Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The use of fly ash for filling the shallow underground ore mine works on the example of the mine reclamation area in Piekary Śląskie

Strozik G.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2018

|

T. 34, z. 1

139--154

EN

In city limits of Piekary Śląskie exist areas of intensively mined shallow deposits of metal ores, in the vicinity of the roof of Triassic carbonate rocks. These terrains constitute degraded areas, which development must be preceded by rehabilitation works. Degradation of the land has been contributed by substantial amount of shafts and mine workings, resulted from open cast and underground operations. Underground workings maintaining beneath weak, fractured, and eroded roof layer of Triassic and Quaternary sediments are strongly vulnerable to roof rocks collapsing and self-filling by loose overburden material. The latter leads to development of discontinuous deformations of the ground surface, which frequently take a form of sinkholes. Probability of roof collapse and self-filling of underground cavities may be assessed on the basis of the height of collapsed and fractured zones, in relation with the thickness of hard rock roof and soft overburden. Janusz-Jarosz model of cavings formation in shallow underground voids has been used to analyse the influence of the degree of filling and type of fill material on the height of collapsed and fractured rocks zones, which develop over collapsed rest of the void volume, where also the effect of the compressibility of the fill material has been considered. The analysis focused on three filling technologies of voids with fly ash from hard coal combustion: pneumatic filling with fresh dry fly ash, pressurized filling with humid fly ash from ash ponds, and hydraulic filling of fresh fly ash – water binding mixtures. Results obtained from the analysis demonstrate that the best conditions for effective filling of the voids and elimination of deformation occurrence on the ground surface provide the use of fly ash – water mixtures.

PL

Na terenie Piekar Śląskich występują obszary, na których prowadzono eksploatację płytkich złóż rud metali, zalegających w pobliżu stropu warstw triasu. Są to tereny zdegradowane, między innymi na skutek występowania nieciągłych deformacji powierzchni terenu powodowanych przez nagromadzenie dużej liczby szybów oraz intensywną eksploatację rud metali, zarówno odkrywkową, jak i podziemną. Wyrobiska podziemne utrzymywane pod słabymi, spękanymi i zerodowanymi skałami tworzącymi strop warstw triasowych charakteryzują się podatnością na zawał skał stropowych i samopodsadzenie luźnymi utworami nadkładu, będącymi częstą przyczyną powstawania deformacji nieciągłych powierzchni terenu. Prawdopodobieństwo zawału stropu i samozasypania pustki podziemnej można określić dokonując oszacowania wysokości stref zawału i spękań, a następnie ich porównania z miąższością wapiennych skał stropowych i luźnego nadkładu czwartorzędowego. Opierając się na modelu Janusza–Jarosza przeprowadzono analizę wpływu stopnia wypełnienia pustki podziemnej i rodzaju materiału wypełniającego na wysokość stref zawału i spękań powstających w wyniku opadu skał stropowych do niewypełnionej części objętości pustki oraz obniżenia stropu pustki wynikającego ze ściśliwości materiału wypełniającego. W analizie wzięto pod uwagę trzy technologie wypełnienia pustek za pomocą popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego, tj. pneumatyczne wypełnianie pustek suchymi popiołami lotnymi, ciśnieniowe wypełnianie pustek popiołami w stanie wilgotnym, pobranymi ze składowisk odpadów oraz hydrauliczne wypełnianie pustek mieszaninami popiołowo-wodnymi sporządzonymi z popiołów świeżych, wykazujących właściwości wiążące. Przeprowadzone analizy wykazały, że najlepsze rezultaty zapewnia zastosowanie mieszanin popiołowo-wodnych.

2

Bilans i kierunki utylizacji słonych wód kopalnianych z czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego z uwzględnieniem ich zagospodarowania w podziemnych technologiach górniczych

Strozik G.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 98

199--210

PL

Odwadnianie kopalń i wprowadzanie wód słonych do cieków powierzchniowych stanowi jedną z głównych form negatywnych oddziaływań na środowisko, która powinna być właściwie rozwiązana przez przemysł wydobywczy. Duża powierzchnia obszarów górniczych kopalń czynnych i zlikwidowanych oraz budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne górotworu sprawiają, że ilość wód dołowych wypompowywanych rocznie ze wszystkich kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego wynosi około 118 mln m3 . Coraz większa głębokość eksploatacji i konieczność ochrony czynnych kopalń przed zagrożeniem wodnym przyczyniają się do wzrostu koncentracji chlorków i siarczanów w wodach dołowych wprowadzanych do środowiska, pomimo spadku wielkości wydobycia i malejącej liczby czynnych kopalń. Większość ładunku soli jest wprowadzana do wód powierzchniowych, częściowo z zastosowaniem kontroli koncentracji stężenia soli, jednak z punktu widzenia ochrony środowiska najlepszym rozwiązaniem problemu wód słonych byłoby ich zagospodarowanie w technologiach zapewniających znaczący w skali problemu poziom ich wykorzystania. Grupą takich technologii jest wypełnianie pustek podziemnych, realizowane przede wszystkim w formie doszczelniania zrobów i podsadzania zbędnych wyrobisk górniczych. Z racji kubatury powstających w wyniku bieżącej eksploatacji podziemnej pustek podziemnych, przy uwzględnieniu istniejących ograniczeń, potencjalnie dostępnych do wypełniania jest około 17,7 mln m3 objętości zrobów i wyrobisk. Z uwagi na dostępność popiołów lotnych i innych odpadów przemysłowych, które są głównym komponentem drobnoziarnistych mieszanin do wypełniania pustek, łączna objętość wód zasolonych i solanek, które mogą być zagospodarowane w rozpatrywanych technologiach oszacowano na 3,5–6,5 mln m3 rocznie.

