Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of geomechanical properties of carboniferous rocks for evaluating the possibility of energetic use of water and methane from hard coal mines

Bukowska Mirosława, Bukowski Przemysław

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 2

207--225

EN

This study aimed to indicate the variability range of parameter values describing the geomechanical properties of Carboniferous rocks depending on the moisture content of the laboratory sample. We assumed that the moisture content in the tested rock samples corresponds to various water saturation states in the rock mass. The states could be caused by complete and long-term drainage, water inflow, or the position of the rock sample to the ventilation ducts or the water table in flooded mine workings. In line with this assumption, measurements were made on samples of accompanying rock using two water saturation states of rock pores – moisture of samples, i.e., air-dried and capillary saturation states. Laboratory surveys were also made for the state of moisture of the coals obtained in the process of immersion of the sample in water. The air-dried state of rocks as standard in geomechanical tests in laboratories was compared with the surroundings of mining excavations, mostly ventilated ones, located within a long-term preserved depression cone, especially in hydrogeological covered areas. We used the capillary saturation state to demonstrate significant changes in the values of basic geomechanical parameters under the influence of the water from the surface and higher aquifers, circulating in the rock mass near groundwater reservoirs. Capillary saturation was the closest to natural moisture in the rock mass drained from free water. The coefficient of changes in the geomechanical properties of rocks associated with the change in moisture content and the transition of rocks from the air-dried state to the capillary saturation state was determined. The parameter was suitable for simulating probable changes in the values of geomechanical parameters of rocks and approximating the laboratory moisture content to the conditions occurring in the rock mass. Linear relationships were also developed with very good or good, and sometimes satisfactory coefficient determinations.

2

Sposób wzmocnienia obudowy odrzwiowej dla zabezpieczenia wyrobiska poddanego ciśnieniom eksploatacyjnym

Rotkegel Marek, Walentek Andrzej, Folwarczny Zbyšek, Knapski Roman

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 3

63--72

PL

Stalowa obudowa odrzwiowa jest podstawowym sposobem zabezpieczania wyrobisk korytarzowych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Jej popularność wynika z kilku czynników, wśród których należy wymienić przede wszystkim stosunkowo niewielkie koszty zakupu i wykonania obudowy, wielowariantowość w zakresie przekroju wyrobiska (kształtu i rozmiaru), możliwość kształtowania w szerokim zakresie parametrów podpornościowych obudowy poprzez odpowiedni dobór kształtowników, materiałów, formatów i rozstawów odrzwi oraz przez stosowanie dodatkowych wzmocnień. Niestety w niektórych szczególnych przypadkach nośność obudowy może nie być wystarczająca. Sytuacja taka zaistniała w kopalni Silesia w chodniku 332, którego drążenie zaplanowano równolegle do chodnika kierunkowego 6 w odległości od niego około 3,0 m (z zachowaniem tzw.”płotu” o szerokości 3,0 m). Drążenie chodnika 332 miało odbywać się w trakcie eksploatacji pokładu 330 ścianą 333 w kierunku przeciwnym do jej biegu. Taki niekorzystny plan robót przyjęto z uwagi na zapewnienie ciągłości wydobycia (i jego odpowiedniego poziomu), sprawnego zbrojenia kolejnej ściany oraz jej uruchomienia bez zbędnej przerwy technologicznej związanej z pracami udostępniającymi i zbrojeniowymi. W warunkach występowania ciśnień eksploatacyjnych typowa obudowa odrzwiowa nie mogła być zastosowana w sposób efektywny. Dla zapewnienia odpowiednich (ekonomicznie uzasadnionych) rozstawów odrzwi (min. 0,5 m) należało zastosować dodatkowe wzmocnienia obudowy. Zdecydowano o podbudowaniu obudowy stojakami SV oraz zastosowaniu dodatkowych elementów wzmacniających odrzwia, tzw. zastrzałów, sprawdzonych wcześniej w kopalniach czeskich. Elementy te, montowane do odrzwi, znacząco podnoszą ich nośność, a przez to pozwalają w sposób bezpieczny stosować zwiększony (efektywny) ich rozstaw. W artykule przedstawiono konstrukcję wzmocnionej obudowy, wyniki analiz wytrzymałościowych (w tym porównanie z rozstawem bez proponowanego wzmocnienia) oraz doświadczenia wynikające z zastosowania tego rozwiązania w chodniku 332.

