Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Geomechanical analysis of location and conditions for mining-induced tremors in LGOM copper mines

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

Journal of Sustainable Mining

|

2017

|

Vol. 16, iss. 3

94--103

EN

This paper presents the results of the statistical analyses of rock mass seismicity associated with O/ZG Rudna exploitation and geomechanical analyses concerning the location and conditions of tremor occurrences in LGOM conditions, illustrated by the example of O/ZG Rudna. As part of the statistical analyses, the assessment of rock mass seismicity formation in O/ZG Rudna throughout the whole mine area in the years 2006e2015 is presented, the results of which were the basis for subsequent geo-mechanical analyses. Within the parameters of seismic activity, the analysis covered the number of recorded events, the total value of energy emission and the index of individual energy expenditure. The presented analyses also refer to the locations of tremor source epicentres in relation to the exploitation front, distinguished into low energy and high energy tremors located ahead of the exploitation front, in the area of opening-up works and gobs. These recent results were the starting point for research and calculations on geo-mechanical analyses. These numerical calculations using the finite element method (FEM) carried out the energy density distribution of elastic deformation in the vicinity of the exploitation front. FEM calculations were designed to establish the factors and conditions that determine the location of tremor sources and the mechanism of rock destruction. Both of these factors are directly related to the magnitude of the energy emitted during the tremor. Appropriate energy measurements of elastic deformation have been adopted to determine rock mass areas which are potentially threatened by tremor occurrences of varying energy. Measures of the energy density of shear and volumetric strain enable the determination of the nature of rock mass destruction in the vicinity of mine workings, which in turn gives the basis for linking these measurements with tremor energy and location relative to the exploitation front. The results of numerical computations were compared with the results of statistical analyses on the locations of tremor sources with different energies in relation to the exploitation front in O/ZG Rudna.

2

Conditions of fault activation in the area of exploitation

Zorychta A., Burtan Z.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 3

509-519

EN

Exploitation of coal and copper ores in Poland quite often takes place in the areas of faults. It has been shown, that the exploitation close to the major tectonic disturbances may provoke high-energy tremors associated with activation of the faults and often resulting with rockbursts. Considering geomechanical model of the activation of the faults, it is assumed that this process is the result of the rock mass movement along the fault surface. Friction forces which occur at the fault plane provide the balance between the upthrow and downthrow. During the exploitation close to the fault, there is a change of stress at the fault plane and - as a result - the critical level is reached, while the rock masses move from the state of equilibrium to a state of unstable equilibrium. Sliding movement of the rock mass along the fault plane is associated with the activation of the fault. This movement, depending on the geomechanical parameters at the fault, may be stable or unstable, while the occurrence of unstable slide may result with the occurrence of tremors. The behavior of the fault presented in this paper and the resulting mathematical model allowed to define the conditions defining the possibility of activation of fault disturbances in the area of exploitation.

PL

Eksploatacja węgla kamiennego i rud miedzi w Polsce często prowadzona jest w rejonach uskoków. Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że eksploatacja w pobliżu dużych zaburzeń tektonicznych może powodować wystąpienie, związanych z uaktywnianiem się uskoków, wysokoenergetycznych wstrząsów niejednokrotnie skutkujących odprężeniami i tąpnięciami. W rozważaniach dotyczących geomechanicznego modelu uaktywniania się uskoku przyjęto, że proces ten jest skutkiem ruchu mas skalnych po powierzchni uskokowej. Na płaszczyźnie uskoku występują siły tarcia, które zapewniają równowagę pomiędzy skrzydłami wiszącym i zrzuconym. W trakcie eksploatacji w sąsiedztwie uskoku na płaszczyźnie uskokowej dochodzi do zmiany stanu naprężenia, wynikiem czego osiągnięty zostaje poziom krytyczny, a masy skalne przechodzą ze stanu równowagi trwałej do stanu równowagi nietrwałej. Przejawiający się poślizgiem ruch masy na płaszczyźnie uskokowej jest utożsamiany z uaktywnieniem się uskoku. Ruch ten w zależności od parametrów geomechanicznych panujących na uskoku, może odbywać się w sposób stabilny lub niestabilny, a wystąpienie poślizgu o niestabilny charakterze, może skutkować zaistnieniem wstrząsu. Przedstawiony w artykule sposób zachowania się uskoku oraz wynikający z niego aparat matematyczny pozwolił na określenie warunków definiujących możliwość uaktywniania się zaburzenia uskokowego w sąsiedztwie prowadzonej eksploatacji.