EN

Mine drainage and discharge of salt waters into water bodies belong to main environmental issues, which must be appropriately addressed by the underground coal mining industry. The large area of exploited and abandoned mine fields in the Upper Silesia Coal Basin, as well as the geological structure of the rock mass and its hydrogeological conditions require the draining and discharge of about 119 million m 3 /yr of mine waters. Increasing the depth of mining and the necessity of protection of mines against water hazard result in increased amounts of chlorides and sulphates in the mine waters, even by decreasing the total coal output and the number of mines. The majority of the salts are being discharged directly into rivers, partly under control of salt concentration, however from the point of the view of environment protection, the most favorable way of their utilization would be technologies allowing the bulk use of saline waters. Filling of underground voids represents a group of such methods, from which the filling of goaves (cavings) is the most effective. Due to large volume of voids resulting from the extraction of coal and taking the numerous limitations of this method into account, the potential capacity for filling reaches about 17.7 million m3 /yr of cavings and unnecessary workings. Considering the limited availability of fly ash, which is the main component of slurries being in use for the filling of voids, the total volume of saline water and brines, which could be utilized, has been assessed as 3,5–6,5 million m3 /yr.

3

Ocena wpływu fizycznych właściwości mieszanin popiołowo-wodnych do wypełniania płytkich pustek podziemnych na stan zagrożenia występowaniem nieciągłych deformacji powierzchni terenu

Strozik G.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 3

235--248

PL

Płytkie pustki podziemne stanowią potencjalne źródło zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych, zwłaszcza zapadlisk, którym można zapobiec przez wypełnienie pustek odpowiednio dobranymi materiałami. Aby uniemożliwić opad skał stopowych i samozasypanie pustki luźnymi skałami nadkładu, użyty do wypełnienia materiał musi być nieściśliwy, odporny na rozmakanie i spełniać inne kryteria wymagane dla mieszanin przeznaczonych do wypełniania pustek podziemnych. W artykule dokonano oceny sedymentacji, czasu tężenia i wiązania, wytrzymałości na ściskanie, rozmakalności i ściśliwości wybranych rodzajów mieszanin popiołowo-wodnych na przebieg procesu wypełniania pustek podziemnych i stabilizacji warstw nadległych, z uwzględnieniem wpływu czasu na zmianę wartości tych parametrów. Następnie dokonano porównania ściśliwości mieszanin popiołowo-wodnych i popiołów w stanie suchym oraz wilgotnym. Na tej podstawie określono wpływ rodzaju materiału wypełniającego na wysokość stref zawału i spękań nad pustką podziemną, których położenie względem stropu skały zwięzłej i powierzchni ziemi decydujące o wystąpieniu nieciągłej deformacji powierzchni terenu.

EN

Shallow underground voids represent potential source of discontinuous deformations, especially sinkholes, which it is possible to prevent through the filling of the voids with appropriately selected materials. In order to make the fall of rocks and backfilling of the void with loose overburden rocks impossible, material applied for the filling must be incompressible, waterproof, and fulfil other criteria required for mixtures intended to fill underground voids. In the article an assessment of impact of such properties as sedimentation, set and binding time, compressive strength, soak resistance and compressibility of chosen kinds of ash-water mixtures on the process of filling and stabilization of overlying rocks has been conducted, including the influence of the time on the change of the value of these parameters. Next the compressibility of ash-water mixtures and ashes in the dry and humid state have been compared. On this base an influence of a kind of fill material on the height of caving and fractured zones over a void has been determined, which position in relation to the hard rock roof and ground surface are essential for appearing of discontinuous ground deformation.

4

Lokalizacja i likwidacja pustek podziemnych w masywie skał triasowych narażonych na oddziaływanie deformacyjne ze strony podbierającej eksploatacji złoża karbońskiego

Strozik G., Jendruś R.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 10/2

840--847

EN

The paper presents analysis of geophysical tests conducted in Triassic strata and the roof of the carboniferous formation, course of fill operations, and assessment of their results, for purposes of an investment located in Czeladź, on the post-mining area of mine "Saturn”. Electrical resistance survey (ERS) demonstrated presence of numerous low - and high resistive anomalies located both in Triassic and carboniferous strata. ERS data, analysis of geological profiles, fill operations, post-completion ERS, and other observations, allowed evaluation of the ground surface safety in terms of mine subsidence appearance and formulation of recommendations for building designers. Conducted fill operations showed presence of voids, mainly in the eastern part of the investment, which have been filled up in the range of individual bore holes. Post-completion ERS demonstrated increase of electrical resistivity particularly at places, where it was before filling of voids. This observation indicates reduction of precipitation waters migration, hence slowing or even elimination of erosion and suffusion phenomena, supporting the development of voids, followed by their filling with loose material from the soft overburden rocks. Conducted works should provide sufficient stability of the investment area as well as ensure appropriate conditions for foundation of the building, especially in the context of compactness of the ground.

5

Ocena wpływu odwadniania wyrobisk górniczych na stan zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych na obszarze północnej części niecki bytomskiej

Strozik G.

