Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Convergence monitoring as a basis for numerical analysis of changes of rock-mass quality and Hoek-Brown failure criterion parameters due to longwall excavation

Małkowski Piotr, Ostrowski Łukasz

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 1

93--118

EN

In the longwall exploitation system, the main gates are subject of the most intensive movements of the rock mass, where the proximity of the excavation front is a key factor. The paper presents the results of a research on the constants mb and s of Hoek-Brown failure criterion for the rocks surrounding the gallery: shale, sandy shale, coal and medium-grained sandstone, in relation to the distance to longwall face. The research comprised numerical modeling based on convergence monitoring records. The convergence measurements were carried out on three stations in a selected maingate in a coal mine from Upper Silesia Coal Basin near Jastrzębie-Zdrój, concurrently with changing distance to the longwall face. The measu-red were the width, the height and the heave of the floor of the gate. The measurements showed that the convergence at the longwall-maingate crossing was 1.5-3 times greater than in the locations much further from the longwall face. It was demonstrated that this effect was due to continuously changing properties of the rock-mass surrounding the gallery that can be expressed as decreasing empirical parameters mb i sof Hoek-Brown’s criterion. These parameters are decreasing exponentially together with the distance to the longwall face The consistency between the theoretical and factual curve varies between 70% to 98%. The change of each of the parameters can be described by general equation P = a· exp(–b·d), where a, b are constants, and d is the distance to the excavation face. The authors highlight that during the me-asurements period the horizontal stress was 1.45 to 1.61 times greater than the concurrent vertical stress. The so high horizontal stress causes heave of unsupported gallery floor which is commonly observed in the mines in Silesia.

PL

Chodniki przyścianowe w systemie eksploatacji ścianowej są najbardziej narażone na intensywne przemieszczenia skał. Wraz ze zmianą położenia frontu eksploatacji skały przechodzą wolno w stan zniszczenia, coraz bardziej przemieszczając się do środka wyłomu. Aby można było skutecznie prze-widywać konwergencję wyrobisk przyścianowych należy właściwie określić właściwości skał w fazie pozniszczeniowej. Wybierając warunek wytrzymałościowy Hoeka-Browna – stałe mb i s, zależne od wskaźnika jakości górotworu RMR lub wskaźnika GSI.W artykule wyznaczono spadek parametrów pozniszczeniowych skał budujących górotwór w rejonie omawianego wyrobiska – łupków ilastych, łupków piaszczystych, węgli i piaskowców średnioziarnistych – w zależności od odległości od frontu ściany. W tym celu wykonano symulacje numeryczne, wykorzystując wyniki pomiarów konwergencji. Pomiary konwergencji wykonano w wyrobisku przyścianowym jednej z kopalń węgla GZW w rejonie Jastrzębia na trzech bazach pomiarowych wraz ze zmieniającą się odległościąbaz pomiarowych od czoła ściany. Badania obejmowały wyznaczenie szerokości, wysokości i wypiętrzenia spągu chodnika. Pomiary wykazały, że konwergencja na skrzyżowaniu ściana – chodnik osiąga wartość1,5-3-krotnie większą, niż dla przypadku, gdy front eksploatacji znajduje się w znacznej odległości od baz pomiarowych. Stwierdzono, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest stale zmieniająca się jakość górotworu, która skutkuje obniżeniem parametrów empirycznych warunku wytrzymałościowego Hoek’a-Browna mbi s skał występujących w otoczeniu wyrobiska. Parametry te maleją eksponencjalnie wraz ze zbliżaniem sięfrontu ściany, a zgodność pomiędzy krzywą rzeczywistą a teoretyczną dla występujących przemieszczeńwyrobiska waha się od 70% do 98%. Zmianę dowolnego z powyższych parametrów P można opisaćfunkcją o ogólnym równaniu: P = a exp(–bd), gdzie a i b to stałe, a d to odległość od frontu ściany.Na uwagę zasługuje również analiza naprężeń poziomych w górotworze, jakie musiały wystąpićpodczas prowadzenia pomiarów, które są 1,45-1,61 razy większe od występujących wówczas naprężeńpionowych. Tak duże naprężenia poziome mają istotny wpływ na wartości wypiętrzania nieobudowanego spągu, co znajduje potwierdzenie podczas prowadzenia prac górniczych w kopalniach JSW.

2

Obudowa kotwowa w projektowanej kopalni węgla kamiennego. Informacje ogólne i założenia

Taras M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2018

|

nr 1

8--18

PL

W artykule przedstawiono założenia i prace przygotowawcze Prairie Mining dla projektu Kopalni „Jan Karski”. Zaprezentowano także elementy doświadczeń Kopalni „Bogdanka” w zakresie stosowania samodzielnej obudowy kotwowej dla oceny możliwości zastosowania tej obudowy w tym projekcie. Przeprowadzono także analizę warunków górniczo-geologicznych w LZW w kontekście ich porównania z warunkami występującymi w kopalniach British Coal, w których stosowano samodzielną obudowę kotwową. W artykule omówiono ponadto podstawowe wymogi, w tym prawne, dla skutecznego zastosowania obudowy kotwowej, zalety i wady tej technologii oraz przeanalizowano przyczyny ograniczonego wykorzystania kotew w górnictwie polskim.