EN

The steel arch support is the basic method used to secure gallery workings in Polish hard coal mines. Its popularity stems from several factors, which first and foremost include the relatively low costs of purchase and manufacture of the support, its flexibility with regard to the working cross-section (shape and size) and the wide range of possibilities in the determination of the load capacity parameters of the support through the correct selection of sections, materials, formats and spacing of the arches as well as by utilising additional reinforcement. Unfortunately in some particular cases, the load capacity of the support may not be sufficient. Such a situation occurred in the Silesia mine in road 332, whose driving was planned in parallel to lateral 6 at a distance of approximately 3.0 m (retaining a 3.0 m-wide coal pillar). The driving of road 332 was supposed to take place during the mining of coal bed 330 via longwall 333 in the direction opposite to its course. This unfavourable work plan was adopted in order to ensure extraction continuity (and its appropriate level), the efficient setup of another longwall and its commencement without unnecessary technical delays related to opening and equipping works. Under the conditions of abutment pressure occurrence, a standard arch support could not be utilised in an effective manner. To ensure the appropriate (economically justified) arch spacing (min. 0.5 m), it was necessary to introduce additional support reinforcement. It was decided to brace the support with additional SV props and to use additional arch reinforcement elements – angle braces – which had been proven to be reliable in Czech mines. These elements, mounted on the arches, significantly increase their load capacities, and thus make it possible to safely utilise their greater (effective) spacing. The article presents the construction of the reinforced support, the results of strength analyses (including a comparison of the spacing without the proposed reinforcement) and the practical experience obtained as a result of the utilisation of this solution in road 332.

3

An innovative solution to counteract convergence of shaft lining in rock salt strata

Kamiński Paweł, Czaja Piotr

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 2

429--445

EN

This work presents an innovative shaft-lining solution which, in accordance with a patent of the Republic of Poland, allows successive, periodic leaching of excess rock salt migrating to the shaft opening. As is commonly known, all workings in rock salt strata are exposed to an increased convergence of sidewalls, making it very difficult to use shafts properly. Rocks migrating towards the shaft opening cause very high stress on the shaft liner. As a result, if the lining does not show substantial deformability, it fails. Lining failure due to insufficient deformability has been extensively described in the literature. Also, throughout the history of mining construction, a number of solutions have been proposed for different types of lining-deformability enhancement. For instance, the KGHM mining corporation applied a deformable steel lining – a solution used in the mining construction of galleries – along a 155-m-long section of the SW-4 shaft with diameters of 7,5 m that passes through a rock salt strata. At KGHM, the SW-4 shaft passes through a rock salt strata along a section of 155 m, in which a deformable enclosed steel lining was made. After several years, the convergence of shaft sidewalls stabilised at a rate of 0.5 mm/day. This enormous activity of the rock mass made it necessary to reconstruct the entire shaft section after only four years. According to further predictions, it will be necessary to reconstruct this section at least four times by 2045. This paper discusses in short form the underlying weaknesses of the technology in question. As a solution to the problems mentioned above, the authors of this work present a very simple design of a shaft lining, called the tubing-aggregate lining, which utilises the leachability of salt rock massifs. The essential part of the lining is a layer of coarse aggregate set between the salt rock sidewall and the inner column of the tubing lining. One the one hand, coarse aggregate supports the salt rock sidewall and is highly deformable due to its compressibility, but on the other hand it allows water or low saturated brine to migrate and dissolve salt rock sidewalls. This paper presents the first stage of works on this subject. Patent No. PL 223831 B had been granted before these works commenced.

PL

Praca niniejsza prezentuje innowacyjne rozwiązanie obudowy szybu, która zgodnie z patentem RP umożliwia sukcesywne okresowe ługowanie nadmiaru soli migrującej w światło szybu. Powszechnie wiadomo, że każde wyrobisko górnicze w górotworze solnym narażone jest na zwiększoną konwergencję ociosów, co w przypadku szybów jest dużym utrudnieniem prawidłowego ich wykorzystywania. Migracja skał w światło szybu powoduję bardzo wysokie obciążenie deformacyjne obudowy. Jeżeli ta nie ma zdolności do znaczącego odkształcania się to ulega zniszczeniu. Literatura fachowa dysponuje wieloma opisami zniszczenia obudowy zbyt mało podatnej. W historii budownictwa górniczego zaproponowano też kilka rozwiązań w postaci różnego rodzaju upodatnienia obudowy. Przykładowo, przenosząc z budownictwa górniczego wyrobisk korytarzowych konstrukcję obudowy stalowej podatnej w KGHM w szybie SW-4 na odcinku o długości 155 m, przechodzącym przez górotwór solny, zastosowano podatną obudowę stalową zamkniętą. Konwergencja ociosów szybowych w tym przypadku po kilku latach ustabilizowała się na poziomie 0,5 mm/dobę. Efektem tak wielkiej aktywności górotworu była konieczność przebudowy całego odcinka szybu już po 3 latach. Dalsze prognozy przewidują, że do roku 2045 konieczna będzie jeszcze co najmniej 4 krotna przebudowa tego odcinka. W pracy przedstawiono zasadnicze słabości tego rozwiązania technicznego. W odpowiedzi na tego typu przypadki Autorzy niniejszej pracy prezentują bardzo prostą konstrukcje obudowy zwanej obudową „tubingowo-kruszywową”, która wykorzystuje zdolność górotworu solnego do procesu ługowania. Istotą tej obudowy jest warstwa kruszywa gruboziarnistego, umieszczona pomiędzy ociosem solnym i wewnętrzna kolumną obudowy tubingowej. Kruszywo gruboziarniste z jednej strony podpiera ocios solny z możliwością znacznego odkształcania się bo jest ściśliwe, ale z drugiej strony pozwala na migrację wody słodkiej, która będzie oddziaływać na ociosy solne rozpuszczającje. Niniejsza praca poprzedzona przyznanym patentem nr PL 223831 B, prezentuje pierwszy etap prac nad tym zagadnieniem. Etapem drugim były badania intensywności ługowania i możliwości zastosowania tego rozwiązania w budownictwie szybowym. Etapem finalnym winien być odcinek badawczy szybu w górotworze solnym z obudową pozwalającą na okresowe ługowanie calizny solnej.