Inżynieria Mineralna

|

2017

|

R. 18, nr 2

153--161

PL

W północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, na obszarze nakładania się masywu triasowego na warstwy karbońskie, występują trudne warunki ochrony powierzchni terenu związane z dokonaną eksploatacją płytko zalegających rud metali w utworach triasowych oraz węgla kamiennego w masywie karbońskim. Powierzchnia terenu nad zrobami płytkiej eksploatacji rud metali narażona jest w szczególnym stopniu na występowanie nieciągłych deformacji powierzchni terenu, głównie w formie zapadlisk. Na większości tych obszarów eksploatacja jest zaniechana, jednak wysoki poziom zagrożenia deformacjami nieciągłymi utrzymuje się ze względu na wysoką dynamikę ruchu wód podziemnych w przepuszczalnych utworach węglanowych, wspieraną przez odwadnianie czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego, a także obecność starych zrobów i eksploatacją bieżącą. Nowe przedsięwzięcia wydobywcze podejmowane w niecce bytomskiej zakładają zastosowanie systemu eksploatacji minimalizującego ruchy górotworu dla uniknięcia rozwoju zjawisk deformacyjnych w nadkładzie triasowym i maksymalną ochroną powierzchni terenu. Jednak w aspekcie zjawisk hydrogeologicznych, dawna i obecna działalność górnicza wpływa na znacznie przyspieszony, w porównaniu do warunków naturalnych, rozwój procesów erozyjnych i krasowych. Wynika to z charakterystyki fizycznych i chemicznych właściwości skał węglanowych oraz wzmożonego ruchu wód podziemnych, generowanego przez odwadnianie górotworu. W wielu przypadkach odwadniania kopalń nie można postrzegać jako proces tymczasowy, trwający do zakończenia działalności górniczej. Będzie to proces trwały, wymuszony koniecznością odwadniania obniżonych przez osiadanie górotworu terenów zurbanizowanych i skutkujący postępującą erozją i krasowieniem warstw triasowych. Obecność pustek i stref rozluźnień w płytkich warstwach skał węglanowych oraz stan zawodnienia ośrodka skalnego można określić za pomocą pomiarów geofizycznych, spośród których szczególnie przydatna jest metoda elektrooporowa, pozwalająca między innymi na wyróżnienie obszarów wypełnionych wodą (anomalne strefy niskooporowe) oraz suchych, względnie utworzonych przez skały nisko przepuszczalne (anomalie wysokooporowe). Jako ilustrację rozważań teoretycznych omówiono dwa przykłady badań wybranych terenów: w rejonie Piekar Śląskich, gdzie prowadzono eksploatacja rud metali oraz Czeladzi, gdzie rudy metali nie występują. Przeanalizowane przykłady badań zmierzających do określenia stanu zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych powierzchni terenu na podłożu triasowym pod którym prowadzona była eksploatacja w warstwach karbonu, potwierdzają silny związek między warunkami hydrogeologicznymi panującymi w utworach triasowych a skalą tego zagrożenia.

EN

In northern part of Upper Silesia Coal Basin, where Triassic deposits overlay Carboniferous strata, difficult conditions of ground surface exist in regard to extraction of shallow meal ore deposits in Triassic and coal in Carboniferous strata. Ground surface over remnants of shallow ore metal mining is endangered by discontinuous deformations, especially in a form of sinkholes. On most of the area mining works are completed, although the risk of sinkholes occurrence is still significant due to high dynamics of ground waters movement in permeable carbonate rocks, supported by drainage of active and closed coal mines as well as presence of old void and current mining works. New mining operations undertaken in Bytom trough assume use of mining system that minimises rock mass movements to avoids development of deformation in Triassic overburden and maximal protection of ground surface. However, from the point of view of hydrogeological phenomena, previous and current mining activity influences accelerated, in relation to natural conditions, processes of erosion and karst development. It results from physical and chemical properties of carbonate rocks as well as increased flow of ground waters generated by drainage of the rock mass. In many cases drainage of mines cannot be seen as temporary process until completion of mining activities. It will be permanently necessary for a reason of drainage of urbanised terrains subsided in results of excessive mining operation, in result of which erosion and karst process will continue. Presence of voids and loose zones in shallow layers of carbonate rocks as well as flooding of rock environment may observed using geophysical measurements, from which the most useful is electrical resistivity method. This method allows, between other, selection of flooded (low resistivity anomalies) and dry (highly resistive anomalies), eventually containing rocks of low permeability, areas. As an illustration of theoretical considerations two examples of measurements have been discussed : an area in Piekary Śląskie, where coal mine extraction took place, and in area of Czeladź, where metal ores do not exist. Conducted measurements, aimed on determination of the risk of sinkholes arise on the ground surface over Triassic foundation undermined by coal mine extraction, confirm strong relation between hydrogeological conditions, which occur in Triassic formations and predisposition for sinkhole occurrence.

6

Występowanie i ocena oddziaływania wyrobisk komorowych i korytarzowych na powierzchnię terenów górniczych

Strozik G.

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Technicznej w Katowicach

|

2016

|

nr 8

151--168

PL

Na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego istnieją liczne obszary występowania pozostałości płytkiej podziemnej eksploatacji złóż. Należą do nich zarówno wyrobiska historyczne, często o dużej wartości zabytkowej, jak i podziemne komory i chodniki lub ich fragmenty pozostałe po „rabunkowej” eksploatacji, prowadzonej bez uwzględnienia zasad ochrony środowiska. Prowadzenie eksploatacji górniczej pod zurbanizowanymi obszarami GZW wpłynęło na rozwój metod prognozowania deformacji powierzchni terenu, w szczególności dla bieżącej, wielkopowierzchniowej eksploatacji ścianowej. Obliczanie deformacji powierzchni terenu dla pojedynczych niewielkich wyrobisk może opierać się między innymi na geometryczno-całkowej metodzie Budryka-Knothego. W artykule przedstawiono zależności pozwalające na wyznaczanie parametrów deformacji powierzchni terenu dla wyrobisk na głębokościach, dla których możliwe jest stosowanie równań teoretycznych – w strefie występowania deformacji ciągłych. Następnie omówiono istniejące metody określania wpływu podziemnych wyrobisk górniczych leżących w pobliżu powierzchni ziemi, w strefie, w której ich zawał prowadzić może do występowania deformacji nieciągłych, w formie zapadlisk i innych poważnych zaburzeń powierzchni terenu, stwarzających w skrajnej sytuacji, nawet katastrofalne zagrożenie dla obiektów budowlanych i bezpieczeństwa ludności. Na przykładzie przykładowego wyrobiska przedstawiono szereg wyników obliczeń związanych z wpływem głębokości wyrobiska na rodzaj i skalę deformacji powstających na powierzchni ziemi w wyniku ich zawału.

