Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of rockburst hazard under abandoned mine workings

Chlebowski D., Burtan Z., Zorychta A.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 3

687--699

EN

Recalling the body of experience gathered in the collieries of the Upper Silesian Coal Basin, the increased risk of seismicity and rockburst occurrences in confined conditions including the exploitation of remnants were identified. This study investigates geomechanical aspects of longwall mining in the areas affected by old excavations aimed at relaxation of a multi-bed deposits within a thick coal seam or a group of seams. It is assumed that high-energy seismicity is another factor determining the rockburst hazard alongside the state of stress. A case study is recalled, describing a colliery where mining-induced seismic activity of a de-stressed coal seam remained at the level comparable to or higher than it was experienced in the de-stressed seam operations. An analytical model was used to study the stress state and potential loss of structural continuity of an undisturbed rock body surrounding the longwall panel being mined beneath or over the abandoned workings. Recalling the developed model of the system involving nonlinear functions demonstrating the existence of abandoned mine workings within the rock strata, computer simulations were performed to evaluate the rockburst hazards along the face area. Discussions of results are based on observations of immediate roof convergence and the vertical stress concentration factor at the longwall face zone. Computational data of the modelled mining situations demonstrates that despite using the de-stressing method of mining, the occurrence of events impacting on mine working beneath and over abandoned workings cannot be precluded. Here the scale of rockburst hazards is determined by local mining and geological conditions, such as the type and extent of abandoned workings, their age and vertical distance between them and the coal seam currently mined.

PL

Nawiązując do doświadczeń kopalń GZW potwierdzających ogólną tezę o intensyfikacji skali przejawów zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, jakie towarzyszy działalności wydobywczej w warunkach skrępowanych występowaniem zaszłości eksploatacyjnych, w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w rejonach oddziaływania obszarów zrobów, będących m. in. skutkiem dokonań górniczych ukierunkowanych na odprężenie złoża wielopokładowego w ramach wiązki pokładów lub warstw pokładu grubego. Wychodząc z założenia, że obok stanu naprężeń o wielkości zagrożenia tąpaniami decyduje sejsmiczność wysokoenergetyczna, podano przykład jednej z kopalń węgla kamiennego, gdzie parametry aktywności indukowanej eksploatacją pokładu odprężonego kształtowały się na poziomie porównywalnym i wyższym w stosunku do eksploatacji odprężającej. W oparciu o analityczną metodę określania stanu przemieszczenia i naprężenia w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu zrobów na zachowanie się – pod kątem warunków ewentualnej utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Na podstawie opracowanego modelu systemu, w tym indywidualnych funkcji nieliniowych demonstrujących istnienie zrobów w górotworze zrealizowano symulacje komputerowe mające na celu ocenę możliwości wystąpienia tąpnięcia na wybiegu frontu. Dyskusję wyników prowadzono na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu bezpośredniego oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany. Dla modelowanych, przykładowych sytuacji górniczych rezultaty obliczeń potwierdziły, iż pomimo występowania efektu odprężenia nie można wykluczyć zdarzenia ze skutkami w wyrobiskach pod/nad zrobami eksploatacji zaszłej, przy czym o wielkości zagrożenia decydują lokalne uwarunkowania geologiczno-górnicze, w tym między innymi rodzaj i rozpiętość zrobów, ich wiek oraz odległość pionowa między zaszłością i pokładem eksploatowanym.

2

Stan naprężenia i wytężenia w czole frontu ścianowego prowadzonego pod krawędzią eksploatacji zaszłej

Chlebowski D., Burtan Z., Cieślik J., Zorychta A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 99

159--169

PL

W nawiązaniu do doświadczeń rodzimych kopalń węgla kamiennego – wskazujących na intensyfikację skali przejawów zagrożeń geodynamicznych, jaka towarzyszy podejmowaniu działalności górniczej w warunkach skrępowanych występowaniem różnego typu i pochodzenia zaszłości eksploatacyjnych – w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w strefach oddziaływania krawędzi jako jednej z bardziej charakterystycznych zmian w stanie złoża/górotworu będących konsekwencją zaszłych dokonań górniczych w pokładach sąsiednich. Wychodząc z analitycznej metody opisu stanu przemieszczenia i na- prężenia (wytężenia) w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu krawędzi na zachowanie się – pod kątem możliwości utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Opierając się na o przykładowych funkcjach nieliniowych demonstrujących istnienie krawędzi w górotworze analizie porównawczej poddano dwa wzajemnie odwrotne kierunki prowadzenia frontu eksploatacyjnego, a mianowicie od strony zrobów ku caliźnie oraz od strony calizny ku zrobom. Dyskusję wyników realizowano na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany.

EN

With reference to the situation experienced in several Polish collieries where the risk of occurrence of gas-geodynamic phenomena is increasing and decisions to start the mining activities need to take numerous constraints associated with previous mining into account, this paper addresses certain geo-mechanical aspects of longwall mining in the zones of excavation edge interactions giving rise to major changes in the conditions of the deposit and rock strata, as a consequence of previous mining operations in adjacent coalbeds. Starting from the analytical description of displacements and stresses in the proximity of longwall mining systems, the paper summarizes the results of model tests and investigations of the influence that the excavation edge has on the behavior and structural continuity of a portion of the coal body in the coalbed beneath or above an old excavation. Based on selected nonlinear functions emulating the presence of edges in the rock strata, a comparative study is carried out by investigating two opposite directions of workface advance, from the gob area towards the coal body and from the coal body towards the gobs. The discussion of the results relies on the analysis of roof deformation and the concentration factor of the vertical stress component at the workface front.

3

Location of opening-out cross-cuts in relation to rockburst hazard conditions along the face in the light of model testing

Chlebowski D., Zorychta A., Burtan Z., Cała M.

Archives of Mining Sciences

|

2017

|

Vol. 62, no. 1

121--130

EN

The paper outlines the main objectives of the method used for assessment of rockburst hazard during longwall mining operations taking into account factors expressing the confined work conditions. Relying on analytical approach, the conditions are examined that are likely to trigger the rockburst occurrence along the face, with regards to the location of cross-cuts and taking into account the presence of past excavation and geological disorders in the overlying strata. Simulation data apply to three cases of model loading, representing the impacts of residual pillars, gobs surrounded by undisturbed blocks of coal and the presence of faults, whilst the procedure involves five possible locations of opening-out cross-cuts in relation to characteristic points in the model. Results are examined basing on variability patterns of stress concentration and energy density distribution in the proximity of the workface in the course of progressing mining operations.

PL

W artykule przedstawiono główne założenia wykorzystanej metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami towarzyszącego wybieraniu złoża pokładowego systemem ścianowym z uwzględnieniem oddziaływania elementów opisujących skrępowane warunki prowadzenia robót. Wychodząc z rozważań analitycznych analizie poddano kwestie związane z możliwością wystąpienia tąpnięcia na wybiegu frontu eksploatacyjnego w funkcji usytuowania wyrobisk startowych względem pozostawionych w warstwach nadbudowy typowych zaszłości eksploatacyjnych lub zaburzeń geologicznych. Zaprezentowano rezultaty symulacji komputerowych dla trzech schematów obciążenia modelowego ilustrującego wpływ filara resztkowego, zrobów otoczonych caliznami i uskoku o dużym zrzucie z uwzględnieniem pięciu różnych lokalizacji przecinek ścianowych w stosunku do punktów charakterystycznych modelu. Dyskusję wyników prowadzono w oparciu o rozkłady zmienności współczynnika koncentracji naprężeń oraz gęstości energii generowanej w otoczeniu frontu w konsekwencji rozwoju eksploatacji.