- Tytuł:
-
Numeryczne modelowanie dynamiki udaru skał w obudowę, spowodowanego wstrząsem sejsmicznym lub tąpnięciem
Numerical simulation of rock impact dynamics on mine supports during seismic tremor or rockburst - Autorzy:
-
Kidybiński, A.
Nierobisz, A. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/340226.pdf
- Data publikacji:
- 2004
- Wydawca:
- Główny Instytut Górnictwa
- Tematy:
-
dynamika górotworu
symulacja dynamiki skał
tąpania
rock dynamic
numerical simulation of rock dynamics
crump - Opis:
-
W miarę wyczerpywania się zasobów węgla na płytszych poziomach eksploatacja złóż węgla w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego przebiega na coraz większych głębokościach, a także - rozpoczęcie eksploatacji złoża naruszonego eksploatacją pokładów wyżej lub niżej położonych lub zaangażowanych tektonicznie - powoduje zwiększenie nasilenia wstrząsów sejsmicznych w górotworze i pogarszanie się warunków eksploatacji oraz bezpieczeństwa. Szczególnie dotyczy to kopalń, w których są eksploatowane pokłady warstw siodłowych (grupa 500) - znanych z dużej skłonności górotworu do tąpań oraz występowania w stropach pokładów węgla grubych i mocnych ławic piaskowców, które są źródłem silnych wstrząsów sejsmicznych. W celu bliższego rozpoznania wpływu wstrząsów na zagrożenie zawałem stropu wyrobiska koryta-rzowego znajdującego się w zasięgu oddziaływania wstrząsu sejsmicznego, powstawania zagrożenia tąpnięciem ociosowym lub spągowym, a przede wszystkim - wpływu wstrząsów na zachowanie się i niezbędne zagęszczenie obudowy kotwiowej - podjęto badania symulacyjne, wykorzystując istniejące programy komputerowe GIG ze zmodyfikowaną częścią dotyczącą naprężeń dynamicznych powstających w górotworze pod wpływem wstrząsów sejsmicznych. Dobrano mianowicie odpowiednie programy, takie jak: CHODNIK - symulujący zasięg odspojenia stropu nad wyrobiskiem i wirtualny zawał stropu, TĄPANIA 1 - symulujący stopień zagrożenia i dynamikę tąpnięcia ociosowego wraz z ewentual-nym naruszeniem spągu oraz program FLOBURST - symulujący stopień zagrożenia i dynamikę tąpnięcia spągowego oraz przeprowa-dzono ogółem 114 cykli symulacji. W wyniku przeprowadzonych badań określono: wpływ magnitudy i odległości ogniska wstrząsu od analizowanego wyrobiska korytarzowego - na dodatkowe naprężenia dynamiczne w skałach stropowych, optymalną długość kotwi jako funkcję magnitudy (modelowano od zera do 3,4) oraz odległości hipocentralnej wstrząsu (modelowano przedział 50-400 m), warunki zaistnienia zagrożenia tąpnięciem ociosowym oraz oczekiwanej energii udaru masy skał spągowych - przy małym, średnim i dużym zagrożeniu wstrząsem sejsmicznym. Określono także optymalną długość i zagęszczenie kotwi w zależności od magnitudy i odległości ogniska wstrząsu sejsmicznego górotworu od analizowanego wyrobiska, dla typowej szerokości wyrobiska wynoszącej 6,0 m. Praca stanowi pierwszy (teoretyczny) etap projektu celowego pt. "Systemy kotwienia dla wyrobisk korytarzowych zagrożonych wstrząsami" - dofinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji, zaś podjętego do wdrożenia przez Kompanię Węglową S.A. z poligonem doświadczalnym w kopalni "Jankowice".
Still growing depth of coal mining in Upper Silesian Coal Basin which is caused by exhaustion of reserves at shallow levels as well as working the seams being disturbed by mining at lower or upper horizons and seams tectonically engaged - are the reasons of ever growing frequency and energy of seismic events occurring in the area. Seismic tremors are badly affecting both mine safety of work and conditions for mining activity. In particular, this refers to those mines which are undertaking extractive works in anticline strata (group of seams numbered from 500 up) - as known from high bursting propensity indices of coal and thick layers of strong sandstones in the roof of coal seams, which are the sources of seismic events. Research work was undertaken to find closer relations between seismic events occurring in mines and roof strata falling hazard as well as rib bursting phenomena and dynamic floor heaving hazard at longwall entries. But first of all an effect of seismicity on behavior and parameters required for rock bolting systems were in the scope of investigations which have been done by numerical simulation with existing CMI computer programs by modifying of their dynamic stress related segment. Three programs were selected, namely: CHODNIK - simulating vertical range of roof fracturing over the roadway and virtual roof strata failure, TĄPANIA 1 - simulating a risk and dynamics of rib born coal burst as well as floor strata failure extent, FLOBURST - simulating a risk and the dynamics of floor strata heaving. Then, 114 runs of these programs were executed and as a result following was received: effect of magnitude and focal distance on dynamic stresses generated within roof strata, optimum length of roof bolts as a function of magnitude (from zero to 3.4 simulated) and focal distance of seismic event (from 50m to 400m simulated), conditions essential for rib born coal burst occurrence and energy of floor burst expected - for small, medium and high intensity of seismic event within nearby rock masses. Optimum length and spacing of roof bolts as dependent from magnitude and focal distance of seismic event was also received for typical rectangular cross section of an opening 6.0 meters wide. The work discussed is a first (theoretical) stage of a targeted research project "Rock bolting systems for mine roadways subjected to seismic tremors hazard" - sponsored by the Polish Ministry of Science and Informatics and ordered at the Central Mining Institute by Coal Company S.A. with experiments scheduled at Jankowice Colliery. - Źródło:
-
Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa; 2004, 4; 35-64
1643-7608 - Pojawia się w:
- Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł