OCENA JAKOŚCI SKAŁ STROPOWYCH WRAZ Z SPOSOBEM ZABEZPIECZENIA WYROBISKA

Spis treści:

1/ Ocena rdzenia wiertniczego.

2/ Ocena jakości górotworu.

3/ Ocena obciążeń pochodzących od górotworu.

4/ Dobór obudowy wyrobiska.

5/ Obudowa kotwiowa.

6/ Wnioski.

1/ Ocena rdzenia wiertniczego

Jakość skał stropowych wg otworu G-34 (zał. 1), lokalizacja: chodnik W-11, 1000 mb,
partia W-1, pokład 357/1 KWK „Pniówek”.

W/w otwór posiada długość 6,0 m i średnicę 35,0 mm.

Ocena rdzenia wiertniczego G - 34.

Tabela 1

Lp.	Odcinek rdzenia	Rodzaj skały	Ilość odcinków	Łączna długość odcinków > 2d [m]	RQD [%]	Uzysk rdzenia [%]
1.	0-1	Łupek ilasty zawęglony	33	0,3	30	96
2.	1-2	Łupek ilasty zawęglony	25	0,5	50	97
3.	2-3	Łupek ilasty zawęglony	4	0,99	99	100
4.	3-4	Łupek ilasty zawęglony	16	0,58	58	96
5.	4-5	Łupek ilasty zawęglony	63	0,21	21	96
6.	5-6	Łupek ilasty zawęglony	20	0,33	33	93
		Suma/Średnia	161	2,91	48,5	96

• Wskaźnik RQD = 48,5 %

dla 3 m odcinka RQD_3m= 60 %

• Odstęp spękań O_s = 0,037 m = 3,7 cm

dla 3 m odcinka O_{s (3m)} = 0,048 m = 4,8 cm

• Uzysk rdzenia = 96 %

dla 3 m odcinka = 97,6%

2/ Ocena jakości górotworu

Wskaźnik jakości górotworu RMR wg Bieniawskiego - otwór G-34

Tabela 2

Lp.	Parametr klasyfikacji	Wartość	Nota
1.	Wytrzymałość nienaruszonego materiału skalnego, jednoosiowa wytrzymałość na ściskanie [MPa]	42	6
2.	Jakość rdzenia wiertniczego RQD [%]	60	10
3.	Odstęp spękań Os [m]	0,037	4
4.	Charakter spękań	nierówne ścianki, brak podzielności	30
5.	Zawodnienie	wykroplenia	4
6.	Kierunek drążenia	przeciwnie do upadu, nachylenie warstw 40 deg	-10
RMR		Razem	44

Wg klasyfikacji Bieniawskiego górotwór zalicza się do II klasy.

3/ Ocena obciążeń pochodzących od górotworu

Obliczenie obciążenia skałami wyrobiska wg wybranych metod:

1. Wg Protodiakonowa,

2. Wg Sałustowicza,

3. Wg Boreckiego,

4. Wg Bieniawskiego,

5. Wg Bartona.

Dane:

• Głębokość zalegania wyrobiska H = 900 m

• Szerokość wyrobiska L = 5 m

• Wysokość wyrobiska h = 3,5 m

• Kąt tarcia wewnętrznego ρ = 40 deg

• Ciężar objętościowy γ = 25 kN/m³

• Wytrzymałość na ściskanie R_c = 60 Mpa

• Wytrzymałość na rozciąganie R_r = 6 MPa

• Liczba Poissona ν = 0,25

a) Wg Protodiakonowa

Q_s = 248,3 kN/m

Obciążenie jednostkowe
=

q = 49,7 kN/m²

b) Wg Sałustowicza

n =
= 1,4

Q = 179,2 kN/m

q = 35,8 kN/m²

c) Wg Boreckiego

gdzie: k = 0

R_s= 10 * R

R₂ = 2,4 m

g = 9,81 m/s² - przyspieszenie ziemskie

= γ = 25 kN/m³ - ciężar objętościowy

przy założeniu że k = 0 człon równania
zeruje się i nie będzie występował w końcowych obliczeniach.

P_o=23,5 kN/m²

d) Wg.Bieniawskiego

gdzie: RMR = 44

L = 5 m - szerokość wyrobiska

γ = 25 kN/m³ - ciężar objętościowy

q = 70,0 kN/m²

e) Wg Bartona

q = 98,1 kN/m²

4/ Dobór obudowy wyrobiska.

