i 4. Uwzględnienie tych zmian dla przedstawionego przykładu obliczeniowego wykazało wzrost wielkości parcia podsadzki o około 19%. Ponadto w zlikwidowanych szybach, w których występuje dopływ wody zza obudowy koniecznym jest, aby materiał użyty do likwidacji posiadał wymagany współczynnik filtracji, co obrazuje graficzna interpretacja przykładowych wyników obliczeń przedstawiona na Rys. 6. Nawet prawidłowo dobrany materiał zasypowy (z punktu widzenia wymaganej wartości współczynnika filtracji) może ulegać zmianom uziarnienia w wyniku takich czynników jak: swobodny spadek do szybu w czasie likwidacji, długotrwałe narażenie na oddziaływanie wody, wynoszenie drobnych cząstek gruntu wraz z wodą dopływającą zza obudowy (sufozja) itp. Przykład zmiany współczynnika filtracji związany ze zmianą uziarnienia badanego materiału przedstawia Rys. 7. W wyniku zmiany wartości współczynnika filtracji w czasie może dojść do gromadzenia się wody w podsadzce, co powoduje dalszy wzrost obciążenia poziomego działającego na obudowę szybu i zastosowane w wyrobiskach łączących się z szybem konstrukcje stabilizujące zasyp. W niekorzystnej sytuacji może dojść do zniszczenia tych konstrukcji zasypu, wypłynięcia uwodnionej podsadzki z szybu, lokalnego uszkodzenia obudowy w wyniku wyrywania pozostawionego w szybie zbrojenia, a w konsekwencji powstania na powierzchni deformacji nieciągłej o charakterze powierzchniowym. Stąd dla oceny prognozowanej stateczności zlikwidowanego szybu proponuje się stosowanie wzoru (16), uwzględniającego omawiane powyżej zmiany w czasie, oraz wpływ zmienności obciążenia powierzchni w strefie ochronnej wyznaczonej dla zlikwidowanego szybu. Wyznaczone w ten sposób wypadkowe obciążenie obudowy pozwala na określenie wielkości naprężeń w poszczególnych jej odcinkach i porównanie z wielkościami dopuszczalnymi lub krytycznymi. Do tego celu można wykorzystać wzory stosowane przy ocenie stanu technicznego szybów czynnych lub wzór (17) zaproponowany w niniejszym artykule.

Słowa kluczowe

EN

rock mass; mine shafts; shaft liquidation

PL

górotwór; szyby górnicze; likwidacja szybu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 1
• Strony: 253--263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Konior J.

• Department of Geomechanics, Underground Construction and Menagement of Land Surface Protection, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, Ul. Akademicka 2a, Poland

Bibliografia

• [1] Chudek M., 2002. Geomechanika z podstawami ochrony środowiska górniczego i powierzchni terenu. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [2] Chudek M., Holter H., Janiczek S., Krzystolik P., 1995. Materiały stosowane w górnictwie z naturalnych i ekologicznie uciążliwych surowców. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [3] Czaja P., 2011. Technologia likwidacji szybów oraz ich infrastruktury podziemnej i powierzchniowej. Wydawnictwa AGH, Kraków.
• [4] Czaja P., 2009. Ocena rozwiązań projektowych likwidacji szybów zastosowanych w procesie restrukturyzacji polskiego górnictwa węglowego. Górnictwo i Geoinżynieria, R. 33, Z. 3/1, s. 105-119.
• [5] Drescher A., 1983. Metody obliczeń parć i przepływu materiałów ziarnistych w zbiornikach. PWN Warszawa-Poznań.
• [6] Konior J., 2013. Wybrane aspekty likwidacji szybów. Międzynarodowa Konferencja, XI Szkoła Geomechaniki 2013, Gliwice-Ustroń.
• [7] Konior J. Wpływ stóp szybowych na zachowanie się obudowy szybu w warunkach eksploatacji dofilarowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 254, s. 353-361.
• [8] Konior J., Preidl W., Bogdan A., 2004. Likwidacja szybu w warunkach dużego zagrożenia wodnego. XI Międzynarodowe Sypmozjum Geotechnika – Geotechnics 2004, Gliwice Ustroń.
• [9] PN-G-05015:1997 „Szyby górnicze - Obudowa – Zasady projektowania”.
• [10] PN-G-05016:1997 „Szyby górnicze - Obudowa - Obciążenia”.
• [11] Wiłun Z., 1976. Zarys Geotechniki. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa.
• [12] Zapał A., Ratomski J., 1997. Geotechniczna ocena przydatności odpadów kopalnianych w hydrotechnicznym budownictwie ziemnym. Czasopismo Techniczne, Zeszyt z. 2-Ś/1997, s. 227-237, Kraków.