Variability of exploitation coefficient of Knothe theory in relation to rock mass strata type

• Autorzy: Kryzia K. , Majcherczyk T. , Niedbalski Z.

Identyfikatory

DOI

10.24425/123696

Warianty tytułu

PL

Zmienność współczynnika eksploatacji teorii S. Knothego w zależności od rodzaju warstw skalnych w górotworze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Geodesic measurements of mining area deformations indicate that their description fails to be regular, as opposed to what the predictions based on the relationships of the geometric-integral theory suggest. The Knothe theory, most commonly applied in that case, considers such parameters as the exploitation coefficient a and the angle of the main influences range tgβ, describing the geomechanical properties of the medium, as well as the mining conditions. The study shows that the values of the parameters a = 0.8 and tgβ = 2.0, most commonly adopted for the prediction of surface deformation, are not entirely adequate in describing each and every mining situation in the analysed rock mass. Therefore, the paper aims to propose methodology for determining the value of exploitation coefficient a, which allows to predict the values of surface subsidence caused by underground coal mining with roof caving, depending on geological and mining conditions. The characteristics of the analysed areas show that the following factors affect surface subsidence: thickness of overburden, type of overburden strata, type of Carboniferous strata, rock mass disturbance and depth of exploitation. These factors may allow to determine the exploitation coefficient a, used in the Knothe theory for surface deformation prediction.

PL

Pomiary geodezyjne deformacji terenu górniczego wskazują, że ich opis nie jest regularny jak to wynika z prognoz wykonywanych przy użyciu zależności z teorii geometryczno-całkowych. Szeroko stosowana w tym zakresie teoria S. Knothego uwzględnia parametry takie jak współczynnik eksploatacji a oraz kąt zasięgu wpływów głównych tgβ charakteryzujące własności geomechaniczne ośrodka i warunki eksploatacji górniczej. Z wykonanych badań wynika, wartości parametrów a = 0.8 i tgβ = 2.0 najczęściej przyjmowane do prognozy deformacji powierzchni terenu nie są w pełni adekwatne do opisu każdej sytuacji górniczej w górotworze. W artykule przedstawiono schemat postępowania konieczny dla określenia wartości współczynnika eksploatacji a umożliwiającego predykcję wartości obniżeń powierzchni terenu w zależności od warunków geologiczno-górniczych podczas prowadzenia eksploatacji pokładów węgla z zawałem stropu. Z charakterystyki analizowanych rejonów wynika, że czynnikami wpływającymi na obniżenia powierzchni terenu są: miąższość nadkładu, rodzaj warstw nadkładu, rodzaj warstw karbonu, zruszenie górotworu i głębokość eksploatacji. Wyróżnione czynniki umożliwiają opisanie współczynnika eksploatacji a stosowanego w teorii Knothego do prognozowania deformacji powierzchni terenu.

Słowa kluczowe

EN

underground coal mining with roof caving; undergrosurface deformations; subsidence; rock mass type

PL

eksploatacja węgla z zawałem; deformacje powierzchni; obniżenia; rodzaj warstw skalnych

