Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of rockburst hazard under abandoned mine workings

Chlebowski D., Burtan Z., Zorychta A.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 3

687--699

EN

Recalling the body of experience gathered in the collieries of the Upper Silesian Coal Basin, the increased risk of seismicity and rockburst occurrences in confined conditions including the exploitation of remnants were identified. This study investigates geomechanical aspects of longwall mining in the areas affected by old excavations aimed at relaxation of a multi-bed deposits within a thick coal seam or a group of seams. It is assumed that high-energy seismicity is another factor determining the rockburst hazard alongside the state of stress. A case study is recalled, describing a colliery where mining-induced seismic activity of a de-stressed coal seam remained at the level comparable to or higher than it was experienced in the de-stressed seam operations. An analytical model was used to study the stress state and potential loss of structural continuity of an undisturbed rock body surrounding the longwall panel being mined beneath or over the abandoned workings. Recalling the developed model of the system involving nonlinear functions demonstrating the existence of abandoned mine workings within the rock strata, computer simulations were performed to evaluate the rockburst hazards along the face area. Discussions of results are based on observations of immediate roof convergence and the vertical stress concentration factor at the longwall face zone. Computational data of the modelled mining situations demonstrates that despite using the de-stressing method of mining, the occurrence of events impacting on mine working beneath and over abandoned workings cannot be precluded. Here the scale of rockburst hazards is determined by local mining and geological conditions, such as the type and extent of abandoned workings, their age and vertical distance between them and the coal seam currently mined.

PL

Nawiązując do doświadczeń kopalń GZW potwierdzających ogólną tezę o intensyfikacji skali przejawów zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, jakie towarzyszy działalności wydobywczej w warunkach skrępowanych występowaniem zaszłości eksploatacyjnych, w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w rejonach oddziaływania obszarów zrobów, będących m. in. skutkiem dokonań górniczych ukierunkowanych na odprężenie złoża wielopokładowego w ramach wiązki pokładów lub warstw pokładu grubego. Wychodząc z założenia, że obok stanu naprężeń o wielkości zagrożenia tąpaniami decyduje sejsmiczność wysokoenergetyczna, podano przykład jednej z kopalń węgla kamiennego, gdzie parametry aktywności indukowanej eksploatacją pokładu odprężonego kształtowały się na poziomie porównywalnym i wyższym w stosunku do eksploatacji odprężającej. W oparciu o analityczną metodę określania stanu przemieszczenia i naprężenia w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu zrobów na zachowanie się – pod kątem warunków ewentualnej utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Na podstawie opracowanego modelu systemu, w tym indywidualnych funkcji nieliniowych demonstrujących istnienie zrobów w górotworze zrealizowano symulacje komputerowe mające na celu ocenę możliwości wystąpienia tąpnięcia na wybiegu frontu. Dyskusję wyników prowadzono na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu bezpośredniego oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany. Dla modelowanych, przykładowych sytuacji górniczych rezultaty obliczeń potwierdziły, iż pomimo występowania efektu odprężenia nie można wykluczyć zdarzenia ze skutkami w wyrobiskach pod/nad zrobami eksploatacji zaszłej, przy czym o wielkości zagrożenia decydują lokalne uwarunkowania geologiczno-górnicze, w tym między innymi rodzaj i rozpiętość zrobów, ich wiek oraz odległość pionowa między zaszłością i pokładem eksploatowanym.

2

Przyczyny zawałów wyrobisk korytarzowych i wybrane sposoby wzmacniania obudowy

Duży S., Głuch P., Ratajczak A., Giza D.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 97

173--187

PL

Zawały w wyrobiskach korytarzowych są niebezpiecznymi zdarzeniami powodującymi zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi, utrudnienia technologiczne (transportowe, wentylacyjne itp.) oraz straty ekonomiczne. Wśród przyczyn zawałów występujących w ostatnim okresie w wyrobiskach korytarzowych podziemnych kopalń węgla kamiennego wymienia się błędy projektowania, błędy wykonawcze, błędy użytkowania oraz przyczyny losowe. Na przykładach zaistniałych w ostatnim okresie zawałów w wyrobiskach korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego wskazano, że jedną z głównych przyczyn zaistniałej sytuacji była utrata podporności obudowy oraz zużycie techniczne odrzwi spowodowane korozją kształtownika. W praktyce zawały występujące wskutek zużycia technicznego obudowy powstają głównie z przełamania łuku w części stropnicowej, utraty stateczności jednego z ociosów wyrobiska oraz całkowitego zawału wyrobiska. Na podstawie przeprowadzonej analizy zaistniałych przypadków zaproponowano wskazówki postępowania dla poprawy bezpiecznego użytkowania wyrobiska. Poprawę stateczności skorodowanej obudowy można uzyskać przez zastosowanie dodatkowej obudowy stabilizującej jej konstrukcję, przykotwienie odrzwi do górotworu lub wykonanie wzmacniającej powłoki z fibrobetonu połączone z iniekcją górotworu. Przedstawiono również przykłady zawałów występujących w wyrobiskach przygotowawczych, dla których dobór obudowy nie odpowiadał warunkom geologiczno-górniczym. W podsumowaniu wskazano na znaczenie diagnostyki obudowy wyrobisk w bezpiecznym i efektywnym prowadzeniu eksploatacji górniczej, którą należy objąć przepisami ruchowymi, a jej zakres i częstotliwość powinny być dostosowane do stopnia występujących zagrożeń oraz konstrukcji obudowy.