EN

On the Area of Upper Silesia Coal Basin exist numerous areas of shallow underground mining remnants. There are both historical workings, often of high monumental value and underground rooms, gates or their parts, remained after “predatory” mining operations, which was conducted unregard environmental protection measure. Mining works under urbanised areas of USCB induced development of ground subsidence modelling for current, longwall mining operations. Geometrical – integral methods developed by Budryk and Knothe can be used for calculating of ground deformations parameters for small workings. The paper presents relations, which allow determination of subsidence parameters for workings located on depths, for which theoretical equations can be used – it means area of continuous subsidence. Next, for underground workings located close to the ground, where their collapse may result in sinkholes and other significant ground disturbances occurrence connected with hazards for building structures and public safety, methods for their prediction have been discussed. On an example of an underground working, a range of calculations results have been presented to show influence of its depth on a type and range of ground deformations resulted from its collapsing.

7

Przykłady likwidacji płytkich wyrobisk stwarzających zagrożenie dla powierzchni terenu na podstawie doświadczeń zagranicznych

Strozik G.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2016

|

nr 6

23--30

PL

Deformacje powierzchni terenu stwarzają zagrożenie dla zabudowy i infrastruktury technicznej obszarów zurbanizowanych. Jednym z podstawowych obszarów działań w zakresie jego eliminacji jest likwidacja płytkich wyrobisk górniczych. W artykule przedstawiono wybrane przykłady działań zmierzających do eliminacji zagrożenia występowaniem nieciągłych deformacji powierzchni terenu, podejmowanych w innych krajach.

EN

Mining activity leads to degradation of mine lands due to their deformations, including the most dangerous discontinuous deformations. In the early stage of industrial revolution in countries leading in coal production, thousands of mines operated mostly in shallow coal beds, which were easy available by mine techniques of that time. As the result of mine operations in shallow coal seams, large sinkholes and other forms of land deformation occurred, which could affect large areas of lands (Fig. 1) or reach unprecedented dimensions (Fig. 2). To eliminate the risk of sinkhole occurrence and damages of land objects, a range of filling techniques of mine voids have been developed. To the most advanced ones, belong pressurized grouting with use of fly ash – cement slurries of strictly controlled physical properties. However, efficiency of mine voids elimination corresponds with significant costs of land preparation. The most cost-consuming but also completely confident seems to be the open-pit method, in which the coal seam has to be exposed and then fully cleared from old mine operations remnants (Fig. 3). Particular attention must be devoted to old mine shafts, which due to their depth and direct connection to surface may create extremely high risk of land structure damages. The problem of old mine shafts has been discussed on an example of catastrophic collapse of rocks into voids remained in an old shaft after its insufficient backfilling in the past (Fig. 4). Not to overrate in efficient surface protection on post-mining areas is also to have reliable information about potential hazards before any further activities on an effected land piece started. A good example of such a comprehensive data base on old mining operations has been developed in the city of Aachen, Germany. During the last half of the century technologies of filling of underground voids underwent development from typical mine hydraulic backfill, through injection of precisely composed grouts – in terms of flow properties and mechanical behaviour after placement and solidification, up to clearing of shallow mine remnants with use of open-pit operations. Due to high costs of mine lands reclamation works, for each case of underground voids filling, technology and range of works must be thoroughly designed, where also good identification of underground conditions id of great importance.

8

Kruszywa łamane w likwidacji wielkowymiarowych płytkich pustek podziemnych

Strozik G.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2016

|

nr 9

20--27

EN

For filling of underground voids mainly fine-grained slurries, are used, generally made from fly ash or bulk mineral binders. In case of large voids or hydraulically interconnected systems of voids (Fig. 1) aggregates can be used to minimize uncontrolled migration of fill slurries to distant parts of caved rock mass (Fig. 2). Aggregates can be located as dry material thrown on the bottom of the void directly from pipe or horizontally, with use of special ejector at the end of the pipe (Fig. 3). Dimensions of created piles can be calculated on the basis of kinetic energy and internal friction angle of the aggregates. When large aggregates grains are used, the piles contain high volume of voids, which must be filled with a slurry being able to fully fill the voids and stabilize the pile structure. In laboratory tests, filling properties of different fly ash – water slurries have been conducted using a large diameter pipe filled with aggregates of determined volume of voids (Fig. 4). Loss of solids and average velocity of flow through the aggregates have been measured by differentiated concentration of mixtures and pressure head (Tab. 1). The results show that the build-up of filling in voids increases with decreasing flow velocity (Fig. 5) and enhancing concentration of solids (Fig. 6), however both factors are strongly depended on general flow properties required for hydraulic transportation of fill slurries in pipelines.

PL

W pracach zabezpieczających powierzchnie terenu narażoną na występowanie deformacji nieciągłych, takich jak wypełnianie płytkich pustek podziemnych oraz likwidacja starych zrobów i wyrobisk górniczych, stosowane są powszechnie mieszaniny drobnofrakcyjne, sporządzane najczęściej z popiołów lotnych lub handlowych spoiw mineralnych. W niektórych sytuacjach korzystne może być zastosowanie kruszyw lub odpadów skalnych o odpowiednim uziarnieniu w celu uzyskania większej skuteczności prac zabezpieczających i ograniczenia ich kosztów. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących zestalania szkieletu kruszywa skalnego mieszaninami popiołowo-wodnymi oraz omówiono warunki stosowania kruszyw jako pomocniczego materiału do wypełniania pustek podziemnych.