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 3
• Strony: 767--782
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kryzia K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Majcherczyk T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Niedbalski Z.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Białek J., 2003. Algorithms and computer programs for the prediction of mining ground deformation (in Polish) Algorytmy i programy komputerowe do prognozowania deformacji terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [2] Białek J., Mierzejowska A., 2011. Influence of the number of measurement points and the mining depth on the error in determining the values of selected parameters according to the impacts theory (in Polish) Wpływ liczby punktów pomiarowych oraz głębokości eksploatacji na błąd wyznaczenia wartości wybranych parametrów teorii wpływów. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2, 3-8.
• [3] Białek J., Mierzejowska A., 2012. Estimation of error values of parameters tgβ, Aobr, a determined on the basis of measurements illustrating incomplete subsidence troughs (in Polish) Oszacowanie dokładności parametrów tgß, Aobr, a, wyznaczonych na podstawie pomiarów niepełnych niecek obniżeniowych. Przegląd Górniczy 8, 180-184.
• [4] Costa M. A., Lopes A.L.M., Matos G.B.B.P., 2015. Statistical evaluation of data envelopment analysis versus COLS Cobb-Douglas benchmarking models for the 2011 Brazilian tariff revision. Socio Econ. Plan. Sci. 49, 47-60.
• [5] Doležalová H., Kajzar V., Souček K., Staš L., 2009. Evaluation of mining subsidence using GPS data. Acta Geodynamica et Geomaterialia 6, 3, (155), 359-367.
• [6] Ghabraie B., Ren G., Smith J.V., 2017. Characterising the multi-seam subsidence due to varying mining configuration, insights from physical modelling. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 93, 269-279.
• [7] Guo G., Zhu X., Zha J., Wang Q., 2014. Subsidence prediction method based on equivalent mining height theory for solid backfilling mining. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 24, 3302-3308.
• [8] Jiránková E., Staš L., Kajzar V., Doležalová H., 2013. Mechanism of rigid overlaying of carboniferous strata failure In face mining in the case of a multiseams deposit. Acta Geodynamica et Geomaterialia 10, 2 (170), 189-195.
• [9] Jureczka J., Dopita M., Gałka M., Krieger W., Kwarciński J., Martinec P., 2005. Geological atlas of coal deposits of the Polish and Czech parts of the Upper Silesian Coal Basin – Atlas geologiczno-złożowy polskiej i czeskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Państwowy Instytut Geologiczny, Ministerstwo Środowiska, Warszawa.
• [10] Hu Q., Deng X., Feng R., Li Ch., Wang X., Jiang T., 2015. Model for calculating the parameter of the Knothe time function based on angle of full subsidence. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 78, 19-26.
• [11] Knothe S., 1984. Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej. Wydawnictwo ”Śląsk”, Katowice. s. 160.
• [12] Kowalski A., 2007. Specyfika deformacji powierzchni dla dzisiejszego polskiego górnictwa węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria 31, 3/1, 269-277.
• [13] Kruczkowski M., 2011. Wyznaczenie wartości parametrów teorii prognozowania wpływów w przypadku eksploatacji górniczej prowadzonej w dwóch pokładach, The identification of the parameters of prediction theory for underground mining effect in case of mining extraction of two coal seams (in Polish). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Seria: Górnictwo i Geologia 6, 11, 149-157.
• [14] Kryzia K., 2017. The impact of roof strata type on surface subsidence caused by coal mining with caving (in Polish) Wpływ rodzaju warstw stropowych na obniżenia powierzchni terenu spowodowane eksploatacją pokładów węgla z zawałem stropu. Ph.D. thesis Rozprawa doktorska, AGH University of Science and Technology Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków.
• [15] Majcherczyk T., Kryzia K., Majchrzak J., 2012a. Analysis of the ground surface deformations of the district Moszczenica city ”Jastrzębie-Zdrój” in aspect the influence of mining exploitation of Jas-Mos coal mine (in Polish)Analiza deformacji powierzchni terenu w dzielnicy Moszczenica miasta Jastrzębie-Zdrój w aspekcie wpływów eksploatacji górniczej Kopalni Węgla Kamiennego „JAS-MOS”. Ochrona obiektów na terenach górniczych: praca zbiorowa, IV konferencja z cyklu „Bezpieczeństwo i ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych, Rytro, 17-19 października 2012, pod red. Andrzeja Kowalskiego, 190-201.
• [16] Majcherczyk T., Niedbalski Z., Kryzia K., 2012b. Changes to the range of exploitation impact when mining the next coal deposit on the basis of geodetic measurements. AGH Journal of Mining and Geoengineering, 219-230.
• [17] Majcherczyk T., Kryzia K., 2013. Analysis of measured and predicted land surface subsidences caused by retreat mining. Studia Geotechnica et Mechanica, 143-156.
• [18] Majcherczyk T., Kryzia K., 2017. Exploitation coefficient and type of rock mass (in Polish) Współczynnik eksploatacji a rodzaj górotworu. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 12, 9-14.
• [19] Mielimąka R., 2009. Wpływ kolejności i kierunku eksploatacji prowadzonej frontami ścianowymi na deformacje terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [20] Ostrowski J., Malinowska A., 2006. Parametry procesu górniczych wpływów wyznaczone w oparciu o pomierzone obniżenia jako podstawa prognoz deformacji powierzchni. Miesięcznik WUG 2, 8-16.
• [21] Polanin P., 2015. Application of two parameter groups of the Knothe-Budryk theory in subsidence prediction. Journal of Sustainable Mining 14, 67-75.
• [22] Popiołek E., 2009. Ochrona terenów górniczych. Wydawnictwa AGH, Kraków.
• [23] Płudowski H., 1980. Badanie współzmienności cech przy pomocy funkcji potęgowej. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio H 13-14, Lublin, 87-93.
• [24] Suchowerska Iwanec A.M., Carter J.P., Hambleton J.P., 2016. Geomechanics of subsidence above single and multi-seam coal mining. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 8, 304-313.
• [25] Wang E., Cruse R.M., Zhao Y., Chen X., 2015. Quantifying soil physical condition based on soil solid, liquid and gaseous phases. Soil Tillage Res. 146, 4-9.
• [26] Zych J., 1985. Zmienność parametrów teorii S. Knothego i T. Kochmańskiego w świetle badań geodezyjnych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Seria: Górnictwo 134, 169-182.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)