Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of the rate of mining operations on the development of subsidence troughs

Litwiniszyn J.

Archives of Mining Sciences

|

2000

|

Vol. 45, nr 3

323-331

EN

Eq (1) was taken as the model for subsidence trough development, where w = w(x,z) is the vertical component of rock mass displacement. The solution to (1) for the imposed condition (4) has the form (5). The form of the functions wo = wo (x, t) in Eq (4) depends on rock properties and the velocity of moving working front (Fig). As the analytical form of this functions is not available, some properties were assumed in qualitative terms, depending on how the roof subsided over the mined-out areas. The influence of velocity v and acceleration dv/dt of the working front motion on velocity and acceleration of vertical components of subsidence troughs was investigated.

PL

W równaniu (1) w = w(x,t) oznacza, w nieruchomym w stosunku do ziemi kartezjańskim układzie współrzędnych [x, z] o osi z skierowanej pionowo do góry, pionową składową przemieszczeń górotworu. Wielkość a w rów. (1) charakteryzuje własności górotworu. Dla z = 0, -- < x < + w momencie t = 0 zadana jest, rów. (4), wielkość wo = wo (x, t). Rozwiązanie rów. (1), dla warunku (4) ma postać (5), gdzie czas t jest parametrem. Rozwiązanie to opisuje w czasoprzestrzeni {x, z, t) pole niecek w obszarze z 0, --< x < +, dla t > 0. Warunek (4) przyjmujemy w postaci przemieszczającego się względem osi x frontu eksploatacji O z prędkością -- v, skierowaną przeciwnie niż oś x (rys). Zadanie polega na zbadaniu wpływu prędkości v na kształtowanie pola niecek osiadania w = (x,z,t). Dla rozwiązania tego zadania przyjmujemy jako układ odniesienia oś , równoległą do osi x i zgodnie z nią skierowaną. Oś , porusza się z prędkością -- v względem osi x. Punkt zerowy osi znajduje się w punkcie Ő (rys. 1), który jest punktem przemieszczającego się razem z osią , frontu eksploatacji. Między współrzędnymi x, t i , t zachodzi związek (6) (rys. 1). Pionowa współrzędna osiadania niecki dla z = 0 opisana jest w układzie {,t} wielkością w~ o = w~o[,t). Pomiędzy nią a wielkością w = wo(x, t) w układzie {x, t] zachodzi związek (7). Rozważmy związki, jakie zachodzą między prędkościami i przyspieszeniami pionowych składowych niecek osiadania w (x, t) i w~ (, t). Dokonujemy tego różniczkując funkcję w~o = w~ [ (x, t), t] wg czasu t jako funkcję złożoną i podstawiając za = (x, t) wielkość z rów. (6). Otrzymujemy wielkości prędkości Wo = Wo (x, t) i przyspieszeń Vo = Vo (x, t) rów. (10) i (12) panujące na poziomie z = 0 w nieruchomym w stosunku do ziemi układzie {x, t}. Dysponując tymi wielkościami za pomocą rów. (5) wyznaczamy prędkość osiadania niecek w czasoprzestrzeni {x,z,t}, W= W[x,z,t) rów. (15) i podobnie przyspieszeń osiadania tych niecek V = V(x,z,t). Dla zilustrowania wyżej podanych rozważań podano przykład. W przykładzie tym funkcję w~ = w~ (, t) przyjęto w postaci zgodnej z krzywą osiadania stropu nad eksploatowanym pokładem. Obrazem jest jej krzywa w~ o(, t) dla t > to (rys.). Spełnia ona warunki (16)---(20). Przedyskutowano przypadki, gdy prędkość frontu eksploatacji v = 0, v = const # 0 i gdy dv/dt # 0, tzn. gdy istnieje przyspieszenie frontu eksploatacji. Dobór tych wielkości ma znaczenie w profilaktyce szkód górniczych, a w szczególności przy rozruchu i zatrzymaniu frontów eksploatacji.

2

Rock and gas outbursts

Gawor M., Litwiniszyn J., Rysz J., Smolarski A. Z.

Archives of Mining Sciences

|

2000

|

Vol. 45, nr 3

347-361

EN

This paper presents the studies and research into rock and gas outbursts phenomena. A continuous medium in which rarefaction shock waves can propagate is taken to be the model of such a rock-gas medium. The results of laboratory research into "mini-outbursts' of coal briquettes saturated with CO2, N2, He are presented. These provide valuable information on time-space correlations between certain parameters, such as pressure, temperature, deformations - those that characterise the medium during outburst initiation and reveal the emerging disc structure of the medium.

