Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zonation of deposits of hard coals of different porosity in the Upper Silesian Coal Basin

Bukowska M., Sanetra U., Wadas M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2016

|

T. 32, z. 1

5--24

EN

The article presents the results of tests of porosity of the Upper-Silesian Coal Basin (USCB) hard coals. The porosity was determined for various lithotypes of hard coal, collected in different areas of the Upper-Silesian Coal Basin. Samples of hard coal were collected in 60 seams of 16 coal mines, from the depth of approximately between 350 and 1200 m. There are also presented differences in values of open porosity of coal depending on the depth of occurrence, as well as chronostratigraphic and tectonic correlation of a seam. Uniaxial compression strength of the tested coals falls in the strength class from very low to very high (from 8.1 to 51.5 MPa), open porosity is 0.68–12.5% and total porosity is 3.29–17.45%. With an increase in depth, in general, open porosity of coals decreases. There is an apparent decrease in open porosity correlated with the age of hard coals. It was observed that the lower and upper limits of open porosity ranges of variability shift towards lower values the older the coals are, from the Łaziskie Beds to the Jaklowieckie Beds. The older the coals the greater the average drop in the share of open porosity in total porosity from 60% for the youngest coals to merely several per cent for the oldest ones. The highest values of total porosity (over 10%) were observed in the youngest coals (Cracow sandstone series and siltstone series). Older coals reached more diversified values of total porosity (3.29–17.45%). Based on the conducted tests, zones correlated with tectonics of the basin and with deposition of lithostratigraphic beds of specific age, where values of porosity of hard coals differ, were determined in the area of the USCB. However, in spite of their correlation to a structural unit, the coals demonstrated a decrease in open porosity with an increase in their geologic age. Thus, there is an apparent influence of the deposition depth of coal within a given structural unit on open porosity following the age of coal, i.e. correlation to an older and older chronostratigraphic unit. [...]

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań porowatości węgli kamiennych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Porowatość określono dla różnych litotypów węgla kamiennego, które pobrano z różnych rejonów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Węgle kamienne pobrano z 60 pokładów w 16 kopalniach, z głębokości od około 350 do 1200 m. Przedstawiono zróżnicowanie wartości porowatości otwartej węgla od głębokości zalegania, pozycji chronostratygraficznej pokładu oraz przynależności do jednostki tektonicznej. Wytrzymałość na ściskanie przebadanych węgli mieści się w klasie wytrzymałości od bardzo małej do bardzo dużej (od 8,1 do 51,5 MPa), porowatość otwarta wynosi 0,68–12,5%, a porowatość całkowita wynosi 3,29–17,45%. Ze wzrostem głębokości, generalnie, porowatość otwarta węgli maleje. Zaobserwowano przesuwanie się dolnej i górnej granicy przedziałów zmienności porowatości otwartej w kierunku niższych wartości ze wzrostem wieku węgli, od warstw łaziskich do warstw jaklowieckich. Ze wzrostem wieku węgli średni udział porowatości otwartej w porowatości całkowitej wynosi od 60% dla węgli najmłodszych do zaledwie kilkunastu procent dla węgli najstarszych. Największe wartości porowatości całkowitej (powyżej 10%) stwierdzono w węglach najmłodszych (krakowska seria piaskowcowa i seria mułowcowa). Węgle starsze osiągnęły wartości porowatości całkowitej od kilku do kilkunastu procent (3,29–17,45%). Na podstawie przeprowadzonych badań wyznaczono w obszarze GZW strefy związane z tektoniką zagłębia i z występowaniem warstw litostratygraficznych określonego wieku, w których węgle kamienne różnią się wartościami porowatości. Jednakże, bez względu na przynależność do jednostki strukturalnej, węgle wykazywały zmniejszanie się porowatości otwartej wraz ze zwiększaniem się ich wieku geologicznego. Zatem jest obserwowany wyraźny wpływ głębokości zalegania węgla w obrębie danej jednostki strukturalnej na porowatość otwartą wraz ze wzrostem wieku węgla, czyli przynależnością do coraz starszej jednostki chronostratygraficznej. [...]