Wskaźnik nośności W_n trzyczęściowych odrzwi ŁP 9

Tabela 3

Rodzaj Odrzwi	Szerokość [ mm ]	Wysokość [ mm ]	Wielkość kształtowników odrzwi
						V25	V29	V32
						Wskaźnik nośności odrzwi Wn [ MN/m ]
ŁP 9	5000	3500	0,164	0,202	0,235

Dobór kroku obudowy ŁP

gdzie: W_n - wskaźnik nośności obudowy

q - obciążenie

n_b = 3 - wskaźnik bezpieczeństwa

Krok obudowy LP 9

Tabela 4

Teoria	Obciążenie [kN/m^2]	Rodzaj obudowy	Krok obudowy [ m ]
						V25	V29	V32
Prokodiakonowa	49,7	ŁP 9	1,10	1,35	1,58
Sałustowicza	35,8	ŁP 9	1,53	1,88	2,19
Boreckiego	23,5	ŁP 9	2,33	2,87	3,33
Bieniawskiego	70,0	ŁP 9	0,78	0,96	1,12
Bartona	98,1	ŁP 9	0,56	0,69	0,80

Krok obudowy przy uwzględnieniu powyższego zestawienia wynosi:

• V25 = 0,5 m,

• V29 = 0,5 m,

• V32 = 0,75 m.

W otrzymanych wynikach można zaobserwować spore rozbieżności, dlatego trudno dobrać jest optymalny krok obudowy.

Wyniki teorii Sałstonowicza i Protodiakonowa są zbliżone do siebie, podobnie jak wyniki Bieniawskiego i Bartona. Natomiast wynik uzyskany dla teorii Boreckiego budzą wątpliwości gdyż odbiegają dość znacznie od pozostałych wyników.

Uzyskany wynik dla teorii Protodiakonowa jest w przybliżeniu wynikiem średnim dla wszystkich w/w teorii dlatego łuki obudowy uwzględniając warunki górniczo - geologiczne oraz przewidywany czas użytkowania powinny być zabudowane dla obudowy V29/9
co 1,25 m.

5/ Obudowa kotwiowa.

Obudowa koteiowa może być stosowana, gdy równocześnie spełnione następujące warunki:

• skały stropowe maja średnio ważona wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie, badaną dla pakietu skał o grubości 3 m, wynoszącą nie mniej niż 15 MPa - dla warstw o budowie płytowej i mierzoną szczelinowatość skał stropowych - RQD wynoszącą co najmniej 20 % lub badana dla pakietu skał o grubości 3 m wynoszącą nie mniej niż 10 MPa dla warstw o budowie masywnej i RQD co najmniej 40 %,

• górotwór jest suchy lub nie rozmakający, współczynnik rozmakalności wynosi co najmniej 0,8.

Kotwie powinny być zabudowane w strefie nie spękanej, a w razie występowania strefy spękań na głębokości nie mniejszej niż 0,3 m powyżej tej strefy.

Nośność kotwi stalowych wynosi 120 kN, a nośność kotwi strunowych wynosi 180 kN.

Obliczenia ilości kotwi na 1mb wyrobiska.

Obciążenie wg w/w teorii oraz ilość kotwi stalowych i strunowych na 1 mb wyrobiska.

Tabela 5

Lp.	Teoria	Obciążenie [kN/m]	Ilość kotwi stalowych na [1mb]	Ilość kotwi strunowych na [1 mb]
1.	Prokodiakonowa	248,3	2	1
2.	Sałustowicza	179,2	1	1
3.	Boreckiego	117,5	1	0
4.	Bieniawskiego	350	3	2
5.	Bartona	490,5	4	3

6/ Wnioski.

Ze względów ekonomicznych dobór obudowy ŁP 9 najbardziej ekonomiczny jest przy zastosowaniu teorii Boreckiego, ponieważ krok obudowy jest największy, natomiast najmniej ekonomiczny przy zastosowaniu teorii Bartona - Krok obudowy najmniejszy.

Biorąc pod uwagę kotwiowanie wyrobisk korytarzowych najbardziej ekonomiczne jest zastosowanie teorii Sałstonowicza, najmniej korzystne jest zastosowanie teorii Bartona oczywiście ze względów ekonomicznych, stosowanie takiej obudowy jest tańsze od tradycyjnej ŁP o ok. 40%, wymaga jednak wykonania odrębnego projektu technicznego wykonanego przez rzeczoznawcę.

Uzyskane wyniki pochodzą z analizy jednego rdzenia, co nie odzwierciedla w pełni własności skał otaczających wyrobisko. Najkorzystniejszym rozwiązaniem była by analiza większej ilości rdzeni, to pozwoliło by dobrać optymalnie rodzaj i krok obudowy, uwzględniając warunki górniczo -geologiczne, przeznaczenie wyrobiska, okres użytkowania oraz aspekt ekonomiczny. Rozsądnie było by stosować obudowy takie ,które najczęściej stosuje się w danym zakładzie górniczym, ponieważ można wykorzystywać wtedy obudowę regenerowana odzyskaną z likwidowanych wyrobisk.

10

---