Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Outdoor fitness i jego otoczenie

Bukowska M.

Zieleń Miejska

|

2017

|

Nr 5

38--39

PL

Wypoczynek znaczącej części mieszkańców często ogranicza się do codziennych spacerów czy aktywności na terenach zajmowanych przez siłownie plenerowe. Harmonia z otaczającym krajobrazem i odpowiednia kompozycja zieleni towarzyszącej urządzeniom fitness powinny odgrywać ważną rolę w procesie inwestycyjnym.

2

Najnowsze trendy w kształtowaniu nawierzchni

Bukowska M.

Zieleń Miejska

|

2017

|

Nr 3

42--44

PL

Wyznacznikiem ostatnich trendów w kształtowaniu nawierzchni w przestrzeni miejskiej jest przede wszystkim kontrast w postaci łączenia różnych form i faktur z jednoczesnym zachowaniem konsekwencji w kompozycji.

3

Emisja zanieczyszczeń powietrza w procesie produkcji ciepłej wody

Bukowska M., Nowak K., Rabczak S.

Technologia Wody

|

2017

|

Nr 1 (51)

38--44

PL

Efektywne wytwarzanie energii cieplnej uzyskuje się podczas optymalnych obciążeń kotła. Podczas pracy w takich warunkach kocioł typu WR uzyskuje najwyższą sprawność rzędu 80-85%, ponadto wskaźnik zużycie paliwa jest najniższy i następuje proces zbliżony do całkowitego spalania. W takich warunkach do atmosfery emitowane są przede wszystkim: S02, C02 i NOx. Zanieczyszczenia, takie jak: CO, CH4, HF, HC1, NH3 i inne są efektem niezupełnego i niecałkowitego spalania, czyli nieefektywnej pracy kotła [4, 20, 23]. W publikacji przedstawiono przegląd literaturowy dotyczący wykorzystania ciepła do produkcji ciepłej wody użytkowej w lecie i pokrycia zapotrzebowania na ciepło w zimie. Opisano charakterystykę kotłów wodnych rusztowych typu WR stosowanych w ciepłownictwie. Zaprezentowano wyniki badań emisji zanieczyszczeń w procesie produkcji cieplej wody dla sezonu letniego i zimowego.

EN

When the optimal load of the boiler is obtained Efficient production of heat. The boiler type WR operates with the highest efficiency of 80-85%, the rate of fuel consumption is the lowest, and the process is close to complete combustion. In such conditions to the atmosphere are emitted mainly: SO2, CO2 and NOx Pollutants such a: CO, CH4, HF, HC1, NH3, etc., are the result of incomplete and imperfect combustion, that is, when the boiler ii working inefficiently. In this publication provides an overview of the literature the use of heat for domestic ho water production in summer and heating demand in winter. Describes the characteristics of the water boiler; type WR used for heating. Presents the results of the study emissions in the production of hot water for the summer and winter seasons.

4

Zieleń osiedlowa w Olsztynie

Bukowska M.

Zieleń Miejska

|

2016

|

Nr 12

42--44

PL

Roślinność osiedlowa często jest jedynym, najłatwiej dostępnym elementem naturalnego środowiska, dzięki czemu sprzyja identyfikacji ludzi z ich miejscami zamieszkania.

5

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. [...]

6

Wpływ temperatury na wytrzymałość i sprężystość skał

Bukowska M., Sygała A.

Wiadomości Górnicze

|

2015

|

R. 66, nr 10

506--519

PL

Z uwagi na podziemne zgazowanie węgla, składowanie odpadów nuklearnych czy pozyskiwanie energii geotermalnej, zmiany właściwości geomechanicznych pod wpływem temperatury, mają istotne znaczenie. W artykule przedstawiono badania zmian właściwości wytrzymałościowych i sprężystych karbońskich skał osadowych (iłowców i piaskowców), po działaniu temperatury z zakresu od temperatury pokojowej do 1000-1200 °C. Zmiany wielkości takich parametrów jak wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie, wytrzymałość resztkowa oraz moduł Younga E. określono w próbach jednoosiowego ściskania, przeprowadzonych w serwosterowanej maszynie wytrzymałościowej. Nowym zagadnieniem poruszanym w artykule jest zbadanie wpływu temperatury na wartość wytrzymałości resztkowej, która obrazuje nośność pokrytyczną skał. Do tej pory badania zmian parametrów pokrytycznych pod wpływem temperatury nie były realizowane w tego typu eksperymentach.

EN

Because of the underground coal gasification, storage of nuclear wastes or acquiring of geothermal energy, the changes of geomechanical properties under the influence of temperature are of essential important. The article presents a study on changes in the strength and elasticity properties of carboniferous sedimentary rocks (sandstones and clay stones) under the impact of temperature ranging from a room temperature to 1000-1200 °C. Changes in the value of parameters such as uniaxial compression, residual strength and Youngs E modulus were determined in uniaxial compression tests, conducted in servo controlled testing machine. An issue discussed in the article consists in examination of the effect of temperature on the value of residual strength, which depicts post critical load capacity of the rocks. Up till now, the study of changes of post critical parameters under the impact of temperature were not carried out in this type of experiments.

7

Specific energy of hard coal under load

Bogusz A., Bukowska M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 1

9--16

EN

The article presents results of experimental tests of energy parameters of hard coals under loading, collected from research sites located within five main geologic structures of Upper Silesian Coal Basin (GZW) – Main Trough, Main Anticline, Bytom Trough, Rybnik Trough and Chwałowice Trough. Coals from12 mines were analysed, starting with seams of group 200, through groups 400, 500, 600 and, finally, seams of group 700. Coal of each of the groups of seams underwent uniaxial compression stress of the energy parameters, in a servo-controlled testing machine MTS-810NEW, for the full range of strain of the tested coal samples. Based on the tests the dependence of different types of specific energy of longitudinal strain of coals on the value of uniaxial compression strength was determined. The dependence of the value of dissipated energy and kinetic energy of coals on the uniaxial compression strength was described with a linear function, both for coals which due to their age belong to various bed sand for various lithotypes of coal. An increase in the value of dissipated energy and in kinetic energy was observed, which was correlated with an increase in uniaxial compression strength of coal. The share of dissipated energy is dominant in the total energy of strain. Share of recoverable energy in the total energy of strain is small, independent of the compression strength of coals and is at most a few per cent high. In coals of low strength and dominant share of dissipated energy, share of recoverable energy is the biggest among the tested coals. It was shown that following an increase in compression strength the share of recoverable energy decreases, while the share of dissipated energy in the total energy increases. Further studies of specific energy of longitudinal strain of rocks in the full-range strain will be the next step inperfecting methodology of research into natural rock burst susceptibility of Carboniferous rock mass and changes in the susceptibility resulting from mining activity.

8

Wpływ temperatury na porowatość i przepuszczalność skał osadowych

Sygała A., Bukowska M.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 12

116--123

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zmian porowatości otwartej i przepuszczalności karbońskich skał osadowych, poddanych działaniu temperatury 600 i 1000°C, w aspekcie prowadzenia procesu podziemnego zgazowania węgla. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla iłowców, które budują stropy bezpośrednie pokładów węgla w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym i dla piaskowców, które również mogą lokalnie występować w stropach bezpośrednich karbonu produktywnego. Iłowce i piaskowce o różnym uziarnieniu, pobrano z obecnie eksploatowanych grup stratygraficznych karbonu produktywnego. Przed przystąpieniem do badań z każdej serii skał wydzielono próbki, na których eksperymenty przeprowadzono w stanie powietrzno-suchym, bez wcześniejszego ogrzewania. W celu dokonania analizy zmian porowatości i przepuszczalności skał, zdecydowano się na zastosowanie wartości znormalizowanej. Na podstawie wyników badań, stwierdzono wzrost omawianych parametrów. Działanie wybranych temperatur na badane próbki skalne spowodowało, generalnie, wzrost ich porowatości otwartej w porównaniu z jej wartością oznaczoną w stanie powietrzno-suchym. Największe wzrosty porowatości zaobserwowano dla skał o stosunkowo małej porowatości otwartej stwierdzonej w stanie powietrzno-suchym. Wzrost wartości współczynnika filtracji po działaniu temperatury 1000°C w przypadku iłowców nie spowodował zmian w charakterze ich przepuszczalności (próbki pozostały nieprzepuszczalne). Wśród piaskowców o różnym uziarnieniu obserwowano wzrost współczynnika filtracji do wartości przyporządkowującej im półprzepuszczalny charakter, bez względu na ich przepuszczalność określoną w warunkach temperatury pokojowej.

