Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Teorie i modele stosowane w geomechanice górotworu solnego

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 7

1--11

PL

Praca przedstawia przegląd najczęściej stosowanych metod obliczeń geomechanicznych stanu górotworu solnego i przemieszczeń terenu. Opisano uproszczony sposób obliczania obciążeń i wytężeń calizn w podziemnych kopalniach soli z jednopoziomową i wielopoziomową strukturą wyrobisk w powiązaniu z wynikami analogowych badań laboratoryjnych wytrzymałości soli kamiennej. Wskazano na zróżnicowanie zaciskania i ruchu górotworu spowodowanego oddziaływaniem horyzontalnych i wertykalnych struktur na ich otoczenie i tereny. Omówiono przydatność i ograniczenia, przystosowanego do warunków geologiczno-górniczych podziemnych kopalń soli, autorskiego rozwinięcia teorii Budryka-Knothego. Zasadnicza część pracy obejmuje omówienie fizycznego modelu sprężysto-lepkiego z potęgowym prawem pełzania, modelu geometrycznego z określeniem prostych i złożonych geometryzacji modelowych, zasad homogenizacji litologicznej i geometrycznej oraz modelu obliczeniowego dostosowanego do numerycznej metody elementów skończonych. Przytoczono szereg przykładów wyników własnych badań modelowych i zastosowań inżynierskich reologicznego modelu górotworu solnego z konstytutywnym potęgowym prawem pełzania Nortona – Bailey’a. Artykuł jest kontynuacją autorskich publikacji przeglądowych zamieszczonych w Przeglądzie Górniczym, które dotychczas dotyczyły sygnałów pękania skał solnych, zagrożenia wodnego oraz ochrony terenów górniczych w związku z obecnością wyrobisk w górotworze solnym.

EN

This paper presents the methods of calculating rock loads and stresses in underground salt mines, using the example of salt mine’s single-layer and multi-layered structures and comparing the methods to the actual laboratory rock-salt strength testing results. The author discusses the usability and limitations of the expanded Budryk-Knothe theory to determine the influence of salt-mine workings on the land surface, adjusting the studies to specific underground geological and mining conditions. The basic portion of the study contains the presentation of an elastic-viscous model, with the exponential creep law, determination of simple and complex geometric rendering of the model, and the principles of lithological and geometric homogenization, in compliance with the numerical calculations conducted by the Finite Element Method. The author quotes selected examples of model analysis and engineering uses of the rheologic salt-rock models, with the Norton-Bailey creep law.

2

Po co człowiekowi sól?

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 7

42--50

PL

Praca przeglądowo przedstawia powiązanie człowieka z solą w perspektywie jego ewolucji ze świata zwierząt do współczesności. Na tle modelu powstania człowieka Y. Coppensa (1994), wskazuje na dostępność do soli, jako jednego z podstawowych warunków sukcesu ewolucyjnego hominidów i powstania homo sapiens. Wykorzystanie pierwszych narzędzi kamiennych w strefie Ryftu Afrykańskiego do skrobania osadów solnych było prawdopodobnie początkiem urabiania skał. Ze względu na biologiczne uwarunkowania człowieka, sól pełniła zawsze rolę ważnego składnika pokarmowego. Pokazane tu różnorodne związki ludzi z solą dokumentowane były od czasów powstania alfabetu. Dotyczy to sposobów wydobycia soli w odkrywkach, w kopalniach podziemnych i otworowych, transportu i wykorzystania soli. Pozyskiwanie soli wpływało znacząco na organizację i gospodarkę państw w starożytności, w średniowieczu i czasach współczesnych. Sól była i nadal jest pobierana z morza, słonych wycieków i zasolonych wód, z powierzchniowych osadów i podziemnych formacji solnych. Pokazując obecne jej wykorzystanie, wskazuje się na współczesne zróżnicowanie technik górniczych, sposobów i celów zagospodarowania przestrzeni wyrobisk, w tym dla podziemnego magazynowania i składowania czy udostępnienia ich turystom. Rośnie wykorzystanie walorów leczniczych solanki czy zasolonego powietrza w kopalniach podziemnych i tężniach. Złoża soli wykorzystywano także do przeprowadzania w nich próbnych wybuchów nuklearnych. Zwraca się również uwagę na rosnące niekorzystne oddziaływanie soli jako odpadu, postępujące zasolenie cieków i wielkich naturalnych zbiorników wodnych. Dlatego w pracy wskazano na potrzebę zwiększenia racjonalności i odpowiedzialności w gospodarce solą.

EN

This study is a review of the association between man and salt during the evolution of the humans from the animals to the contemporary man. Based on the model of the origin of man by Yves Coppens (1994), the author indicates that the access to salt was one of the fundamental conditions of the evolutionary success of the hominids and the origin of the homo sapiens. Using the first rock tools to scratch salt deposits in the area of the African Rift was probably how mineral extraction began. Owing to the biological conditions of mankind, salt always played the role of an important nutrient. Various associations between man and salt were documented since the origin of alphabet. Those concerned the methods of salt extraction from open pits, underground mines, and solution mines, as well as salt transportation, and applications of salt. Salt extraction considerably influenced the organization and economies of states in ancient, medieval, and contemporary times. Salt was and has been collected from the sea, salt outcrops, brine leaks, surface deposits, and underground formations. Demonstrating the present-day uses of salt, we indicate the current diversity of mining technologies, methods, and types of working development, including the systems of underground storage in former workings and caverns, as well as making old workings available to tourists. The use of brines or salty air in underground mines and graduation towers for medical purposes is expanding. The workings in salt mines were also used for conducting nuclear tests. This paper also mentions the adverse effects of salt waste, including the increased salinity of watercourses and large, natural water reservoirs. For that reason, the need of increased rationality and responsibility in salt management has been indicated.

3

Equilizing of the primary stress state in the rock mass, simulated by a model of layer in an elastic-viscous medium

Kortas G.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 4

853--873

EN

This paper is devoted to the analysis of the stress development process in the homogeneous and non-homogeneous rock mass. The rock-mass model consists of an elastic-viscous medium containing a layer (Fig. 1) that displays distinct geomechanical strain properties. When examining the process of stress equilizing in time, the Norton-Bailey power creep law was applied in the numerical analysis. The relationship between effective stresses and time, the modulus of elasticity, Poisson’s coefficient, and creep compliance were obtained. It was demonstrated that the relationship between effective stress and time or creep compliance, for the assumed conditions in a homogeneous rock-mass, was approximated by hyperbolic functions (10 and 16). The process parameter included a certain value of creep compliance or of time at which there occurred a half-way equilizing of primary stresses. An analogous function binds effective stresses with creep compliance. Our model studies indicated a number of relationships between bulk and shear strain with time and creep compliance in the homogeneous and non-homogeneous rock mass, presented in Figs. 2-14, expressed by the functions of those specific parameters. The relationships obtained in this work resulted from our model assumptions. However, they demonstrated the influence of the geomechanical strain properties of rocks on the process of shaping the primary stress state in the rock mass and the tendency to reduce the principal stress differences in time. Our research results suggested the necessity to simulate the primary stress state as an initial condition of the geomechanical numerical analysis concerning the rock-mass behaviour showing rheological properties.