2

Chronostratigraphic and depth variability of porosity and strength of hard coals in the Upper Silesian Basin

Bukowska M., Sanetra U., Wadas M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2012

|

T. 28, z. 4

151-166

EN

This article presents values of porosity and compression strength of hard coals from the area of the Upper Silesian Coal Basin. The change of the stage of carbonification, which results from conversion of coal substance in the process of coalification, is a source of many changes in the structure of coal. These changes exert influence on values of physical parameters, including the values of porosity and strength. Porosity and compression strength change with the degree of carbonification, a result of the depth of deposition. This study determined the values of effective porosity of coals and their strength considering the age chronology of coal seams and the depth of their occurrence. It examined coals of the Cracow Sandstone Series, the Mudstone Series, the Upper Silesian Sandstone Series, and the Paralic Series from depths ranging from about 350 m to 1200 m. The authors have shown that effective porosity of the Upper Silesian coals changes for particular stratigraphic groups and assumes values from a few to a dozen or so per cent, while compression strength from several to several dozen megapascals. It has been observed, from a chronostratigraphic perspective, that there is a shifting of the upper and lower limits of intervals of porosity variations towards higher values for younger coals. With the increase in compression strength, value of porosity in particular stratigraphic groups generally decreases. However, no regular changes were observed inmean, uniaxial compressive strength with the increase in the age of subsequent stratigraphic groups. On the other hand, for bright coal and semi-bright coal, a visible decrease in compression strength with the depth of deposition of strata was observed.

PL

W artykule przedstawiono wartości porowatości i wytrzymałości na ściskanie węgli kamiennych z obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Zmiana stopnia uwęglenia, który wynika z przemian materii węglowej w procesie uwęglenia, jest źródłem wielu zmian w strukturze węgla. Zmiany te wpływają na wartość parametrów fizycznych, w tym na wartość porowatości i wytrzymałości. Porowatość i wytrzymałość na ściskanie zmieniają się ze stopniem uwęglenia, który wynika z głębokości zalegania. Przedstawione w artykule wartości porowatości efektywnej węgli i ich wytrzymałość zostały opracowane z uwzględnieniem chronologii wiekowej pokładów węgla i głębokości ich występowania. Przebadano węgle krakowskiej serii piaskowcowej, serii mułowcowej, górnośląskiej serii piaskowcowej i serii paralicznej, z głębokości od około 350 m do około 1200 m. Autorzy wykazali, że porowatość efektywna węgli górnośląskich zmienia się dla poszczególnych grup stratygraficznych i przyjmuje wartości od kilku do kilkunastu procent a wytrzymałość na ściskanie od kilkunastu do kilkudziesięciu megapaskali. Zaobserwowano, w ujęciu chronostratygraficznym, przesuwanie się górnej i dolnej granicy przedziałów zmienności porowatości w kierunku wyższych wartości dla węgli młodszych. Ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie wartość porowatości w poszczególnych grupach stratygraficznych generalnie maleje. Nie zaobserwowano natomiast regularnych zmian średniej wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie ze wzrostem wieku kolejnych grup stratygraficznych. Dla węgla błyszczącego i półbłyszczącego wykazano natomiast wyraźny spadek wytrzymałości na ściskanie z głębokością zalegania pokładów.

3

Własności fizyczno-mechaniczne wapieni z Jaskini Szachownica

Sanetra U., Gawryś J.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2009

|

R. 33, z. 1

545-557

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac mających na celu poznanie fizyko-mechanicznych własności wapieni budujących jaskinię Szachownica, która jest drugim, co do wielkości siedliskiem nietoperzy w Polsce. Jaskinia pod wpływem działania czynników naturalnych oraz działalności człowieka podlega zaawansowanemu procesowi destrukcji. W oparciu o wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych i pomiarów in situ sporządzono ekspertyzę dla Śląskiego Urzędu Wojewódzkiego. W ekspertyzie zaproponowano kilka wariantów zabezpieczenia jaskini, które mają na celu powstrzymanie postępującego procesu niszczenia jaskini i zachowania jej w stanie umożliwiającym pełnienie dotychczasowej jej funkcji w środowisku.