EN

This paper presents the results of research into changes in open porosity and permeability of sedimentary Carboniferous rocks subjected to the temperature of 600 and 1000°C, with respect to the process of underground coal gasification. Laboratory tests were conducted for claystones which form the immediate strata overlying coal seams in the Upper Silesian Coal Basin, and sandstones which may also occur locally in the immediate roof strata of productive Carboniferous. Claystones and sandstones of different grain size, were collected from the currently mined stratigraphic groups of productive Carboniferous. Before commencing the tests, samples from each of the rock series were selected to be tested in air-dry state without prior heating. To analyse changes in porosity and permeability of the rocks, it was decided to apply a normalized value. Basing on the test results, an increase in the discussed parameters was observed. Generally, influence of the selected temperature on the tested rock samples resulted in an increase in their open porosity, in comparison with its value measured in the air-dry state. The biggest increase in porosity was observed in rocks of relatively low open porosity in the air-dry state. In claystones an increase in the value of hydraulic conductivity, after heating to 1000°C, did not affect their permeability (the samples remained impermeable). In sandstones of different grain size, hydraulic conductivity rose to the value characteristic for semipermeable materials, independently on their original permeability determined at room temperature.

9

Odkształcalność piaskowców w świetle zmian wilgotności i smukłości próbek

Bukowska M.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/3

1230--1236

EN

Natural humidity of rocks in the Upper Silesian Coal Basin results from the influence of mining activities and dewatering the rock mass. The state of humidity which best approximates laboratory rock tests to the conditions in the exploited rock mass is the capillary saturation state. Deformation properties of sandstones (Young’s modulus, post-peak failure modulus, critical strain, residual strain) were determined for samples of slenderness ratio of 1 and 2, which were loaded in a servo-controlled testing machine. In the samples of sandstones of different slenderness ratio, values of Young’s modulus decreased for the samples in dry-air condition and capillary saturation state. In the samples of rocks of different slenderness ratio, tested in the same state of humidity, an increase in the value of Young’s modulus was observed. The increase depends on grain size. Post-peak failure modulus of sandstones shows similar trends of changes depending on slenderness ratio, state of humidity of the samples and their grain size. In the conditions when the samples of sandstones of slenderness ratio of 1, were tested in two states of humidity, values of critical strain decreased by a few per cent. For the samples of greater slenderness ratio, which also were tested in two states of humidity there was an increase in the value of critical strain and in humidity. For the samples of slenderness ratio of 1 and 2 tested in dry-air condition and in capillary saturation state there was a decrease in the value of critical strain by a few tens percent. The trends of changes in values of residual strain are the same as of critical strain. Based on the conducted tests it was shown that humidity and slenderness ratio of the sandstone samples influence differently their deformability. Humidity has a greater influence on the value of Young’s modulus than slenderness ratio of the tested samples. For critical strain and residual strain it was demonstrated that slenderness ratio of the samples has a greater influence than humidity. Moreover, a greater influence of the value of residual strain, in comparison with the values of critical strain, was observed for sandstone samples of lower slenderness ratio.

10

Stress-strain characteristics as a source of information on the destruction of rocks under the influence of load

Bogusz A., Bukowska M.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 1

46--54

EN

This paper presents the problems associated with the complete stress-strain characteristics of the destruction of rocks under load, in the full range of their strain. The most important factors influencing the course of a stress-strain curve are discussed, i.e.: the shape and size of samples and the conditions experienced when conducting the experiment in a testing machine. Presented mechanical and energy parameters were obtained in laboratory tests carried out by loading rock samples in a servo controlled testing machine as well as some indices devised on the basis of these parameters. The interpretation of complete stress-strain characteristics allow solve various issues connected with underground mining, especially assessing natural hazards which are common in underground mining for minerals, as well as designing and managing mining works within underground workings.

11

Deformation properties of sedimentary rocks in the process of underground coal gasification

Bukowska M., Sygała A.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 3

144--156

EN

The article presents results of research into changes in deformation properties of rocks, under influence of temperature, during the process of underground coal gasification. Samples of carboniferous sedimentary rocks (claystones and sandstones), collected in different areas of Upper Silesian Coal Basin (GZW), were heated at the temperature of between 100 and 1000-1200°C, and then subjected to uniaxial compression tests to obtain a full stress-strain curves of the samples and determine values of residual strain and Poisson's ratio. To compare the obtained values of deformation parameters of rocks, tested in dry-air state and after heating in a given range of temperature, normalised values of residual strain and Poisson's ratio were determined. Based on them, coefficient of influence of temperature on tested deformation parameters was determined. The obtained values of the coefficient can be applied in mining practice to forecast deformability of gangue during underground coal gasification, when in the direct surrounding of a georeactor there are claystones or sandstones. The obtained results were analysed based on classification of uniaxial compression strength of GZW gangue, which formed the basis for dividing claystones and sandstones into very low, low, medium and high uniaxial compression strength rocks. Based on the conducted tests it was concluded that the influence of uniaxial compression strength on the value of residual strain, unlike the influence of grain size of sandstones, is unambiguous within the range of changes in the parameter. Among claystones changes in the value of Poisson's ratio depending on their initial strength were observed. Sandstones of different grain size either increased or decreased the value of Poisson's ratio in comparison with the value determined at room temperature in dry-air conditions.