PL

Wielowiekowe procesy geodynamiczne, doprowadziły do wykształcania się obecnego stanu naprężeń w litosferze, który w zagadnieniach górniczych określa się pierwotnym stanem naprężeń górotworu. Praca poświęcona jest analizie długotrwałego procesu wykształcania się naprężeń w jednorodnym i niejednorodnym górotworze, przeprowadzonej w trybie badań modelowych. Określano zmiany naprężenia w ośrodku sprężysto-lepkiego z warstwą (Rys. 1), wykazującą odmienne odkształceniowe właściwości geomechaniczne. W obliczeniach numerycznych stosowano potęgowe prawo pełzania Nortona-Bailey’a. Kwantyfikatorem zmieniających się z upływem czasu różnic naprężeń głównych było średnie naprężenie efektywne w centralnym sektorze modelu geometrycznego badanego ośrodka. Otrzymano proste związki naprężeń efektywnych z czasem, modułem sprężystości, współczynnikiem Poissona i podatnością na pełzanie. Wykazano, że w jednorodnym górotworze związek naprężenia efektywnego z czasem lub z podatnością na pełzanie, aproksymuje funkcja hiperboliczna opisująca wyrównywanie naprężeń głównych (10 i 16). Wykazano, że parametrem procesu wyrównywania się naprężeń głównych jest pewna wartość podatności na pełzanie Bc lub czasu τc, przy których występuje połowiczne wyrównanie naprężeń początkowych. Wykazano, że w ośrodku sprężysto-lepkim z potęgowym prawem pełzania względny przyrost naprężeń jest odwrotnie proporcjonalny do czasu lub do podatności na pełzanie. Z badań modelowych wynika szereg związków odkształcalności objętościowej i postaciowej z czasem i podatnością dla jednorodnego i niejednorodnego górotworu, przedstawionych na rysunkach 2-14 i wyrażonych funkcjami tych parametrów. Stwierdzono, że funkcja wyrównywania się naprężeń wyraża zasadę, że względny przyrost naprężeń jest odwrotnie proporcjonalny do zmiennej wymiarowej, którą może być czas lub podatność na pełzanie. W logarytmicznej skali czasu lub podatności wyodrębnić można trzy okresy lub przedziały. W drugim okresie (Rys. 2) i drugim przedziale zmian podatności (Rys. 6) następuje intensywne wyrównywanie się naprężeń efektywnych. Dla wartości średniej geometrycznej czasów na końcach tego przedziału τc lub podatności na pełzanie Bc naprężenie efektywne odpowiada połowie wartości naprężenia efektywnego na początku procesu. Stwierdzono, że wzrost wartości współczynnika Poissona nie wpływa na wartość τc, natomiast wzrost modułu Younga ośrodka powoduje spadek wartości τc. Wzrost podatności na pełzanie nie wpływa na początkowe naprężenia efektywne, ale powoduje wzrost τc i okresu wyrównywania się naprężeń. Stosunek τc dwóch ośrodków różniących się podatnością na pełzanie odpowiada stosunkowi ich podatności, a stosunek Bc dwóch procesów, w których zmienną jest podatność na pełzanie, odpowiada stosunkowi czasów ich trwania. W ośrodku jednorodnym wykazującym właściwości reologiczne proces wyrównywania się naprężeń głównych prowadzi do utworzenia hydrostatycznego stanu naprężeń litostatycznych. Im podatność ośrodka na pełzanie jest większa, tym proces ten jest krótszy. Stwierdzono, że w modelu niejednorodnego górotworu o odmiennych właściwościach warstwy i jej otoczenia proces wyrównywania się naprężeń jest tylko początkowo zgodny z funkcją hiperboliczną (11). Podobnie jak w ośrodku jednorodnym z upływem czasu naprężenia efektywne w warstwie dążą do zera. Początkowe naprężenie efektywne rośnie ze wzrostem modułu sprężystości warstwy oraz wydłużeniu ulega drugi okres wyrównywania naprężeń. Im wartość modułu sprężystości warstwy jest mniejsza, czyli im mniejsza jest różnica modułów sprężystości objętościowej warstwy i jej otoczenia, tym proces wyrównywania naprężeń jest dłuższy. Różnicując podatność warstwy i jej otoczenia, funkcja wyrównywania się naprężeń w czasie rośnie i osiąga ekstremum, a czas, przy którym pojawia się to ekstremum zależy od stosunku podatności warstwy do podatności otoczenia. Zmiana podatności warstwy przy stałej podatności otoczenia prowadzi do równoległego przesunięcia w logarytmicznej skali czasu wykresu funkcji naprężeń efektywnych, przez co proces wyrównywania się naprężeń wydłuża się. Wartości naprężeń efektywnych z lokalnym ekstremum, występującym po krótkim okresie czasu, rosną prawie proporcjonalnie z głębokością. Po bardzo długim czasie wpływ głębokości zanika. Podobnie jak dla jednorodnego górotworu proces wyrównywania się naprężeń można przedstawić dla zmiennej podatności warstwy i czasu jako parametru przy zachowaniu stałej podatności otoczenia. Wyniki badań przedstawione w tej pracy pokazują istotną rolę czasu i właściwości odkształceniowych skał w procesie kształtowania się naprężeń w ośrodku wykazującym właściwości reologiczne. Wskazują także, że w obliczeniach numerycznych stanu naprężeń wokół wyrobisk w ośrodkach niejednorodnych, naprężeniowe warunki początkowe w obszarach różniących się podatnością na pełzanie są odmienne. Taki stan naprężeń pierwotnych może być symulowany przez proces odwzorowujący długotrwałe oddziaływanie sił masowych.

4

Sygnały odkształcenia i pękania skał solnych w badaniach laboratoryjnych i obserwacjach in situ