EN

In the paper, results were presented of works targeted on recognition of physical-mechanical properties of limestones forming Szachownica Cave being the second bat settlement in Poland with respect to its size. The cave is subjected to an advanced process of destruction under impact of natural factors as well as human activities. An opinion was developed for Silesian Voivodeship Office on the basis of laboratory tests and in situ measurements conducted. In the opinion, several variants of cave protection were proposed targeted on stopping of the cave destruction advancing process and preserving the cave in a state enabling a fulfillment of its functions it has been playing so far in the environment.

4

Wpływ głębokości zalegania węgli w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym na ich przedkrytyczne i pokrytyczne własności

Sanetra U.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2008

|

nr 4

71-86

PL

W artykule przedstawiono badania konwencjonalnego trójosiowego ściskania σ1 > σ2 = σ3 = p węgli pochodzących z różnych warstw karbońskich GZW oraz przedstawiono zależności między parametrami wytrzymałościowymi i odkształceniowymi a ciśnieniem okólnym (p = 0-70 MPa). Ciśnienie zastosowane w eksperymencie odpowiadało warunkom wydobywania złóż w rejonie GZW, gdzie obecnie prowadzi się eksploatację do głębokości około 1200 m. Na podstawie wyników uzyskanych z badań stwierdzono, że istnieją zależności funkcyjne między ciśnieniem okólnym a krytycznymi i pokrytycznymi własnościami węgli. Wykazano, że wzrost ciśnienia okólnego powoduje wzrost maksymalnego (krytycznego) naprężenia i odkształcenia krytycznego oraz znaczny wzrost naprężenia resztkowego i odpowiadającego mu odkształcenia resztkowego. Szybkość wzrostu wartości badanych parametrów zależy od zakresu stosowanego ciśnienia okólnego i zawartości poszczególnych grup macerałów w węglach.

EN

The article presents tests of conventional triaxial compression σ1 > σ2 = σ3 = p of coals originating from different Carboniferous layers of the Upper Silesian Coalfield. Moreover, relationships between strength and deformation parameters and circular pressure (p = 0-70 MPa) were presented. The pressures applied in the experiment matched the deposit mining conditions in the Upper Silesian Coalfield areas, where at present mining exploitation is conducted up to the depth of about 1200 m. On the basis of test results it has been ascertained that there exist functional relationships between the circular pressure and critical as well as post-critical coal properties. It has been pointed out that the growth of the circular pressure causes increase in the maximum (critical) stress and critical deformation as well as considerable growth of residual stress corresponding to the residual deformation. The velocity of growth of the values of tested parameters depends on the scope of applied circular pressure and content of individual maceral groups in coals.

5

Wytrzymałość resztkowa różnych typów litologicznych skał

Sanetra U.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2007

|

nr 6

39-41

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań obejmujących proces niszczenia struktury skalnej w części pozniszczeniowej. Badania prowadzono w sztywnej maszynie wytrzymałościowej, umożliwiającej kontrolę przebiegu badań próbek skalnych po przekroczeniu ich krytycznej wytrzymalości. Interpretację wyników przeprowadzono dla typowych skał karbońskich GZW z róznych warstw stratygraficznych, ściskanych w jednoosiowym i trójosiowym stanie naprężenia.

EN

The paper presents results of tests including process of rock structure failure in post-failure part. Tests were conducted in a stiff testing machine enabling a control of the test of course for rock samples after exceeding their critical strength. Interpretation of results was conducted for typical Carboniferous rocks of the Upper Silesian Coal Basin (GZW) taken from different stratigraphic layers, compressed in the uniaxial and triaxial states of stresses.

6

The post-peak failure properties and deformational structures of rock under conventional triaxial compression conditions

Bukowska M., Sanetra U., Wadas M.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 3

297-310

EN

This paper presents the results of conventional triaxial compression tests conducted on samples of the Carboniferous and Triassic sandstones. The test results related to the Carboniferous sandstones from the Upper Silesian Coal Basin have been obtained for strain rates and confining pressures ranging from [...] and from O MPa to 70 MPa, respectively. The authors paid particular attention to the post-peak failure modulus, as it is the parameter which is most difficult to determine from the post-peak branch of the stress-strain curve obtained in a series of triaxial tests. Furthermore, a method is presented that has been designed to study microscopic deformational structures under conditions of high confining pressures of the order of 200 MPa to 300 MPa and the progressive axial shortening of the specimens ranging from 5% to 15%. The method makes it possible to determine the orientation of the microscopic fractures and cracks in rocks as a function of the distance from the macroscopic sliding surface.

PL

W artykule przedstawiono wyniki testów konwencjonalnego trójosiowego ściskania karbońskich i triasowych piaskowców drobnoziarnistych. Eksperymenty w trójosiowym stanie naprężenia, w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania zmierzające do określenia zależności pomiędzy modułem pokrytycznym a prędkością odkształcenia i ciśnieniem okólnym, prowadzono w serwosterowanej maszynie wytrzymałościowej MTS-810 NEW. Sterowanie maszyną wytrzymałościową odbywało się za pomocą prędkości przemieszczenia tłoka; różnym stałym prędkościom przemieszczenia odpowiadały prędkości odkształcenia próbek z przedziału od [...]. W badaniach stosowano komorę ciśnieniową typu KTK firmy UNIPRESS, która umożliwiła prowadzenie eksperymentów przy ciśnieniu okólnym sięgającym 70 MPa. Wyniki badań modułu pokrytycznego piaskowców karbońskich z Górnośląskiego Zagłębia Węglowego przedstawiono w postaci zależności między modułem pokrytycznym a prędkością odkształcenia, przy ciśnieniu okólnym jako parametrze. Wartości modułu pokrytycznego jako funkcji prędkości odkształcenia dla piaskowca drobnoziarnistego zmieniają się zgodnie z funkcją potęgową, podobnie jak w wielu innych przypadkach ciała stałego. Ponieważ jednak prędkości zmieniają się w szerokim zakresie pięciu rzędów wielkości, bo od W-s do 10-1 S-I, moduł pokrytyczny wyrażono jako funkcję dziesiętnego logarytmu prędkości odkształcenia uzyskując zależność liniową. Oceniając wpływ wzrostu ciśnienia okólnego na moduł pokrytyczny stwierdzono, że wielkość modułu jest zróżnicowana i zależy od wartości ciśnienia i od typu skały. Generalnie jednak wzrost ciśnienia okólnego powoduje zmniejszenie się wartości modułu pokrytycznego. W przypadku piaskowców drobnoziarnistych zależność tę dla stosowanego zakresu ciśnień od O do 70 MPa najlepiej opisuje funkcja wielomianu drugiego stopnia. W dalszej części artykułu zaprezentowano metodę badań mikroskopowych struktur deformacji w warunkach wysokich ciśnień okólnych od 125 do 300 MPa i postępującego skrócenia osiowego próbek w zakresie od 5 do 15%, która pozwala określić orientację mikropęknięć i mikroszczelin w skale w funkcji odległości od makroskopowej powierzchni poślizgu. Badaniami objęto mikroskopowe struktury deformacji powstałe w próbkach piaskowca tumlińskiego podczas przeprowadzonego testu trójosiowego ściskania. Na podstawie obserwacji mikroskopowych struktur deformacji w próbkach piaskowca stwierdzono dwa typy niszczenia materiału skalnego. Pierwszy typ zniszczenia, który charakteryzuje się wyraźnym pojedynczym pęknięciem zaobserwowano w próbkach piaskowca badanych przy ciśnieniu okólnym poniżej 200 MPa. Drugi typ zniszczenia występował przy ciśnieniu okólnym powyżej 200 MPa. W próbkach piaskowca pojawiały się wtedy pojedyncze lub podwójne intensywnie spękane strefy w postaci pasm biegnących między dolną a górną podstawą próbki piaskowca. Znajomość wartości parametrów pozniszczeniowych skał i górotworu ma pierwszorzędne znaczenie dla rozwiązywania wielu złożonych zagadnień inżynierskich, w tym do prognozowania zachowania się górotworu na różnych głębokościach, projektowania obudowy wyrobisk górniczych czy prognozowania zagrożenia tąpaniami. Szeroka analiza struktur deformacyjnych obserwowanych w skali mikro, które powstają w skałach w wyniku ich zniszczenia, może znaleźć, poprzez pewne podobieństwo z powstającymi strukturami deformacyjnymi w warunkach naturalnego zalegania skał, zastosowanie przy wykrywaniu stref uskokowych i spękań wokół nich. Przy szerszym rozpoznaniu zagadnienia analiza ta może również okazać się przydatna w prognozowaniu niekorzystnych zjawisk geomechanicznych w górotworze.