EN

Caving in the excavation of mining galleries is a dangerous phenomenon, resulting in a threat to the health and life of humans, technological difficulties (transport, ventilation, etc.) and economic losses. Mining galleries list: design errors, runtime errors, errors and random causes among the causes of the caving occurring in recent periods in the excavation of underground coal mines. Examples in the recent period of caving in the excavation of mining galleries in coal mines indicated that one of the main causes of the situation was the loss of capacity and double timber technical wear caused by the corrosion of the profile. In practice, the caving that occur as a result of the technical wear can be divided into the breaking arc of a roof – bar, the loss of stability of one of the heading walls and a total heading collapse. On the basis of the carried out analysis of these cases, guidelines were proposed for improving the safe operation of the workings. The improvement of support stability may be achieved by applying additional supports, stabilizing the structure by bolting the support sets or by introducing a fiber-reinforced concrete coating with injection into the rock mass. Examples of caving occurring in the excavation, for which the preparatory selection of support does not match the geological-mining conditions, were also presented. The summary indicated the importance of diagnostics roadway in the safe and efficient conduct of mining that should be covered by the operational rules, and their scope and frequency should be adapted to the rank of the occurrence of hazard and support construction.

3

Numerical modeling of exploitation relics and faults influence on rock mass deformations

Wesołowski M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 4

893--906

EN

This article presents numerical modeling results of fault planes and exploitation relics influenced by the size and distribution of rock mass and surface area deformations. Numerical calculations were performed using the finite difference program FLAC. To assess the changes taking place in a rock mass, an anisotropic elasto-plastic ubiquitous joint model was used, into which the Coulomb-Mohr strength (plasticity) condition was implemented. The article takes as an example the actual exploitation of the longwall 225 area in the seam 502wg of the “Pokój” coal mine. Computer simulations have shown that it is possible to determine the influence of fault planes and exploitation relics on the size and distribution of rock mass and its surface deformation. The main factor causing additional deformations of the area surface are the abandoned workings in the seam 502wd. These abandoned workings are the activation factor that caused additional subsidences and also, due to the significant dip, they are a layer on which the rock mass slides down in the direction of the extracted space. These factors are not taken into account by the geometrical and integral theories.