9

Wpływ deformacji górotworu na warunki ochrony powierzchni oraz zasoby użytkowe wód podziemnych przy podziemnym zgazowaniu węgla

Palarski J., Jendruś R., Strozik G.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 8

149--155

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia związane z wpływem deformacji górotworu wywołanej przez podziemne zgazowanie węgla na warunki ochrony powierzchni oraz środowisko wód podziemnych. Omówiono dotychczasowe doświadczenia światowe w zakresie podziemnego zgazowania węgla oraz aktualnie prowadzone krajowe badania naukowe w tym obszarze. Dokonano oceny korzyści i zagrożeń wynikających z ewentualnego zastosowania podziemnego zgazowania do zagospodarowania dotąd nie udostępnionych górniczo złóż węgla kamiennego, części złóż pozostawionych w kopalniach likwidowanych oraz prowadzenia prób podziemnego zgazowania w kopalniach czynnych. Przeanalizowano wpływ strefy zawału oraz strefy spękań na wzrost mobilności wód podziemnych oraz przedstawiono rozważania dotyczące doboru rozmiarów kawern reakcyjnych pod kątem eliminacji zagrożenia występowania deformacji nieciągłych. Omówiono wybrane zależności opracowane dla górniczej eksploatacji podziemnej do szacowania wysokości strefy zawału i strefy spękań oraz określania warunków dla uniknięcia wystąpienia deformacji nieciągłych na powierzchni terenu przy stosowaniu podziemnego zgazowania węgla.

EN

This paper presents selected issues on the impact of rock mass deformation which occurred as the result of the underground coal gasification process, on the conditions of surface and ground waters’ environment protection. Current global experience in the field of underground coal gasification as well as currently performed scientific research projects in Poland have been described. An assessment of advantages and potential hazards, resulting from the application of underground gasification for the management of yet unmined parts of beds, rest of beds available in already closed mines as well as underground gasification tests conducted in active coal mines was performed. The impact of caving and fractured zones on the increase of ground water mobility has been analyzed. Furthermore, considerations regarding the selection of gasification cavern dimensions in terms of elimination of the discrete deformation hazard have been presented. In the end, selected equations devised for the underground mining exploitation to estimate caving zone and fractured zone heights as well as the determination of conditions for elimination of the hazard of discrete deformation occurrence on the ground surface in the process of underground coal gasification were presented.

10

Możliwości redukcji negatywnych oddziaływań podziemnego zgazowania węgla na środowisko przez podsadzanie pustek podziemnych

Palarski J., Strozik G.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 8

156--162

PL

W artykule przedstawiono rozważania dotyczące oddziaływania procesu podziemnego zgazowania węgla kamiennego na deformacje górotworu i powierzchni terenu oraz możliwości ich ograniczenia poprzez zastosowanie podsadzania powstających w tym procesie pustek z uwzględnieniem różnych, stosowanych na świecie rozwiązań w zakresie technologii i sposobu prowadzenia procesu podziemnego zgazowania węgla. Podkreślono znaczenie konieczności zabezpieczenia otoczenia zarówno samej strefy georeaktora, jak i jej otoczenia przed wynoszeniem zanieczyszczeń przez migrujące wody podziemne oraz wpływ pustek powstających w toku zgazowania podziemnego na rozwój deformacji górotworu mogących mieć wpływ zarówno na warunki ochrony powierzchni terenu, jak i na dynamikę przepływów wód podziemnych. Omówiono podstawowe dotychczas stosowane rodzaje technologii podziemnego zgazowania pod kątem możliwości kontroli rozwoju i przemieszczania się strefy georeaktora oraz cele i ograniczenia stosowania technologii wypełniania pustek podziemnych dla ograniczenia negatywnych oddziaływań procesu zgazowania na środowisko.

EN

This paper presents information on the impact of underground coal gasification process on the deformations of rock mass and ground surface as well as the possibilities of their reduction thanks to the application of backfilling of underground voids, resulting from this process, taking into account various solutions, in the field of technology and methods of handling the underground coal gasification process, adopted worldwide. A need for isolation of both the georeactor space as well as its surroundings against migration of contaminants with migrating ground waters was discovered. Impacts of underground voids formed as the result of underground coal gasification on rock mass deformations have been discussed in terms of surface protection as well as the dynamics of ground water flow. Most important technologies of underground coal gasification have been described in terms of the possibilities of the development and mobility of the georeactor zone control as well as the objectives and limitations of underground voids filling technologies’ application to reduce the adverse effects of gasification process on the environment.

11

Ocena własności transportowych i migracyjnych mieszanin drobnofrakcyjnych do doszczelniania zrobów zawałowych w aspekcie ich własności reologicznych

Strozik G.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2010

|

nr 2

95-109

PL

Obszary zrobów poeksploatacyjnych pozostawione bez wypełnienia podsadzką stanowią z jednej strony strefy zagrożone intensywnymi deformacjami powierzchni, a z drugiej obszary występowania pustek podziemnych o znacznej objętości, które mogą zostać wypełnione odpadami lub innymi zbędnymi substancjami. Do takich należą między innymi zasolone wody z odwadniania kopalń. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych parametrów przepływu w rurociągach i rozpływu w gruzowisku zawałowym mieszanin sporządzonych z wybranych rodzajów popiołów lotnych energetycznych i słonych wód kopalnianych. Celem Autora było między innymi przedstawienie znaczenia rodzaju zastosowanego popiołu lotnego i koncentracji części stałych na parametry przepływu mieszanin do doszczelniania zrobów w rurociągach i rozpływu w gruzowisku zawałowym. Przeanalizowano 16 rodzajów mieszanin sporządzonych z 4 rodzajów popiołów lotnych. W drugiej części pracy przedstawiono próbę oceny własności migracyjnych mieszanin drobnofrakcyjnych poprzez analizę warunków przepływu przez pojedynczą szczelinę o prostokątnym przekroju w oparciu o równania ruchu cieczy Binghama między płytami równoległymi.

