Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2003

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: shaft pillar

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

The influence of the depth of an exploited seam on stresses around the shaft

Majcherczyk T., Lubryka M.

Archives of Mining Sciences

2003

Vol. 48, nr 1

65-80

The paper deals with the influence of mining exploitation, carried out in the area of the shaft pillar, on the stress around the shaft. The paper also presents the results of measurements of vertical and horizontal dislocations in three shafts in the vicinity of which mining had taken place for some time. Numerical calculations of the state of stress around the shaft were carried out using Cosmos/M software. The problem was treated as a 3D task. The model of rock mass contained one heading and a shaft. The qualities of rock mass were changed from 5 GPa to 20 GPa using a variable module for the coefficient of linear elasticity and changing the exploitation depth from 400 m to 800 m. An analysis of results was made for cross sections at distances between 50 m and 500 m from the shaft axis to the face of the longwall face. Changes of the coefficient of vertical stress concentration on the shaft section for a given distance between the shaft and the face are analysed in the paper. The coefficient decreases in a hyperbolic manner as the distance between the face and the shaft increases. As the depth of exploitation increases, its serious influences on the shaft are discernible at greater distances from the shaft. For a coefficient of linear elasticity of the rock mass E = 20 GPa, the distance at which the influences cease to be significant is as follows: depth = 400 m, distance = 270 m; depth = 600 m, distance = 320 m; depth = 800 m, distance = 360 m. The change of depth only slightly influences the value of the coefficient of vertical stress concentration. However, its value increases in proportion to the increase of rock mass rigidity. As the result of maximum vertical stresses occurring at levels of 50 to 150 m above the exploited seam, damage may appear in the shaft in this zone. The bigger the value of Young's module, the longer the distance from the shaft to the [alfa] =1.05 iso-line of vertical stress coefficient. In view of these findings, workings at great depths allow the dimensions of the shaft pillars to be reduced significantly.

Artykuł dotyczy wpływu eksploatacji górniczej prowadzonej w rejonie filara szybowego na naprężenia w otoczeniu szybu. Praca zawiera wyniki pomiarów przemieszczeń pionowych i poziomych, jakie uzyskano w trzech szybach w długim czasie eksploatacji okołofilarowej. Wykonana ocena stateczności górotworu w rejonach na zewnątrz kilku filarów szybowych pozwala na stwierdzenie, że wartość osiadań maleje wraz z głębokością. Tezę tq potwierdzają wyniki pomiarów geodezyjnych uzyskane na poszczególnych poziomach szybu Jas-III (rys. 1). Sumaryczne przemieszczenia pionowe odnotowane w ciągu 43 lat prowadzonych pomiarów do głębokości 176 m (poziom +70 m) wynoszą 147 mm, natomiast na głębokości 486 m (poziom -240 m) wynoszą 7 mm. Zatem na tej głębokości nie ma praktycznie osiadań powodowanych prowadzeniem działalności górniczej. Podobne wyniki otrzymano z pomiarów wykonanych w Szybach 1 i 2 w KWK „Morcinek" (rys. 2 i 3). W szybie 2 deformacja rury szybowej obudowy szybu spowodowana została przez przemieszczenia poziome (rys. 4). Obliczenia numeryczne stanu naprężenia w otoczeniu rury szybowej wykonano przy wykorzystaniu programu Cosmos/M, traktując zagadnienie jako zadanie przestrzenne. Model górotworu zawierał wyrobisko ścianowe oraz szyb (rys. 5). Własności ośrodka skalnego zmieniano poprzez zróżnicowanie modułu sprężystości liniowej od 5 do 20 GPa oraz zmianę głębokości eksploatacji od 400 do 800 m. Wyniki obliczeń rozpatrywano w przekrojach przyjmowanych w odległości od 50 do 500 m od osi szybu do czoła eksploatowanej ściany. W pracy przeanalizowano zmiany współczynnika koncentracji naprężeń pionowych na konturze szybu dla zadanej odległości pomiędzy szybem a frontem ściany. Współczynnik ten zmniejsza się w sposób hiperboliczny wraz ze zwiększaniem się odległości frontu ściany od szybu (rys. 6 i 7). Ze wzrostem głębokości eksploatacji rośnie odległość, przy której zanikają istotne wpływy wybierania pokładu na szyb. Dla modułu sprężystości liniowej ośrodka skalnego E3 = 20 GPa odległość, gdzie wpływy są już niewielkie wynoszą odpowiednio: dla głębokości 400 m — 270 m, dla głębokości 600 m — 320 m, a dla głębokości 800 m — 360 m. Współczynnik koncentracji naprężeń rośnie wraz ze zwiększaniem się sztywności górotworu, natomiast zmiana głębokości eksploatacji praktycznie nie wpływa na zmianę jego wartości (rys. 8 i 9). Maksymalna wartość współczynnika a w odległości 200 m od szybu dla górotworu o module E1 wynosi 1,023, a dla górotworu o module E3 — 1,096. Zmiany współczynnika koncentracji naprężeń wraz ze zwiększaniem się głębokości eksploatacji dla bliskich odległości od konturu szybu, tj. w zakresie 0-200 m (rys. 10), wskazują, że na konturze wyrobiska szybowego następuje spadek naprężeń pionowych do około 0,4pz. Z analizy wyników obliczeń numerycznych i obserwacji w naturze wynika, że deformacje rury szybowej czy obudowy mogą wystąpić głównie wskutek występowania nadmiernych pionowych naprężeń ściskających, poziomych naprężeń rozciągających bądź naprężeń ścinających w szybie w odległości od 50 do 150 m nad eksploatowanym pokładem, przy bliskiej odległości frontu eksploatacyjnego od szybu. W miarę wzrostu modułu Younga rośnie odległość od szybu izolinii współczynnika koncentracji naprężeń pionowych o wartości [alfa] = 1,05 (rys. 11). W przypadku największego przyjętego modułu sprężystości liniowej E3 = 20 GPa izolinie te mieszczą się w granicach wyznaczonego filara do głębokości około 580 m. Sugeruje to możliwość zmniejszenia filarów ochronnych szybów dla głębokości eksploatacji ponad 600 m.