The nature of mining-induced horizontal displacement of surface on the example of several coal mines

The paper presents the analysis of the phenomenon of horizontal displacement of surface induced by underground mining exploitation. In the initial part, the basic theories describing horizontal displacement are discussed, followed by three illustrative examples of underground exploitation in varied mining conditions. It is argued that center of gravity (COG) method presented in the paper, hypothesis of Awierszyn and model studies carried out in Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences indicate the proportionality between vectors of horizontal displacement and the vector of surface slope. The differences practically relate to the value of proportionality coefficient B, whose estimated values in currently realized design projects for mining industry range between 0.23r to 0.42r for deep exploitations, whereas in the present article the values of 0.33r and 0.47r were obtained for two instances of shallow exploitation. Furthermore, observations on changes of horizontal displacement vectors with face advancement indicated the possibility of existence of COG zones above the mined-out field, which proved the conclusions of hitherto carried out research studies (Tajduś 2013).

Artykuł prezentuje analizę zjawiska przemieszczeń poziomych powierzchni terenu wywołanych podziemną eksploatacją górniczą. W pierwszej części przedstawia podstawowe teorie opisujące zjawisko przemieszczeń powierzchni, a następnie w dalszej kolejności prezentuje trzy przykłady eksploatacji podziemnych w różnych warunkach górniczych. W kontekście przedstawionej w artykule metody punktu środka ciężkości, hipotezy Awierszyna i wyników badań modelowych IMG PAN w Krakowie stwierdzono, że wskazują one na proporcjonalność pomiędzy wektorami przemieszczenia poziomego a wektorem nachylenia powierzchni terenu. Różnice dotyczą w zasadzie wartości współczynnika proporcjonalności B, którego wartości w ramach prowadzonych aktualnie prac projektowych dla przemysłu górniczego leżą w granicach od 0.23r do 0.42r dla eksploatacji głębokich, natomiast w niniejszym artykule dla dwóch przykładów płytkich eksploatacji uzyskano wartości 0.33r oraz 0.47r. Dodatkowo obserwacje zmian kierunków wektorów przemieszczeń poziomych wraz z postępującym frontem wykazały możliwość istnienia strefy środka ciężkości nad wybranym polem. Potwierdziło to wnioski z dotychczas przeprowadzonych badań (Tajduś, 2013).