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

54--67

PL

Praca przedstawia zjawisko odkształcania i pękania skał solnych rozpoznane w laboratoryjnych testach wytrzymałości i pełzania oraz w obserwacjach przemieszczeń stropu komór, konwergencji wyrobisk i deformacji calizn w podziemnych polskich kopalniach soli. W teście doraźnego ściskania sygnały pękania próbek skał powiązane są ze wzrostem odkształceń objętościowych i pojawiają się, gdy naprężenia różnicowe przekraczają długotrwałą wytrzymałość. W testach pełzania zaznacza się zmianą parametrów funkcji pełzania (5), rys. 4. Rozwój spękań w caliznach solnych in situ identyfikowany może być poprzez rejestrację emisji akustycznej, a istniejących szczelin poprzez określanie składowych płaskiego tensora odkształcenia (rys. 6). Przedstawiono i omówiono obserwacje pełzania skał solnych w stropach komór obserwowane czujnikami przemieszczeń (rys. 7 – 10), wskazując na przejawy pokonywania tarcia statycznego i dynamicznego w procesie długotrwałego ruchu przemieszczeń stropu wyrażanych funkcją potęgową czasu. Przedstawiono przejawy sezonowych zmian prędkości pełzania powiązanych ze zmianą wilgotności powietrza kopalnianego (rys. 11) oraz rejestracją obwału skał stropowych (rys. 12). Wskazuje się, że obserwacje konwergencyjnego zaciskania wyrobisk tylko pośrednio służyć mogą sygnalizacji pękania skał ze względu na trudność rozdzielenia ruchu spągowego od stropowego. Poprzez określanie konwergencji objętościowej obserwacje te rejestrują deformacje calizn w szerszym otoczeniu obserwowanych wyrobisk oraz ujawniają długookresowe trendy ruchu górotworu (rys. 14 i 15). Przeglądy wizualne calizn, pomiary przemieszczeń, konwergencji pustek, deformacji calizn, pomiary geofizyczne i obliczeniowa analiza geomechaniczna, każdy sam w sobie nie jest rozstrzygający dla określania zagrożenia i oceny stanu bezpieczeństwa geomechanicznego. Współuczestniczenie tych działań i analiz jest właściwą praktyką. Wskazano na potrzebę identyfikowania sygnałów pękania skał solnych dla oceny zagrożenia obwałem i nadmiernymi deformacjami. Przeprowadzona analiza i wynikające z niej wnioski są szczególnie istotne dla rozpoznania warunków bezpieczeństwa w zabytkowych kopalniach soli w Polsce, w których liczba turystów wzrosła w 2014 r. do 1.5 mln. osób.

EN

This paper presents the phenomenon of salt rock strain and fracture diagnosed in laboratory endurance and creep tests as well as through observations of chamber roof displacements, excavation convergence and deformation of virgin soils in the underground Polish salt mines. In a compression test the signals of rock sample fracture are connected with the rise in dilatational strain and occur when differential tensions have exceeded long-term strength. In creep tests the change in parameters of creep function is marked (5), fig. 4. The development of cracks in salt soils in situ may be identified by recording acoustic emission while the existing fissures – by determining the components of the flat deformation tensor (fig. 6). Observations of salt rocks creeping in chamber roofs by use use displacement sensors (fig. 7 – 10) were made, indicating the signals of overcoming static and dynamic friction in the process of long-lasting movement of the roof expressed in terms of power function of time. The signals of seasonal fluctuation in creeping velocity were presented which are connected with the change in humidity of mine air temperature (fig. 11) and recording of roof fall (fig. 12). It is indicated that obserwetations of excavation convergence may be a symptom of rock fracture indirectly only, due to the difficulty of seperating the floor movement from the roof movement. Through the determination of volumetric convergence, the observations register deformation of soils in the wider area of the monitored excavations and demonstrate longstanding trends of the rock mass movements (fig. 14 and 15). Inspections of undisturbed soils, measurements of movements, cavern convergence, undisturbed soils deformations, geophysical measurements and computational geomechanical analysis, are not conclusive for every single one to determine threats and the state of geomechanical safety. Coexistence of those actions and analyses is a proper practice. The need of identification of the signals of salt rock fracturing for the evaluation of roof fall hazard and excessive deformations was indicated. The analysis and conclusions are particularly important for the identification of safety conditions in the monumental Polish salt mines, with continuously growing number of visitors and tourists up to 1.5 mln in 2014.

5

Okoliczności i skutki katastrofalnego wdarcia wód do kopalni soli w Wapnie. Uwagi do wydarzeń z sierpnia 1977 r.

Kortas G., Maj A.

Przegląd Solny

|

2014

|

T. 10

101--106

PL

Wdarcie wody w 1977 r. do kopalni soli w Wapnie doprowadziło do jej zatopienia. W pracy przedstawiono okoliczności katastrofalnego wdarcia wód do wyrobisk na podstawie własnych doświadczeń Autora. Wskazano na współudział czynników hydrogeologicznych i geomechanicznych, a także technicznych w procesie infiltracji wód w czapie wysadu, ochronnej półce stropowej i w obszarze kopalni. Pokazano też skutki zatopienia kopalni na powierzchni terenu, przejawiające się w postaci niecki obniżeń z rozległą strefą deformacji nieciągłych.

EN

The uncontrolled inflow of water into the Wapno Salt Mine in 1977 resulted in flooding of the facility. This paper presents the circumstances of the catastrophic water inflow into workings, based on the author’s experiences. The paper indicates the combination of hydrogeological and geomechanical factors, as well as technical ones, occurring in the process of water infiltration into the salt dome cap, protective ceiling shelf, and the whole mining area. The effects of flooding on land surface are displayed in the form of subsidence, with a vast area of discontinuous deformations.

6

Podstawowe problemy ochrony powierzchni i górotworu w górnictwie solnym

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 10

170--185

PL

Praca zawiera przegląd podstawowych problemów ochrony powierzchni nad podziemnymi i otworowymi kopalniami soli w Polsce. Wskazano, że objawy konwergencyjnego zaciskania wyrobisk i wykształcania się obniżeń na powierzchni terenu różnią się w czasie, który podzielono na trzy fazy od powstawania wyrobisk do całkowitego ich zaśnięcia. Przedstawiono wskaźniki i funkcje określające oddziaływania wyrobisk na górotwór i powierzchnię terenu. Pokazano przykłady zastosowania modeli fenomenologicznych i fizycznych do wyjaśniania i prognozowania zjawisk geomechanicznych w górotworze i na powierzchni terenu. Pokazano objawy trzech typów kształtowania się rozkładu obniżeń terenu nad kopalniami soli. Przyczyną szeregu deformacji nieciągłych były wdarcia wód do kopalń podziemnych oraz niekontrolowane ługowanie w kopalniach otworowych. Wskazano na potrzebę sformułowania nowej kategoryzacji terenu górniczego, obejmującej bardzo wolne i bardzo szybkie oddziaływania oraz dostosowanej do tego profilaktyki budowlanej. Ze względu na długotrwałe oddziaływania na środowisko nieczynnych kopalń soli, potrzebna jest prawna regulacja zapewniająca nadzór, obserwację i bezpieczną gospodarkę na terenach pogórniczych, w tym także odbieranie solanki wyciskanej z wyrobisk. W pracy zamieszczono przykłady obserwowanych oddziaływań wyrobisk kopalń soli na powierzchnię terenu ilustrowane na 25 rysunkach.

