W artykule dokonano przeglądu wyników badań destrukcji górotworu nad wybraną przestrzenią w pokładzie węgla kamiennego, a także kształtowania się deformacji górotworu. Opisano specyfikę i prawidłowości przemieszczania się górotworu nad polami eksploatacji ścianowej prowadzonej z zawałem stropu. Następnie wyznaczono wysokości stref destrukcji (porowatości) górotworu nad polami krótkiej i długiej ściany eksploatowanej z zawałem stropu, a także nad parcelą utworzoną z dwóch długich ścian. Celem było określenie współczynnika wtórnej porowatości górotworu nad eksploatacją z zawałem stropu.
EN
The article reviews the results of studies regarding the destruction of the rocks mass over the extracted area in hard coal seams as well as the deformations layout. The character and regularities in the scope of rock mass displacement over the longwall mining areas were described. Then, the heights of the rock mass destruction (porosity) zones were determined for long and short longwalls with roof caving as well as for a production area composed of two longwalls. The objective was to determine the secondary rock mass porosity coefficient over the mining and caving areas. The rock mass undermined with the extraction of coal seams with caving subsides over the goafs with the value changing the vertical plane from the roof (range) of the mined seam. The value of the production working roof (range) fall is higher than the surface subsidence value. The distribution of empty spaces in the undermined rock mass, understood as a secondary porosity of the rock mass, changes significantly with the distance from the roof of longwall workings. About 10% of the empty spaces resulting from the mining and roof caving of a seam with the height of the production working of g, cumulate in the full caving zone, in the caving roof zone (3.5 g) – approximately 16%. The remaining 84% of the empty spaces are located above the caving roof, up to the height of 33 g over the goaf. Further, the rock mass subsides linearly, in line with the common definition.
Przedstawiono uogólnione wyniki badań in situ z zakresu destrukcji górotworu w otoczeniu pól ścianowych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (GZW). Wskazano na różnice stref zwiększonych naprężeń w pobliżu krawędzi dynamicznej (frontu ściany) i statycznej (chodników przyścianowych), stanowiących o zagrożeniu tąpaniami oraz na strefy destrukcji w pokładzie i w skałach otaczających, stanowiących o zagrożeniu metanowym i pożarowym. Podano zalecenia dla projektowania robót górniczych w pokładach zagrożonych.
EN
This paper presents the main results of in situ research in the scope of rock mass destruction in the surroundings of mine fields in Upper Silesia Coal Basin (USCB). The differences of increased stress zones close to the dynamic edge (wall front) and static edge (main gates) were discussed. Those differences determine the rockburst hazard. Besides, there were the zones of destruction in coal seam and the surrounding rocks pointed. These, in turn, determine the methane and fire hazard. Simultaneously, the recommendations for the development of mining works in unsafe coal seams were presented.
Grube i średniej grubości złoże rudy miedzi w KGHM zostało wyeksploatowane w większości obszarów górniczych. Wraz z głębokością udostępniane złoże ma mniejszą miąższość, równocześnie zwiększa się stan zagrożenia tąpaniami i zagrożenia klimatycznego. Wystąpiło też zagrożenie wyrzutami gazów i skał. W tych warunkach mało efektywne stają się dotychczas stosowane komorowo-filarowe systemy eksploatacji, zarówno ze względu na zagrożenia naturalne, jak i zubożanie urobku. W artykule przedłożono koncepcję eksploatacji cienkiego złoża systemem ubierkowym (ścianowym) z zawałem stropu lub jego ugięciem, z zapewnieniem optymalnej wysokości wyrobisk eksploatacyjnych zabezpieczanych obudową zmechanizowaną w ubierkach i na ich skrzyżowaniach z chodnikami eksploatacyjnymi. Urabianie calizny przewiduje się techniką strzelniczą, odstawę urobku z ubierki – zgarniakami, destrukcję stropu dla powodowania zawału i równocześnie ograniczenia zagrożenia tąpaniami – techniką ukierunkowanego szczelinowania lub torpedowania. Przewietrzanie przodków skanalizowanym obiegowym prądem powietrza pozwoli na poprawę warunków klimatycznych.
