Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of time-based parameters of longwall panel exploitation on objects inside rock mass and on the surface

Sroka A.

Archives of Mining Sciences

|

2009

|

Vol. 54, no 4

819-826

EN

For fifty years the problem of suitable estimation of underground exploitation influence in time (especially exploitation velocity) on surface buildings has been a subject of scientific studies in numerous Mining Science Centers in Europe. The analysis carried out in German Corporation 'Deutsche Steinkohle AG' (from 1990 to 2000) revealed that the exploitation parameters like: velocity of exploitation, period of longwall stoppage (especially at the end of week), differences of velocity of exploitation between two immediate days and velocity of exploitation directly before or after longer stoppage, have a significant influence on damage structure in buildings. The analysis was based on the in-situ measurements of deformation and corresponding measurements of damage in buildings. The underground exploitation carried out incessantly (i.e. seven days in a week), with constant velocity, adjusted to the strength of buildings, is a very effective preventive measure from the perspective of mining damage. The publication presents formulas based on Knothe theory to calculate the value of longwall panel exploitation parameters in time, depending on: dynamic strength of buildings, mining conditions, as well as properties of overburden strata.

PL

Od 50 lat przedmiotem badań naukowych wielu europejskich instytutów badawczych jest problem oceny wpływu prowadzenia eksploatacji górniczej w czasie, w szczególności prędkości eksploatacji na obiekty budowlane, które znajdują się na powierzchni terenu. Prowadzone w latach 1990-2000 w niemieckim koncernie Deutsche Steinkohle AG badania, na bazie wyników pomiarów deformacji in situ oraz odpowiadającej im rejestracji i pomiarów uszkodzonych obiektów wykazały jednoznacznie, że parametrami prowadzenia eksploatacji ścianowej w czasie mającymi istotny wpływ na uszkodzenia obiektów są: prędkość eksploatacji górniczej, czas trwania postoju ścianowego (szczególnie na końcu tygodnia), różnica prędkości eksploatacji pomiędzy dwoma sąsiednimi dniami oraz prędkość eksploatacji bezpośrednio przed lub po dłuższym postoju ścianowym. Eksploatacja górnicza prowadzona ciągle, tj. 7 dni w tygodniu oraz ze stałą i dopasowaną do odporności obiektów prędkością jest bardzo efektywnym środkiem profilaktycznym z punktu widzenia szkód górniczych. W pracy zaprezentowano opracowane na podstawie teorii Knothego wzory, które umożliwiają wyznaczenie wartości parametrów prowadzenia eksploatacji ścianowej w czasie. Wzory te, zależą od odporności "dynamicznej" obiektów powierzchni, od danych geometrycznych opisujących projektowaną eksploatację górniczą oraz od własności nadległego górotworu w postaci parametrów teorii Knothego

2

The studies on the results of periodical stopping of the exploitation front in the seams of mineral coal with the use of surveying methods

Popiołek E., Ostrowski J., Sopata P., Wójcik A.

Archives of Mining Sciences

|

2003

|

Vol. 48, nr 2

155-195

EN

Based on surveying in mines "Wesoła" and "Ziemowit" the influence of the breaks in exploitation fronts on vertical translocations and horizontal deformations of the area surface was made. A very quick manifestation of the results of stopping and restarting the exploitation front within 24 hours for subsidence and 48 hours for horizontal deformations and the high intensity of this impact were found. These results manifest with very big changes in the increases of traslocations and horizontal deformations per day. They diminish with the stopping of the front till 10-30% of maximum values and then, after its restarting grow to maximum values within 1-2 days. Significantly greater irregularity of the course of the process of the rock mass deformation was observed. The results of the observations showed that discontinuous mining exploitation could unfavourably effect the buildings and the development of the area increasing the risk of damage. Presented in the paper results of the survey can be used as source material for the verification of existing views on this issue.