7

Krytyczne i pokrytyczne własności różnoziarnistych piaskowców karbońskich GZW badanych w trójosiowym ściskaniu

Sanetra U.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 6

42-44

PL

Artykuł przedstawia badania prowadzone w konwencjonalnym trójosiowym ściskaniu na próbkach grubo-, średnio-i drobnoziarnistych piaskowców karbońskich GZW. Badano wpływ ciśnienia hydrostatycznego (okólnego) na własności fizyko-mechaniczne skał oraz zależności pomiędzy własnościami krytycznymi i pokrytycznymi. Wykazano, że ze wzrostem ciśnienia okólnego najbardziej wzrasta naprężenie resztkowe, co w praktyce oznacza, że spękane skały mogą przenosić znaczne obciążenia o wartościach uwarunkowanych wartościami ciśnienia hydrostatycznego.

EN

The tests conducted in a conventional triaxial compression for coarse-, middle-and- fine-grained samples of the Upper Silesian Coal Basin are presented in the paper. The influence of confining pressure on physico-mechanical rock properties were tested as well as the relations between the critical and post-critical properties were determined. It was shown that with the increase of confining pressure the residual stress mostly which means in practice that the fractured rocks may transfer high of the values related to the values of hydrostatic pressure.

8

Wskaźnik zwięzłości f różnych grup i typów petrograficznych węgli kamiennych GZW

Sanetra U., Szedel D.

Przegląd Górniczy

|

2006

|

T. 62, nr 3

34-39

PL

W artykule przedstawiono średnie wartości wskaźnika zwięzłości f oznaczanego metodą Protodiakonowa oraz średnich wartości wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie (R[c]) dla węgli poszczególnych warstw stratygraficznych z jednoczesnym uwzględnieniem podstawowych typów węgli GZW. Podjęto również próbę określenia wzajemnych zależności pomiędzy ww. parametrami, których znajomość jest niezbędna dla właściwego doboru maszyn i urządzeń urabiających.

EN

The average values of the hardness ratio f determined by the Protodiakows metod as well as average values of the uniaxial compressive stregth (R[c]) for coals of the particular strata with simultaneous taking into consideration the Basic types of coals of GZW are presented. An attempt is taken to determine the interdependence between a/m parameters knowledge of which is necessary for a proper selection of machines and winning equipment.

9

Kąt tarcia wewnętrznego skał zalegających na różnej głębokości

Sanetra U.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2005

|

nr 6

54-56

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad niektórymi własnościami mechanicznymi różnych typów litologicznych skał karbońskich GZW prowadzonych w jedno- i trójosiowym stanie naprężenia resztkowego pozwoliły na obliczenie kąta tarcia wewnętrznego skał zwięzłych i spękanych, który określono stosując paraboliczną obwiednię kół Mohra. Wykazano, że wartość kąta tarcia wewnętrznego zależy nie tylko od typu litologicznego skały ale także stanu skały (zwięzła, spękana) i głębokości zalegania.

EN

The results of experimental investigations on mechanical properties of different types of lithologic carbonrocks from Upper Silesia Coal Basin led in one and traxial state of stress are presented in the paper. The investigations have been done in stiff test machine and in pressure chamber by applying circular pressure p = 0,70Mpa. The obtained values calculated using the parabolic envelope of Mohr's circles method. It was showed that the value of internal friction angle depends not only on the type of rock lithogolic but also on the state of rock (intact, fractured) and on the depth of occurring.

10

Investigations of rocks under triaxial compression at confining pressure from 0 to 70 MPa

Krzysztoń D., Sanetra U.