EN

Abandoned mining areas where extraction of minerals took place without backfilling represent, from one side, areas of intensified surface subsidence risk, and from the other side, a large volume of underground space, which can be filled up with waste or other redundant substances. Also a significant problem in numerous coal mines is utilization of saline waters from their drainage systems. The paper presents results of laboratory experiments on flow and distribution in cavings of slurries containing saline waters and selected types of coal combustion by-products. Authors wanted to expose the role of type of fly ash and concentration of solids on flow properties of grouts in transport pipelines and migration properties after discharge in cavings area. 16 compositions of slurries made with four types of fly ash have been taken under consideration in hydraulic transport analyze. Additionally a flow of selected slurries in a single rectangular cavity of given aperture has been analyzed using an equation of flow of Bingham fluids between two parallel plates.

12

Assessement of cavings fill efficiency as a function of theological parameters of fine-grained slurry

Jendruś R., Lutyński M., Pierzyna P., Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 286

575-588

EN

Abandoned mining areas where extraction of minerals took place without backfilling (longwall with caving, room & pillar, etc.) represent, from one side, areas of intensified surface subsidence risk, and from the other side, a large volume of underground space, which can be filled up with waste or other redundant substances. Also a significant problem in numerous coal mines is utilization of saline waters from their drainage systems. The paper presents results of laboratory experiments on flow and distribution in cavings of slurries containing saline waters and selected types of coal combustion by-products. Authors wanted to expose the role of type of fly ash and concentration of solids on flow properties of grouts in transport pipelines and migration properties after discharge in cavings area. 16 compositions of slurries made with four types of fly ash have been taken under consideration in hydraulic transport analyze. Additionally a flow of selected slurries in a single rectangular cavity of given aperture has been analyzed using an equation of flow of Bingham fluids between two parallel plates.

PL

Obszary zrobów poeksploatacyjnych pozostawione bez wypełnienia podsadzką (np. systemy ścianowe zawałowe, filarowo-komorowe itp.) stanowią z jednej strony strefy zagrożone intensywnymi deformacjami powierzchni, a z drugiej obszary występowania pustek podziemnych o znacznej objętości, które mogą zostać wypełnione odpadami lub innymi zbędnymi substancjami. Do takich należą między innymi zasolone wody z odwadniania kopalń. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych parametrów przepływu w rurociągach i rozpływu w gruzowisku zawałowym mieszanin sporządzonych z wybranych ubocznych produktów spalania węgla kamiennego i słonych wód kopalnianych. Celem autorów było między innymi przedstawienie wpływu rodzaju zastosowanego popiołu lotnego i koncentracji części stałych na parametry przepływu mieszanin do doszczelniania zrobów w rurociągach i rozpływu w gruzowisku zawałowym. Przeanalizowano 16 rodzajów mieszanin sporządzonych z 4 rodzajów popiołów lotnych. W drugiej części pracy przedstawiono próbę analizy przepływu mieszanin drobnofrakcyjnych.

13

Zastosowanie odpadów energetycznych do zestalania rumowiska skalnego

Plewa F., Mysłek Z., Strozik G.

Polityka Energetyczna

|

2008

|

T. 11, z. 1

351-360

PL

Doszczelnianie zrobów zawałowych mieszaninami drobnoziarnistymi prowadzone w kopalniach węgla kamiennego ma na celu przede wszystkim zmniejszenie zagrożenia pożarowego. Odcięcie dostępu powietrza do zrobów zapobiega w znacznym stopniu samo-zagrzewaniu węgla pozostawionego w zawale i zmniejsza ilość pożarów endogenicznych. Równocześnie poprawie ulegają warunki wentylacyjne w ścianie dzięki wyeliminowaniu lub ograniczeniu przepływu powietrza przez zroby. Doszczelnianie zrobów może również istotnie zmniejszyć wpływy prowadzonej eksploatacji pod warunkiem, że w zrobach zostanie ulokowana ilość odpadów zbliżona do ich chłonności. W artykule przedstawiono wyniki analizy doszczelniania zrobów zawałowych mieszaninami drobnoziarnistymi w wybranych kopalniach węgla kamiennego pod kątem stopnia ich doszczelnienia.

EN

Polish coal mines utilize fly ash from power generation as a form of waste recovery in under ground technologies for years. Physical and between them rheological parameters of hydraulii mixtures is essential for prediction of flow parameters in gravitational pipelines systems, which an used widely by mines. The paper presents results of research on generał physical and rheologica parameters of fly ash - water mixtures of different concentration of solids. In aim to show thi differences of properties of mixtures madę with waste from different mefhods of desulphurization which result in wide rangę of physical and chemical properties of fly ash, ash from three differen Polish power plants with different methods of desulphurization have been selected for this research ash from fluidized bed (dry method of desulphurization in fluidized bed, fly ash with products o semi-dry desulphurization method, and fly ash from combustion without any desulphurization. As thi presented in this paper research results show, change of rheological properties of mixtures is strongb related with their table spread and type of fly ash. Results of tests indicate significant similarity o physical and rheological properties of mixture madę with fly ash from each groups (ash from fluidizet bed and ash with semi-dry desulphurization by-products). They indicate also on large differences o rheological properties of mixtures of the same table spread (consistency). This especially visible ii case of mixtures of smali table spread (high solids concentration). Dynamie coefficient of viscosity o mixtures characterized by table spread diameter of 160 mm changes from 0.24 Pas for mixture madi with P-R fly ash up to 0.69 Pa-s for mixtures with B-S fly ash (see Fig. 5). Almost three time: difference of dynamie viscosity coefficient is of great importance from the point of view of hydraulk transportation in gravitational pipelines. It could happened that in a certain pipeline transportation o: mixture characterized by table spread diameter 160 mm madę with fly ash type B-S would bt impossible. Research presented in this paper have been financially supported by the Polish Ministry O: Science and Higher Education within the grant R 0900801 titled "Opracowanie zasad i środków tworzenia sztucznych barier dla podziemnego składowiska odpadów niebezpiecznych w kopalniacł likwidowanych".