PL

Badania wpływu przestojów frontów ścianowych na przebieg przemieszczeń pionowych i deformacji powierzchni terenu zrealizowano w oparciu o pomiary geodezyjne przeprowadzone w dwóch rejonach eksploatacji pokładowego złoża węgla kamiennego. Pierwszy rejon wybrano nad eksploatacją ściany 104 (pokład 308) w obszarze górniczym kopalni "Wesoła", drugi natomiast - nad eksploatacją ściany 719 (pokład 207) w obszarze górniczym kopalni "Ziemowit". W obu przypadkach była to eksploatacja pierwszego pokładu prowadzona ścianowym systemem zawałowym z dużym postępem frontu osiągającym wartość do 12 m/dobę. Badania prowadzono wykorzystując specjalnie zastabilizowane linie obserwacyjne: W1 (Kopalnia "Wesoła") i Zl (Kopalnia "Ziemowit") - rys. 2 i 3. Współrzędne płaskie punktów obserwowanych wyznaczano przy zastosowaniu techniki satelitarnej GPS. Zakres pomiarów geodezyjnych obejmował wyznaczanie wysokości punktów oraz długości baz pomiarowych. Pomiary te wykonywano równocześnie tzw. metodą trzech statywów z wymuszonym centrowaniem z wykorzystaniem tachimetru elektronicznego. Obserwacje objęły cały okres wpływów górniczych, przy czym w okresie występowania najintensywniejszych wpływów pomiary realizowane były w cyklu dobowym (łącznie w obu rejonach przeprowadzono 77 serii pomiarowych). Zrealizowany zakres pomiarów linii, obserwacyjnych umożliwił wyznaczanie wartości podstawowych wskaźników deformacji oraz ich zmian szczególnie w okresach zatrzymań frontów eksploatacji i ponownych ich uruchomień. Już wstępna analiza wykazała, że skutki każdego z przestojów frontu eksploatacyjnego pod względem jakościowym okazały się zbliżone. Wskazuje to na podobną reakcję górotworu na nieciągłe prowadzenie frontów eksploatacji w obu rejonach bawczych. W celu ilościowego opisu wpływu przestojów frontu eksploatacji na przebieg obniżeń terenu sporządzono wykresy obniżeń w czasie wybranych punktów linii obserwacyjnych (rys. 4 i 11). Wyraźnie widoczne są charakterystyczne "wypłaszczenia" wykresów po zatrzymaniu frontu eksploatacji złoża i ponowne przyspieszenie obniżeń po ponownym jego uruchomieniu. Efekt nierównomierności przebiegu obniżeń punktów w czasie najbardziej widoczny jest w analizie przyrostów obniżeń w jednodobowych interwałach czasu, na co pozwoliły przeprowadzone pomiary geodezyjne. Celem przeprowadzenia dokładniejszej analizy wyżej opisanego efektu sporządzono wykresy przyrostów obniżeń w czasie rys. 6, 7 i 16) dla trzech reprezentatywnych punktów linii W l i Z l. Na tych wykresach obserwuje się podobny efekt spowolnienia procesu narastania obniżeń po upływie doby od zatrzymania frontu eksploatacji oraz jego przyspieszenia po upływie doby od ponownego rozpoczęcia urabiania. Wyniki wykoanych w tym okresie obserwacji bezspornie wykazały, że górotwór reaguje bardzo szybko na wszelkie zaburzenia ciągłości eksploatacji, co nie potwierdziło wcześniejszych poglądów tygodniowego bądź nawet dłuższego czasu takiej reakcji. W aspekcie ilościowym zauważyć można, że zmiany przyrostów obniżeń punktów zależą zarówno od czasu trwania przerwy eksploatacyjnej, jak też od odległości krawędzi eksploatacji od obserwowanego punktu w trakcie przestoju. Dobowy przyrost obniżeń w rejonie I zmniejszał się maksymalne z wartości około 20 