4

Zagrożenie powierzchni terenu powstaniem liniowych nieciągłych deformacji w warunkach współczesnej eksploatacji górniczej węgla kamiennego w Polsce

Kowalski A., Kaszowska O., Polanin P.

Przegląd Górniczy

|

2018

|

T. 74, nr 3

26--33

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań liniowych nieciągłych deformacji prowadzonych w Głównym Instytucie Górnictwa. Objęto nimi szczeliny i progi, które powstały na powierzchni terenu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym i zostały zarejestrowane przez przedsiębiorców górniczych. Uzyskano dane charakteryzujące około 400 tego typu deformacji. Analiza zgromadzonych materiałów pozwoliła na wskazanie warunków sprzyjających powstaniu liniowych nieciągłych deformacji powierzchni (LNDP). Pod uwagę wzięto m.in.: położenie względem eksploatacji i uskoków tektonicznych, krotność eksploatacji, kształtowanie się odkształceń poziomych powierzchni oraz rodzaj gruntu. Stwierdzono, że można wyróżnić dwa zasadnicze powody wystąpienia deformacji liniowych: duże wartości sumarycznych odkształceń poziomych oraz występowanie uskoków tektonicznych w zasięgu oddziaływania eksploatacji górniczej. Przy czym statystycznie znacznie częściej obserwuje się szczeliny i progi w strefach kumulacji odkształceń rozciągających. Wynikiem przeprowadzonych badań było opracowanie metod szacowania prawdopodobieństwa wystąpienia liniowych nieciągłych deformacji powierzchni. Umiejętność oceny zagrożenia terenu takimi skutkami prowadzenia eksploatacji górniczej jest coraz bardziej przydatna, ponieważ od lat 90. ubiegłego stulecia obserwuje się ich nasilenie. Należy dodać, że w warunkach współczesnej eksploatacji górniczej węgla kamiennego w Polsce liniowe nieciągłe deformacje powierzchni stanowią duży problem, gdyż nawet sporadyczne przypadki ich wystąpienia w rejonach szczególnych obiektów, mogą skutkować zagrożeniem bezpieczeństwa ich użytkowania oraz bardzo dużymi kosztami naprawy szkody. Przykładem mogą być uszkodzenia nawierzchni autostrady.

EN

This paper presents the study results for linear discontinuous deformation carried out in the Central Mining Institute. The study includes crevices and steps which were identified by mining entrepreneurs in the Upper Silesian Coal Basin. The received data describes 400 types of deformation. The analysis enabled to indicate favorable conditions for occurrence of linear discontinuous ground deformation (polish acronym LNDP). The following factors were taken under consideration: localization from exploitation and tectonic faults, multiplicity of seams extraction, distribution of horizontal strains and type of the ground. Two main factors cause the occurrence of linear deformation: high values of total horizontal strains and tectonic faults nearby the range of mining influences. Statistically more crevices and steps are observed in accumulation zones of tensile strains. The study result was the elaboration of a probability method for occurrence of linear discontinuous ground deformation. The ability of risk assessment for the mentioned results of mining activity is more useful because since the 90’s of the last century this kind of phenomenon is more common. In addition, linear discontinuous ground deformations are huge problem nowadays for hard coal mining in Poland. Even few cases of their occurrence nearby sensitive structures may reduce the safety of their use and generate high costs of covering damages. Damages of the highway surface can be the example.

5

Wpływ konwergencji chodnika przyścianowego na proces przewietrzania sieci wentylacyjnej kopalni - badania modelowe

Walentek A., Janoszek T., Prusek S., Lubosik Z.

