ZASADY WYZNACZANIA FILARÓW OCHRONNYCH DLA OBIEKTÓW

POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH W OBSZARACH GÓRNICZYCH

KOPALŃ WĘGLA KAMIENNEGO

(Ministerstwo Górnictwa i Energetyki Katowice luty 1986r.)

„Filarem ochronnym górniczym nazywamy tę część złoża (pokładu) pozostawioną bez eksploatacji dla ochrony obiektów powierzchniowych i podziemnych.”

Filary ochronne wyznaczamy wówczas gdy prognozowane odkształcenie poziome właściwe (Є_progn) danego terenu przy nieskrępowanej eksploatacji są większe od dopuszczalnych odkształceń poziomych (Є_dop) dla obiektów o danej kategorii ochrony

Є_progn> Є_dop

KATEGORIE OCHRONY OBIEKTÓW I DOPUSZCZALNYCH ODKSZTAŁCEŃ POZIOMYCH

Kategoria ochrony	Rodzaj obiektów	Dopuszczalne Odkształcenia Poziome Єdop [mm/m]
I	Zabytkowe budowle, główne gazociągi wymagające szczególnej ochrony ze względu na niebezpieczeństwo wybuchów gazu przy ich uszkodzeniu, zbiorniki wodne i urządzenia przemysłowe uznane za szczególnie wrażliwe z punktu widzenia bezpieczeństwa życia	ﻛ 1.5
II	Ważniejsze obiekty zakładów przemysłowych takie jak wielkie i martenowskie piece hutnicze, koksownie, szyby kopalniane i maszyny wyciągowe, budynki przemysłowe konstrukcji żelbetowej monolityczne lub z suwnicami, kościoły o stropach sklepionych i inne duże obiekty użyteczności publicznej jak: szpitale teatry itp., koryta rzek i zbiorniki wodne jeśli opinia hydrogeologiczna ze względu na charakter podłoża nie przewiduje zaostrzenia lub złagodzenia warunków, główne szlaki kolejowe i stacje kolejowe o bogatym wyposażeniu technicznym, tunele mosty sklepione nie zabezpieczone na ruchy terenu, magistrale wodociągowe oraz nie zabezpieczone profilaktycznie duże budynki mieszkalne o długości większej niż 20m w rzucie poziomym.	ﻛ 3.0
III	Główne drogi kołowe, szlaki kolejowe i mniejsze stacje kolejowe, mosty belkowe mniej wrażliwe na ruchy podłoża, budynki przemysłowe murowane, stalowe i drewniane bez suwnic, chłodnie kominowe (nie powłokowe), wysokie kominy, wieże wodne, kościoły o stropach belkowych, budynki mieszkalne o długościach 10-20m w rzucie poziomym, budynki mieszkalne o długości większej niż 20m w rzucie poziomym profilaktycznie zabezpieczone, oczyszczalnie miejskie, główne kolektory kanalizacyjne, lotniska, rurociągi gazowe stalowe i żeliwne.	ﻛ 6.0
IV	Duże stadiony sportowe, budynki mieszkalne o długościach do 10m, budynki mieszkalne o długościach 10-20m w rzucie poziomym profilaktycznie zabezpieczone, i inne mniej ważne obiekty	ﻛ 9.0

Zasady ustalania filarów ochronnych dla obiektów powierzchniowych

1. Pas ochronny dookoła obiektu:

1. w przypadku braku nadkładu luźnego (N=0)

H R_rśr

S = 0.16 ﻻ_śr [m]

b) w przypadku gdy w nadkładzie występują warstwy trzeciorzędowe lub
czwartorzędowe o wartości na rozciąganie (R_rN ≈ 0)

H R_rśr

S = 0.16( H + N ) ﻻ_śr [m]

gdzie:

H - głębokość najniżej zalegającego pokładu do eksploatacji

R_rśr - średnia wartość na rozciąganie warstw górotworu do głębokości H

R_rN N + R_r1 m₁ + R_r2 m₂ +....+ R_rn m_n

R_rśr = --------------------------------------------------

N + m₁ + m₂ +....+ m_n

R_rN - wytrzymałość na rozciąganie warstw nadkładu w przypadku skał
luźnych (R_rN = 0 ) [ MPa]

N - miąższość nadkładu [m]

m_n - miąższość poszczególnych warstw [m]

ﻻ_śr - średnia wartość ciężaru objętościowego poszczególnych warstw
do głębokości H

ﻻ_N - ciężar właściwy nadkładu [MPa/m]

ﻻ_n - ciężar właściwy poszczególnych warstw [MPa/m]

2. Promień filara ochronnego x_b dla danej głębokości H_i zalegania pokładu węgla:

• w przypadku pokładów poziomo zalegających ( 0°< α ≤ 10° )

gdzie: H_i - głębokość zalegania pokładu dla którego wyznaczamy filar

k₀ - współczynnik stateczności filara (k₀ = 1.5 )

x_b - promień filara (we wszystkich kierunkach)

• w przypadku pokładów nachylonych ( 10°< α ≤ 60°)

a) po rozciągłości pokładu:

gdzie: H_i - głębokość zalegania pokładu dla którego wyznaczamy filar

k₀ - współczynnik stateczności filara (k₀ = 1.5 )

x_b - promień filara (we wszystkich kierunkach)

b) po upadzie pokładu:

gdzie: H_iu - głębokość zalegania pokładu od strony upadu pokładu

b) po wzniosie pokładu:

gdzie: H_iu - głębokość zalegania pokładu od strony wzniosu pokładu

ZASADY WYZNACZANIA FILARÓW OCHRONNYCH DLA OBIEKTÓW

POWIERZCHNIOWYCH W GRANICACH OBSZARÓW GÓRNICZYCH

KOPALŃ LGOM

(Prezydium Komisji ds. Ochrony Powierzchni przy WUG Katowice maj 1993r.)