12

Wpływ temperatury na ubytek masy i gęstość objętościową skał osadowych

Sygała A., Bukowska M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 11

9--17

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań ubytku masy oraz gęstości objętościowej iłowców i piaskowców o różnym uziarnieniu, poddanych działaniu temperatury z zakresu od 100 do 1000°C. Próbki skał pobrano z różnych rejonów GZW, z wszystkich obecnie eksploatowanych ogniw litostratygraficznych karbonu produktywnego. Na podstawie wyników badań stwierdzono zmianę ubytku masy wraz ze wzrostem uziarnienia. Największe zmiany zaobserwowano wśród iłowców, natomiast najmniejsze w piaskowcach gruboziarnistych. W przypadku zmian wartości gęstości objętościowej, po działaniu temperatury 600°C wykazano różne jej zmiany, w porównaniu z wartością w stanie powietrzno-suchym. Po działaniu temperatury 1000°C, wszystkie badane skały wykazały natomiast spadek wartości gęstości objętościowej.

EN

The article presents results of research into changes in loss of mass and bulk density of sedimentary rocks, under influence of temperature of between 100 and 1000°C. Sedimentary rocks (claystones and sandstones of different grain size), collected in different areas of Upper Silesian Coal Basin (GZW), from all currently operated carboniferous stratigraphic groups. Based on the results, there is a change of loss mass with increasing grain size. The biggest changes were observed among claystones while the smallest changes were characterized by coarse-grained sandstones. In the case of changes in the bulk density after the treatment of temperature 600°C showed various changes in the parameter compared to the value established in the air-dry state. After a temperature 1000°C all test sedimentary rocks, showed a reduction in the bulk density.

13

Symulacja zgazowania węgla uwzględniająca zmiany parametrów wytrzymałościowych skał

Sygała A., Bock S., Bukowska M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 12

10--20

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego rozkładu naprężeń i przemieszczeń górotworu na skutek oddziałania naprężeń termicznych w trakcie prowadzenia procesu podziemnego zgazowania węgla, wykonanego w programie FLAC3D, opartym na metodzie różnic skończonych. Obliczenia numeryczne przeprowadzono w dwóch wariantach − nie uwzględniając zmian parametrów geomechanicznych na skutek oddziaływania temperatury oraz po ich uwzględnieniu (na podstawie badań laboratoryjnych). Wyniki badań wykazały, że można uwzględnić zmiany właściwości geomechanicznych skał w zależności od działającej na nie temperatury, a tym samym dokładnie odwzorować proces podziemnego zgazowania i jego oddziaływania na stan naprężeń i przemieszczeń wokół komory reaktora. Uwzględnienie zmian parametrów geomechanicznych miało znaczny wpływ na obliczany stan naprężeń i przemieszczeń górotworu.

EN

This paper presents the results of numeric modelling of the ground stress and displacement distributions within a rock mass, caused by thermal stressing during underground coal gasification. The inputs for the model were the laboratory experimentation results obtained for geo-mechanical properties of rock around a reactor with a predefined geometrical form. The calculation inputs included the results of tests of mudstone characterised by low compression strength for mono-axial compression (in air-dry state), and medium-grained sandstone with moderate compression strength, with both rock types sampled from the Chwałowice basin deposits. The rock samples were heat treated at temperatures between 100 and 1200°C and had the following parameters determined: resistance to mono-axial compression and Young’s modulus. The numerical calculations were processed using the FLAC3D software suite by the finite difference method. There was a total of two numerical calculation variants: (1) without and (2) with changes in geo-mechanical properties caused by temperature (from the laboratory research), for two lithological systems. The modelling investigation results have proven that it is feasible to consider changes in rock geo-mechanical parameters in relation to the temperature acting on the rock, and thus to precisely represent the process of underground gasification and its effects on the stresses and displacement around the gasification reactor chamber. The inclusion of the changes in geo-mechanical parameters had a significant effect on the calculated stresses and displacement of the rock mass.

14

Post-critical mechanical properties of sedimentary rocks in the Upper Silesian Coal Basin (Poland)

Bukowska M.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 2

517--534

EN

In this paper, we present the results of a study of the Upper Carboniferous sedimentary rocks of the Upper Silesian Coal Basin (USCB) in Poland. We examined the hard coals, which belong to various stratigraphic units of Upper Carboniferous coal-bearing strata, and waste rocks, i.e., sandstones, mudstones, claystones. We present the results of tests of their post-critical mechanical properties. These results are from tests of the post-critical modulus, residual stress and residual deformation from experiments using a servo-controlled testing machine (MTS) with uniaxial compression and conventional triaxial compression. We applied confining pressures of up to 50 MPa at a strain rate of 10–5 – 10–1 s–1 (0.003-6.0 mm/sec). The confining pressure applied in the triaxial compression tests reflected the conditions of current and future mining activities in the USCB at depths exceeding 1.300 metres. The strain rate applied in the tests reflected the values observed in the rockmass surrounding the mine workings and the rate of certain geodynamic phenomena occurring in the Carboniferous rockmass in the USCB, e.g., rock bursts. We present the values of the sub-critical modulus of coals and waste rocks, the functional relationships between the post-critical modulus and uniaxial compression strength, which are described using an exponential function of high correlation coefficients of the given rocks, and an exponential relationship between the post-critical modulus and the longitudinal elasticity modulus (Young’s modulus). Based on the results of tests of the post-critical properties of the Carboniferous rocks under triaxial compression and at various strain rates, we devised the functional relationships between the properties of the rocks and the confining pressure. The dependence of the post-critical modulus of the sandstones and claystones on the confining pressure is described using a polynomial function of degree 2, and that of the coals is described using an exponential function. The relationship between the residual stress and residual deformation in the rocks and the confining pressure was described using a linear function. The obtained results of tests have a practical application in forecasting behaviour of rocks located deep, and designing safe exploitation of mineral deposits. Confining pressures of up to 50 MPa used in the conventional triaxial compression tests allowed us to predict the behaviour of the rock mass at large depths. These data provide general knowledge of the tendencies in behaviour of rocks at substantial depths and the ability to design safe methods of mining deposits of various raw materials, including energy sources. These deposits are mined from increasingly great depths as the reserves are gradually exhausted and collieries of the largest European coal basins are continuously reconfigured.