mm/dobę przy postępującym froncie do 3 -5 mm/dobę po jego zatrzymaniu. Większe różnice obserwowano w rejonie II, w którym dobowy przyrost obniżeń po zatrzymaniu frontu eksploatacji, zmniejszał się maksymalne z wartości około 35 mm/dobę do 5-7 nm/dobę. Analiza obserwowanych odkształceń poziomych czasie (rys. 8 i 13) w obu rejonach badań prowadzi do spostrzeżenia, iż w efekcie zatrzymania i ponownego umchomienia frontu eksploatacji, występują zaburzenia tych przebiegów polegające na zminach dobowych przyrostów odkształceń baz pomiarowych. Dla dokładniejszej analizy tego zjawiska sporządzono dla wszystkich odcinków linii pomiarowych Wl i ZI wykresy przyrostów odkształceń poziomych w czasie (przykładowo dla boku 1-2 rys. 9 i dla boku 21 -213 rys. 14). Na wykresach obserwuje się efekt wahania przyrostów odkształceń poziomych w interwałach czasowych nie przekraczającch 2-3 doby (czasami nawet jednej doby) od zatrzymania lub ponownego uruchomienia frontu eksploatacji. Zmiany polegają na tym, że każda baza pomiarowa, w czasie obejmującym przerwę eksploatacyjną oraz okres ponownego uruchamiania frontu eksploatacyjnego, podlega niewielkiemu ściskaniu lub rozciąganiu, niezależnie o tego, czy w tych okresach znajduje się w fazie odkształceń rozciągających czy ścikających. Na podstawie analizy wartości zmian odkształceń poziomych można stwierdzić, że fluktuacje spowodowane przerwami eksploatacyjnymi nie zaburzają zasadniczo generalnego trendu zmian tego wskaźnika deformacji. Szczegółową analizę. utrudniał fakt występowania niewielkich wartości dobowych przyrostów dkształceń poziomych, mieszczących się w większości przypadków w granicach dokładności ich rejestracji. Podsumowując przeprowadzone badania należy stwierdzić, że pozwoliły one po raz pierwszy na uzyskanie jednoznacznego obrazu wpływu przestojów ścianowych frontów eksploatacji na przebieg procesu deformacji powierzchni terenu. Generalnie należy stwierdzić, że nieregularne prowadzenie eksploatacji górniczej (w szczególności jej zatrzymania i ponowne umchomienia) w dużo większym niż dotychczas przypuszczano stopniu zaburzają przebieg procesu deformacji górotworu i powierzchni terenu. Po zatrzymaniu frontu eksploatacji zaobserwowano znaczny spadek dobowych przyrostów obniżeń (do 20% wartości maksymalnych), Efekt zatrzymania frontu ujawniał się już po jednej dobie od momentu zatrzymania eksploatacji i trwał 2-3 doby. Po ponownym uruchomieniu frontu eksploatacji również po okresie jednej doby następował szybki przyrost obniżeń dobowych i po 2-3 dniach osiągał wartości obserwowane przy ciągłym przebiegu frontu. Reakcja na przestoje frontów eksploatacji w obserwowanych odkształceniach poziomych jest podobna do obserwowanych obniżeń, następuje ona jednak później, rozpoczyna się drugiego dnia od zatrzymania frontu i trwa około 3 doby. Natomiast reakcja na ponowne uruchomienie frontu trwała około 4 doby (do osiągnięcia maksymalnych przyrostów odkształceń poziomych dla pełnego biegu frontu). Istotnym spostrzeżeniem jest wykazanie, że wpływ przestojów frontu eksploatacji występuje tym wyraźniej, im większa jest prędkość frontu eksploatacji. Załączone w pracy tabele i wykresy stanowią ilościową dokumentację badanego procesu deformacji powierzchni terenu.