EN
Thick and medium copper deposit in KGHM was mined out in most of the mining areas. Down with the depth the deposit being opened has smaller thickness, at the same time rock burst hazard as well as climate hazard levels become bigger. Moreover the gas and rock outburst hazard occurs. Under such conditions, the previously used room-and-pillar mining methods are low effective, both due to the natural hazards and the dilution of mined ore. The paper presents the concept of mining the thin deposit using stopping (longwall) system with roof caving or its deflection, with ensuring the optimal height of mining workings protected by powered support at open ends and their crossings with mining galleries. It is envisaged to extract the solid using blasting, the haulage of ore from open end using scrapers, roof destruction to induce the roof fall and simultaneously to limit the burst hazard – technology of oriented fracturing or torpedoing. Ventilating the faces with sewered circulating air current will allow to improve the climate conditions.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono podstawowe informacje o procesie podziemnego zgazowania węgla PZW, ze szczególnym podkreśleniem polskich prac w tym zakresie. Wskazano na możliwość budowy prostych generatorów PZW dla prac pilotażowych oraz generatorów złożonych będących modułowym połączeniem szeregu generatorów prostych PZW. Artykuł zawiera szereg rysunków ilustrujących oba typy generatorów PZW wraz z opisem ich poszczególnych elementów.
EN
This paper presents the essentials of the process of underground coal gasification (UCG) with particular focus on a Polish study. Opportunities for building simple UCG generators for a pilot study have been pinpointed as well as the more complicated generators, which are the construction of module connection of simple generator concatenation UCG. The article covers many pictures, which show the two type of the simple UCG generators along with a profound description of their components.
W ścianowych systemach eksploatacji okresowo występują gwałtowne przemieszczenia skał stropowych, powodujące wyciskanie metanu ze zrobów. W artykule wskazano na przyczyny chwilowych niebezpiecznych stężeń metanu w wyrobiskach w rejonie ściany i potrzebę kompleksowego opracowania całokształtu kryteriów bezpiecznej eksploatacji pokładów metanowych przy uwzględnieniu stanu pozostałych zagrożeń naturalnych.
EN
In longwall mining systems, sudden roof rock displacements may occur periodically, consequently pressing the methane out of the caving areas. The article is an analysis of the causes for periodical hazardous methane concentrations near longwall headings and the need for creating a comprehensive framework of criteria for safe mining of coal beds under methane hazard bearing in mind other natural threats.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Pustka wytworzona w górotworze w rezultacie wybrania złoża likwidowana jest poprzez zawał skał stropowych lub podsadzenie i osiadanie skał nadległych, sprasowujących rumowisko zawałowe lub wprowadzoną do zrobów podsadzkę. Osiadające nad zrobami skały ulegają destrukcji (spękaniu, rozluzowaniu) o nasileniu stopniowo zmniejszającym się wraz ze zwiększeniem odległości do stropu pokładu ku powierzchni terenu. Niezależnie od sposobu likwidacji zrobów, osiadanie powierzchni terenu - przy dostatecznie dużej głębokości eksploatacji - jest mniejsze od grubości wybranego złoża. W górotworze pozostaje rozproszona pustka poeksploatacyjna, w przeważającej swej wartości zlokalizowana w zrobach w pobliżu spągu wybranego złoża. W artykule podjęto próbę oszacowania wartości i lokalizacji rozproszonej pustki poeksploatacyjnej w GZW wytworzonej w rezultacie eksploatacji pokładów węgla kamiennego dokonanej w latach 1945-2009.
EN
The goaf created in the rock mass, as result of deposit working out, is liquidated by roof fall or stowing and subsidence of overlying rocks, pressing caved material or stowing introduced in the goaf. The rocks subsiding over the goaf undergo destruction (cracking, looseness) with intensity gradually decreasing along with increase of the distance from seam roof to the surface - at sufficiently big depth of exploitation - it is smaller than the thickness of the worked out deposit. The dispersed goaf remains in the rock mass, in its overwhelming value located in the goaf close to floor of the worked out deposit. An attempt is taken to estimate the value and location of goaf in Upper Silesian Coal Basin as result of coal seams exploitation in the years 1945-2009.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ogniska wstrząsów górotworu generowanych robotami górniczymi, w szczególności eksploatacją złoża, mogą lokalizować się w złożu, w otaczającym go górotworze poddawanym deformacjom w rezultacie aktualnie prowadzonych robót, lub mogą być skutkiem całokształtu robót dokonanych w danym rejonie (w parceli, w polu eksploatacyjnym). W oparciu o uogólnienie kopalnianych badań sejsmologicznych podjęto próbę identyfikacji źródeł tych wstrząsów.
EN
Sources of rock mass tremors generated by mining operations, especially by deposit mining, can be placed in the deposit, in the surrounding rock mass exposed to deformations due to currently ran works, or can the be the result of the whole of works performed in a given region (in a lot, in a panel). Basing on the generalization of mine seismologic research an attempt is taken to identify these tremors sources.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Opierając się na analizie tąpnięć w kopalniach węgla kamiennego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego z lat 1987-2006 omówiono czynniki warunkujące miejsca występowania tych zdarzeń. Wskazano na prawdopodobieństwo występowania tąpnięć w zależności od stwierdzonej sejsmicznej energii wstrząsów górotworu i liczby czynników występujących w danym miejscu, stwarzających warunki występowania tego zagrożenia.