PL

Właściwości skał uzyskane z pokrytycznej krzywej naprężeniowo-odkształceniowej opisują pokrytyczne parametry mechaniczne: moduł pokrytyczny, wytrzymałość resztkowa i odkształcenie resztkowe. We współczesnej geomechanice górniczej, znajomość wartości pokrytycznych parametrów mechanicznych skał jest nie do przecenienia. Wartości tych parametrów są, bowiem wykorzystywane do rozwiązywania zadań związanych z projektowaniem i prowadzeniem podziemnej eksploatacji górniczej. Przykładem ich zastosowania jest ocena dynamiki destrukcji skał i górotworu i ocena wystąpienia zagrożeń naturalnych w górotworze spowodowanych prowadzeniem podziemnej eksploatacji górniczej. Dotyczy to głównie zagrożeń geomechanicznych i wodnych, zwłaszcza w kopalniach prowadzących eksploatację w pobliżu zbiorników wodnych utworzonych w zrobach zlikwidowanych kopalń. Ponadto, wartości tych parametrów służą do interpretacji warunków w obrębie źródeł zagrożenia wodnego oraz stanowią podstawę do wyznaczania filarów bezpieczeństwa i stref bezpieczeństwa i mają szerokie zastosowanie w wyznaczaniu zasięgu stref zniszczenia wokół wyrobisk podziemnych i wymiarowania filarów technologicznych w filarowo-komorowym systemie eksploatacji. W artykule przestawiono wyniki badań właściwości pokrytycznych węgli kamiennych należących do różnych ogniw stratygraficznych serii węglonośnej górnego karbonu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym i skał płonnych – piaskowców i mułowców oraz iłowców. Wyniki badań modułu pokrytycznego, naprężenia resztkowego i odkształcenia resztkowego uzyskano z eksperymentów przeprowadzonych w serwosterowanej maszynie wytrzymałościowej MTS-810. Badania przeprowadzano w jednoosiowym ściskaniu na próbkach w kształcie sześcianu i boku podstawy 50 mm i w osiowosymetrycznym stanie naprężenia, gdy spełniony jest warunek naprężeniowy σ1 > 0, σ2 = σ3 = p na próbkach w kształcie walca o średnicy 30 mm i o smukłości 2. Stosowano ciśnienia okólne do wartości 50 MPa. Stosowane w badaniach trójosiowego ściskania ciśnienia okólne były odpowiednie dla warunków prowadzonej i przyszłej eksploatacji w GZW na głębokościach przekraczających 1300 m. Próbki były ściskane w kierunku prostopadłym do uwarstwienia. Sterowanie maszyną wytrzymałościową odbywało się za pomocą prędkości odkształcenia podłużnego mierzonego w systemie pomiarowym prasy przemieszczeniem tłoka. Eksperymenty przeprowadzano z prędkością odkształcenia rzędu 10–5 – 10–1 s–1, co po uwzględnieniu wysokości próbek odpowiada prędkościom przemieszczenia tłoka (0,003-6,0 mm/s). Prędkości odkształcenia stosowane w badaniach odpowiadały prędkości odkształcania się skał w otoczeniu wyrobisk eksploatacyjnych i prędkości niektórych zjawisk geodynamicznych, które zachodzą w górotworze karbońskim w GZW, na przykład tąpnięć. Na podstawie badań skał w warunkach jednoosiowego ściskania podano wartości modułu pokrytycznego węgli i skał płonnych w poszczególnych grupach stratygraficznych górnego karbonu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Wartości modułu pokrytycznego zmieniają się w szerokim zakresie (Tab. 1, 2). Sformułowano równania matematyczne zależności geomechanicznych parametrów pokrytycznych od wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie i od ciśnienia okólnego. Kluczowymi składnikami opracowanych równań był moduł pokrytyczny, naprężenie resztkowe i odkształcenie resztkowe. Wyniki badań są zróżnicowane w zależności od typu skały, ciśnienia okólnego i prędkości odkształcenia. Zależności funkcyjne modułu pokrytycznego od wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie opisano funkcją potęgową o wysokich współczynnikach korelacji dla poszczególnych skał (Tab. 3). Wykazano, że węgle kamienne w GZW w porównaniu ze skałami płonnymi osiągają większe wartości modułu pokrytycznego przy mniejszych wartościach wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie. Po przekroczeniu wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie dynamika rozpadu węgli jest większa niż dynamika rozpadu skał płonnych. Na podstawie wyników badań skał karbońskich podano zależność potęgową między modułem podkrytycznym a modułem Younga (Tab. 4). W warunkach osiowo-symetrycznego stanu naprężenia, gdy spełniony jest warunek σ1 > σ2 = σ3, wzrost wartości ciśnienia okólnego powoduje przejście skały ze stanu kruchego w stan ciągliwy przy wysokich ciśnieniach okólnych. W części pokrytycznej krzywej naprężeniowo-odkształceniowej zmniejsza się wartość spadku naprężenia, co oznacza, że ze wzrostem ciśnienia okólnego wzrasta wartość naprężenia resztkowego a krzywa pokrytyczna jest łagodniej nachylona w stosunku do osi poziomej. Skutkuje to mniejszymi wartościami modułu pokrytycznego, który obrazuje dynamikę niszczenia skały w obszarze pozniszczeniowym. Badania właściwości pokrytycznych skał karbońskich w trójosiowym ściskaniu wykonano w warunkach wzrastających ciśnień okólnych do 50 MPa, przy różnych wartościach prędkości odkształcenia. Wykazano liczne zmiany wartości parametrów pokrytycznych wynikające ze stosowanych wartości ciśnienia okólnego. Moduł pokrytyczny maleje ze wzrostem ciśnienia okólnego dla piaskowca i węgla zgodnie z funkcją wielomianu drugiego stopnia lub wykładniczą (Tab. 5, Rys. 7, 8). Dla iłowca nie stwierdzono zależności pomiędzy modułem osłabienia a ciśnieniem okólnym 0-50 MPa w zakresie prędkości odkształcenia 10–4 – 10–1 s–1. Wykazano również, że moduł pokrytyczny węgla w warunkach wzrastających ciśnień okólnych jest mniejszy niż dla skał płonnych. Badania wpływu prędkości odkształcenia na wartości modułu pokrytycznego skał karbońskich nie wykazały regularnych jego zmian wraz z prędkością odkształcenia. Zależność naprężenia resztkowego i odkształcenia resztkowego od ciśnień okólnych (0-50 MPa) w zakresie prędkości odkształcenia 10–5÷10–1 s–1 dla badanych skał osadowych karbonu GZW opisano funkcją liniową (Tab. 6, Rys. 9; Tab. 7. Rys. 10). Dla wyższych ciśnień okólnych różnice między wartościami naprężenia resztkowego i odkształcenia resztkowego dla poszczególnych skał są coraz większe. Piaskowce wykazują największe wartości naprężenia resztkowego w miarę wzrostu ciśnienia okólnego a węgle wartości najmniejsze. Z przebiegu krzywych widać również, że skały płonne charakteryzują się mniejszymi wartościami odkształcenia resztkowego w porównaniu z węglem kamiennym. Spośród parametrów geomechanicznych największe zmiany wartości ze wzrostem ciśnienia okólnego wykazuje naprężenie resztkowe, które odzwierciedla nośność pokrytyczną górotworu w rejonach eksploatacji (np. nośne strefy spękanych filarów węglowych). Dla piaskowca, iłowca i węgla zależność naprężenie resztkowe – ciśnienie okólne 0-50 MPa, odpowiadające warunkom eksploatacji w GZW, ma przebieg prostoliniowy. Analiza wpływu prędkości odkształcenia i ciśnienia okólnego na wartości parametrów pozniszczeniowych skał karbońskich GZW wykazała, że ciśnienie okólne w zakresie 0-50 MPa ma większy wpływ na wartość parametrów pozniszczeniowych niż prędkość odkształcenia w zakresie 10–5 – 10–1 s–1 (0,003-6,0 mm/sec). Stosowane w eksperymentach trójosiowego konwencjonalnego ściskania ciśnienia okólne do 50 MPa dają podstawę prognozowania zachowania się górotworu na dużych głębokościach. Daje to ogólną wiedzę o tendencjach zachowania się skał na dużych głębokościach i możliwościach wnioskowania dla celów projektowania bezpiecznej eksploatacji złóż różnych surowców, w tym również surowców energetycznych, których eksploatacja schodzi na coraz to większe głębokości w związku ze stopniowym wyczerpywaniem się złóż bilansowych i postępującą restrukturyzacją kopalń w największych zagłębiach europejskich.