Archives of Mining Sciences

|

2003

|

Vol. 48, nr 2

231-253

EN

The results of triaxial compression of rock sampIes in a stiff testing machine using a 70 MPa pressure chamber are presented. Experiments were carried out at the constant rate of longitudinal strain of a sampIe (10-5. s-1) and at a constant confining pressure of O, 5, 10, 15, 20, 30, 50, 70 MPa. The sampIes of fine-grained sandstone, siltstone and coal, at atotal of 151 sampIes, were tested. For cach rock type 3 to 5 experiments were conducted at given confining pressure. The following rock properties: critical stress; critical strain, residual stress, residual strain and the modulus of softening were determined at different values of the confining pressure. The average values of thc determined magnitudes are listed in Table 1 and presented in the form of functional dependences in the graphs (Fig. 2 to 6). The angle of internal friction and cohesion were defined by three methods: the method of tangents to Mohr's circles, the method and the method of two tangents to the parabolic envelope of Mohr's circles. The obtained results are listed in Table 2. On the basis of the equation of Mohr's circles parabo!ic envelope, the angle of internal friction, being a function of normal stress, was determined for a compact rock in the pre-critical state and for a fractured rock in the post-critical state. The results of triaxial tests were applied for determining the rock maximum strength according to the Hoek-Brown criterion. The obtained envelopes of maximum strength were compared with the envelopes of Mohr's circles. Then the parameters occurring in Hoek-Brown's criterion (m, s) and the corresponding magnitudes resulting from Mohr's circles envelope (ep, c) were compared. In the conclusions, attention was paid to the increase in the modulus of softening in the low range values of confining pressure (O to 10MPa), and then to the decrease of this modulus with the increase of confining pressure in the range from 10 to 70 MPa. Attention should also be paid to the determination of the angle of internal friction and cohesion by the proposed method of tangents to the parabolic envelope of Mohr's circles (Sanetra 2002). According to this method, the angle of internal friction and cohesion can be determined in the whole range of normal stress, both for compact and fractured rocks.