EN
Basing on the analysis of rock bumps in the hard coal mines of the Upper Silesian Coal Basin from the years 1987-2006 the factors determining the places of this events occurrence are discussed. Probability of rock bumps occurrence depending on determined seismic energy of rock bumps and the number of factors occurring in the given place, creating conditions of this hazard occurrence, is pointed out.
Złoże węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym jest wielopokładowe. Odległość między pokładami w wielu przypadkach jest nieznaczna. W tych warunkach występują tąpnięcia, polegające wyrzuceniu skały płonnej ze spodku (spągu) do wyrobiska w rezultacie dynamicznego odkształcenia węgla w pokładzie niżej zalegającym. W oparciu o analizę geologiczno-górniczych warunków występowania tąpnięć w latach 1976-2007 oraz przy uwzględnieniu parametrów wytrzymałościowych węgla i skał otaczających oraz cyklotemu sedymentacyjnego złoża w GZW określono kryteria występowania tego zagrożenia.
EN
Hard-coal deposit in Upper-Silesian Coal Basin (USCB) is multi-seam. In many cases, distance between seams is insignificant. In these conditions, outbursts occurs, being a rock burst of barren rock from the stone floor (footwall) into roadway, as a result of dynamic coal deformation in a seam laying beneath. On a basis of geological-mining analysis of conditions of outbursts occurrence in years 1976-2007, and regarding strength parameters of coal and surrounding rocks, as well as cyclic sediment deposit in USCB, criteria of occurrence of this hazard were defined.
Przepisy do prawa geologicznego i górniczego wprowadzają pojęcie górotworu skłonnego do tąpań. Liczne klasyfikacje skał bądź górotworu opracowane są dla potrzeb budownictwa ogólnego, tunelowego lub hydrotechnicznego. Opisują własności skał (górotworu) na stosunkowo niewielkiej przestrzeni. Klasyfikacje te są mało przydatne dla potrzeb problematyki tąpań, które to zdarzenia często są rezultatem całokształtu uwarunkowań geologiczno--górniczych wyrobiska, w szczególności wynikających z właściwości wytrzymałościowych, litologicznych i petrograficznych skał w przestrzeni od otoczenia wyrobiska do powierzchni terenu i ich zmian wynikających z zaburzeń geologicznych i zaszłości eksploatacyjnych w określonym miejscu i czasie. W artykule podjęto próbę opracowania miary oceny skłonności górotworu do tąpań w oparciu o zasięg wpływów głównych eksploatacji na powierzchnię terenu, w teorii Budryka-Knothego określany parametrem tg Beta.
EN
The geological and mining law introduces the term of "the rock mass susceptible to bumps". Many classifications of rocks or rock mass concern only the general building, tunnel building or hydrogeological building. They describe rocks or rock mass properties on the small area. These classifications are not very useful for the bump issue, although the bumps result from all the geological an mine conditions of the mine workings, especially conditions that come as well from the strength, lithological and petrographic properties of rocks in the direct neighbourhood of the mine working, up to the ground surface, as their changes resulting from the geological disharmony and exploitation events in the concrete time and place. The author presented in the article the degree of the assessment of rock mass susceptibility to bumps on the basis of the range of main exploitation influence on the ground surface, in the theory Budryk-Knothe known as tg Beta.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Podstawowym aktem prawnym, który odnosi się do problematyki związanej ze skłonnością do tąpań i oceną zagrożenia tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego są przepisy wykonawcze do Prawa geologicznego i górniczego. Na przestrzeni kilkudziesięciu ostatnich lat mamy do czynienia z ewolucją regulacji prawnej w tej tematyce. U podstaw zmian zapisów prawnych leżą potrzeby ruchowe kopalń, wynikające między innymi ze zmieniających się warunków geologicznych (stałe zwiększanie głębokości eksploatacji) oraz pogarszających się warunków górniczych. Stałe doskonalenie technologii eksploatacji i profilaktyki tąpaniowej przyczynia się do znaczącego spadku liczby tąpnięć w górnictwie węgla kamiennego w Polsce. Jednakże dostrzega się potrzebę nowelizacji przepisów wykonawczych do Prawa geologicznego i górniczego w zakresie kwalifikacji skłonności górotworu do tąpań, jak również kwalifikacji wyrobisk do stanów zagrożenia tąpaniami.