14

Wpływ własności reologicznych mieszanin wybranych odpadów drobnofrakcyjnych na parametry ich przepływu przez gruzowisko zawałowe w świetle wyników badań laboratoryjnych

Plewa F., Strozik G., Jendruś R.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 274

123-136

PL

Doszczelnianie zrobów zawałowych z użyciem drobnofrakcyjnych mieszanin popiołów lotnych jest technologią powszechnie stosowaną w górnictwie podziemnym, w celu poprawy warunków wentylacyjnych, eliminacji zagrożenia pożarowego, zmniejszenia deformacji powierzchni, ograniczenia migracji wód podziemnych czy osiągnięcia innych celów technologicznych lub ekologicznych. Pomimo znacznej ilości doświadczeń przemysłowych i bogatego dorobku naukowo-badawczego w tej dziedzinie, brak jest do tej pory efektywnych metod, pozwalających na prognozowanie przebiegu procesu doszczelniania zrobów w oparciu o podstawowe własności fizyczne, w tym w szczególności reologiczne, mieszanin i geometryczne parametry gruzowiska zawałowego. W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań nad opracowaniem modelu przepływu mieszanin drobnofrakcyjnych w zrobach zawałowych, w oparciu o badania laboratoryjne wykonane na modelu gruzowiska zawałowego.

EN

Grouting of roof fall rock zones with fine-grained slurries made with fly ash is widely spread technology in underground mining applied often in aim to improve ventilation, control spontaneous ignition of coal, reduce surface subsidence, or to achieve other technical or ecological goals. In spite to significant industrial experience and reach scientific bibliography related to this subject, there is a still lack of effective methods for design of grouting process parameters on the basis of basic physical, especially rheological, properties of slurries and geometry of roof rock fall zone. The paper reports selected research results on evaluation of a model of fine-grained grouting slurries flow through roof fall rock zone, based on laboratory measurements of flow in a model of rock fall zone.

15

Application of stabilizing highly thickened slurries for filling of flooded shafts

Kleta H., Plewa F., Strozik G.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2005

|

R. 29, z. 3/2

47-52

EN

The paper presents the results of research on the use of highly thickened slurries for closure of abandoned shafts. Two fill slurry compositions were considered, i.e. mixtures of slag, fly ash, cement and water, one of them containing 15 and the other 30% of cement by mass. In the case of closure of a partially flooded shaft, the fill material or mixture of materials should possess the ability to solidify in a water environment, and after solidification must be proof against soaking and secondary liquefaction. The solidified fill material should also remain stable under the loads resulting from subsequent batches of fill material placed in the shaft. The laboratory test results and analyses showed that strength and strain parameters of the fill material depend not only on the composition of the mixture, but also on the way of transport (transport in stagnant water) and the curing environment - water or dry air environment. Numerical calculations of stress and strain state in the shaft plug performing the function of a revetment plug, conducted for increasing strengths of the fill material and increasing loads exerted on the plug by the thickening column of fill material poured in the shaft, allowed to determine the strength requirements and the technology of solidifying backfill utilized for shaft closures.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem mieszanin wysokozagęszczonych do likwidacji nieczynnego szybu. Rozpatrywano dwa rodzaje składów masowych mieszaniny podsadzkowej, a mianowicie mieszaninę żużlowo-popiołowo-wodną, w której zawartość cementu wynosiła 30%, oraz mieszaninę o zawartości cementu równej 15%. W przypadku likwidacji nieczynnego szybu częściowo wypełnionego wodą materiał zasypowy lub mieszanina materiałów powinny wykazywać zdolność do zestalania w ośrodku wodnym, a po zestaleniu posiadać odporność na rozmakanie lub wtórne upłynnienie. Zestalony materiał zasypowy powinien ponadto być stateczny również w warunkach obciążeń kolejnymi porcjami materiału zasypowego wprowadzanego do likwidowanego szybu. Z przeprowadzonych badań laboratoryjnych wynika, że parametry wytrzymałościowe i odkształceniowe zależą nie tylko od składu mieszaniny, ale również od sposobu transportu (transport w wodzie stojącej) oraz środowiska sezonowania - środowisko wodne lub powietrzno-suche. Wykonane obliczenia numeryczne stateczności szybowego korka oporowego, przeprowadzone dla narastającej wytrzymałości materiału podsadzki i zwiększających się obciążeń korka od narastającej kolumny podsadzkowej w szybie, pozwalają określać wymagania wytrzymałościowe i technologię wykonania podsadzki zestalającej w likwidowanym szybie.