15

High temperature versus geomechanical parameters of selected rocks – the present state of research

Sygała A., Bukowska M., Janoszek T.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 4

45--51

EN

This paper presents the current state of knowledge concerning the examination of the impact of increased temperatures on changes of geomechanical properties of rocks. Based on historical data, the shape of stress-strain characteristics that illustrate the process of the destruction of rock samples as a result of load impact under uniaxial compression in a testing machine, were discussed. The results from the studies on changes in the basic strength and elasticity parameters of rocks, such as the compressive strength and Young’s modulus were compared. On their basis, it was found that temperature has a significant effect on the change of geomechanical properties of rocks. The nature of these changes also depends on other factors (apart from temperature). They are, among others: the mineral composition of rock, the porosity and density. The research analysis showed that changes in the rock by heating it at various temperatures and then uniaxially loading it in a testing machine, are different for different rock types. Most of the important processes that cause changes in the values of the strength parameters of the examined rocks occured in the temperature range of 400 to 600C.

16

CFD simulation of temperature variation in carboniferous rock strata during UCG

Janoszek T., Sygała A., Bukowska M.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 4

34--44

EN

The numerical simulation was based on the computational fluid dynamics formalism in order to identify the change of temperature in rock strata during underground coal gasification (UCG). The calculations simulated the coal gasification process using oxygen and water vapour as a gasification agent in 120 hours. Based on the selected software (Ansys-Fluent) a model of underground coal gasification (UCG) process was developed. The flow of the gasification agent, the description of the turbulence model, the heat-exchange model and the method of simulation of chemical reactions of gasification are presented herein.

17

Zmiany współczynnika filtracji różnowiekowych odpadów wydobywczych w bryle składowiska "Bogdanka" w świetle badań modelowych oraz in situ

Gwoździewicz M., Bukowska M.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2012

|

nr 1

47-62

PL

Składowanie odpadów wydobywczych z górnictwa węgla kamiennego powoduje duże zmiany struktury skał, szczególnie składu ziarnowego i wartości ich parametrów filtracyjnych. Wietrzenie odpadów zwiększa kompakcję zwałowanych skał, zwłaszcza przy dużych wysokościach (miąższości) składowiska odpadów wydobywczych. Taka sytuacja ma miejsce na składowisku "Bogdanka" w Lubelskim Zagłębiu Węglowym. W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika filtracji różnowiekowych odpadów wydobywczych in situ na składowisku. Zaprezentowano także wyniki badań laboratoryjnych, z uwzględnieniem modelu pionowego zagęszczenia odpadów na skutek wietrzenia fizycznego i nacisku pionowego nadkładu. Przeprowadzone badania miały na celu ustalenie rzeczywistych zmian współczynnika filtracji w bryle składowiska nadpoziomowego wraz z wiekiem jego składowania na powierzchni oraz sukcesywnego podnoszenia wysokości składowiska do około 60 m. Ocena wybranych parametrów fizykomechanicznych i filtracyjnych oraz ich zmian dostarcza danych, które mogą być wykorzystane w praktyce, np. przy projektowaniu obiektów inżynieryjnych i hydrotechnicznych.