EN
The basic legislative act regarding to the issues connected with the liability to bumps and evaluation of bumps hazard in the Polish hard coal mines are the executive regulations to the Geological and Mining Law. During a few dozen years we have had to do with evolution in this subject matter. At grounds of legislative record changes are operating needs of mines resulting from among others changing geological conditions (permanently increasing depth of mining) as well as worsening mining conditions. Constant improvement of mining technology and bumps prevention contributes to significant reduction of bumps number in hard coal mining in Poland. But one perceives the need of amendment of executive regulations to Geological and Mining Law in the range of qualification of rock mass liability to bumps as well as qualification of workings into the states of bumps hazard.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono niezbędny zakres badań i działań techniczno-organizacyjnych, których spełnienie przy projektowaniu i realizacji robot górniczych może zapewnić bezpieczeństwo pracy pomimo wysokiego stanu zagrożenia tąpaniami obiektywnie istniejącego w danych warunkach geologiczno-górniczych w wyodrębnionej parceli obszaru górniczego. Podano algorytm działań w tym zakresie.
EN
Essential range of research and technical and organizational activities fulfillment of which at designing and realization of mining operations can ensure safety of work in spite of the high state of bumps hazard objectively existing under given geological conditions in the separated panel of mine field. The algorithm of activities in this range is given.
Eksploatacja złoża rud miedzi generuje wstrząsy górotworu, w tym wstrząsy bardzo silne, o energiach sejsmicznych nawet rzędu 109J. Wstrząsy te stanowią liczące się zagrożenie dla bezpieczeństwa ruchu zakładów górniczych, a także dla bezpieczeństwa powszechnego. Stałe doskonalenie technologii eksploatacji stwarza szansę ograniczenia liczby wstrząsów Przedstawiona metoda określania (szacowania) prawdopodobnej maksymalnej energii wstrząsów wymaga dalszego doskonalenia, zwłaszcza w zakresie określania wartości poszczególnych współczynników charakteryzujących wpływ kategorii pola eksploatacyjnego na zmianę wartości emitowanej energii sejsmicznej górotworu. Istotny postęp w trafności prognozy uzyskać można w przypadku opracowania teorii prognozowania deformacji poszczególnych warstw skalnych w górotworze uwarstwionym podbieranym eksploatacją złoża.
Zgodnie z fizyką zjawiska - zagrożone tąpaniami są wyrobiska górnicze a nie pokłady. Pokłady, a właściwie układ strop - pokład - spąg może stwarzać większe lub mniejsze niebezpieczeństwo wystąpienia tąpnięcia w wyrobisku. Wychodząc z wprowadzonego rozporządzenia MSWiA z dnia 14.06.2002r. pojęcia "skłonności górotworu i skał tąpań" zaproponowano ilościowe miary oceny tej skłonności oraz rozdzielenie prawne zaliczania skłonności górotworu do tąpań i oceny stanów zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych.
EN
In conformity with physics of the phenomenon - there is a crump hazard in mine excavations and not beds. Beds, or rather the roof - bed - floor arrangement can create greater or smaller crump threat in the excavation. Starting with the notion of "crump tendencies in rockmass and rock" introduced with the Order of the Ministry of Internal Affairs and Administration of 14th June, 2002, quantitative measures for assessing this tendency and the legal distribution of including rockmass crump tendencies and assessment of crump hazard in mine excavations was proposed.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Trwałe w czasie oddziaływanie profilaktyki tąpaniowej aktywnej, polegającej na destrukcji struktury przyociosowych fragmentów pokładu, likwidacji zawisania stropu nad zrobami czy też destrukcji warstw wstrząsogennych, ma istotny wpływ na ograniczenie zagro-żenia tąpaniami zarówno w trakcie eksploatacji danego pokładu, jak też i wybieranego w późniejszym okresie innego pokładu (pokładu chronionego), pozostającego na obrysie zrobów danego pokładu. Zastosowanie z odpowiednim wyprzedzeniem w czasie znanych zabiegów profilaktyki aktywnej stwarza również przesłanki do prowadzenia eksploatacji z natężeniem spełniającym wymogi współczesnej koncentracji produkcji.
EN
The lasting reaction of the active rock bumps prevention consisting in the structure destruction of near-wall parts of the seam, liquidation of roof hanging over the goaf or destruction of bump generating strata are of essential influence on the reduction of the rock-bumps hazard as well during mining of the given seam as worked later another seam (protected seam), laying on the outline of the given seam goaf. Application in proper time advance of the known operations of the active prevention creates also premises for mining with a rate meeting the requirements of the up-to-date production concentration.