EN

In 2012, Prairie Mining began a number of drillings in the Lublin Coal Basin in order to gather data to estimate the possibility of building a modern hard coal mine adjacent to the Bogdanka Coal Mine. The obtained data enabled the preparation of geological documentation of the "Lublin" deposit and its adaptation to the JORC code requirements. On this basis, a scoping study was developed, followed by a pre-feasibility study, which both assessed the construction of a new mine in the Lublin Coal Basin to be highly profitable. In 2016, the company drew up a deposit development plan for the designed Jan Karski mine. Before the plan was drawn up, the investment concept had been developed in cooperation with Golder Associates and Royal Haskoning, and the mining and geological conditions in British Coal mines and the Bogdanka Coal Mine had been analysed in order to make sure the use of independent rock bolting would be suitable in the Lublin Coal Basin. It was found that the mining and geological conditions in the Lublin Coal Basin do not generally differ from the conditions in British Coal mines, and the values of geomechanical parameters of rocks meet the requirements of the regulations concerning the use of independent rock bolting. However, the use of rock bolting requires the evaluation of the direction of primary stresses in the Lublin Coal Basin and the proper position of longwalls relative to these stresses, including the use of support pillars between longwalls. The attempts to construct excavations with independent rock bolting, which were carried out in the Bogdanka Coal Mine between 1994-1997, confirm the indicated conclusions and observations. Using the available publications about the Bogdanka Coal Mine and Golder Associates experience, the size of support pillars was calculated and the basic requirements for safe implementation of the extraction process using longwall roadways supported by independent rock bolting in the Lublin Coal Basin were estimated. In this respect, the construction of the Jan Karski mine is highly profitable and justifiable from the point of view of business.

3

Deformacja wyrobiska górniczego poddanego wpływom eksploatacyjnym

Grzebyk W., Piasecki P., Stolecki L.

Wiadomości Górnicze

|

2017

|

R. 68, nr 2

107--111

PL

W artykule zaprezentowano eksperymentalne rezultaty wykorzystania inklinometrycznej metody pomiarowej do śledzenia deformacji wyrobiska górniczego, poddanego narastającym wpływom ciśnienia eksploatacyjnego. Wykazano, że w konkretnych warunkach geologiczno-górniczych wybranego pola eksploatacyjnego jednej z kopalń rud miedzi LGOM, o stabilności wyrobiska decyduje głównie reakcja skał piaskowcowych budujących złoże, przy czym, pionowa konwergencja wyrobiska jest bardzo dokładnie skorelowana z deformacją spągu.

EN

The article presents the experimental results of the use of inclinometric measuring method to follow deformation of the mine working, subjected to the growing influence of exploitation pressure. It has been shown that in certain geological and mining conditions of the mine out exploitation panel in one of the copper mines of LGOM, the stability of the working is determined mainly by the reaction of sandstone rocks forming a deposit, while the vertical convergence of the working is very closely correlated with the deformation of the floor.

4

Wykorzystanie metody odwrotnej w estymacji osiadań powierzchni terenu dla złóż soli

Hejmanowski R., Malinowska A. A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 3

179--200

PL

Modelowanie przemieszczeń i deformacji w rejonie kopalń soli napotyka na znaczne trudności ze względu na zmienne właściwości wytrzymałościowe soli, złożoną budowę morfologiczną złóż wysadowych, własności reologiczne soli. Te czynniki powodują, że wpływy eksploatacji złóż soli ujawniają się przez setki lat, a precyzyjne wyznaczenie przemieszczeń w danym, żądanym momencie i miejscu są obarczone większą niepewnością, niż w przypadku innych typów złóż kopalin stałych. Modelowanie numeryczne dobrze się sprawdza przy ograniczeniu obszaru modelu do jednej lub kilku komór. Większy zakres znacznie obniża potencjał dokładnościowy i wydajność obliczeniową tego typu modeli. Zastosowanie modeli stochastycznych pozwala na modelowanie 3D dla całego kompleksu wyrobisk, pod warunkiem precyzyjnej parametryzacji takiego modelu. W artykule omówiono sposób modelowania przemieszczeń i deformacji dla jednej z największych kopalń soli w Europie o objętości wyeksploatowanego złoża ponad 21 mln m3. Parametryzacja modelu stochastycznego możliwa była dzięki udokumentowanym wynikom pomiarów konwergencji wyrobisk i pomiarów wysokościowych na powierzchni. Zastosowanie inwersji niecki obniżeniowej w metodzie najmniejszych kwadratów pozwoliło na estymację optymalnych wartości parametrów modelu stochastycznego. Modelowanie prowadzone było przy wykorzystaniu modelu stochastycznego i dwuparametrycznej funkcji czasu, która pozwala uwzględnić czas konwergencji wyrobisk i czas przejścia zaburzenia (przemieszczeń) na powierzchnię terenu. Szczegółowe analizy warunków geologicznych, które przeprowadzono w trakcie badań pozwoliły również na uwzględnienie dewiacji niecki obniżeniowej w modelowanym obrazie pionowych ruchów powierzchni terenu. Jakościowe i ilościowe potwierdzenie poprawności estymacji wykazano w graficznym zestawieniu modelowanych i mierzonych wartości przemieszczeń pionowych, w ujęciu przestrzennym. Wykorzystany w ramach badań model znajduje zastosowanie w prognozowaniu przemieszczeń i deformacji dla dowolnych okresów, dla przyszłych projektów eksploatacji złoża soli.

