BUDOWNICTWO PODZIEMNE

BUDOWNICTWO PODZIEMNE

1.ODPOWIEDZI - WYKŁAD

Pojęcie stateczności wyrobiska

Zachowanie stateczności wyrobiska jest podstawowym zadaniem stawianym obudową. Polega na zachowaniu niezbędnych wymiarów wyrobiska oraz zabezpieczeniu ociosów i stropu wyrobiska przed odłamkami skalnymi.

Czynniki wpływające na stateczność wyrobiska

Naturalne: parametry fizyko-mechaniczne skał otaczających wyrobisko, stopień zawodnienia górotworu, zaburzenia geologiczno-tektoniczne.
Górniczo - techniczne: głębokość lokalizacji wyrobiska, kształt wyrobiska, wielkość przekroju poprzecznego, rodzaj i konstrukcja obudowy, sposób prowadzenia eksploatacji.

Zadania stawiane obudową górniczym

Ochrona odsłoniętych powierzchni skalnych wyrobiska przed ujemnym działaniem powietrza kopalnianego, powodującego osłabienie pierwotnej wytrzymałości skał
Niedopuszczenie do wypływów gazów ze skał otaczających do wyrobiska
Zamykanie dopływu wód lub dopuszczenie do kontrolowanego wypływu wody do wyrobiska
Zmniejszenie oporów powietrza przepływającego przez wyrobisko
Izolacja wyrobisk od ognisk pożarowych
Kształty obudów górniczych

kołowa
obudowy o podwyższonej podatności (zastosowanie kotew, stojaków)
obudowy o ograniczonej podatności
łukowa (zamknięta, otwarta, prosta)
Podział obudów z uwagi na charakterystykę pracy

Sztywna
Podatna
Upodatniona
O ograniczonej podatności
Kryteria określania przekroju poprzecznego wyrobiska

Metoda minimalnych obrysów (rys.1)

min. przekrój wyrobiska F_min= w_min * s_min

Profil charakterystyczny górotworu dla celów określania obciążenia

Jeżeli średnia ważona wytrzymałości na ściskanie R_c dla poszczególnych części wyrobiska nie różni się +/- 10%, to dla całego wyrobiska można przyjąć jeden wypadkowy profil geologiczny
Jeżeli średnia ważona R_c dla któregoś z poszczególnych odcinków wyrobiska będzie różnić się + 10% wówczas dla całego wyrobiska można przyjąć jeden profil geologiczny oparty o wyższą średnią a jeżeli długość tego odcinka jest znaczna wówczas należy go wydzielić i przeprowadzić dla niego odrębne wyliczenia
Jeżeli średnia ważona R_c będzie różnić się o co najmniej - 10% to dla całego wyrobiska można przyjąć jeden profil geologiczny oparty o mniejszą wartość średnią. Jeżeli długość tego odcinka jest znaczna wóczas postępujemy jak w przypadku powyższym.

Parametry skał a parametry masywu

f= f_śr*d₁*d₂*d_3;

gdzie:

d₁-określa podzielność masywu skalnego (masywna 1; blokowa 0,9; kostkowa 0,5; płytowa 0,7)

d₁ = ∑d_1i*m_i/ ∑m_{i ,}

d₂-odporność na działanie wody d₂ = ∑r_i*m_i/∑m_i

r_i - liczba rozmakalności r = R_cw/R_cp-sL_u = 2,5pierwiastekh_u/sinα_u L_1u= 2L_u (brak szczelin) L_2u= 2L_u+L_s(występują szczeliny) h_u-zrzut uskoku, L_u-poziomy zasięg uskoku, α_u- kąt nachylenia płaszczyzny uskokowej,

d₃ - zaszłości eksploatacyjne

( 1.dla zrobów nowych - okres eksploatacji <1roku, które zalegają pod projektowanym wyrobiskiem d₃ = 0,05 h_p/g_p h_p- odległość pionowa prowadzonej eksploatacji od projektowanego wyrobiska, g_p - grubość eksploatowanej warstwy lub pokładu