Artykuł rozszerza metodę o aktywność sejsmiczną prognozowaną bądź rejestrowaną. Wstępna analiza wskazuje na znaczną poprawę trafności prognoz zagrożenia tąpaniami. Opublikowanie wersji "roboczej" znowelizowanej metody pozwoli na zebranie uwag specjalistów z kopalń, a w efekcie - dalsze jej doskonalenie przy równoczesnym bieżącym zwiększeniu trafności prognoz przy jej testowaniu.
EN
The article enhances the method by the item of prognosticated or recorded seismic activity. A preliminary study indicates a considerable improvement of accuracy of the rock-burst hazard prognostication. The publication of a "working variant" of the revised method shall allow to collect from the mines the respective comments of the professionals concerned, and - consequently - to further develop it with simultaneous current improvement of prognostication accuracy in the course of testing of the method.
KGHM Polska Miedź SA. o/Polkowice-Sieroszowice wdraża system eksploatacji z "filarem ruchowym zamykającym". Szereg zalet technicznych i ekonomicznych tego systemu wskazuje na zasadność rozszerzenia zakresu jego stosowania. Zaproponowano zasady projektowania eksploatacji i kierunki badań dla określania długości frontu i lokalizacji "filara ruchowego zamykającego " w miejscu zapewniającym korzystne warunki utrzymania wyrobisk w nim zlokalizowanych.
EN
The Polkowice-Sieroszowice Division of the KGHM Polska Miedź S.A. implements a mining system with an "operating closing pillar". This system proved to have many technical and economic advantages justifying its wider use. The rules for mining design and directions of further research aimed to determine length of a face area and a location of this pillar in a place ensuring advantageous conditions for the upkeep of development entries situated within it, have been proposed.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W prezentowanym artykule omówiono mechanizm tworzenia się zagrożenia wybuchu pyłu węglowego i/lub metanu jako rezultatu tąpnięcia. Zwrócono uwagę na nową jakość zagrożenia stąd wynikającego, o potencjalnych skutkach daleko większych niż może powodować samo zagrożenie tąpaniami.
EN
Mechanism of formation of coal-dust and/or methane explosion hazard, as a result of rock bump, is discussed. Attention is drawn to a new quality of a hazard resulting from that, with potential effects far bigger than those which can be caused by a rock bump itself.
W polskim górnictwie węgla kamiennego dobrym wskaźnikiem stanu zagrożenia tąpaniami jest aktywność sejsmiczna generowana robotami górniczymi. Artykuł prezentuje statystykę rocznego wydobycia węgla, aktywności sejsmicznej, tąpnięć i związanych z nimi wypadków wśród załogi. Zauważono, że na przestrzeni lat 1980-99 zarówno emisja energii sejsmicznej, jak i wydobycie zmieniały się, lecz nie w sposób skorelowany. Natomiast ryzyko wypadku (śmiertelnego lub innego) ma swoje maksimum dla tąpnięć przy wstrząsach o energii rzędu 107J. Zdaniem autorów jest to spowodowane słabszą zależnością wstrząsów regionalnych o energiach rzędu 108-109J od bieżącej eksploatacji i większym ich oddaleniu od miejsc pracy górników.
EN
Annual statistic of coal production, seismic activity, rock burst and the relating incidents has been presented in the article. It has been noticed that both seismic energy and coal production decreased over 1980-99, but without any special correlation. However, incident hazard (mortal or the other) is maximal for rock burst of the energy of the order of 107J.
W artykule przedstawiono wyniki obserwacji dotyczących detonowania kolumn materiału wybuchowego w długich otworach strzałowych stosowanych w górnictwie dla zwalczania zagrożeń naturalnych. Scharakteryzowano rezultaty testowych odstrzałów mających potwierdzić możliwość niecałkowitego detonowania każdorazowo kolumn materiału wybuchowego w długich otworach strzałowych przy inicjowaniu lontu detonującego zapalnikami elektrycznymi od wylotu otworu. Zaprezentowano proponowane przez autorów rozwiązanie eliminujące wady dotychczas stosowanej metody.
EN
Presented in the article are the results of observations made in the course of detonating columns of explosives in long blast holes applied in mining in combating natural hazards. Characterized have been the results obtained in test blasting that are to confirm a possibility of non-complete detonating, each time in succession, of explosives column in long blast holes when initiating, from the hole mouth end a detonation fuse with electric detonators. The authors have presented the proposed solution of theirs that eliminates the drawbacks of
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.