SITG > Projects > W > Wpływ frontu ściany na zmianę naprężeń w otoczeniu chodnika przyścianowego w przypadku eksploatacji pod zrobami

Autorstwa: prof. dr hab. inż. Piotr Małkowski, dr inż. Mateusz Blajer, dr inż. Łukasz Bednarek, dr hab. inż. Zbigniew Niedbalski, prof.
Opublikowano: “Przegląd Górniczy” nr 4, październik-grudzień 2023 r., strony 30 – 45.

Naprężenia pierwotne w górotworze są podstawą analiz geomechanicznych. Na ich wartości wpływa wiele czynników pochodzenia naturalnego m.in. głębokość, anizotropia masywu skalnego, zaburzenia tektoniczne, czy zjawiska o charakterze geodynamicznym. Zmiana naprężeń w górotworze jest jednak przede wszystkim wynikiem szeregu czynników górniczych, czyli związanych z działalnością człowieka. Naruszenie pierwotnej struktury skał następuje po wykonaniu wyrobisk korytarzowych czy eksploatacyjnych. Ilościowe określenie zmian jakie zachodzą w górotworze w trakcie eksploatacji ścianowej jest bardzo istotne zarówno z teoretycznego, jak i praktycznego punktu widzenia. Pozwala bowiem na prognozowanie możliwej zmiany stanu naprężenia i odkształcenia w skałach otaczających wyrobiska oraz pozwala na podejmowanie w razie potrzeby konkretnych decyzji technicznych w zakresie obudowy, profilaktyki zagrożeń oraz sposobu i zakresu prowadzenia eksploatacji. Zmiany stanu naprężenia określa się na drodze analitycznej lub z wykorzystaniem programów numerycznych, rzadko natomiast poprzez badania in situ. W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki badań podziemnych zmian naprężeń w górotworze. Prowadzono je w wyrobisku przyścianowym w trakcie przesuwającego się frontu eksploatacyjnego pod zrobami blisko wybranego pokładu. Badania zmian naprężeń prowadzone były na trzech stacjach pomiarowych przy użyciu czujników z drgającą struną. Uzyskane dane z pomiarów in situ skonfrontowano z obliczeniami numerycznymi przeprowadzonymi w programach numerycznych Flac 3D i RS2.

The influence of longwall face on the stress state around a gate if the longwall is mined under goaves

Information about the primary stress in a rock mass is the basis for further geomechanical analyses. A lot of different natural factors have an influence on its value, such as the depth, rocks anisotropy, tectonic disturbances or geodynamic events. However, changes in stress in a rock mass are not only the result of natural factors, but primarily due to mining factors caused by human activity. Intact structure disturbance can happen, for example, after heading drivage or after every instance of mining exploitation. The quantitative evaluation of changes in a rock mass during longwall mining is of crucial importance from both a theoretical and practical point of view. Not only does it help to predict the changes in stress and strain in rocks and to make technical decisions about support reinforcement or mining hazard reduction, but also it influences the details of mining systems and the range of mining exploitation. The changes in stress can be determined with the help of analitycal or numerical solutions, but seldom with the help of underground research. In this paper the results of changes in stress measurements, taken in situ, are presented. These measurements were carried out in the gate during longwall panel advance at three different research stations using vibrating wire sensors, which were located under goaves. The obtained results were compared with the results of numerical calculations carried out in Flac 3D and RS2 codes.

Słowa kluczowe: stan naprężenia w górotworze, badania kopalniane zmian naprężeń, front ściany, eksploatacja pod zrobami, modelowanie numeryczne

Keywords: state of stress in a rock mass, rock mass stress changes research, longwall face, mining under the goves, numerical modelling