Filar ochronny jest to część złoża, w granicach obszaru górniczego, w której eksploatacja rudy miedzi nie może być prowadzona lub też może zostać dopuszczona pod warunkiem zapewniającym ochronę obiektów przed szkodliwymi wpływami tej eksploatacji.

Wytyczne mają zastosowanie do wyznaczania nowych filarów ochronnych oraz w przypadkach uzasadnionych względami techniczno - ekonomicznymi, do zmiany granic istniejących filarów.

Wszczęcie postępowania o ustalenie nowego filara ochronnego lub zmianę granic istniejącego może nastąpić na wniosek przedsiębiorstwa górniczego, organu administracji państwowej, samorządu gminy, właściciela obiektu lub na polecenie urzędu górniczego.

Decyzje o ustaleniu nowego filara ochronnego lub o zmianie granic istniejącego filara ochronnego podejmuje OUG.

Wyznaczenie nowego filara ochronnego powinno nastąpić przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej, której wpływy mogą stanowić zagrożenie dla obiektów wymagających ochrony.

Obiekty chronione filarem są to pojedyncze budowle i urządzenia inżynierskie lub ich zespoły, zlokalizowane w granicach obszaru zwanego terenem chronionym.

Granicę terenu chronionego stanowi linia łamana, łącząca skrajne punkty obiektów podlegających ochronie. Granicę tę należy nanieść na mapę powierzchni terenu oraz na mapę wyrobisk górniczych w skali 1:5000.

Filary ochronne wyznaczamy wówczas gdy prognozowane odkształcenie poziome właściwe (Є_progn) danego terenu przy nieskrępowanej eksploatacji są większe od dopuszczalnych odkształceń poziomych (Є_dop) dla obiektów o danej kategorii ochrony

Єmax_progn> Є_pdop

Maksymalne prognozowane odkształcenie poziome należy obliczać ze wzoru:

a g

Єmax_progn= 800

r

Filar ochronny jest wyznaczany przez promień „R”, to jest poziomą odległość granicy obiektu lub terenu chronionego od krawędzi eksploatacji. Jeśli warunki geologiczno-górnicze są zróżnicowane to filar ochronny wyznaczony jest przez kilka promieni R_i.

W przypadku zróżnicowanych warunków geologiczno-górniczych obszar w otoczeniu terenu chronionego należy podzielić na sektory wewnątrz których warunki te są zbliżone i obliczyć dla każdego z tych sektorów wartości promieni „ R_i „

Promień filara ochronnego:

R = r l

gdzie:

l - zestandaryzowana promieniem „r” długość promienia filara, określona
poprzez funkcję l = f(p), której zmienną p należy wyznaczyć ze wzoru:

k - współczynnik zależny od średniej głębokości eksploatacji „H” oraz od
szerokości terenu chronionego „d”, rozumianej jako najkrótsza odległość
między granicami tego terenu przechodząca przez jego środek.

Wartość współczynnika k należy przyjmować według następujących kryteriów:

d

dla 0 < ------- ≤ 0.2 to k = 3000

H

d

dla 0.2 < ------- ≤ 0.6 to k = 2000

H

d

dla ------- > 0.6 to k = 1500

H

Wartość zestandaryzowanej długości promienia „l” wyznacza się z tabeli jako funkcję zmiennej „p”.

p	l	p	l
0.01	1.23	0.14	0.72
0.02	1.13	0.15	0.70
0.03	1.07	0.16	0.68
0.04	1.01	0.17	0.65
0.05	0.97	0.18	0.63
0.06	0.93	0.19	0.61
0.07	0.90	0.20	0.58
0.08	0.87	0.21	0.56
0.09	0.84	0.22	0.53
0.10	0.82	0.23	0.49
0.11	0.79	0.24	0.44
0.12	0.77	0.242	0.40
0.13	0.75

Jeżeli wartość zmiennej „p” , obliczona na podstawie powyższego wzoru jest większa od 0.242 to za „ l „ należy przyjąć wartość l = 0.4

PRZYKŁAD

Wyznaczyć filar ochronny dla szybu, w którego otoczeniu warunki górniczo - geologiczne charakteryzują się następująco:

H = 1105m

g = 3.55m

tgß = 1.33

a = 0.5

Szyb jest obiektem punktowym o 1 kategorii odporności więc nie zachodzi konieczność kontroli wyznaczania celowości wyznaczenia filara.

H 1105

r = ------- = -------- = 831m

tgß 1.33

1.5 831

p = ------------------- = 0.23

3000 0.5 3.55

Z tabeli odczytujemy, że dla p=0.23 l=0.49

Promień filara wynosi:

R = r l = 0.49 831 = 407 m

---