Wpływ warunków kontaktowych w układzie strop-filar-spąg na wytrzymałość filarów węglowych

• Autorzy: Krzysztoń, D.

Warianty tytułu

EN

Influence of contact conditions in the set roof-pillar-floor on the strength of coal pillars

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wpływ skrępowania filara przez skały stropowe i spągowe na wytrzymałość filara. Warunek wytrzymałościowy Coulomba odniesiono do wytrzymałości pozornej [2], złożonej z wytrzymałości materiałowej i wytrzymałości wywołanej więzami. W takim ujęciu wytrzymałość na ścinanie jest sumą wytrzymałości kohezyjnej i wytrzymałości tarciowej wynikającej ze skrępowania powierzchni ścinania naprężeniem normalnym. Na podstawie konstrukcji koła Mohra wykazano, że naprężenie poziome można wyrazić w postaci przedstawiającej oddzielny wpływ zarówno naprężenia pionowego z czynnikiem krępującym filar Fl, jak i nieskrępowanej wytrzymałości ścinającej z czynnikiem F2 charakteryzującym własności fizykalne skał [4]. Przedstawiono również rozkład energii odkształcenia sprężystego w filarze w zależności od skrępowania filara [4]. Energia w jednoosiowym stanie naprężenia jest maksymalna i ulega zmniejszeniu w wyniku skrępowania. Różnice w wartościach energii odkształcenia sprężystego wzrastają wraz ze wzrostem liczby Poissona. Stąd dla dużej liczby Poissona skał filara przez skały stropowe i spągowe można przewidywać - w przypadku nagłego usunięcia skrępowania - duży efekt dynamiczny w postaci wyrzutu węgla.

EN

The influence of the coal pillar confinement by roof and floor rocks on the pillar strength is presented. The Coulomb failure condition is referred to the apparent strength composed of material strength and the strength caused by constraints [2]. In such a formulation the shearing strength is the sum of the cohesive strength and the frictional strength resulting from the shear surface confinement by the normal stress. The Mohr's circle construction was applied to the components of the primary state of stresses. It has been shown that the horizontal stress may be expressed in the form describing the separate influence of the vertical stress with the confinement factor F1 and the unconfined shear strength with the factor F2 characterizing the physical properties of rocks [4]. The distribution of the elastic strain energy in the pillars in dependence on pillar confinements has been shown [4]. This energy is maximal in the uniaxial stress and undergoes decreasing as a result of confinements. The decrease in the elastic strain energy value increases with the increase in confinements as well as in Poisson's ratio values. Hence for the high Poisson's ratio value of pillar rocks and for strong roof and floor confinements of pillar, high dynamic effects in the form of coal bursting can appear in the case of sudden removal of confinements.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość filarów; odkształcenia; skały stropowe; skały spągowe

EN

pillar strength; roof; floor rocks

• Czasopismo: Górnictwo / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 26, z. 3
• Strony: 173-185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krzysztoń, D.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] Agapito J.F.T., Hardy M.P.: Induced horizontal stress method of pillar design in oilshales. Proc. 15th Oil Shale Symp., Colorado School of Mines, Golden 1982, 179-191
• [2] Babcock C.O.: Effect of end constraint on the compressive strength of model rock pillars. Transactions AIME, vol. 244, 1969, 357-363
• [3] Babcock C.O., Morgan Т., Haramy К.: Review of pillar design equations including the effect of constraint. Proceedings 1 st Conference on Ground Control in Mining, WU Univ., Morgantown, WV, 1981, 23-34
• [4] Babcock C.O.: Critique of pillar design equations from 1833 to 1990. Information Circular/9398. USA, Bureau of Mines 1994
• [5] Bauer J:. Strata pressure according to the theory of limiting state. Report: Improved design of room and pillar coal mining. University Park, The Pennsylvania State University, Department of Mineral Engineering 1980
• [6] Bieniawski Z.T.: Improved design of coal pillars for U.S. mining conditions. University Park, The Pennsylvania State University 1981 (university paper)
• [7] Farmer I.: Design of rooms and pillars. Geomechanical Criteria for Underground Coal Mines Design. Krzysztoń D. (ed.), Katowice, Central Mining Institute 1995
• [8] Hustrulid W.A.: A review of coal pillar strength formulas. Rock Mechanics, vol. 8, 1976, 115-145
• [9] Kaczor K.: Określenie szerokości filarów międzykomorowych narażonych na działanie obciążeń statycznych i dynamicznych. Kraków, Katedra Geomechaniki Górniczej i Geotechniki, Akademia Górniczo- -Hutnicza 2000 (magisterska praca dyplomowa)
• [10] Kłeczek Z.: Geomechanika Górnicza. Katowice, Śląskie Wy4awnictwo Techniczne 1994
• [11] Krzysztoń D.: Analysis of different concepts of pillar strength calculations for USA coal mining conditions. Archiwum Górnictwa, t. 29, z. 4, 1984, 455-473
• [12] Krzysztoń D.: Projektowanie filarów węglowych. VII Konferencja Naukowo-Techniczna TĄPANIA 2000, Profilaktyka tąpaniowa w warunkach zagrożeń skojarzonych, Ustroń, listopad 2000, 141-151
• [13] Panek L.A.: Estimating mine pillar strength from compression tests. Transactions AIME, vol. 268, 1981, 1749-1761
• [14] Salamon M.G.D.: A method of designing bord and pillar workings. The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, March 1994, 135-140