Przegląd Górniczy

|

2018

|

T. 74, nr 3

15--25

PL

W myśl aktualnie obowiązujących przepisów górniczych kopalnie węgla kamiennego zobligowane są do ciągłego przewietrzania wyrobisk górniczych w ilości zapewniającej utrzymanie w tych wyrobiskach wymaganego składu powietrza o określonej wilgotności i temperaturze, który zapewni właściwy komfort załóg górniczych zatrudnionych przy prowadzeniu eksploatacji pokładów węgla, zwłaszcza tych głęboko zalegających. Wszystkie wyrobiska górnicze, które stanowią elementy składowe sieci wentylacyjnej kopalni, powinny być przewietrzane w sposób umożliwiający utrzymanie prawidłowego stężenia tlenu na poziomie nie mniejszym niż 19% (objętościowo), a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu, takich jak metan, tlenek węgla czy dwutlenek węgla, powinny być utrzymywane na stałym niezmiennym poziomie. Przepływ powietrza w sieci wentylacyjnej kopalni może zostać zakłócony na skutek naturalnej konwergencji (deformacji) wyrobisk podziemnych, doprowadzając do zmiany jego pierwotnego przekroju poprzecznego. Zmniejszenie pola powierzchni wyrobiska skutkuje powstaniem lokalnych oporów w przepływie powietrza i zmianą potencjałów aerodynamicznych odcinków znajdujących się za zdeformowanym wyrobiskiem, co w rezultacie prowadzi do pojawienia się stanów awaryjnych w procesie przewietrzania sieci wentylacyjnej kopalni. W artykule przedstawiono wyniki prowadzonych badań modelowych wpływu prognozowanej konwergencji wyrobiska przyścianowego na proces przewietrzania wybranego odcinka sieci wentylacyjnej kopalni w pełnym ich przekroju. Proces modelowania zaciskania wyrobiska podziemnego prowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych w programie PHASE2. Proces modelowania wpływu zmian pola przekroju wyrobiska na proces przewietrzania wybranego odcinka sieci wentylacyjnej kopalni przeprowadzono z zastosowaniem metod numerycznej mechaniki płynów CFD w programie Ansys-Fluent.

EN

According to the current regulations, hard coal mines are obliged to constantly ventilate mine workings in an amount ensuring the required air composition with a certain humidity and temperature, which will ensure proper comfort for mining crews employed in coal mining, especially deep deposits. All underground workings which are part of the mine ventilation network should be ventilated in a way that allows to maintain proper oxygen concentration not lower than 19% (by volume), and the maximal allowable concentrations of gases in the air such as methane, carbon monoxide or carbon dioxide should be kept at a constant level. The air flow in the mine ventilation network may be disturbed due to the natural convergence (deformation) and lead to change its original cross-section. Reducing the cross-section of the mining excavation may cause local resistance in the air flow and changes in aerodynamic potentials, which leads to emergency states in the mine ventilation network. This paper presents the results of numerical simulations of the mining excavation convergence influence on the process of ventilation of a selected part of the mine ventilation network. The mining excavation convergence was modeled with use of the finite element method in the PHASE 2 program. The influence of changes in the cross-section of the mining excavation on the ventilation process of a selected part of the mine ventilation network was carried out using the computational fluid dynamics method (CFD) in the Ansys-Fluent program.

6

Geomechanics of interference between the operation modes of mine working support elements at their loading

Bondarenko V., Kovalevska I., Symanovych G., Sotskov V., Barabash M.

Mining Science

|

2018

|

Vol. 25

219--235

EN

The problem has been studied of reducing the materials consumption of a combined support in extraction mine workings and increasing their stability in a zone of stope works influence when reused mining of flat-lying coal seams at adjacent mining site. The mechanism has been developed of rock pressure manifestation in the vicinity of mine working and the loading of its support elements on the basis of the following key positions: the formation of zones of unloading and increased rock pressure around the mine working; the formation of areas of weakened and broken rocks, their interaction with support and holistic rock massif; development of stratification along the planes of weakening by thickness of a lithological variety and along the planes of bedding the adjacent lithotypes; partitioning of rock layer into blocks by fractures, by perpendicular planes of weakening and bedding planes, and other factors. The specific tasks have been solved by the finite element method according to the four-parameter spatial optimization scheme of the support interaction with a rock massif. The patterns have been determined of connection between the rational operation modes of mine working support elements and basic geomechanical factors, affecting significantly on the loading of these elements, as well as their interaction with different deformation and force characteristics.

7

Modelowanie numeryczne deformacji górotworu w rejonie drążonego tunelu

Dudek M., Tajduś K., Misa R., Sroka A.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2018

|

nr 9

3--13

PL

Przedmiotem artykułu jest szereg symulacji numerycznych dotyczących zachowania się górotworu fliszowego w rejonie drążonego tunelu. Analizie poddano zmianę stanu naprężenia i odkształcenia fliszowego masywu skalnego wokół tunelu. Do symulacji wykorzystano programy ABAQUS i RS2. Analizę wielowariantową przeprowadzono z wykorzystaniem modelu sprężysto-plastycznego Coulomba-Mohra. Uzyskane wyniki przedstawiono w formie wykresów oraz map naprężeń i przemieszczeń.

EN

Prediction of the rock masses deformations is very important element while designing tunnels. The paper presents a series of numerical simulations of flysch rock mass behaviour in the tunnel excavation region. The change of state of stress and displacement as a result of the excavation has been analysed. The Abaqus software and educational RS2 software uses the Finite Element Method was used for the calculations. Multi-variant analysis was performed using the Coulomb-Mohr hypothesis. The obtained results have been presented in the form of graphs and maps of stresses and displacements. The presented results of numerical calculations shows the influence of the change in the angle of the discontinuity inclination of the rock mass and their mechanical properties (i.e. normal and tangential stiffness) on the state of stress and strain in the tunnel area. Presented simulations allow engineers to visualize the potentially greatest threats and provide a quick protective response.

8

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.

9

Ocena zachowania się uskoku w sąsiedztwie eksploatacji w aspekcie zagrożenia sejsmicznego

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

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 99

185--197

PL

W artykule, na podstawie programu obliczeniowego bazującego na metodzie elementów skończonych, przeprowadzono numeryczne modelowanie eksploatacji w sąsiedztwie uskoku. Przyjęto, że uskok stanowi pojedyncza nieciągłość w postaci płaszczyzny zorientowanej pionowo, a warunki na stykających się powierzchniach definiuje prawo tarcia Coulomba. Rezultaty obliczeń dotyczyły reakcji uskoku na dodatkowe obciążenie wywołane eksploatacją górniczą, a także odnosiły się do wpływu zjawisk zachodzących w płaszczyźnie uskoku na bezpośrednie otoczenie pola eksploatacji. Zachowanie się uskoku analizowano w funkcji rozwoju eksploatacji opierając się na rozkładach naprężeń stycznych i poślizgu wraz z ich zasięgiem w płaszczyźnie uskoku oraz energii zdyssypowanej wskutek tarcia. Z kolei wpływ uskoku na jego otoczenie oceniano na podstawie zmian gęstości całkowitej energii odkształcenia sprężystego. Rezultaty przeprowadzonego modelowania numerycznego pozwoliły na sformułowanie wniosków dotyczących prowadzenia eksploatacji w sąsiedztwie dyslokacji tektonicznych w aspekcie kształtowania się poziomu zagrożenia sejsmicznego.

EN

This article concerns numerical modeling of the impact of mining operations on fault behavior, carried out on the basis of a calculation program based on the finite element method. It was assumed that the fault is a single discontinuity in the form of a vertically-oriented plane, and the conditions in which surfaces merge are defined by the right of the Coulomb friction. On the one hand, the calculations are related to the fault’s response to additional weight resulting from mining operations, and on the other, they are related to the impact that occurrences in the fault’s plane had on the immediate surroundings of the extraction center. The behavior of the fault was analyzed based on distributions in the plane of shear stress and slip, together with their range and energy dissipated due to friction. In turn, the impact of the fault on its immediate environment was analyzed based on variations in the total energy density of elasticity. The results of numerical modeling made it possible to draw conclusions concerning mining operation in the proximity of tectonic dislocations in the context of seismic hazard’s levels.

10

Przykłady zagrożeń powierzchni terenu deformacjami nieciągłymi typu powierzchniowego ujawniające się nad zlikwidowanymi podziemnymi wyrobiskami górniczymi

Tajduś K., Sroka A., Misa R., Dudek M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

T. 19, nr 3

3--10

PL

Artykuł przedstawia kilka zdarzeń deformacji nieciągłych typu powierzchniowego, które ujawniły się na powierzchni terenu w rejonach zlikwidowanych podziemnych kopalń. Autorzy przedstawili opis warunków, które doprowadziły po powstania deformacji, a następnie przedstawiono sposoby ich rewaloryzacji.

EN

The article provides some examples of the surface-type discontinuous deformations that occurred on the ground surface in the regions of closed mines. The authors present a description of the conditions that led to the deformations and then the indicated mode of their restoration.