PL

Przedstawiono wyniki badań trójosiowego ściskania próbek skalnych w sztywnej maszynie wytrzymałościowej przy zastosowaniu komory ciśnieniowej 70 MPa (rys. I ). Eksperyment prowadzono ze stałą prędkością odkształcenia podłużnego próbki wynoszącą 10sup><-5> . ssup<-I>. Stosowano 8 poziomów ciśnienia okólnego: O, 5, 10, 15, 20, 30, 50, 70 MPa. Badano próbki piaskowca drobnoziarnistego, iłowca i węgla o łącznej liczbie 151. Dla każdego rodzaju skały przeprowadzono 3-5 eksperymentów dla zadanego ciśnienia okólnego. Wyniki eksperymentalne uzyskiwano w postaci całkowitej charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowej , z ezęścią wznoszącą i opadającą, na podstawie której określano następujące właściwości skał: naprężenie maksymalne zwane naprężeniem krytycznym, odkształcenie krytyczne odpowiadające naprężeniu krytycznemu, moduł odkształcenia podłużnego określany na podstawie stycznej do wznoszącej (przedkrytycznej) części charakterystyki, naprŤżenie resztkowe przedstawiające minimalną wartość naprężenia w części opadającej (pokrytycznej) charakterystyki, odkształcenie resztkowe odpowiadające naprężeniu resztkowemu, moduł osłabienia określony na podstawie nachylenia stycznej do pokrytycznej części charakterystyki, wyznaczony jako tangens kąta ostrego pomiędzy styczną a osią odkształcenia. Średnic wartości określonych wielkości dla stosowanego ciśnienia okólnego zestawiono w tablicy I i przedstawiono w postaci zależności funkcyjnych na wykresach (rys. 2-6). Wyznaczono kąt tarcia wewnętrznego i spójność trzema metodami: metodą graficzną w układzie współrzędnych, metodą punktową, oraz metodą dwóch stycznych do parabolicznej obwiedni kół Mohra. Uzyskane wyniki zestawiono w tablicy 2. Mając określone równanie parabolicznej obwiedni kół Mohra wyznaczono kąt tarcia wewnętrznego jako funkcję naprężenia normalnego, zarówno dla skały zwięzłej w stanie przedkrytycznym, jak również dla skały spękanej występującej w stanie pokrytycznym (rys. 7a, b, c). Wyniki trójosiowych badań zastosowano do wyznaczenia wytrzymałości skał zwięzłych według kryterium Hoeka-Browna. Uzyskane obwiednie maksymalnej wytrzymałości (rys. 8a, b,e, d) porównano z obwiedniami kół Mohra (Sanetra, Szedel 2000; Sanetra 2002). Przeprowadzono analizę parametrów występujących w kryterium Hoeka-Browna: m, s i odpowiadających wielkości wynikających z obwiedni kół Mohra (tabl. 4). Na podstawie uzyskanych wyników sformułowano wnioski, które na ogół są zgodne z wynikami wcześniejszych badań (Kwaśniewski 1983, 1986; Tajduś 1990; Sanetra 1994a, b; Krzysztoń i in.1998): Wzrost ciśnienia okólnego powoduje wzrost naprężenia krytycznego, dkształcenia krytycznego, naprężenia resztkowego, odkształcenia resztkowego oraz na ogół zmniejszanie się modułu osłabienia. Ilościowa zmiana poszczególnych wielkości zależy od rodzaju skały i zakresu stosowanego ciśnienia okólnego. Na uwagę zasługuje znacznie większy wzrost naprężenia resztkowego niż naprężenia krytycznego wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego. W zakresie niskich wartości ciśnienia okólnego (5-10 MPa) występuje wzrost modułu osłabienia poprzedzający ogólną tendencję dalszego zmniejszania się modułu. Wzrost modułu osłabienia (odkształcenia) w zakresie niskich wartości ciśnienia okólnego (5-10 MPa) względem wartości uzyskanej w jednoosiowym stanie naprężenia można uzasadniać "pamięcią" materiału skalnego o wzmocnieniu odkształcenia występującego w przedkrytycznej części charakterystyki.Kąt tarcia wewnętrznego zależy od rodzaju skały i zmniejsza się wraz ze wzrostem naprężenia normalnego. Kąt tarcia wewnętrznego skały spękanej jest nieznacznie mniejszy niż skały zwięzłej, natomiast spójność skały spękanej jest wielokrotnie mniejsza niż skały zwięzłej. Bezwymiarowe stałe m i s występujące w kryterium Hoeka-Browna są w przybliżeniu analogiczne odpowiednio do kąta tarcia wewnętrznego i spójności określanych w kryterium zniszczenia Coulomba-Mohra. Stała materiałowa m oraz kąt tarcia wewnętrznego dla skał o strukturze zwięzłej przyjmują znacznie wyższe wartości dla skał mocnych (piaskowiec drobnoziarnisty) niż dla skał słabych (iłowiec, węgiel). Stała materiałowa m dla skał o strukturze zniszczonej (spękanej) przyjmuje zbliżone do siebie wartości zarówno dla skał mocnych, jak i słabych. Spójność c oraz stała materiałowa s skał spękanych znacznie spada w stosunku do tych wartości dla skał zwięzłych (Hoek, Brown 1980; Kidybiński 1982). Analiza ilościowych zmian własności skał pod wpływem ciśnienia okólnego, wzrastającego w zakresie 0-70 MPa, pozwala na wyciągnięcie następujących ogólnych wniosków: spękane struktury skalne mogą spełniać warunek nośności dla określonych wartości ciśnienia okólnego i kąta tarcia wewnętrznego (Krzysztoń 2000); pokrytyczne właściwości skał zależą nie tylko od typu skały (piaskowiec, iłowiec, węgiel) ale również od struktury skały (piaskowiec nr 1 i nr 3); znajomość wartości kąta tarcia wewnętrznego i kohezji dla węgla i skał płonnych może mieć zastosowanie w określaniu wytrzymałości filarów węglowych przy uwzględnieniu warunków kontaktowych w układzie: strop-filar-spąg (Krzysztoń 2002); wzrost modułu osłabienia w zakresie niskich ciśnień okólnych, przejawiający "pamięć" materiału skalnego, świadczy o konieczności uwzględnienia efektów lepkich w konstytutywnym modelu pokrytycznej części charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowej (Nawrocki, Mróz 1992).