EN

This paper presents an overview of the main problems of surface protection above the underground and salt well mines in Poland. It was stated that the signs of convergent tightening of excavations and formation of surface subsidence vary over time. The time was divided into three phases, from the formation of excavation to its complete tightening. Indicators and functions determining the influence of the excavation on the surface and rock mass were presented. The analysis of examples of phenomenological and physical models for explaining and forecasting the geomechanical phenomena in the surface and rock mass was included as well. Signs of three types of subsidence pattern formation above the salt mines were presented. The cause of a series of discontinuous deformations was the inrush of water into the underground mines and uncontrolled leaching in well mines. This paper points the need to formulate new criteria for mining area which would comprise very slow and very rapid influences as well as the building prevention for this purpose. Due to the long-lasting influence on environment of the dormant salt mines it is necessary to enforce a legal provision which shall provide supervision, observation and safe management in post-mining areas, including receiving the brine extruded from excavations. This paper shows examples of the observed influences of salt mine excavations on the surface which is illustrated in 25 figures.

7

Przemieszczenia i naprężenia w otoczeniu kopalni Wapno w trakcie eksploatacji i po jej zatopieniu

Maj A., Kortas G.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2014

|

Vol. 16, no. 1-2

61--76

PL

Badania nad zachowaniem się górotworu pod wpływem działalności górniczej przed, w trakcie i po zatopieniu kopalni w Wapnie przeprowadzono na podstawie geomechanicznych badań modelowych z zastosowaniem metody homogenizacji stref pola eksploatacyjnego. Przestawiono sposób uzyskania wyników symulacji zgodnych z wynikami pomiarów obniżeń na powierzchni terenu i na poszczególnych poziomach kopalni. Pokazano pionowe profile przemieszczeń i rozkłady naprężeń w otoczeniu kopalni. Praca jest podstawą do określenia stanu zagrożenia calizn ochronnych kopalni Wapno po katastrofalnym zatopieniu wyrobisk oraz kształtowania przemieszczeń na terenach pogórniczych.

EN

The behaviour of rock mass before the flooding of the Wapno salt mine, in the course of this process and afterwards was studied basing on results of geomechanical model testing using the homogenisation method. The strategy is outlined that was adopted to obtain simulation data consistent with subsidence measurements on the surface and on several levels within the mine. Of particular importance are vertical subsidence profi les and stress distributions in the neighbourhood of the mine. This study is the starting point for the assessment of the water hazard in Wapno salt mine and other underground multi-level salt mines.

8

Deformations of the protection shelf in the "wapno" salt mine, based on model studies

Kortas G., Maj A.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

Vol. 59, no. 4

869--886

EN

The catastrophic mine failure resulting from the inrush of water into the Wapno Salt Mine was probably caused by a fracture in the roof protection shelf. The purpose of the present study was to apply the method of the homogenization of the multi-level room-and-pillar structure in the Wapno Salt Mine for 3D+t modelling of the elastic-viscous medium to determine the distribution of stress and strain, and, on that basis, to estimate the geomechanical conditions existing in the roof shelf. This paper presents briefly the spatial development of the salt mine’s structure and the results of the surveying measurements carried out during the salt mine’s operation and after the mine was flooded. Those results constituted a basis for the verification of the introduced homogenization parameters, i.e. the time-dependent changes of the elasticity modulus and the susceptibility to creep at particular salt mine’s levels. A simulated process demonstrated the development of positive values of principle stresses, increasing with time, and of omnidirectional tensile strains. In such conditions, the cracking of the protection shelf body could proceed, also with opening of water flow paths from the dome cap into the salt mine’s workings. This paper presents a new research method, the results of its application, and the obtained distribution of stresses and strains that can be useful for the assessment of water hazard in other salt mines.

PL

Katastrofa górnicza wywołana wdarciem wody do kopalni soli w Wapnie spowodowana była prawdopodobnie pęknięciem ochronnej półki stropowej. Celem tej pracy było zastosowanie metody homogenizacji struktury komorowo-filarowej wielopoziomowej kopalni Wapno do modelowania ośrodka sprężysto-lepkiego 3D+t dla określenia rozkładu naprężeń i odkształceń oraz na tej podstawie oszacowania warunków geomechanicznych w półce stropowej. W pracy przedstawiono krótko rozwój przestrzenny struktury kopalni oraz wyniki przeprowadzonych pomiarów geodezyjnych w czasie działalności kopalni i po jej zatopieniu. Wyniki te były podstawą do weryfikacji wprowadzanych parametrów homogenizacji, tj. zmian w czasie modułu odkształceń i podatności na pełzanie poszczególnych poziomów kopani. Symulowany proces wykazał wykształcanie się rosnących w czasie dodatnich naprężeń głównych oraz wszechstronnych odkształceń rozciągających. W takich warunkach postępować mogło spękanie calizny półki ochronnej, a także otwieranie dróg przepływu wód z zawodnionej czapy wysadu do wyrobisk. W pracy przedstawiono nową metodę badań, jej wyniki i otrzymane rozkłady naprężeń i odkształceń, która może być zastosowana w ocenie zagrożenia wodnego kopalń soli.

9

Zagrożenie wodne w polskich podziemnych kopalniach soli

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

83--88

PL

W perspektywie wieloletniej działalności górniczej polskich kopalń soli omówiono prawną definicję zagrożenia wodnego i podano jej nowe ujęcie. Przedstawiono warunki geologiczno-górnicze i charakterystyczne objawy zagrożenia wodnego. Określono dopływy wód do podziemnych kopalń soli i wyłoniono cztery kategorie ich skutków. Dopływy zestawiono w nowym uporządkowaniu i w skali logarytmicznej. Wskazano na główne czynniki wpływające na stan zagrożenia wodnego oraz stosowane sposoby zapobiegania awariom i katastrofom wodnym. Omówiono podstawowe związki matematyczne probabilistycznego modelu zagrożenia wodnego, wiążące zagrożenie wodne podziemnych kopalń soli z zagrożeniem terenów górniczych, wskazując na potrzebę uzgadniania wartości zagrożonej z miejscowym samorządem.

EN

This article presents a new take on legal definition of water hazard on the basis of perennial mining activity of salt mines in Poland. The geological-mining conditions and typical symptoms of water hazard were described. The effects of water inflow to the underground salinas were divided into four categories. The inflows were put in a new order in logarithmic scale. Main factors affecting water hazard level as well as the applied prevention methods in case of emergency and water disasters were determined. The essential mathematic relations for the water hazard model of probability calculus, which correlate between the water hazard of the underground salinas and the hazard of mining areas were presented. This article shows the importance of reaching a mutual agreement with the local government on the endangered value.

10

Land subsidence caused by solution mining in the Mogilno salt dome

Kortas G., Maj A., Drogowski J.

Geology, Geophysics and Environment

|

2013

|

Vol. 39, no. 3

175--187

EN

Occurrence of land surface subsidence is a result of rock salt extraction. The process is observed by geodetic measurements. On the Palędzie I salt mining field, such measurements are conducted every five years. The most recent series of measurements was carried out in 2009. The analysis of land levelling results indicated that a twin-centre subsidence is still being formed above the salt mining area. Its maximum load on the SW side of the salt dome exceeded -100 mm in 1986-2009. The second subsidence centre behind the NE edge pillar is 50% smaller than the first one. Along with the extraction moving up to shallower areas of the salt bed, the rate of land surface subsidence is increasing, with the decreasing perimeter of the depression. The indicators that describe the land surface subsidence - vertical displacement of benchmarks and the caverns volume - are presented on the function of time and a parameter, determining the distance from the measurement point to the exploitation field edges.

