Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Polskie doświadczenia w likwidacji szybów. Część 13. Geotechniczne skutki zamiany szybu na studnię głębinową

Czaja P.

Wiadomości Górnicze

|

2012

|

R. 63, nr 3

179--185

PL

W polskim górnictwie węglowym na 397 szybów zlikwidowanych w ostatnim czasie, 24 zamieniono na odwadniające studnie głębinowe. We wszystkich przypadkach zarówno zatopienia kopalni, jak też zamianie szybu na studnię głębinową należy się liczyć z całkowitą zmianą warunków pracy obudowy wyrobisk górniczych, a zwłaszcza obudowy szybów. W artykule opisano wpływ wody kopalnianej na obudowę szybu, postępującą korozję obudowy i zbrojenia szybu zatopionego, wpływ nawodnienia formacji skalnych na stateczność szybu, parametry geotechniczne skał, odporność skał na działanie wody, przeanalizowano skutki zmiany parametrów geotechnicznych skał.

EN

In the Polish coal mining out of 397 liquidated shafts 24 have been turned into drainage deep wells in recent time. In all cases of both the flooding of the mine as well as turning of a shaft into a deep well one must take into account a complete change in operation conditions of the support of mine workings, and especially those of the shafts' lining. The article describes the impact of mine water on the shaft's lining, progressive corrosion of the lining and the reinforcement of the flooded shaft, the influence of hydration of the rock formations on the stability of the shaft, geotechnical parameters of rocks, resistance of rocks to effect of water. The outcome of the change of geotechnical parameters of rocks has been analyzed.

3

Metody wstępnego przetwarzania obrazu w wizyjnym systemie monitoringu stanu technicznego obudowy szybowej

Heyduk A., Kleta H.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2011

|

R. 49, nr 10

40-46

PL

W artykule opisano wybrane metody przetwarzania obrazu wykorzystywane w opracowywanym systemie wizyjnego monitoringu stanu technicznego obudowy szybowej. Przedstawiono ilościowe zależności między rozmiarami obiektu rzeczywistego a wielkością obrazu na przetworniku kamery cyfrowej. Opisano sposób homomorficznej korekcji niejednorodności oświetlenia oraz metody filtracji spękań i zarysowań stosowane do obrazów obudowy szybowej. Wyniki mogą zostać wykorzystane do tworzenia tzw. rzeczywistości rozszerzonej w istotny sposób ułatwiającej człowiekowi analizę sytuacji i podejmowanie decyzji.

EN

The article features selected methods of image processing used in the developed visual system for monitoring technical condition of the shaft lining. The authors presented quantitative dependencies between the size of a real object and the size of its image on a digital camera converter. The following methods were discussed: the method of homomorphic correction of uneven lightning, and the method of filtering the cracking lines and scratches used, both used for the images of the shaft lining. The results can be used to create the so called extended reality which makes it easier to analyze a situation and make a decision.

4

Zagadnienia projektowania obudowy długotrwałych wyrobisk podziemnych. Część II. Wybrane modele obliczeniowe

Wichur A.

Budownictwo Górnicze i Tunelowe

|

2010

|

nr 1

1-12

PL

W artykule (w obu jego częściach) przybliżono specjalistom-projektantom przekonanie, że projektowanie obudowy wyrobisk podziemnych stanowi pewien proces doskonalenia zasad towarzyszący pogłębianiu wiedzy o własnościach górotworu i materiałów obudowy. W rozdziale 2 (nr 4/2009) omówiono obecnie stosowane zasady projektowania, które poprzedzono krótkim rysem historycznym. W rozdziale 3 (nr 1/2010) omówiono ważniejsze modele obliczeniowe stosowane obecnie w obliczeniach projektowych. Całość rozważań zakończona jest wnioskami, kreślącymi dalsze kierunki rozwoju metod projektowania obudowy.

EN

The article (in both its parts) brought closer a conviction to professionals-designers that designing of support for underground workings constitutes a process of refinement of rules accompanying the intensification of knowledge acquisition about the properties of rockmass and materials for the support. In Chapter 2 (No 4/2009) current rules of designing were discussed, which were preceded by a brief historical feature. In Chapter 3 (No 1/2010) more important computational models, currently used in calculations during the designing process, were discussed. The whole discussion is completed with conclusions sketching future directions of the support's designing methods development.