EN

The storage of exploitation wastes from hard coal mining causes great changes of the rock structure, particularly of the size analysis and values of rock filtration parameters. The weathering of wastes increases the compaction of dumped rocks, especially in the case of great height of the exploitation wastes dump. Such a situation takes place at the "Bogdanka" dump in the Lublin Coal Basin. The article presents the results of investigations of the filtration coefficient of mining exploitation wastes of different ages in situ at the dump. Moreover, the results of laboratory tests have been presented taking into account the model of vertical waste compaction as a result of physical weathering and vertical pressure of the overburden. The performed investigations aimed at the determination of real changes of the filtration coefficient in the solid of the dump along with the age of its storage on the surface and successive increase of the height of the dump up to about 60 m. The assessment of selected physico-mechanical and filtration parameters and their changes provides data, which can be used in practice, for example when designing engineering and hydrotechnical objects.

18

Badania zdolności ochronnych otuliny zbrojenia z zapraw cementowych z dodatkiem popiołu lotnego

Bukowska M., Kolczyńska L.

Inżynieria i Budownictwo

|

2012

|

R. 68, nr 1

24-26

PL

Badano zdolności ochronne otuliny z zaprawy cementowej, w której od 6 do 36% cementu zastąpiono popiołem lotnym. Stwierdzono, że dobre efekty ochronne po 28-dniowej pielęgnacji wodnej zapewnia zastąpienie do 24% cementu popiołem, a po 4 latach pielęgnacji powietrzno-suchej – 36%. Rosnąca podczas pielęgnacji rezystancja omowa otuliny wskazuje, że materiał cementowy się uszczelnia.

EN

The protection ability of cement mortar rebar coating with 6-36% replacement of cement by siliceous fly ash was investigated. The study confirmed that good protection effects after 28-day water curing gives < 24% replacement of cement with fly ash while after 4-year curing in dry air condition - 36%. The increasing ohm resistance of rebar coating during curing shows that cement material tights up.

19

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.

20

Changes of some of the mechanical properties of rocks and rock mass in conditions of mining exploitation and mine workings flooding

Bukowski P., Bukowska M.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 1

57-67

EN

Mining exploitation exerts on influence within rock mass, which manifests itself in rock mass destruction and dewatering. These processes have on influence on the properties of rocks forming rock mass and causing their alteration, and change of the state of natural hazards and conditions of carrying out mining activities. The dewatering of rock mass leads to increase of values and of strength parameters of rocks, which can once more be decreased, for instance under the influence of their saturation with water in the process of mine workings flooding. The relationships between the changes of the geomechanical and hydrogeological conditions taking place in rock mass under the influence of mining exploitation have been presented in this paper. Against a background of comparative results of laboratory and field testing carried out before and after going through exploitation, changes of compressive strength of rocks located within the impact area of the undermining and the overmining seam have been characterized. With reference to the changes in the mining situation in the Upper Silesian Coal Basin (USCB) after 1945, changes in the hydrogeological conditions and their influence on geomechanical conditions in the area of the mine workings have all been characterized. The significance of the change in the hydrogeological and geomechanical conditions in order that a proper assessment method for conditions of safe running of mining operations has also been addressed.

PL

Eksploatacja górnicza powoduje wpływy w obrębie górotworu, które przejawiają się jego destrukcją i odwodnieniem. Procesy te oddziałują na właściwości skał górotworu powodując ich zmianę, zmianę stanu zagrożeń naturalnych i warunków prowadzenia robót górniczych. Odwadnianie górotworu prowadzi do wzrostu wartości parametrów wytrzymałościowych skał, które ponownie mogą się zmniejszyć na przykład. pod wpływem nasycania ich wodą w procesie zatapiania wyrobisk górniczych. W artykule przedstawiono współzależności zmian warunków geomechanicznych i hydrogeologicznych zachodzących w górotworze pod wpływem eksploatacji górniczej. Na tle wyników porównawczych badań laboratoryjnych i polowych wykonanych przed i po przejściu frontu eksploatacyjnego, scharakteryzowano zmiany wytrzymałości na ściskanie skał znajdujących się w strefie wpływów podbierania i nadbierania pokładu. W nawiązaniu do zmian sytuacji górniczej w GZW po 1945 roku scharakteryzowano zmiany w warunkach hydrogeologicznych i ich wpływ na warunki geomechaniczne w otoczeniu wyrobisk górniczych. Zasygnalizowano znaczenie zmian warunków hydrogeologicznych i geomechanicznych dla prawidłowego wykonywania ocen warunków bezpiecznego prowadzenia robót górniczych.