11

Pokrytyczne własności skał w trójosiowym stanie naprężenia sygnalizowane emisją akustyczną

Krzysztoń D., Bukowska M., Sanetra U., Gawryś J., Wadas M.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2002

|

nr 5

41-42

PL

Dla określenia pokrytycznych własności skał w trójosiowym stanie naprężenia prowadzono badania w sztywnej maszynie wytrzymałościowej MTS-810 NEW z serwomechanizmem, przy zastosowaniu komory ciśnieniowej 70 MPa. Przeprowadzono kompleksowe badania dla próbek typowych skał karbońskich (piaskowce, mułowce, iłowce, węgle), zwięzłych i spękanych, o gładkiej i szorstkiej powierzchni spękań. W eksperymentach stosowano różne wartości ciśnienia okólnego w zakresie 0 do 70 MPa przy stałej prędkości odkształcenia podłużnego próbki skalnej, lub różne wartości prędkości odkształcenia w zakresie 10-5 do 10-1 s -1 przy stałym ciśnieniu okólnym. W wybranych eksperymentach prowadzona była rejestracja emisji sejsmoakustycznej. Tak szeroki zakres badań umożliwia przeprowadzenie analizy wyników w zastosowaniu do zagadnień górniczych na różnych głębokościach i do zjawisk o charakterze statycznym lub dynamicznym.

EN

Experimental tests in the stiff testing machine MTS 810 New at application of the pressure chamber 70 MPa were carried out for typical Carbon rocks (sandstones, mudstones, siltstones, coals). The compact and fractured rocks and the samples with fractures of smooth and rough surfaces were investigated. The parameters of experiments were confining pressure in the range 0 is to 70 MPa, or longitudinal strain rate in the range 10-5 is to 10-1 s-1. In the chosen experiments the acoustic emission was registered. This wide range of investigations enables the analysis of the results in the application to mining problems occurring at different depth and to phenomena of static and dynamic symptoms.

12

Parametry fizyczne surowców skalnych a ich przydatność w budownictwie i drogownictwie

Bukowska M., Gawryś J., Sanetra U., Szedel D., Wadas M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2000

|

T. 16, z. 2

43-58

PL

W artykule przedstawiono grupę podstawowych parametrów fizycznych (w tym mechanicznych) skał zwięzłych będących podstawą wstępnej oceny surowców skalnych pod kątem ich przydatności do zastosowań przemysłowych w budownictwie i drogownictwie. Są wśród nich: wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie, gęstość objętościowa, nasiąklowość, ścieralność i mrozoodporność. Na ich podstawie wskazano kierunki wykorzystania badanych skał (dolomitu, diabazu i porfiru) w budownictwie ogólnym (kształtki budowlane, kamień łupany do wykonywania murów oraz elementów do licowania ścian), budownictwie drogowym, mostowym i wodnym (krawężniki uliczne, mostowe i drogowe), jak również do produkcji kruszyw do nawierzchni drogowych i kolejowych. Podkreślono również znaczenie niektórych parametrów fizycznych (w tym wytrzymałościowo-odkształceniowych) wykorzystywanych dotychczas do rozwiązywania różnych zagadnień i zastosowań nietypowych z zakresu górnictwa podziemnego i budownictwa tunelowego. Niektóre z nich (własności pokrytyczne, wyrażające się np. modułem spadku) uzyskuje się stosując w badaniach laboratoryjnych generację nowoczesnych maszyn wytrzymałościowych z możliwością serwokontroli i odpowiednio dużą sztywnością.

EN

In this paper some basic physical parameters of compact rocks have been described. These parameters are used for the evaluation of the usefulness of rock materials in construction industry and road-making. Among these parameters the most important are: compressive strenght, density, frost resistance, absorbability and abrasion resistance. Investigations were made for different types of rock materials as dolomite, diabase and porphyry. Results of the investigations indicate possibilities of the utilisation of certain rocks in the construction industry. Also possible application in road, brodge, railways and waterways construction are shown. But in case of tunneling or underground mining basic parameters are not sufficient. Investigations of particular rock parameters must be performed with the special emphasise on strenght and strain criteria, if raw materials are supposed to be used in such industries. Measurements of some specific parameters, like post-critical properties (for instance a drop modulus), can be done only in laboratories, equipped in new generation of strain machines with features of the servo control and high stiff parameters.