5

Obudowa szybów w warunkach znacznych ciśnień deformacyjnych górotworu

Chudek M., Kleta H., Wojtusiak A., Chudek M.D. M.D.

Budownictwo Górnicze i Tunelowe

|

2010

|

nr 2

7-9

PL

W przypadku występowania znacznych ciśnień deformacyjnych górotworu na obudowę szybów – praktycznie niemożliwe jest zabezpieczenie wyłomu szybowego za pomocą typowych konstrukcji obudowy sztywnej. Szczególnie znacznych ciśnień deformacyjnych należy się spodziewać w przypadku szybów przechodzących przez grube warstwy soli zalegających na dużych głębokościach, na których pierwotne ciśnienia pionowe przekraczają wytrzymałość soli na ściskanie. Ze zwiększonymi ciśnieniami deformacyjnymi należy się liczyć również w przypadku wpływu na szyb deformacji od eksploatacji górniczej. W artykule przedstawiono rozwiązanie konstrukcyjne obudowy szybowej wykorzystujące jej nośność do hamowania pełzania skał otaczających już od momentu wykonania tej obudowy oraz rozwiązanie obudowy umożliwiające pełzanie ociosu przy zachowaniu stałej średnicy szybu.

EN

If there is a significant deformation pressure of the strata on the lining of the shafts - it is virtually impossible to secure the shaft's break-through with the use typical construction of a rigid lining. Particularly significant pressure deformations should be expected in the case of shafts passing through thick layers of salt bedded at great depths, where the initial vertical pressure exceeds the compressive strength of salt. One should take the account of increased deformation pressures also in the cases of deformation resulting from the impact of mining operations on the shaft. The article presents the design solution of a shaft's lining using its bearing capacity to inhibit creeping of surrounding rocks just from the moment of execution of the lining and the solution of the lining allowing for creeping of the rib while maintaining a constant diameter of the shaft.

6

Kompleksowa metoda interpretacji wyników nieniszczących badań wytrzymałości betonu obudowy szybowej

Bock S.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2009

|

nr 3

19-32

PL

W badaniach jakości obudowy szybów, będących głównymi drogami komunikacyjnymi w kopalniach podziemnych, określenie parametrów mechanicznych i fizykochemicznych obmurza, a przede wszystkim wielkości ich zmian w stosunku do wartości początkowych, ma decydujące znaczenie dla prawidłowej oceny stanu technicznego całej konstrukcji. W artykule, który został opracowany na podstawie pracy doktorskiej, przedstawiono metodę pozwalającą na zminimalizowanie błędu oszacowania wytrzymałości na ściskanie betonu, powszechnie stosowanego jako materiał obudowy w czynnych szybach GZW. Efektem przeprowadzonych badań laboratoryjnych i dołowych było opracowanie wzorów oraz programu do obliczania wytrzymałości na ściskanie w zależności od liczby odbicia i prędkości fal ultradźwiękowych metodą łącznej interpretacji wyników. Opracowane wzory mogą być wykorzystane zarówno w przypadkach obudów betonowych, z których pobrano próbki rdzeniowe, jak i obudów, z których pobranie próbek było niemożliwe. W procesie weryfikacji wzorów wykazano, że ich zastosowanie do interpretacji wyników nieniszczących badań obudowy szybowej w zasadniczy sposób poprawiło wiarygodność oceny wytrzymałości betonu na ściskanie.

EN

In testing quality of shaft linings, which are main communication passages in underground mines, determining mechanical and physio-chemical parameters of a lining, and above all rate_of their change in relation to initial values, has decisive meaning for the proper assessment of the technical state of the whole construction. In the article, which was drawn up on the basis of Doctoral Thesis, a method which allows to minimize estimation error of concrete compressive strength, widely used as a lining material in active GZW (Uppersilesian Coal Basin) shafts, was presented. The effect of conducted laboratory and underground testing was developing patterns and a programme to measure compressive strength, depending on number of rebounds and ultrasound waves speed with a method of combined interpretation of results. Developed patterns can be used both in case of concrete lining, from which core samples were collected, as well as linings, from which taking samples was impossible. In the process of their verification it was demonstrated, that their application in interpreting results of non-destructive testing of shaft lining has, in principle improved the credibility of assessment of concrete compressive strength.