11

Laboratoryjne badania akustyczne skał pod kątem potrzeb hydraulicznego szczelinowania

Moska R.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 2

81--89

PL

Niniejsza praca przedstawia wstępne wyniki badań laboratoryjnych dynamicznych parametrów sprężystości z wybranych polskich złóż węglowodorów. Do analiz zostały wybrane trzy próbki rdzeniowe: dolomit oraz dwa rodzaje piaskowca różniące się zawartością minerałów ilastych. Badania wykonano w warunkach odpowiadających tym, które panują w odwiercie. Zostały przeprowadzone symulacje zmian ciśnienia nadkładu, ciśnienia efektywnego i temperatury tak, aby zaobserwować ich wpływ na prędkość fal akustycznych P i S. Do przestrzeni porowej jednej z próbek zatłaczano media o zbliżonej gęstości i lepkości: solankę 2% KCl oraz „martwą”, lekką ropę naftową. Zaobserwowano przewidywany wzrost prędkości fal wraz ze wzrostem ciśnienia efektywnego i spadek prędkości wraz ze wzrostem temperatury, a także zmiany prędkości fal spowodowane obecnością mediów porowych. Zostały wyznaczone stałe sprężystości: współczynnik Poissona oraz moduł Younga. Uzyskane wyniki odniesiono do danych literaturowych. Sformułowano również wstępne wnioski dotyczące podatności badanych skał na zabiegi hydraulicznego szczelinowania.

EN

This paper presents the preliminary results of the laboratory measurements of the dynamic elasticity modules. The measurements were performed on selected Polish hydrocarbon reservoir rocks. Three core samples were chosen: dolomite and two types of sandstones which differed in the amount of clay minerals. The tests were performed under simulated reservoir conditions. During measurements, the simulations of the overburden pressure, effective pressure and temperature changes, were conducted in order to observe their influence on the velocities of the P and S waves. The studies of one of the samples were carried out on dry and saturated by 2% KCl brine and light dead oil. Both of these liquids had similar density and viscosity. Expected changes in velocity caused by changes of pressure, temperature and type of pore fluid were observed. Poisson’s and Young’s ratio, were calculated. The results were related to the data available in the literature. Finally, preliminary conclusions, concerning the susceptibility of the studied rocks to hydraulic fracturing treatment were formulated.

12

Geomechanical modelling of Paleozoic Shale Gas Formation: a case study from the Baltic Basin, northern Poland

Słota-Valim M., Sowiżdżał K., Jędrzejowska-Tyczkowska H.

Geology, Geophysics and Environment

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

249--269

EN

The article presents the importance and position of geomechanical modelling workflow in reservoir characterization studies dedicated to unconventional shale reservoirs. We show the results of 3D geomechanical modelling carried out in an onshore area within the Baltic Basin, northern Poland, where the Silurian and Ordovician shale formations are the exploration targets. The fundamental elements of the methodology, processes, and available datasets used in the modelling are discussed. The petrophysical, elastic, and mechanic properties of the rock were applied in the modelling process, along with the principal stresses and pore pressure in the geological formation. Moreover, the main calculation methods and data requirements for the Mechanical Earth Model construction are discussed. A comprehensive 3D geomechanical model was constructed, providing important information to engineers and decision makers which allows them to optimize well placement, the direction of the horizontal section of the borehole and the parameters of hydraulic fracturing treatment. The model can identify zones of higher potential within the area of interest in terms of efficient stimulation treatment design.

13

Badania eksperymentalne wpływu dwutlenku węgla na strukturę porowatą i właściwości mechaniczne skały łupkowej

Miedzińska D.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2017

|

Vol. 66, nr 4

167--178

PL

Skały łupkowe są formacjami geologicznymi, może w nich występować materia organiczna, dzięki której mogą powstać niekonwencjonalne złoża gazu. Podczas ich interakcji z dwutlenkiem węgla, który może być stosowany jako czynnik szczelinujący do wydobycia gazu, zachodzi wiele zjawisk mających wpływ na strukturę i parametry wytrzymałościowe skały. W pracy przedstawiono badania zmian struktury skały łupkowej pod wpływem oddziaływania dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym oraz ich wpływ na właściwości wytrzymałościowe skały. Badania strukturalne zostały przeprowadzone przy użyciu technik mikroskopowych przy różnych powiększeniach obrazu. Jako test właściwości wytrzymałościowych przyjęto próbę jednoosiowego ściskania. W wyniku prac zaobserwowano pewną zależność. Im bardziej zmniejszyła się porowatość badanej próbki po infiltracji dwutlenkiem węgla w małych powiększeniach, tym bardziej zwiększyła się jej porowatość w dużych powiększeniach i tym mniejszą osiągnęła wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie.

EN

Shale rocks are geological formations which can be unconventional gas reservoirs. During their interaction with carbon dioxide, which can be used as a fracturing fluid in shale gas recovery process, many phenomena take place that can influence rock structure and mechanical properties. The research on changes in rock structure under super critical carbon dioxide interaction and their influence of shale properties were presented in the paper. The structural tests were carried out with the use of microscopic techniques with different resolutions of visualization. The uniaxial compression test was applied as a mechanical properties’ assessment experiment. As a result of research, some dependence was observed. The bigger decrease was in porosity after infiltration in lower zooms, the bigger increase in porosity in high zooms and mechanical properties was noticed.