EN

The modeling of strains and deformations in salt mine areas encounters considerable difficulties because of the varying strength properties of salt, the complex morphological build of dome deposits and the rheological properties of salt. These properties have impacted the development of salt extraction for hundreds of years and the fact that the accurate determining of strains in a given specified moment and place are burdened with high uncertainty. Numerical modeling is useful when the model is reduced to one or several salt chambers. A broader range of underground post mining void considerably lowers the accuracy and efficiency of the calculations of such models. Stochastic models allow for a 3D modeling of the entire mining complex deposit, provided the model has been parametrized in detail. The methods of strains and deformations modeling were presented on the example of one of the biggest salt mines in Europe, where a volume of over 21 million m3 of salt was extracted. The stochastic model could be parametrized thanks to the documented results of measurements of convergence of the underground mining panels and leveling on the surface. The use of land subsidence inversion in the least squares method allowed for estimating the optimum values of parameters of the model. Ground deformation modeling was performed using the two-parameter time function, which allows for a simulation to be carried out in time. In the simulation, the convergence of underground excavations and the transition in time the effects of convergence into ground subsidence was taken into account. The detailed analysis of the geological conditions lead to modeling deviation of the subsidence trough. The accuracy of the modeling results was qualitatively and quantitatively confirmed by a comparison ofthe modeled to measured values of the vertical ground movement. The scaled model can be applied in future mining extraction projects in order to predict the strains and deformations for an arbitrary moment in time.

5

Brytyjskie doświadczenia z samodzielną obudową kotwową wyrobisk

Taras M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2017

|

nr 12

15--21

PL

W artykule, na podstawie opracowania Golder Associates [1], przedstawiono podsumowanie doświadczeń brytyjskich związanych z zastosowaniem technologii kotwienia w kopalniach węgla w okresie od 1987 do 1994 r. (prywatyzacja British Coal) oraz prac wykonanych przez członków zespołu Rock Mechanics Technology, ich roli i doświadczeń przy przewodzeniu tej zmianie, obejmujących przeszkody organizacyjne i techniczne, to jak zostały one przezwyciężone, zastosowaną technologię oraz osiągnięte korzyści dotyczące wydajności i bezpieczeństwa. Artykuł opisuje ogólnie fundamentalne zasady projektowania samodzielnej obudowy kotwowej, sposób kontroli i monitoringu wyrobisk dla zapewnienia bezpieczeństwa oraz wskazuje, jakie uwarunkowania geotektoniczne i reologiczne należy uwzględniać przy planowaniu wybierania złoża węgla kamiennego, aby możliwe było stosowanie samodzielnej obudowy kotwowej w wyrobiskach przygotowawczych.

EN

In the middle of the 1980s, the British hard coal mining suffered an economic crisis due to the emergence of coal from the USA and Australia on its domestic market. It was found that the geological conditions in Australian mines did not generally differ from the conditions in the Great Britain and most coal basins in Europe, and that the USA and Australia commonly used the “from the field” exploitation system with roadways supported by independent rock bolting. The British Coal Corporation decided to incorporate the system into the British mining. At the end of 1988, the Australian technology of extracting coal was implemented in Wistow Mine - with longwall shearers, a system of support pillars, and longwall excavations with independent rock bolting. The implementation of the changes required an agreement with the mining supervisory board, management and mine employees, as well as providing training for all persons concerned. The Code of Practice in terms of designing and using rock bolting was laid down and implemented. The specification of a rock bolt application system and materials was drawn up. The system for designing rock bolting through measurements and controlling was prepared and implemented to ensure that independent rock bolting in preparatory excavations was incorporated safely and effectively. The system and equipment for controlling rock bolting and excavations was devised and implemented, as well as the organisation of the controlling and response system in case of exceeding referential ranges of ceiling convergence. The implementation of this technology led to significant reductions in terms of costs and incident coefficients. The core element of the new system was to understand the effect of the direction of primary stresses and the position of longwall fronts relative to these stresses on the rheological processes and the stability of excavations in independent rock bolting. Another key element of the system was the necessity to use an appropriate pillar width between longwalls to minimise operating stresses and, therefore, provide rock bolting with optimal working conditions.