16

Wybrane ekologiczne koncepcje pozyskiwania energii z paliw kopalnych z wykorzystaniem biomasy

Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 258

333-344

PL

W artykule przedstawiono kierunki rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii, zwłaszcza w kontekście kogeneracji energii z paliw kopalnych i biomasy. Potencjalnie wartościowym źródłem energii są ciekłe i stałe odpady organiczne, których wykorzystanie jako paliwa zapewni zarówno osiągnięcie efektu ekonomicznego, jak i efektów ekologicznych wynikających z eliminacji spalania pewnych ilości paliw kopalnych oraz wyeliminowania emisji produktów naturalnego rozkładu tych substancji. Przedstawiono przykład systemu kompleksowego przetwarzania różnych rodzajów biomasy, w tym także odpadowych paliw węglowych.

EN

The paper presents some trends in use of renewable energy sources, from the point of cogeneration of biomass and fossil fuels. Potentially valuable energy source is solid and liquid organic waste. Its use should assure obtaining of economical as well as ecological effects resulted from elimination of burning certain amounts of fossil fuels and avoiding of emission of natural waste deconstruction products. An example of a system for complex waste processing has been presented that allows utilization of different kinds of organic waste as well as waste coal fuels.

17

Wykorzystanie naturalnych i sztucznych barier izolacyjnych w projektowaniu podziemnych składowisk odpadów

Plewa F., Mysłek Z., Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 246

205-215

PL

W artykule omówiono wybrane problemy wykorzystania podziemnych wyrobisk górniczych jako miejsc składowania odpadów. Scharakteryzowano warunki jakie powinna spełniać naturalna bariera izolacyjna którą stanowi górotwór oraz sztuczne bariery izolacyjne dla skutecznego i długotrwałego izolowania odpadów od środowiska. Szczególną uwagę poświęcono analizie możliwości składowania odpadów w wyrobiskach likwidowanych kopalń węgla kamiennego.

EN

The paper describes some select problems related to usage of underground workings as waste repositories. The requirements for the natural isolating barrier (rock mass) and artificial isolating barriers have been discussed from the point of effective and long term isolating of waste from the environment. A special attention has been given to the analysis of possibilities of waste storage in underground workings of coal mines assigned to liquidation

18

Wykorzystanie gipsu poreakcyjnego jako składnika mieszanin drobnoziarnistych stosowanych w technologiach górniczych

Palarski J., Plewa F., Mysłek Z., Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 246

159-172

PL

Stosowane coraz powszechniej w elektrowniach i elektrociepłowniach mokre odsiarczanie spalin powoduje ograniczenie emisji związków siarki do atmosfery, ale równocześnie powstawanie znacznych ilości produktu odpadowego w postaci gipsu poreakcyjnego wymagającego zagospodarowania. Jedną z możliwych metod jego zagospodarowania jest wykorzystanie w górnictwie. W artykule przedstawiono wyniki prób lokowania mieszanin popiołowo-gipsowo-wodnych w wyrobiskach górniczych pod kątem przydatności w technologiach górniczych.

EN

The more and more widely used wet method of flue gas desulphurization process results in reduction of compounds of sulphur into the atmosphere but generate large amounts of a waste by-products called REA-gypsum which needs to be utilized. Between others underground mining offers a possibility for utilization of these waste. The paper presents the results of trial deposition of fly ash -REA-gypsum-water slurries in underground workings.

19

Uwarunkowania formalne i prawne bezpiecznego składowania odpadów w podziemiach kopalń

Plewa F., Mysłek Z., Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 246

173-188

PL

W górnictwie podziemnym węgla kamiennego istnieją znaczne, w dużej mierze niewykorzystane, możliwości zagospodarowania i składowania odpadów w pustkach podziemnych. oprócz aktualnie marginalnego podsadzania wyrobisk, masowej praktytki doszczelniania zrobów zawałowych mieszaninami odpadów drobnofrakcyjnych, głównie popiołów lotnych, wyrobisa górnicze mogą byc wykorzystywane do składowania pewnych rodzajów odpadów. w artykule scharakteryzowano ogólnie podstawow technologie składowania odpadów w podziemiach kopalń oraz mówiono podstawowe aspekty prawne związane z prowadzeniem składowania odpadów w świetle podstawowych obowiązujących aktów prawnych.

EN

Within the underground coal mining industry exist large, but mostly unused canabilities for application and deposition of waste. Along backfiling (that is actually very limited), and widely applied technology of filling of caving zones with fine-grained slurries of fly ashes, mining voids and uselless working can be successfully used as a repository for selected kinds of waste. the paper describes the basics of main technologies that can be useful by utilisation of waste as well as general legal aspects of such activities resulted from related obligatory acts.

20

Likwidacja płytko zalegających pustek poeksploatacyjnych i wyrobisk górniczych

Palarski J., Plewa F., Mysłek Z., Strozik G.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 246

189-2003

PL

Stare płytko zalegające pustki poeksploatacyjne i wyrobiska górnicze aktywizują się po wielu latach, stwarzając poważne zagrożenie dla obiektów powierzchniowych zlokalizowanych na obszarze ich oddziaływania. Z reguły są przyczyną szczególnie groźnych dla infrastruktury powierzchniowej deformacji nieciągłych, takich jak zapadliska, szczeliny czy uskoki. Z tego powodu wymagają bardzo dokładnej lokalizacji i solidnej likwidacji, w referacie omówiono sposoby likwidacji płytko zalegających pustek poeksploatacyjnych i wyrobisk górniczych za pomocą otworów wiertniczych, rodzaje i własności materiałów wypełniających oraz metody kontroli i oceny stopnia

EN

Old shallow mining voids and workings may activate after many years and create a serious hazards for surface structures located on their influence range. On most cases they generate the most dangerous for surface infrastructure non-linear subsidences like cavities, faults, and fractures. The paper discusses methods of liquidation of shallow mine voids and workings by filling them though bore holes with different fill materials. The properties of fill materials as well as control and assessment of fill rate have been also analysed