7

Zagadnienia projektowania obudowy długotrwałych wyrobisk podziemnych

Wichur A.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2009

|

R. 33, z. 3/1

407-436

PL

Budownictwo podziemne w Polsce doznało szybkiego rozwoju w okresie koniunktury w górnictwie, a pogarszające się warunki geologiczno-górnicze stały się stymulatorem do konstrukcji nowych rodzajów obudowy. Szczególną rolę odegrały konstrukcje nowych typów obudowy wyrobisk długotrwałych (szyby, przecznice, komory itp.). Praca stanowi przegląd podstawowych dokonań w tym zakresie. Przedstawione typy obudowy oraz metody ich obliczeń były rezultatem wieloletnich prac badawczych oraz doświadczeń praktycznych. W procesie projektowania zastosowano wiele modeli obliczeniowych. Związana z nimi praktyka projektowa pozwala na wykorzystanie opracowanych metod w obliczeniach statycznych innych budowli podziemnych, np. tuneli komunikacyjnych, hydrotechnicznych itp.

EN

Underground construction in Poland underwent a rapid development over the period of prosperity in mining and the worsening geological-mining conditions became the incentive to create new constructions of support. A particular role was taken by long-term excavations' support and lining (shafts, crosscuts, chambers etc.). The paper constitutes the review of base achievements in this field. The types of the support and lining presented and the methods for their calculations were the results of many years of research and practical experiments. Many calculation models were used in the design process. The designing practice related allow to use these in statical calculations of other underground structures, like communication tunnels, hydroengineering objects etc.

8

Zagadnienia projektowania obudowy długotrwałych wyrobisk podziemnych. Część I. Zasady projektowania

Wichur A.

Budownictwo Górnicze i Tunelowe

|

2009

|

nr 4

1-9

PL

Celem autora tego artykułu jest przybliżenie jego tematyki specjalistom-projektantom, pokazanie, że projektowanie obudowy wyrobisk podziemnych stanowi pewien proces doskonalenia zasad towarzyszący pogłębianiu wiedzy o własnościach górotworu i materiałów obudowy. W rozdziale 2 omówiono obecnie stosowane zasady projektowania, które poprzedzono krótkim rysem historycznym. Rozdział 3 poświęcony jest omówieniu ważniejszych modeli obliczeniowych stosowanych obecnie w obliczeniach projektowych. Całość rozważań zakończona jest wnioskami, kreślącymi dalsze kierunki rozwoju metod projektowania obudowy.

EN

The aim of the author of this article is to acquaint the subject matter to specialists-designers to show that the designing of underground workings' support is a process of refinement of rules accompanying the acquisition of knowledge about the properties of rockmass and materials of the support. Chapter 2 discusses the current rules of designing, which were preceded by a brief historical feature. Chapter 3 is devoted to discussion of more important computational models currently used in the design calculations. The whole discussion is completed with conclusions determining future development directions of designing methods of the support.

9

Zastosowanie aparatury georadarowej do oceny stanu technicznego obudowy szybów i podszybi

Prusek S., Stałęga S., Bock S.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2007

|

nr 3

17-21

PL

W artykule opisano aparaturę georadarową oraz podano praktyczne przykłady jej wykorzystania dla oceny obudowy szybów i podszybi w wybranych kopalniach węgla kamiennego. Podano rezultaty pomiarów dołowych wraz z ich analizą, a następnie opisano zalecane działania naprawcze.

EN

Described in the article has been the geo-radar equipment and practical examples of its application for the assessment of pit shaft and shaft bottom lining in selected hard coal mines have been given. Announced have been results of measurements in pits with their analysis and then the recommended repair measures have been described.

10

Wpływ częściowej likwidacji filara ochronnego szybu na bezpieczeństwo jego obudowy

Bauer J., Puła W., Wyjadłowski M.

Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2007

|

Vol. 76, nr 42

83-94

PL

W pracy przedstawiono obliczenia wskaźnika niezawodności obudowy szybu w czasie częściowej eksploatacji złoża filara ochronnego i związanych z tym zjawisk sejsmicznych. Przyjęto, że prawdopodobieństwo awarii wskutek zjawisk sejsmicznych zależy od zmiennej losowo prędkości drgań na obudowie szybu. Losowa prędkość drgań jest funkcją zmiennych losowych: energii, odległości wstrząsu, częstotliwości drgań. Estymacje rozkładów prawdopodobieństwa dla energii i częstotliwości przeprowadzono na podstawie rzeczywistych danych z pomiarów w kopalni. Do oceny prawdopodobieństwa awarii wykorzystano metody bazujące na tzw. wskaźniku niezawodności P Hasofera i Linda.