3

Geomechaniczny model ośrodka transwersalnie izotropowego jako uproszczony model górotworu uwarstwionego

Burtan Z.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2011

|

R. 35, z. 1

13-23

PL

Rzeczywiste własności górotworu, składającego się z wielu warstw różniących się wartościami parametrów odkształceniowych, przemawiają za stosowaniem w pracach analitycznych, zajmujących się oddziaływaniem eksplotacji górniczej, geomechanicznego modelu górotworu uwarstwionego. Jednakże z uwagi na złożoność formuł opisujących ten model górotworu, a także częstą nieznajomość w praktyce ruchowej wszystkich parametrów odkształceniowych warstw, do celów tworzenia prognoz kopalnianych zamiast ośrodka wielowarstwowego można zastosować uproszczony model górotworu uwarstwionego z wykorzystaniem ośrodka transwersalnie izotropowego. W artykule zaproponowano sposób zastąpienia izotropowych warstw, zalegających poniżej prowadzonej lub dokonanej eksploatacji, jedną warstwą transwersalnie izotropową. Zdefiniowano równanie biharmoniczne definiujące stan naprężenia w tej warstwie oraz przedstawiono ogólne formuły transformat składowych tensora naprężenia i wektora przemieszczenia. Wzory te, na podstawie odpowiednich warunków brzegowych, pozwalają na określenie stanu naprężenia i przemieszczenia w dowolnym punkcie analizowanego ośrodka skalnego, zastąpionego ośrodkiem transwersalnie izotropowym.

EN

In consideration of real properties of rock mass built of several strata differing in their strain-related parameters, the gemechanical model of rock strata seems a good solution to be used in analytical studies of mining impacts. On the other hand, the formulas governing such model are most complex, besides, not all strain parameters are available during the mining operations, so underlying mining forecasting are simplified models of rock strata based on the models of a transversely isotropic medium. The author suggests how to represent isotropic strata underlying the level being mined by a single, transversely isotropic stratum. These principles together with precisely controlled boundary conditions allow for finding the state of stress and displacement at an arbitrary point in the analysed rock medium, represented by the transversely isotropic medium.

4

Geomechaniczny model górotworu uwarstwionego

Burtan Z.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 3/1

33-42

PL

Z analizy publikacji dotyczących oddziaływania eksploatacji górniczej na otaczający je górotwór wynika, iż znaczna część prac z tego zakresu bazuje na rozwiązaniach teoretycznych. Charakterystyczne dla metod analitycznych, pozwalających na uzyskanie zamkniętych rozwiązań stanu naprężenia i odkształcenia, jest operowanie na pewnych modelach górotworu, co pociąga za sobą konieczność przyjmowania daleko idących założeń upraszczających. Jednym z takich uproszczeń jest traktowanie górotworu jako ciągłego ośrodka jednorodnego, co nie odzwierciedla rzeczywistej budowy górotworu, który w większości przypadków zbudowany jest z warstw o różnych własnościach geomechanicznych. W artykule przedstawiono zasady tworzenia geoomechanicznego modelu górotworu uwarstwionego, pozwalającego na podstawie odpowiednich warunków brzegowych na określenie składowych tensora naprężenia i wektora przemieszczenia w dowolnym punkcie analizowanego ośrodka skalnego, zalegającego poniżej prowadzonej lub dokonanej eksploatacji. Zaprezentowany aparat matematyczny może być wykorzystywany tak do celów poznawczych, jak i aplikacyjnych.

EN

Most studies exploring the influence of mining on the adjoining rock strata are based on theoretical solutions. Generally, analytical methods enabling us to find the stress and strain states have to be supported by various models of rock strata, and modelling normally involves simplifying assumptions. A typical assumption is that the rock strata should be treated as a continuous and homogeneous medium, which does not reflect its real structure. Typically, particular rock strata display entirely different geomechanical properties. This paper outlines the principles of creating a geomechanical model of stratified rock, enabling us to find components of stress tensor and displacement vector at an arbitrary point of the rock strata below the mined out level, for the given boundary conditions. The proposed mathematical tools might be well used in cognitive and applied studies.