PL

Wpływy eksploatacji soli na powierzchnię terenu określane są na podstawie okresowych pomiarów niwelacyjnych. Analiza wyników tych pomiarów pozwala na kontrolowanie i prognozowanie ruchu górotworu. Wysad solny Mogilno ma kształt wydłużonej elipsy ze zwierciadłem solnym około 250 m p.p.t. (Fig. 1). Na głębokości około 600 m długość wysadu wynosi 5,5 km, a szerokość waha się od 0,8 km do 1,5 km. Ściana NE wysadu jest nachylona pod kątem ok. 80°, natomiast przeciwległa SW 90° i więcej, tworząc przewieszenia. W SE części wysadu strop soli obniża się do 550-650 m. Otworowa eksploatacja złoża w 1986 r. rozpoczęła się od głębokości 1400 m do półki stropowej na głębokości 400 m. Otwory ługownicze założono w siatce trójkątów o bokach 100 m. Średnice kawern zależą od głębokości, wynosząc średnio od 45 w dolnej strefie do 55 m w górnej. W obszarach występowania soli potasowo-magnezowych są większe. W złożu nieprzydatnym do prowadzenia eksploatacji pozostawiono między komorami odpowiednie półki. Pomiary przemieszczeń w strefie oddziaływania kopalni prowadzone są od 1986 r. metodą niwelacji precyzyjnej ze średnim błędem ±0,7 mm/km, ostatni wykonano w 2009 r. Obniżenia terenu w latach 1986-2009 nie przekraczają -105 mm (Fig. 2). Stwierdzany w pomiarach efekt podnoszenia się terenu po stronie NE niecki osiadań wskazuje, że punkty dowiązania pomiarów niwelacyjnych nie są stałe. W latach 2004-2009 obniżał się głównie rejon przyległy do SW ściany wysadu (Fig. 3). Osiadania terenu wykształcają się w formie dwucentrycznej niecki z maksimami po S W i NE stronie wysadu (Fig. 4). Przyczyną osobliwego rozkładu osiadań jest smukłość formy kopalni i reżim stosowanych ciśnień technologicznych. Wyniki obserwacji ujawniają zróżnicowany zasięg wpływów eksploatacji, mniejszy w kierunku NE niż w kierunku SW, co spowodowane jest budową złoża. Zasięg ten po stronie SW wysadu osiąga dwukrotną głębokość spągu komór. Obniżenia terenu zależą od wydobycia, a prędkość ich rośnie w czasie (Fig. 5, 6). W ciągu 25 lat określa je funkcja wykładnicza z parametrem C: w(t) = w0 [exp(CΔt) - 1], gdzie C jest proporcjonalne do odległości reperów od pola górniczego. Objętość niecki aproksymuje także funkcja wykładnicza: VN (t) = 0,085 min m3 [exp(CΔt) - 1], gdzie C = 0,06 l/rok. Wskaźnikiem oddziaływania wyrobisk na powierzchnię terenu jest stosunek objętości niecki osiadań VN do objętości wyrobisk VK, proporcjonalnej do wydobycia. W latach 1986-1993, 1993-2004, 2004-2009 wskaźnik ƒ{t) osiągnął wartości 11‰, 17‰ i 20‰ (Fig. 7). Przyczyną wzrostu prędkości obniżeń terenu jest przede wszystkim rosnąca objętość komór. Przechodzenie strefy ługowania od dołu ku górze powoduje spadek stosowanych ciśnień technologicznych, odpowiedni do zmniejszającej się jej głębokości eksploatacji. Skutkiem tego jest zmniejszenia się podparcia hydraulicznego ścian komór. Z analizy wynika, że w następnych latach można się podziewać dalszego zwiększenia prędkości obniżeń w rejonie nadległym i przyległym do pola górniczego przy utrzymywaniu się prawie stałej prędkości obniżeń w znacznym oddaleniu od wyrobisk.

11

Long- and short-term processes indicated by the displacement of the chamber roofs in the monumental Wieliczka salt mine

Kortas G.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 1

119--130

EN

This paper presents several processes that are characteristic for the salt rock mass, which have been found upon analysis of observations of the chamber roof displacements in the monumental Wieliczka Salt Mine. Those processes are revealed in different time frames and they range from short- to long-term ones. A regular long-term increase or decrease of creeping rate in the chamber roof is expressed by power function of time. It was found that an annual component of that process consists in the season cycle, marked by increased displacement rates in the summer and reduced ones in the winter. The seasonal changes in air humidity are the cause of those cycles. A rock slip cycle is observed in some chambers during several months. In those periods, we can identify displacements that happen when internal static and dynamic friction is overcome. In 2007-2009, single signals from large-area rock-mass movements were recorded in several chambers. They were probably associated with the change of geo-mechanical conditions in northern region of rock mass after a leak had been plugged in the cross-corridor Mina. The results of our analysis have revealed new cognitive components contributing to the description of rock behaviour in specific geological and mining conditions of Miocene salt deposits.