EN

Estimation of the shaft support reliability index during protecting pillar partial mining within rock massif with seismic shock accuracies is presented in the paper. It is assumed that failure probability due to para-seismic shock depends on a shaft support vibration velocity random variable. The velocity random variable is a function of random variables of energy, localization and support vibration frequency due to seismic shocks. Parameters of energy and frequency random variables distributions were evaluated taking into account about available archive data. Probability of support failure was calculated by means of the Hasofera and Linda synthetic reliability index.

11

Badania wytrzymałości oraz stateczności murowych i betonowych obódów szybowych

Jeleński A.

Przegląd Górniczy

|

2001

|

T. 57, nr 3

33-38

PL

W artykule omówiono skutki oddziaływania agresywnych wód kopalnianych na obudowę betonową szybów. Omówiono również sposób wykorzystania wyników badań wytrzymałości obudowy murowej do oceny jej stateczności. Przedstawiono także zagadnienie okresowych kontroli stanu technicznego obudów szybów będących w eksploatacji

EN

The results of aggressive mine waters influence on concrete shaft lining are discussed. The way of the strength research of brick shaft lining for its stability assessment is also discussed. The problem of the periodic check-up of working linings technical condition is also presented.

12

Determination method of the load capacity of a preliminary non-linear elastic flexible lining that co-operates with a physically non-linear. Frozen rockmass

Czaja P.

Archives of Mining Sciences

|

1999

|

Vol. 44, nr 1

91-113

EN

The co-operation of the lining with the rockmass depends on the ability of the two bodies to strain simultaneously and equally in value. The strain of the lining is forced by the rockmass which is being deformed under the influence of stresses. The critical unit strain of the concrete (= 2.5%O) is many times lower than the critical strain of a frozen rockmass (for a frozen Jankowice sandstone - 21.9%0) (Wichur et al., 1989) which results in the exhaustion of the load capacity of the rockmass - rigid lining system. One of the methods that aims at the increase of the load capacity of such systems is making the rockmass more flexible. This allows for more significant deformations of the lining and creates the conditions for "adding" extra load to the rockmass. So far, when designing the co-operation of the flexible lining with the rockmass, a linear elasticity of the two bodies has been assumed. Making the concrete lining more flexible with wooden inserts, however, results in the fact that the stress and strain characteristics of the material obtained is a curve given by a cubic equation. The paper analyses thoroughly the problem and attempts to find an analytical solution that would enable the determination of the load capacity of the system: physically non-linear elastic rockmass - non-linear elastic preliminary lining.

PL

Współpraca obudowy z górotworem uwarunkowana jest zdolnością do jednoczesnych i równych co do wartości odkształceń obydwu ośrodków. Odkształcenia obudowy wymuszone są przez deformujący się pod wpływem naprężeń górotwór. Względne odkształcenia krytyczne betonu (ekr - 2,5%O) są wielokrotnie niższe niż krytyczne odkształcenia zamrożonego górotworu (dla zamrożonego piaskowca Jankowice ekr = 21,9%o) (Wichur et al., 1989), co sprawia że nośność układu górotwór - obudowa sztywna zostaje szybko wyczerpana. Jedną z metod zwiększenia nośności takiego układu jest upodatnienie obudowy, które pozwalając na jej większe odkształcenia stwarza warunki do "dociążenia" górotworu. Do tej pory przy projektowaniu współpracy obudowy upodatnionej z górotworem zakładano sprężystość liniową obydwu ośrodków, natomiast upodatnienie obudowy betonowej wkładkami drewnianymi sprawia, że charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa powstałego nowego materiału jest krzywą opisaną równaniem trzego stopnia. Praca poniższa analizuje dogłębnie zagadnienie oraz podejmuje próbę znalezienia analitycznego rozwiązania zadania pozwalającego na wyznaczenie nośności układu: fizykalnie nieliniowy górotwór - nieliniowo sprężysta obudowa wstępna.