3

The influence of pauses in longwall working on surface strains as measured by soil'strain measurement devices

Gustkiewicz J., Kanciruk A., Stanisławski L.

Archives of Mining Sciences

|

2003

|

Vol. 48, nr 2

197-218

EN

Observations have been conducted of horizontal soil strains resulting from longwan working as monitored by lines of strain transducers. The observation lines were installed in the area where the underground extraction took place parallel to their laid direction. Measurements were taken every three hours. In one case the observation period exceeded one year; in the other took place over a period of over 8 months. With a face advance of about 8 m per working day, an evident influence of weekend breaks in working on regular accelcrations and retardations of strains in time could be observed. However, the phenomenon was not observed when the face advance was only 4 m per day. Hence, there must be a critical face advance rate above which the influence of rhythmic stoppages in working is manifested on the surface.

PL

Obserwacje ruchów powierzchni terenu wywołanych podziemną eksploatacją górniczą o szybkościach przekraczających pewne, dawniej niespotykane wartości wykazały pojawienie się zjawisk wcześniej niezauważalnych. Należy do nich wpływ przerw w eksploatacji na zachowanie powierzchni. Wpływ ten jest słabo udokumentowany, a o jego skutkach trwają dyskusje. Dotychczasowe doświadczenia sugerują, że wpływ zatrzymań frontu eksploatacji na powierzchni pojawia się już po upływie czasu rzędu dni. Projektowanie obserwacji takiego wpływu skłania do zastosowania metod pomiarowych ruchów gruntu na powierzchni pozwalających na dowolnie częste odczyty w czasie. Podjęto obserwacje rozwoju odkształceń i ich zmian w czasie pod wpływem eksploatacji i jej rytmicznych sobotnio-niedzielnych zatrzymań i uruchomień. Do pomiaru poziomych odkształceń gruntu zastosowano gruntowe przetworniki odkształcenia i temperatury typu TTCS-4000.3 (rys. i) wraz z odpowiednią aparaturą rejestracyjną typu KA-8D (rys. 2). Aparatura pomiarowa jest w stanie dokonywać rejestracji odczytów z dowolną częstotliwością. Idea obserwacji polegała na instalacji w gruncie, wzdłuż jednej linii biegnącej nad środkiem pasa obszaru eksploatowanego systemem ścianowym, ciągu przetworników (rys. 4) i pomiarze za ich pomocą odkształceń podczas zbliżania się frontu eksploatacji do początku linii obserwacyjnej, podczas przesuwania się pod nią i po oddaleniu się frontu od końca linii (rys. 3, 5). Przetworniki były zainstalowane w wykopach na głębokości 1,5 m pod powierzchnią, a więc poniżej zasięgu przemarzania gruntu i wahań dobowych temperatury. Wpływ zmian temperatury T podlegającej rocznym wahaniom na wskazania odkształceń E na tensometrach korygowany był na podstawie odczytów początkowych i bieżących według cytowanych w artykule wzorów. Przetworniki miały długość 4 m. Odczyty odkształceń dokonywane były automatycznie co 3 godziny i zapisywane w pamięci urządzenia rejestrującego. Tensometryczne linie obserwacyjne zainstalowane były na terenie dwóch kopalń węgla kamiennego Górnego Śląska: "Wesoła" i "Ziemowit". i w kopalni "Wesoła" eksploatowany był pokład 308, zaś w kopalni "Ziemowit" pokład 207 systemem ścianowym. W obu przypadkach długość ściany wynosiła 200 m. Postęp ściany w kopalni "Ziemowit" wynosił około 4 m/dobę; a w kopalni "Wesoła" około 8 m/dobę. Rozwój odkształceń w czasie dla kopalni "Wesoła" przedstawiają rysunki 6, 7, 8, a dla kopalni "Ziemowit" 9, 10, 11. Ponadto rysunki 7, 8 i 10,11 zawierają dobowe przyrosty odkształceń dla wybranych tensometrów. Rysunki 12, 13, 14 i 15 przedstawiają przykładowo rozwój odkształceń zmierzonych pewnymi tensometrami i postęp frontu eksploatacji w obu przypadkach kopalń, z widocznymi datami jego sobotnio-niedzielnych zatrzymań. Widać, że w przypadku kopalni "Wesoła" istnieją wyraźne związki między zatrzymaniami frontu a zmianami odkształceń. W przypadku kopalni "Ziemowit" taki związek nie jest widoczny. Należy zaznaczyć, że w kopalni "Wesoła" szybkość przesuwu frontu wynosiła około 8 m/dobę natomiast w kopalni "Ziemowit" była około dwa razy mniejsza. Można zatem wysnuć wniosek, że istnieje pewna graniczna szybkość przesuwu frontu eksploatacji, powyżej której zatrzymania frontu przejawiają się wyraźnie na powierzchni. Wyniki sugerują, że te przejawy w postaci przyspieszeń i spowolnień odkształceń dokonują się równocześnie, niezależnie od miejsca pomiaru odkształceń w stosunku do pozycji frontu eksploatacji w większym obszarze.

4

O wpływie prędkości podziemnej eksploatacji górniczej na obiekty budowlane

Kwiatek J.

Przegląd Górniczy

|

1999

|

T. 55, nr 7-8

1-8

PL

Panuje pogląd, że zwiększanie prędkości podziemnej eksploatacji górniczej, pożądane z uwagi na jej koncentrację i opłacalność, jest niekorzystne dla obiektów budowlanych na powierzchni. Przedstawiono kształtowanie się poziomych odkształceń i krzywizn powierzchni w zależności od prędkości eksploatacji oraz wpływ predkości deformowania powierzchni na znajdujące się na niej obiekty. Zastosowano reologiczne podejście do zagadnienia, uwzględniając dla górotworu i obiektów lepkosprężysty model Zenera. Wskazano na warunki, w jakich zwiększona prędkość eksploatacji może być dla obiektów niekorzystna i oszacowano ten wpływ ilościowo. Wykazano, że w przypadku obiektów statycznie niewyznaczalnych, odkształcalnych i zbudowanych z materiałów o wyraźnych cechach reologicznych, zwiększanie prędkości eksploatacji zwiększa ich zagrożenie. Wskazano na niekorzystny wpływ na obiekty skokowego charakeru deformacji powierzchni, związanego z przerwami eksploatacyjnymi. Z artykułu wynika, że w określonych przypadkach zwiększanie prędkości eksploatacji może być dla obiektów na powierzchni niekorzystne, jednak potrzeba ograniczeń w tym zkresie nie jest powszechna.

EN

There is an opinion that increasing of underground mining rate, desirable because of concentration and profitability, is disadvantageous for the building engineering objects on the surface. The course of horizontal deformations and curvatures of the surface depending on the mining rate as well as infkuence of the surface deformation rate on the objects on it are presented. Reological approach to the problem is applied taking into consideration for the rock mass and the objects the Zener sticky-elastic model. The conditions in which the increased mining rate can be disadvantageous to the objects are pointed out and this influence is quantitatively estimated. It is shown that in case of the statically indeterminate, deformable and built of the materials with the distinct reological features objects increasing of the surface discrete deformation connected with mining breaks on the objects is pointed out. It results from the paper, that increase of the mining rate can be disadvatageous for the objects on the surface, though the need of restrictions in this scope is not general.