PL

W zabytkowej kopalni soli Wieliczka od 1995 r. prowadzone są pomiary przemieszczeń stropu w wybranych komorach, głównie w obrębie trasy turystycznej. W tej pracy przedstawia się wyniki tych pomiarów w 9 komorach. Sposób założenia czujników przemieszczeń przestawiono na rysunku 1. W pomiarach rejestruje się przyrost odległości między punktem umocowania bazy pomiarowej w odległości 10 m, a powierzchnią stropu wyrobisk. Częstotliwość pomiarów jest zróżnicowana, od kilku dni do kilku miesięcy. Długotrwałe przemieszczenia stropu w okresie wieloletnim wykazują stałą tendencję ruchu, którą opisuje funkcja potęgowa (1). Uzyskane wartości parametru m w granicach od 0,90 do 1,25 określają długotrwałą tendencję ruchu. Dla m = 1 prędkość przemieszczeń jest stała, dla m > 1 podwaja się w okresie τ, a przy m < 1 dwukrotnie maleje. Na rysunkach 2 i 3 pokazano wyniki pomiarów przemieszczeń stropu w komorach Warszawa, Pieskowa Skała, Staszic i Maria Teresa, a w tabeli 1 uzyskane z aproksymacji wzorami (1) i (2) prognozowane wartości prędkości v i przyrostu obniżeń stropu Δw po 100 latach oraz czas dwukrotnej zmiany prędkości τ. W komorze Warszawa w okresie 16 lat prędkość przemieszczeń wzrasta dwukrotnie. W okresie rocznym ujawnia się sezonowa tendencja ruchu z charakterystycznym wzrostem prędkości przemieszczeń w stropach komór w okresie letnim i spadkiem tej prędkości w okresie zimowym. Stosunek tych prędkości określa się wskaźnikiem procesów sezonowych f (3). W komorach Kaplicy Św. Kingi i Warszawa (rys. 5) f osiąga wartość odpowiednio 3,9 i 5,5, a w komorze Pompowni (rys. 4) wartość 6,1. Okresowe - sezonowe zmiany prędkości przemieszczeń spowodowane są wpływem wilgotności powietrza kopalnianego. Uwzględniając zmiany sezonowe, funkcja (1) przechodzi w funkcję (3), a jej zastosowanie przedstawiono w komorze Pompowni na rysunku 6. Przesunięcia w kruchym ośrodku sprężysto-lepkim wyjaśnić można znanym procesem przekraczania granic tarcia statycznego i dynamicznego, określane terminem stick-slip (Jaeger i in., 2007) (rys. 7). Ruch taki obserwowany jest w obrębie górnych poziomów kopalni w komorach Staszic i Pieskowa Skała (rys. 8). Wykres omawianych przemieszczeń tworzy krzywą „schodkową”. Wartość skokowego przyrostu przemieszczeń może być w przybliżeniu stała. Jeżeli prędkość przemieszczeń w fazie tarcia dynamicznego rośnie, to wskazuje, że współczynnik tarcia dynamicznego maleje (rys. 8 lewy). Długookresowym efektem cyklicznego procesu, jest regularna postać krzywej pełzania w postaci funkcji potęgowej (1). Proces stick-slip w tych warunkach jest krótkookresowym cyklicznym elementem pełzania górotworu. Zjawisko to występuje wtedy, gdy współczynnik tarcia statycznego jest większy niż tarcia dynamicznego, a okres pomiarów jest znacznie mniejszy niż okres występowania skokowych przyrostów przemieszczeń. Wyniki obserwacji pokazują także prawie jednoczesne występowanie sygnałów jednorazowych lub seryjnych, w wielu miejscach komór lub nawet w kilku komorach (rys. 9 i 10). W komorach Spalona, Haluszka i Warszawa sygnały te ujawniają się w latach 2007-2009, co wskazuje na to, że przyczyną tego mogła być wielkoobszarowa zmiana warunków geomechanicznych prawdopodobnie po zamknięciu wycieku w poprzeczni Mina w 2007 r., która spowodowała trwające do dziś wypiętrzenia terenu na północnym przedpolu kopalni w trakcie przywracania naturalnych warunków hydrogeologicznych. Ujęcie ilościowe, opisanych w tej pracy procesów, jest warunkiem rozpoznania mechanizmu procesów pełzania w specyficznych warunkach kopalni Wieliczka. Służyć także może w przyszłości sformułowaniu kryteriów bezpieczeństwa, oceny i prognozy zachowania się stropów komór.

12

Warunki geomechaniczne w caliznach chroniących kopalnię przed wodami na przykładzie kopalni soli „Kłodawa”

Kortas G., Maj A.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 12

112--117

PL

Warunki geomechaniczne w kopalni „Kłodawa” określono poprzez badania modelowe ośrodka sprężysto-lepkiego stosując homogenizację obszarów eksploatacji komorowo-filarowej. W pracy po raz pierwszy określono ilościowo zmienne w czasie naprężenia i odkształcenia w caliznach ochronnych wysadowej kopalni soli i powiązano je z kształtowaniem się zagrożenia wodnego. Stwierdzono, że brzeg nachylonej warstwy anhydrytu głównego jest miejscem, w którym występują największe i niebezpieczne naprężenia efektywne. Powiązane z nimi odkształcenia rozciągające rozszczelnić mogą filary i otwierać drogi przepływu wód do pól górniczych. W półce stropowej nad wyrobiskami rozwijają się naprężenia i odkształcenia rozciągające, które narastają z upływem czasu i ze wzrostem szerokości pól górniczych. Mniejsze naprężenia występują w filarach brzeżnych, ale w tych warunkach ich perforacja nieszczelnie zlikwidowanymi otworami wiertniczymi, otworzyć może drogi przepływu wód.

EN

Geomechanical conditions in the ”Klodawa” mine were determined thanks to model testing of resilient viscous medium by use of homogenization of pillar-chamber exploitation areas. It is the first time when stresses and deformations, quantitively changing in time, in protective rock mass of dome salt mines have been determined and related to water hazard forming. It was stated that the bank of inclined layer of main anhydrite is the area of the largest and most dangerous effective stresses. Their related tensile deformations may unseal the pillars and open flow paths of water to mining fields. In a roof pillar above excavation, stresses and tensile deformations are being developed, intensifying with time and raise of mining fields widths. Although the stress in margin pillars is lower, in such conditions perforation of untightly closed bore-holes may open flow paths for water.

13

XVI Międzynarodowe Sympozjum Solne Ouo Vadis Sal, 13-15 października 2011, Toruń

Czapowski G., Kortas G.

Geology, Geophysics and Environment

|

2012

|

Vol. 38, no. 2

273-277

14

On the convergence of workings and the purpose of working observations in salt mines

Kortas G.

Geology, Geophysics and Environment

|

2012

|

Vol. 38, no. 1

51-68

EN

In this paper, the author has presented the definitions of convergence as a stream of displacement vector field. The author has presented equations of the convergence of workings (chambers, caverns), in the shape of geometric primitives, as well as identified and described the stages of convergence development in time. Basic principles of convergence are discussed, associating main convergences in a rectangular cavern with its dimensions and volumetric convergence. The current status of knowledge has been used for the formulation of the objectives of conducting convergence measurements in underground salt mines. The description of the convergence stages and the study of a rectangular chamber are educational in nature, while the identified objectives of observations can be applied for designing convergence observations and interpretation of results.

PL

W pracy przedstawiono definicje konwergencji jako strumienia pola wektorowego przemieszczenia. Określono wzory na konwergencję wyrobisk w kształcie prymitywów geometrycznych oraz wyodrębniono i scharakteryzowano fazy rozwoju konwergencji w czasie. Omówiono podstawowe zasady zaciskania wyrobisk, wiążące główne konwergencje w komorze prostopadłościennej z jej wymiarami i konwergencją objętościową. Dotychczasowy stan wiedzy wykorzystano do sformułowania celów prowadzenia pomiarów konwergencji w podziemnych kopalniach soli. Opis faz konwergencji i studium konwergencji w prostopadłościennej komorze mają walory poznawcze, a wyłonione cele obserwacji mogą być wykorzystane przy projektowaniu obserwacji konwergencji i interpretacji ich wyników.

15

Ground uplift after the closure of water leaks in the Mina drift of the Wieliczka Salt Mine

Maj A., Kortas G., Ulmaniec P.