PL

Obecnie większość prognoz deformacji powierzchni terenu wywołanych eksploatacją górniczą wykonuje się na podstawie metod geometryczno-całkowych. Metody te charakteryzują się nie tylko znaczną prostotą, ale także pozwalają na uzyskanie stosunkowo dobrych opisów rzeczywistych deformacji nawet w przypadku bardzo skomplikowanych kształtów pól eksploatacyjnych. Jednak w przypadku, gdy górotwór jest znacznie zaburzony tektonicznie lub naruszony wcześniejszą eksploatacją górniczą, zastosowanie metod geometryczno-całkowych nie daje już tak zadowalających rezultatów. Dlatego też w ostatnim czasie rozwinął się nowy kierunek badań, który do opisu zjawisk deformacyjnych zachodzących w górotworze z powodzeniem wykorzystuje techniki obliczeniowe, opierające się głównie na rozwiązaniach z dziedziny mechaniki ośrodków ciągłych. Wśród znanych metod obliczeniowych wymienić należy metody: elementów skończonych, różnic skończonych, elementów brzegowych oraz elementów odrębnych. Metody te znajdują powszechne zastosowanie w zagadnieniach związanych z mechaniką skał, a także problematyką ochrony terenów górniczych. Przebieg procesu deformacji jest ściśle związany z warunkami geologicznymi rozpatrywanego górotworu. Jako najważniejsze z tych warunków wymienić należy między innymi istniejące deformacje tektoniczne znajdujące się w zasięgu oddziaływania eksploatacji górniczej oraz zaszłości eksploatacyjne w postaci słabo udokumentowanych zrobów (Kowalski et al., 2010). Obecność w górotworze uskoków oraz dużych płaszczyzn pęknięć może powodować znaczne zaburzenia procesów deformacyjnych (Majcherczyk et al., 2011, Ścigała, 2013). Występowanie tego typu zaburzeń może być powodem tworzenia się na powierzchni deformacji nieciągłych w postaci progów eksploatacyjnych lub szczelin w warstwie nadkładowej. W przypadku występowania zaszłości eksploatacyjnym może dojść do zjawisk ich reaktywacji, które w znacznym stopniu mogą zwiększać zasięg powstałych deformacji powierzchni terenu. Należy w tym miejscu podkreślić, że prawidłowy opis tego typu czynników przy wykorzystaniu metod geometryczno-całkowych najczęściej stosowanych do prognozowania deformacji powierzchni terenu jest praktycznie niemożliwy W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego wpływu płaszczyzn uskokowych oraz zaszłości eksploatacyjnych na wielkość i rozkład deformacji górotworu oraz powierzchni terenu. Obliczenia numeryczne przeprowadzono z wykorzystaniem programu różnic skończonych FLAC. Do oceny zmian zachodzących w górotworze wykorzystano anizotropowy sprężysto-plastyczny model ubiquitous joint, w którym zaimplementowano warunek wytrzymałościowy (uplastycznienia) Coulomba-Mohra. Model ten jest anizotropowym ośrodkiem plastycznym zawierającym płaszczyzny osłabienia określonej orientacji. W artykule posłużono się przykładem rzeczywistej eksploatacji rejonu ściany 225 w pokładzie 502wg w KWK „Pokój”. Na podstawie wykonanych symulacji komputerowych można stwierdzić, że głównym czynnikiem powodującym dodatkowe deformacje powierzchni terenu są stare zroby w pokładzie 502wd. Zroby te pełnią funkcję aktywacyjną powodując dodatkowe obniżenia, a ponadto wskutek znacznego upadu stanowią warstwę, po której ześlizguje się górotwór w kierunku wybranej przestrzeni, powodując znaczne zwiększenie obniżeń terenu po stronie wzniosu warstw górotworu. Proponowany w artykule schemat modelowania może być wykorzystany do uzupełnienia procesu prognostycznego o elementy dotychczas nieuwzględniane we wcześniejszych pracach.

4

Doświadczenia w ograniczeniu skutków wpływu eksploatacji na wyrobiska górnicze

Ratajczak A., Śledź T., Bobek R., Głuch P.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 10

59--67

PL

Prowadzenie wieloletniej i wielowarstwowej eksploatacji pokładów węgla objawia się występowaniem dużej ilości zaszłości eksploatacyjnych, które znacząco wpływają na pogorszenie stateczności wyrobisk górniczych. Zapewnienie przekroju wyrobisk górniczych wymaganego stosownymi przepisami górniczymi w aspekcie zachowania skrajni ruchowych dla pracujących maszyn i urządzeń, a zwłaszcza w aspekcie zapewnienia odpowiedniego przepływu powietrza, często stanowi konieczność wykonania dodatkowego wzmocnienia obudowy lub wykonania przebudowy tychże wyrobisk. W artykule przedstawiono doświadczenia kopalni „Knurów-Szczygłowice” Ruch Knurów w zakresie ograniczenia skutków wpływu czynnych frontów eksploatacyjnych i zaszłości eksploatacyjnych na obudowę wyrobisk górniczych oraz wlotu szybowego, ochrony konstrukcji obudowy wyrobisk, a także przedstawiono kierunek projektowania nowych rodzajów obudów podporowych w trudnych warunkach geologiczno-górniczych w nawiązaniu do stale wzrastającej głębokości eksploatacji pokładów węgla.

EN

Long-term and multi-layered coal seams exploitation manifest by the appearance of number of abandoned workings which significantly affect the stability of the mining excavations. Maintenance of the cross-section of mine workings is required by mining regulations in terms of dimensional gauge for working machines and equipment, especially in the aspect of ensuring adequate air flow, and often it is a necessity of additional reinforcement of support or reconstruction of the excavation. This paper presents the experience of the mine „Knurów-Szczygłowice” Knurów division in reducing the effects of the impact of active longwall faces and abandoned workings on the support of mining excavation, lining of shaft inlet and protection of construction of excavation support, as well as shows the design direction of new types of support in difficult geological and mining conditions in relation to the ever-increasing depth of mining coal.