W artykule omówiono aktualnie stosowane metody pomiarowe oceny zagrożenia wstrząsami sejsmicznymi w kopalniach podziemnych. Wskazano na szczególną przydatność tzw. metod „inwazyjnych”, w których układ pomiarowy jest umiejscowiony w obrębie stref wstrząsogennych (warstwy stropowe). Wspólnym wyróżnikiem interpretacyjnym wyników pomiarów tymi metodami są zmiany objętościowe masywu skalnego i struktury ośrodka skalnego. Większość wstrząsów występuje bowiem po anomalnym wzroście objętości stropowych partii górotworu. Poprzedzający wstrząsy wysokoenergetyczne proces deformacji górotworu trwa kilka-kilkanaście dni i zachodzi na względnie dużej powierzchni/objętości. Tym samym wymienione ramy przestrzennoczasowe tego procesu stwarzają korzystne warunki dla jego monitorowania z dalszej odległości, pod warunkiem zastosowania odpowiednio dobranych i czułych metod pomiarowych.
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.
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.
W umownym podziale pokładów węgla kamiennego z uwagi na uwarunkowania decydujące o możliwości stosowania odpowiednich systemów eksploatacji wyróżniono pokłady o dogodnych i uciążliwych warunkach do eksploatacji systemem ścianowym z zawałem stropu. Podział taki pozwolił na identyfikację systemów krótkofrontowych i specjalnych, wykorzystywanych w obszarach, w których uwarunkowania sprawiają, że zastosowanie systemu ścianowego z zawałem stropu jest utrudnione. Ocena tych systemów wybierania wskazała na możliwości ich praktycznego wykorzystania w polskich kopalniach węgla kamiennego.
EN
The agreed-upon classification of coal strata with regard to the conditions that de-termine the possibility to use particular mining systems distinguishes strata with easy and difficult conditions for wali mining system with fali of roof. This kind of division allows the identification of short-front and special systems used in areas where the conditions make the use of wali systems with fali of roof difficult. The assessment of these winning systems indicated the possibility of their practical use in Polish coal mines.
W artykule wprowadzono podział pokładów węgla kamiennego z uwagi na uwarunkowania decydujące o możliwości stosowania odpowiednich systemów eksploatacji. Podział taki pozwolił na identyfikację długofrontowych systemów ścianowych z zawałem stropu, stosowanych w dogodnych warunkach zalegania pokładów oraz pozostałych systemów eksploatacji, wykorzystywanych w warunkach uciążliwych. Omówione zostały systemy ścianowe z zawałem stropu stosowane w pokładach cienkich, średniej grubości i grubych. Przeprowadzona ocena umożliwiła wskazanie podstawowych kierunków rozwoju ścianowych systemów eksploatacji węgla kamiennego w Polsce.
EN
The article classifies the coal beds with regard to the conditions that decide on the possibility of using particular mining systems. The classification allows identification of longwall systems with fali of roof used in comfortable conditions and other mining systems used in burdensome conditions. The wali systems with fali of roof used in thin, medium and thick beds are discussed. The assessment allowed to show main directions of development of wali systems in coal mining in Poland.
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.
Zakwestionowano skuteczność i poddano krytyce zarówno stosowane dotychczas metody gospodarowania zasobami w podziemnych kopalniach jak też metody kontroli i oceny gospodarności osiąganej w tym zakresie. Wskazano na konieczność wzmocnienia ekonomicznych podstaw zarządzania wnętrzem podziemnych zakładów górniczych oraz nieodzowność usprawnienia metod planowania działalności inwestycyjno-produkcyjnej - aby na tym "fundamencie" - można było wdrożyć w kopalniach metodę zrównoważonego zczerpywania złoża. Podkreślono konieczność angażowania się Organu Koncesyjnego oraz Władz Górniczych w kontrolę rzetelności analiz ekonomicznych sporządzanych przez przedsiębiorcę w opracowywanych projektach zagospodarowania złoża oraz planach ruchu zakładu górniczego.
EN
Questioned here has been the effectiveness of, and subjected to criticism have been both the mothods of mineral deposits administration in underground mines as well as the methods of control and assessment of the economy gained. Indicated has been the necessity of strengthening of the economic grounds for administering the underground interior of mining operation units and the indispensability of making more efficient the methods of planning the investment and production activities, so as to make the implementation in mines of sustained mineral deposit exhaustion method on the basis of this "foundation" possible. Emphasized has been the necessity of involvement of the licence-granting organ and the mining authorities concerned in examination of reliability of the economic assessments made by the operator and included both in the deposit development projects and in the mine operation plans under elaboration.
W artykule omówiono warunki prowadzenia podziemnej eksploatacji złóż pokładowych na pasy (rys.7) z zachowaniem warunku utrzymywania pod chronionymi obiektami maksymalnych obniżeń terenu (rys.5), które pozwalają na pełną ochronę obiektów powierzchniowych.
EN
Discussed in the article are the conditions of running an underground mining operation in bedded deposits by strips (Fig.7) and with observing the condition of maintaining maximum land surface subisdence values (Fig.5) that allow for ensuring full protection of the surface structures.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.