Geology, Geophysics and Environment

|

2012

|

Vol. 38, no. 1

9-22

EN

After putting the water leaks in the Wieliczka Salt Mine under control, upon construction of dams in 2007, the ground subsidence stopped. Presently, however, ground uplifts are observed on land surface. This paper presents geological, mining, and hydro-geological conditions occurring in the leak areas. Using the examples of previous subsidence, the authors have demonstrated the shaping of ground uplifts observed in levelling surveying by precise measurement methods. With a correction relating to the subsidence caused by working convergence that also occur in ground displacements, it was found that the maximum ground uplifts reached 63 mm, with the continuing trends in the years to come. It was established that the causes of uplifting included increase of pressure in suffosion caverns and the displacement effect, with irrigation of dried and drained formations during the flow of water into the salt mine.

PL

Po opanowanym wdarciu wód do Kopalni Soli Wieliczka przez zamknięcie wycieku w 2007 r. ustały obniżenia powierzchni i obecnie wykształcają się wypiętrzenia. W pracy przedstawiono warunki geologiczno-górnicze i hydrogeologiczne w strefie wycieku i na tle poprzednich obniżeń pokazano kształtowanie się wypiętrzeń terenu, obserwowane w pomiarach geodezyjnych niwelacją precyzyjną. Biorąc pod uwagę poprawkę na uczestniczące w przemieszczeniach terenu osiadania spowodowane wpływami kopalni, stwierdzono, że maksymalne wypiętrzenia osiągnęły 63 mm, a teren w następnych latach może się nadal wypiętrzać. Wskazano, że przyczyną wypiętrzeń jest zwiększenie ciśnienia w kawernach sufozyjnych oraz efekt wypornościowy i nawadnianie osuszonych i zdrenowanych utworów w trakcie spływu wód do kopalni.

16

Aktualizacja mapy glebowo-rolniczej z wykorzystaniem klasyfikacji obiektowej (OBIA) zobrazowań teledetekcyjnych oraz analiz przestrzennych GIS

Wężyk P., Pierzchalski M., Szafrańska B., Kortas G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

477--488

PL

Aktualność map glebowo-rolniczych w Polsce sięga najczęściej lat sześćdziesiątych poprzedniego wieku, stąd wymagają one nie tylko konwersji z formy analogowej (papierowej) do cyfrowej, ale przede wszystkim weryfikacji treści w stosunku do rzeczywistych klas pokrycia i użytkowania terenu. Rozwój miast, wsi, dróg i innych inwestycji infrastrukturalnych, jaki nastąpił w minionych 50 latach oraz nasilenie się w ostatniej dekadzie procesów socjoekonomicznych skutkujących porzucaniem upraw rolnych i zajmowania tych terenów przez lasy, spowodował dużą dezaktualizację treści geometrycznej mapy glebowo-rolniczej. Przeprowadzenie weryfikacji treści geometrycznej mapy glebowo-rolniczej dla skali województwa małopolskiego wymagało zastosowania obiektowej klasyfikacji (OBIA, ang. Object Based Image Analysis) aktualnych zobrazowań teledetekcyjnych. Proces OBIA realizowano w oprogramowaniu eCognition Developer 8.64 (Trimble GeoSpatial). Należało go możliwie daleko zautomatyzować ze względu na dużą powierzchnię opracowania (ok. 15000 km2). Otrzymane wyniki skontrolowano na podstawie kilkuset powierzchni referencyjnych (wektoryzacja ekranowa dokonana przez operatora). Analizy przestrzenne GIS aktualizujące przebieg poligonów mapy glebowo-rolniczej o nowe powstałe obiekty zrealizowano w trybie wsadowym (Model Builder, Esri). Uzyskane wyniki wykazały, iż największe zmiany, tj. przyrost powierzchni (procentowo) zanotowano w przypadku klas: „Las” (Ls; +8.2%) oraz „Tereny zabudowane” (Tz; +6.3%), przy jednoczesnym ubytku wszystkich kompleksów (ID 1÷13) wykorzystywanych pod uprawy rolne o -10.5% (z czego -4.9% w rejonach górskich). Ubytek trwałych użytków zielonych (1z, 2z oraz 3z) na zaktualizowanej mapie glebowej oceniona na około (-4.2%). Zastosowane algorytmy weryfikacyjne oraz aktualizacyjne pozwalają stwierdzić, iż klasyfikacja obiektowa OBIA aktualnych zobrazowań teledetekcyjnych (satelitarnych i lotniczych) w połączeniu z daleko zautomatyzowanymi analizami przestrzennymi GIS może być wykorzystywana w procesie aktualizacji mapy glebowo-rolniczej.

EN

The analogue soil maps (paper sheets; scale 1:5000) were made in Poland most likely in the 60-ties of XX century. Today, they need not only conversion from analogue form to digital (raster or vector) format but also quick and objective map revision. Soil maps become outdated and they don't represent actual land use or land cover (LULC). Rapid growth of cities and the country side development as well as infrastructure constructions have to be included in up-dated soil map. During the last 50 years in Małopolska Voivodeship, many hectares of arable land were abandoned and changed in natural way (succession) in to the class forest. In year 2010 the Marshal office of Małopolska Voivodeship decide to convert the archive of analogue soil map to shape file with connected database. In 2011 another project was started with main goal of up-date of the soil map (about 15 000 km2). The special work-flow of geoinformation technologies was used for fulfill this goal. Object Based Image Analysis (OBIA) meets the criteria for fast and accurate Land Use & Land Cover (LULC) classification method of the RapidEye (from years 2010/2011) high resolution satellite images. Application of this object based classification method, together with GIS analysis ensures very high degree of work automation. The results obtained shows, that the most changes in a land cover were observed in urban areas (Tz; +6.3%) and forests (Ls; + 8.2%). The area of all other agricultural used soil complexes decreased in the same time about -10.5% (in the mountainous areas approx. -4.9%). The class pastures and meadows also decrease during the last 50 years about -4.2%. This project demonstrates success story of using the modern GIS techniques to verify and update soil map of Małopolska Voivodeship based on the OBIA of RapidEye satellite imaginary and aerial orthophotomaps (RGB).

17

Ruch górotworu i konwergencje w Kaplicy Św. Kingi w Kopalni Soli "Wieliczka"

Kortas G., Maj A., Ulmaniec P.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 1-2

78-83

PL

Kaplica Św. Kingi jest jednym z najcenniejszych zabytków kultury górniczej w Polsce. Ruch górotworu w jej otoczeniu obserwowany jest przez okresowe pomiary przemieszczeń. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów konwergencji w Kaplicy na tle ruchu górotworu w jej otoczeniu. Kaplica ulega bardzo małym odkształceniom i przemieszczeniom spowodowanym oddziaływaniem wyrobisk komorowych w centralnym rejonie kopalni. Analizowano wyniki pomiarów prowadzonych od 1995 r. konwergometrem precyzyjnym. Kaplica zaciska się prawie równomiernie. Zróżnicowanie prędkości konwergencji poziomej przy spągu i w środku komory oraz konwergencji pionowej w brzeżnej i środkowej części wyrobiska oraz obserwowane nieznaczne zmniejszanie się prędkości zaciskania z upływem czasu jest zgodne z modelem konwergencji w ośrodku sprężysto-lepkim [7]. Na podstawie średnich konwergencji głównych [2] obliczono konwergencję objętościową kaplicy, która wyniosła - 0,18 ‰/ rok.