PL

Praca przedstawia badania nad zjawiskiem nagłych wyrzutów ośrodka skalno-gazowego. Występujące w naturze zjawiska wyrzutów z wnętrza ziemi mas skalno-gazowych, jak np. wybuchy wulkanów, gejzery, gigantyczne wyrzuty wody nasyconej CO2 z jezior wypełniających dawne kratery wulkaniczne znane są od dawna. Naruszenie działalnością górniczą pierwotnego stanu górotworu, w którym znajdują się substancje podlegające przemianom fazowym, powoduje niekiedy wyrzuty mas skalno-gazowych. Procesy termodynamiczne towarzyszące tym zjawiskom odbywają się w warunkach nierównowagi termodynamicznej. Jakościowy obraz zależności p = p(V) przedstawia rys. 1. W fundamentalnej pracy Bethe (1942) podał równanie (1), które można zapisać w postaci (2). W obszarze parametrów termodynamicznych, dla których spełniona jest nierówność <0 możliwa jest generacja i propagacja rozrzedzeniowych fal uderzeniowych. Thompson i Lambrakis (1973) zakomunikowali o odkryciu pewnych substancji spełniających powyższy warunek. Podane przez B e t h e g o równanie i fakt, że ciepło właściwe węgla deponującego CO2 i CH4 jest znacznie większe niż ciepło właściwe gazów, nasuwa myśl, żeznak pochodnej <0 jest taki sam jak pochodnej <0. Ponieważ badania (rys. 1) wskazywały, że w pewnych obszarach spełniona jest zależność >0, a więc w ośrodku mogą się generować i propagować rozrzedzeniowe fale uderzeniowe. W przyjętym modelu założono, że węgiel z zawartymi w nim substancjami jest ośrodkiem ciągłym tworzącym tzw. roztwór stały. Stosując zasadę zachowania masy i pędu oraz równania konstytutywne p=p(V) o własności < 0 otrzymano układ nieliniowych równań hiperbolicznych, który w przypadku jednowymiarowym przyjmuje postać (3). Równania konstytutywne w ogólnym przypadku mają postać (4); zakładając nieobecność procesów relaksacyjnych, brak pamięci materiału i ograniczając się tylko do zmian objętości, równania konstytutywne redukują się do równania stanu (5). Na granicy obszaru można je zapisać w postaci (6), przyjmując za Łydżbą (Łydżba 1990) funkcję F(p) w postaci (6). Dla zadanych warunków brzegowo-początkowych odpowiadających warunkom w niżej przedstawionych eksperymentach uzyskano rozwiązanie w postaci rozrzedzeniowej fali uderzeniowej opisującej ciśnienie porowe w ośrodku. W świetle tego modelu inicjacja wyrzutu jest skutkiem generowanej serii następujących po sobie rozrzedzeniowych fal uderzeniowych, w wyniku działania których powstaje zbiór plastrów o płaszczyznach podziału równoległych do frontu tych fal (Litwiniszyn 1994). Wykonano badania, których celem było potwierdzenie warstwowego sposobu rozpadu węgla oraz wpływu desorpcji na charakter tego procesu. Schemat eksperymentu przedstawia rys. 3. Rys. 4 przedstawia obrazy rozpadającego się brykietu o porowatości 16% nasyconego azotem (a) i dwutlenkiem węgla (b) do ciśnienia 0,6 MPa, rozprężanego do ciśnienia atmosferycznego. Rys. 5 przedstawia zależność położenia płatków rozpadającego się brykietu od czasu dla obu gazów. Wykonane zdjęcia potwierdziły pogląd o warstwowym mechanizmie rozpadu brykietu. W celu weryfikacji hipotezy, że przyczyną powstawania płatków podczas wyrzutu jest uderzeniowa fala rozrzedzeniowa, wykonano eksperymenty, w których w czasie destrukcji brykietu mierzono ciśnienie gazu, odkształcenie i jego temperaturę. Ciśnienie mierzono za pomocą piezorezystancyjnych przetworników ciśnienia, do pomiaru temperatury posłużono się termoparami umieszczonymi wewnątrz próbki. Lokalne odkształcenie mierzono za pomocą tensometrów węglowych o oryginalnej konstrukcji (Rysz 1996). Rys. 7 przedstawia przebiegi ciśnienia, odkształcenia i temperatury podczas eksperymentu z rozpadem brykietu nasączonego dwutlenkiem węgla, przebiegi eksperymentu z helem przedstawiono na rys. 9. Rys. 8 przedstawia zmiany ciśnienia gazu i ich pochodne po czasie. Im dalej od czoła brykietu, tym bezwzględna wartość pochodnej ciśnienia jest większa, co świadczy o rosnącym nachyleniu spadku ciśnienia. Może to stanowić potwierdzenie hipotezy o formowaniu się fali uderzeniowej w brykiecie.

3

Applications of Smoluchowski's equation into mechanics of loose media

Litwiniszyn J.

Opuscula Mathematica

|

1999

|

Vol. 19

13-18

EN

A loose medium makes up a set of material elements. Sand is such a medium. While it is moving, the contact relations between the grams will change. In this respect those media differ from the continuous ones which do not split into separate components during their motion. In such case the methods applied in the mechanics of continuous media prove inadequate. Several mathematical rules as well as experimental research lead us to construct a more adequate model of loose media than that based on mechanics of continuous media. To verify the model the series of laboratory tests were run to study the displacements of the loose medium.

PL

Ośrodek sypki tworzy zbiór elementów materialnych. Przykładem takiego ośrodka jest piasek. Podczas ruchu piasku relacje styków ziarn piasku zmieniają się. Dzieje się tak w odróżnieniu od ośrodków ciągłych, które podczas ruchu nie dzielą się na nie stykające się części. Zastosowanie metod mechaniki ośrodków ciągłych nie jest w tym przypadku dostatecznie adekwatne. Kilka zasad matematycznych połączonych z faktami doświadczalnymi skłania do propozycji modelu ruchu ośrodków sypkich bardziej adekwatnego niż w tej dziedzinie dostarczają metody mechaniki ośrodków ciągłych. Dla weryfikacji przedstawionego modelu przeprowadzono szereg badań laboratoryjnych przemieszczeń ośrodka sypkiego.