2.dla zrobów starych - >1roku zalegających pod proj. wyrobiskiem lub zrobów nowych zalegających nad proj. wyrobiskiem d₃ = 0,1 h_p/g_p

3.jeżeli wyrobisko lokalizowane jest w odległości do 5-krotnej grubości wyeksploatowanego pokładu d₃ = 0,1 h_p/g_p 4.jeżeli wyrobisko lokalizowane jest w odległości 5-8-krotnej grubości wyeksploatowanego pokładu d₃ = 0,5 h_p/g_p

Czynniki wpływające na naprężenia w górotworze w otoczeniu wyrobiska korytarzowego

ζ = -p_z*k₁*k₂*k₃*k₄*k_d

gdzie:

k₁- wpływ zaburzeń tektonicznych na wielkość naprężeń w rejonie proj. wyrobiska L_u < x to k₁=1; L_u≥ x to k₁=1,2

k₂- wpływ innych wyrobisk w obrębie proj. wyrobiska

k₂= k¹₂*k²₂*k³₂*kⁿ₂dla x ≥ 2,5 S⁰_wk₂=1, dla x < 2,5 S⁰_w k₂ = 1+1/(1+x/ S⁰_w)² S⁰_w-szerokość wyrobiska oddziaływującego

k₃- wpływ krawędzi i pozostawionych filarów na wielkość naprężeń w rejonie proj. wyrobiska strefa odprężona k₃ = 1,0 , strefa koncentracji naprężeń k₃ = 4,1e^-0,06│z│ , strefa naprężeń pierwotnych k₃ = 1,0 k₄- wpływ oddziaływania nachylenia warstw do 15^o=1; 15-30^o=1,15; 30-45^o=1,25; >45⁰= projekt wyrobiska KRZG k_d- współczynnik uwzględniający oddziaływanie wstrząsów górotworu k_d= 1+p_d/p_z p_d= 30,6(l_nA_s)^0,78/R^1,55 A_s-prognozowana energia wstrząsu R- odległość ogniska wstrząsu lub warstwy wstrząsogennej od ogniska (rys.2)

Rodzaje badań wykonywanych dla potrzeb górnictwa podziemnego

rozpoznanie geologiczne
badania laboratoryjne
badania modelowe
badania numeryczne

2.ODPOWIEDZI - LABORATORIUM

Elementy obudowy ŁP

Odrzwia obudowy
Strzemiona
Stojaki
Stopy podporowe
Rozpory

Charakterystyka pracy obudowy ŁP

Nie występuje podporność wstępna, jest obudową późnopodporową. Charakterystyka jest niekorzystna, ponieważ w czasie pracy elementów podatnych nacisk skał na obudowę maleje z wielkości q_r do wielkości q_n spełniającej warunek q_n < q_r. jeżeli wielkości q₁, q₂.....q_n wstawimy do zależności ζ_{c max} w miejsce q₀(ζ_{c max}= q₀+pierwiastekm*q₀*R_c+R_c²=R_c^ﺍ> R_c) wówczas otrzymamy mniejszą wartość R_c^ﺍniż przy nośności q_r. Jeżeli q_r<q₀ to już przy q_r zachodzi zależność ζ_{c max}= p_z+ ζ_{c max dod}> R_c tym bardziej ta zależność będzie zachodziła przy warunku q₀>q_r>q_n tzn., że przy zaistnieniu zsówu zniszczona skała na danym odcinku rozpręża się i wywiera mniejszy nacisk na obudowę, a tym samym mniejszy nacisk na skałę jeszcze nienaruszoną w danej odległości od ociosu. Przez co skała nienaruszona łatwiej się deformuje, zwiększa się zasięg skał zdeformowanych i następuje kolejny wzrost nacisku na obudowe do wartości równej w przybliżeniu jej nośności roboczej. (rys.3)