EN

The Chapel of Saint Kinga is one of the most valuable monuments of mining culture in Poland. It is located in the central area of the mine between St. Kinga's and Daniłowicz shafts at the depth of about 100 m (Fig.4). Similarly as other chambers of the tourist route, the Chapel is subject to rock mass movements, appearing in the form of convergence. The observations of rock mass movement consist in periodical measurements of the height of bench-marks in the mine and on ground surface, as well as in convergence measurements. The aim of measurements in the Chapel is first of all the recognition of geomechanical conditions and the state of architecture of the Chapel's interior. The results of fifteen years of measurements of convergence of the Chapel against the background of rock mass movement in its surroundings are presented.

18

Szyb z obudową w górotworze solnym - wstępne badania modelowe

Kortas G.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 2

395-403

PL

Obudowa szybu w kopalniach soli wykonywana jest według norm dotyczących ośrodka sprężystego. Pełzanie górotworu solnego prowadzić może jednakże do jej zniszczenia. Postępujący w czasie wzrost naprężeń w obudowie jest przyczyną wytężenia materiału obudowy i jej upodatnienia. Wtedy szyby ulegają konwergencji. Badania modelowe zachowania się szybu w ośrodku lepko-sprężystym ujawniają, że maksymalne naprężenia w obudowie rosną ze spadkiem jej podatności na pełzanie. Pokazują także, że naprężenia zredukowane (efektywne) w obudowie wyrazić można w przybliżeniu prostymi funkcjami promienia szybu, grubości obudowy i stosunku podatności obudowy do podatności górotworu. Praca sygnalizuje ważny problem badawczy w naukach górniczych. Rozwiązanie go pozwoli zmniejszyć koszty budowy i zwiększyć skuteczność obudów szybowych w kopalniach soli.

EN

The lining of a shaft in the salt mine is build according to the norms applied for elastics properties of the massive. However, salt massive creep can cause lining break down. Increase of stresses which is progressive in time is a reason of lining material effort and its flexibility. In this case convergence of the shaft is observed. The modelling research of lining behaviour in viscous - elastics medium was carrying out. Its results show that maximal stress in lining grows with decrease of its flexibility. Obtained results also show, that effective stress of lining can be easily described by specific function forms of shaft radius, thickness of lining as well as flexibility of lining to flexibility of rock massive ratio. This paper points out an important problem in mining sciences. The solution of this problem allows reducing the costs of lining construction and increase operational reliability of the shafts in the salt mines.

19

Wpływ właściwości fizycznych i geometrii wysadu solnego na jego wypiętrzanie się

Kortas G.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

153-162

PL

Przygotowano model badawczy 3D do testowania ośrodka sprężysto-lepkiego reprezentującego wysad solny i otaczające go utwory. Metoda elementów skończonych została zastosowana do określania prędkości wypiętrzeń wysadu solnego. Przedmiotem testów był wpływ: różnic gęstości skał solnych i utworów otoczenia wysadu, gęstości czapy wysadu, lepkości skał solnych, wysokości wysadu oraz nachylenia skrzydeł wysadu na prędkość jego wypiętrzania. W pracy przedstawiono związki między prędkością wypiętrzania się wysadu a gęstością, podatnością na pełzanie B w prawie pełzania Nortona i geometrycznymi elementami wysadu. Związki te są zgodne z hipotezami o ruchu wysadów solnych. Praca stanowi wycinek studiów przeprowadzanych w ramach projektu badawczego na temat ruchu górotworu w otoczeniu wysadów solnych.

EN

Research model 3D had been carried out for testing elastic-viscous body as the representation of salt dome formation and formations in its surroundings. Finite element method was used for describe salt dome uplift rate. Influence of: density difference of salt dome and formation in dome surroundings, density of cap dome, viscosity of salt rock, high of salt dome, decline of salt dome wings on was the subject of research. The relations between dome uplift rate and density, flexibility on creep B in Norton creep law, geometric elements were shown as formulas in this paper. Consequences of these functions are compatible with geologic hypothesis about of salt dome uplift.

20

Przemieszczenia powierzchni nad historyczną kopalnią w Wieliczce

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2007

|

T. 63, nr 3

4-12

PL

Praca przedstawia wpływy zaciskania wyrobisk górniczych na powierzchnię kopalni w Wieliczce. Pokazano rozkłady osiadań w kilku okresach i próbę oszacowania rozkładu obniżeń wiatach 1960-2005 przez sumowanie niecek okresowych. Przedstawiono także rozkłady osiadań, przemieszczeń poziomych i odkształceń wykorzystując pomiar i modelowanie metodą funkcji wpływów. Oszacowano, że XX w. maksymalne osiadania wystąpiły w rejonie szybu Kościuszko i w latach 1926-2005 osiągnęły 2,96 m. Największy przyrost obniżeń - 71 mm/rok wystąpił w 1962 r. Osiadania reperów ujawniają zmniejszanie się prędkości osiadań od około 1980 r. Również przyrosty objętości niecki osiadań wykazują takie same zmiany w czasie. Przeprowadzono analizę wydobycia podsadzania wyrobisk w latach od 1919 do 2005. Sporządzono wykresy zmian czynników bilansu objętości, włączając konwergencję objętościową oszacowaną na podstawie obliczeń objętości niecki osiadań. Stwierdzono, że zmianę trendu zachowania się powierzchni na początku lat 80. wiązać można ze zmniejszaniem się objętości wyrobisk oddziałujących na tereny pogórnicze w Wieliczce. Dalsze konieczne prace podsadzkowe i zabezpieczające ograniczą deformacje powierzchni i pozwolą przede wszystkim utrzymać zabytkową kopalnię Wieliczka.

EN

Effects of mining workings convergence on the surface of the mine at Wieliczka are presented. Subsidence distributions in a few time periods and an attempt to estimate the subsidence distributions in the years 1960-2006 are shown. Also distributions of subsidence, horizontal displacement and deformations are presented basing on measurements and influences function. It has been estimated that in the 20[th] century the maximal subsidence occurred in the region of Kościuszko shaft and in the years 1926-2005 amounted 2.96 m. The biggest increase of subsidence - 71 mm/year - occurred in the year 1962. Measuring points lowering shows reduction of subsidence rate from about 1980 year. Also the increases of the subsidence through volume show the same changes in the time. The analysis of the output and stowing of workings in the years 1919-2005 has been carried out. Diagrams of the volume balance components changes have been made, including volume convergence estimated on the basis of subsidence through volume calculations. It is stated that the change of the surface behaviour trend in the beginning of the years 1980[th], can be connected with reduction of the workings volume affecting the post-mining areas at Wieliczka. The further stowing and protecting operations will limit surface deformations and first of all allow to maintain the historical mine Wieliczka.