14

The influence of natural climatic factors on the geomechanical properties of siliceous limestones from Kazimierz Dolny (Poland)

Pinińska J., Bobrowska A., Łukasiak D.

Studia Quaternaria

|

2016

|

Vol. 33, Nr 2

103--110

EN

Based on the example opoka, stone architecture of Kazimierz Dolny, modern research methods were applied to an analysis of geomechanical qualities of this special rock, selected very efficiently by medieval, local builders. Owing to theirs skill and the qualities of the chosen material, fortifications, religious and residential buildings have been preserved in good condition to the present day. It was analysed what factors of the opoka aging are the most responsible for their destruction resistance in the long time scale. The results of studies indicate that opokas have an increased ability to reduce the uniaxial compression strength due to the impact of cycling freezing and thermal shock. This observation shows that opokas are characterized by a high resistance to humidity.

15

Zastosowanie technologii górniczych w zabezpieczaniu Jaskini Szachownica I przed niekontrolowanym zawałem

Nierobisz A., Polus M.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 11

66--75

PL

W artykule zaprezentowano opis działań mających na celu zabezpieczenie Jaskini Szachownica I przed niekontrolowanym zawałem stropów sal jaskini. Działania te polegały na podparciu stropów w wybranych miejscach za pomocą żelbetowych filarów, sklejeniu spękanego górotworu poprzez zastosowanie iniekcji ciśnieniowej oraz ich zabezpieczeniu za pomocą obudowy kotwowej i kotwowo-cięgnowej.

EN

This paper presents a description of the actions designed to secure Szachownica I cave against uncontrolled roof fall. These activities included supporting ceilings in selected locations using reinforced concrete pillars, bonding fracture rock mass with glue injections and protecting the roof with roof bolting and truss system.

16

Slope stability analysis in open pit mines of Jebel Gustar career, NE Algeria – a multi-steps approach

Zahri F., Boukelloul M. L., Hadji R., Talhi K.

Mining Science

|

2016

|

Vol. 23

137--146

EN

Several types of instabilities can menace the personnel and equipment in the open cast mines. Their kinematicis dependent commonly on the nature, the structure, the fracturing and the strength of the rock mass. A scientific assessment vis-a-vis their equilibrium is suggested. For this task a considerable amount of field work must already carrying out to supply the necessary data ie: geometric, mechanic and geologic parameters. The main purpose of this research is identifying different modes of slope failures that may develop on the career “ENOF” of Jebel Gustar, by a multi-step analysis. For this task, i) a structural analysis; ii) an estimation of the rock mass and discontinuity mechanical properties, iii) a rating of the rock mass quality, iv) and a numerical simulation of the stability are procedurally used. The results matched well with the field observations. They proved the poor stability of the career, showing a typical example of a bad slope-design. The application of such approaches can help stabilizing the mine and ensure the safety and a sustainable production.

17

Influence of structural features and fracture processes on surface roughness: a case study from the Krosno Sandstones of the Górka–Mucharz Quarry (Little Beskids, southern Poland)

Pieczara Ł.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 3

85--93

EN

The paper presents the results of analysis of surface roughness parameters in the Krosno Sandstones of Mucharz, southern Poland. It was aimed at determining whether these parameters are influenced by structural features (mainly the laminar distribution of mineral components and directional distribution of non-isometric grains) and fracture processes. The tests applied in the analysis enabled us to determine and describe the primary statistical parameters used in the quantitative description of surface roughness, as well as specify the usefulness of contact profilometry as a method of visualizing spatial differentiation of fracture processes in rocks. These aims were achieved by selecting a model material (Krosno Sandstones from the Górka–Mucharz Quarry) and an appropriate research methodology. The schedule of laboratory analyses included: identification analyses connected with non-destructive ultrasonic tests, aimed at the preliminary determination of rock anisotropy, strength point load tests (cleaved surfaces were obtained due to destruction of rock samples), microscopic analysis (observation of thin sections in order to determine the mechanism of inducing fracture processes) and a test method of measuring surface roughness (two- and three-dimensional diagrams, topographic and contour maps, and statistical parameters of surface roughness). The highest values of roughness indicators were achieved for surfaces formed under the influence of intragranular fracture processes (cracks propagating directly through grains). This is related to the structural features of the Krosno Sandstones (distribution of lamination and bedding).

18

Przegląd metody wskaźnikowej przydatności masywu skalnego do celów górniczych RFRI w aspekcie możliwości wykorzystania w warunkach KGHM Polska Miedź S.A.

Janik D., Juszyński D., Gniewosz M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 9

399--404

PL

Artykuł przedstawia możliwości wykorzystania wskaźnika RFRI (Roof-fall Risk Index) [1] w warunkach KGHM Polska Miedź S.A. Została przedstawiona klasyfikacja, na podstawie której wskaźnik ocenia stateczność stropu oraz praktyczność poszczególnych czynników w warunkach KGHM Polska Miedź S.A. Autorzy określają wady oraz zalety poszczególnych czynników oraz możliwości rozwoju metod wskaźnikowych, uwzględniając najnowsze dostępne źródła analizy danych, w tym metody z wykorzystaniem nieinwazyjnych badań kontrolnych.

EN

The article presents the possibilities of using index RFRI (Roof-fall Risk Index) [1] in conditions of KGHM Polish Copper Ltd. Was presented classification on the under which index assesses the stability of the ceiling and practicality of each factor in conditions of KGHM Polish Copper Ltd. The authors define the advantages and disadvantages of specific factors and opportunities sentinel methods, taking into account the latest available sources of data analysis, including methods with the use of non-invasive examinations.

19

Metodyczne uwarunkowania badań geomechanicznych skał pobranych z dużych głębokości w trójosiowym stanie naprężenia

Dziedzic A., Łukaszewski P.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 1

3--10

PL

W artykule przedstawiono uwarunkowania metodyczne badań geomechanicznych mających na celu oznaczenie parametrów sprężystości i odkształcalności iłowców syluru i ordowiku oraz wapieni ordowiku pobranych z głębszych stref górotworu w dwóch rejonach. Parametry oznaczano przy zastosowaniu nieniszczących badań ultradźwiękowych, określając prędkość fali podłużnej (Vp) i dynamiczny moduł sprężystości (Ed), oraz w testach wytrzymałościowych trójosiowego ściskania w złożonym stanie naprężenia, wyznaczając moduł Younga (E) i współczynnik Poissona (v). Uzyskane wyniki wskazują na dużą zmienność właściwości geomechanicznych iłow-ców oraz na niewielkie ich zróżnicowanie uwarunkowane lokalizacją. Duży zakres zmian parametrów geomecha-nicznych utrudnia jednoznaczną interpretację wyników badań i ujednoliconą charakterystykę geomechaniczną tych skał. Do pełnego rozpoznania ich cech fizyczno-mechanicznych, niezbędnego przy zabiegach szczelinowania w strefach niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego, konieczne są więc precyzyjne analizy geomechaniczne, prowadzone na materiale pobranym z otworów wiertniczych w interwałach głębokości o jak największym zagęsz-czeniu. Przy doborze prób badawczych z rdzeni wiertniczych iłowców syluru i ordowiku niezbędne jest zatem uwzględnienie aspektu geomechanicznego.

EN

The paper presents methodological conditions of geomechanical tests used to determine the parameters of elasticity and deformability of Silurian and Ordovician shales and Ordovician limestones, which were taken from the deeper zones of the rock mass from the two different regions. The indicators were determined by using non-destructive ultrasonic tests, which determined the longitudinal wave propagation velocity (Vp) and dynamic module of elasticty (Ed). Young’s modulus (E) and Poisson’s ratio (ν) were calculated by using triaxial strength tests in com-plex stress state. The obtained results indicate a high variability of the geomechanical properties of shales and slight differences depending on their location. A large range of changes of geomechanical parameters, makes it difficult to unambiguously interpret results obtained from the tests. As a result, it is difficult to give unified geomechanical characteristics of these rocks. In order to comprehensively identify their physical and mechanical properties, which is necessary at hydraulic fracturing in unconventional reservoirs of natural gas, precise geomechanical analyses are required. For this reason, analysis should be carried out on material taken from the bore-holes in depth intervals with the highest density. During the selection of rock samples of Silurian and Ordovi-cian shales from drill cores, it is necessary to take into consideration the geomechanical aspects.

20

Convergence forecasting of gate roads taking into account logistical considerations on the basis of selected methods of time series

Ulaszek A.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

9889--9894, CD3

EN

The paper presents the possibility of using the weighted average method and the method of moving average, easy and effective trends forecast changes in cross gate roads using measurements of convergence. As an ex ample, the analysis used the results of measurements of the excavation R.A.G Anthratzit Ibbenbüren located at a depth of 1200 m.

PL

W artykule przedstawiono możliwość zastosowania wybranych metod szeregów czasowych, metody średniej ważonej i metody średniej prostej, do łatwej i efektywnej tendencji prognozowanych zmian przekroju wyrobisk korytarzowych przy wykorzystaniu pomiarów konwergencji. Jako przykład analizy wykorzystano wyniki pomiarów w wyrobiskach kopalni R.A.G Anthratzit Ibbenbüren znajdujących się na głębokości 1200 m.