3784503817

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY

grubością powodującą konieczność jego eksploatacji z podziałem na trzy warstwy [7], W pokładzie tym w pierwszej kolejności wybrano warstwę przystropową systemem ścianowym z podsadzką hydrauliczną zawierającą środki utwardzające mające zapewnić skuteczną rekonsolidację zrobów i uzyskanie sprzyjających warunków stropowych dla eksploatacji warstwy środkowej.

2. Ocena geomechanicznych własności skal stropowych w aspekcie warunków eksploatacji warstwy środkow ej pod zrobami wybranej warstwy przystropowej

2.1.    Charakterystyka warunków geologiczno-górniczych i technicznych w rejonie prow adzonych badań

Projektowana eksploatacja w warstwie środkow ej wymaga wykonania wyrobisk przygotowawczych zlokalizowanych pod zrobami podsadzkowymi zawierającymi środki wiążące. Ściany, którymi eksploatowano warstwę środkową miały wysokość 3,0 m. Pokład zalega na głębokości około 600 m. Grubość pokładu wynosi od 9,0 do 11,3 m. Skały stropowe pokładu zbudowane są z łupków ilastych miejscami za-piaszczonych o zmiennej miąższości, lokalnie przechodzące w lupki piaszczyste i piaskowce. W spągu występuje warstwa łupku ilastego lub łupku piaszczystego, poniżej której zalega piaskowiec. Górotwór w analizowanym rejonie charakteryzuje się regularnym zaleganiem warstw. Nachylenie warstw wynosi około 2-^8° w kierunku południow'0-w'schodnim.

2.2.    Własności geomcchaniczne skal w analizowanym rejonie przed rozpoczęciem eksploatacji warstwy przystropowej

Wykorzystując przeprowadzone badania wytrzymałości na ściskanie skal w analizowanym rejonie przeprowadzono analizę zmienności własności masywu w aspekcie oceny warunków utrzymania stateczności wyrobisk górniczych. W tym celu obliczono wartość średnią wytrzymałości na ściskanie /?/', współczynnik zmienności v„_c oraz wartość obliczeniowy wytrzymałości na ściskanie będącą kwantylem poziomu 0,82 (R_c^M) [6].

Na podstawie przeprowadzonych analiz wyników badań laboratoryjnych i polowych można stwierdzić, że wytrzymałość skal na ściskanie charakteryzuje się znaczną zmiennością:

-    dla węgla kamiennego w pokładzie - /?/' = 22.1 MPa; v,_fc = 0,29; R^M= 15,69MPa;

-    dlaiłowca-/?/' = 39,5MPa;v_Rc=0,24;R^M = 30,02MPa;

-    dla mulowca-R *=64,1 MPa; v_R = 0,22; R^obl = 50,00 MPa;

- dla piaskowca=55,6 MPa; =0,31; R_c^M=38,36 MPa; Na podstaw ie przeprow adzonej analizy można stwierdzić.

że średnia wytrzymałość obliczeniowa skal budujących strop pokładu - przy' założeniu poziomu prawdopodobieństwa 0.82

-    wynosi 33,1 MPa.

2.3.    Własności geomcchaniczne skal w analizowanym rejonie po zakończeniu eksploatacji warstwy przystropowej

Ocenę własności wytrzymałościowych skał stropowych po zakończeniu eksploatacji warstwy pierwszej przeprowadzono opierając się na wynikach badań laboratoryjnych i penetromettycznych.

Badania laboratoryjne przeprowadzono na próbkach wykonanych na bazie rdzeni pobranych z 2 otworów badawczy ch wykonanych w drążonej dowierzchni na głębokość 10 m. Otwory zlokalizowane były w środkow ej i końcowej części wybiegu ściany wybieranej w warstwie przystropowej. Profile litologiczne otworów przedstawiono na rysunku 1.

Jak wynika z badań jakości pobranego rdzenia, masyw skalny charakteryzuje się bardzo słabą jakością, a wskaźnik ROD przyjmuje w artości rzędu 20 %.

Oprócz oceny jakości masywu skalnego, z pobranych rdzeni wydzielono próbki i przeprowadzono badania wytrzymałości na ściskanie skal występujących w profilu analizowany ch otworów' badawczy ch. Na podstaw ie przeprow adzonej analizy stw ierdzono, że w obrębie partii zachodniej wytrzymałość na ściskanie wynosi:

-    dla węgla -Rⁱ'= 22.26 MPa:

-    dlaiłowców-Rj^,= 72.01 MPa:v_Rc=0,21;R_c^M=56.89MPa:

-    dlamulowców-R* = 80,1 MPa;v_Rc=0,09;R*¹=72,81 MPa;

-    dla piaskowców - R* = 91,0 MPa; v_Kc = 0,304; R_C^M = 63,34 MPa.

Na podstawie przeprowadzonej analizy statystycznej stwierdzono, że średnia wytrzymałość skal budujących strop pokładu - przy założeniu poziomu prawdopodobieństwa 0,95 - wynosiła 34.9 MPa przy odchyleniu standardowym wynoszącym 13,14 MPa oraz współczynniku zmienności na poziomie 0,376.

W analizowanym rejonie przeprowadzono również badania połowę wytrzymałości na ściskanie oraz wytrzymałości na rozciąganie skal zalegający ch w stropie w arstwy II (środkowej). Badania wytrzymałościowe wykonano metodą penetrometru otworowego. Profil penetrometryczny skał zalegających w stropie warstwy II przedstaw iono na rysunku 2.

Na podstaw ie wyników badań polowych stwierdzono, że w analizowanym rejonie wytrzymałość skal na ściskanie wynosi dla:

-    węgla-/?/' = 12.13MPa;v_Rc = 0.25;dlaR^obl =9,10MPa:

-    ilowców-/?/'= 14,01 MPa:^cv_łte=0,08:/?&'= 12,89MPa:

-    scalonych zrobów - R* = 5,45* Pa; v_Rc = 0,73; R_c^M = 1,47 MPa.

Analizując profil penetrometryczny na gnrbości podsadzki można wyróżnić trzy odcinki wyraźnie różniące się pod względem ich konsolidacji:

-    odcinek 1 (0,(H-0,9 m) - wykazujący stan zniszczenia uniemożliwiający oznaczenie parametrów wytrzymałościowych,

-    odcinek 2 (0,9=1,8 m) - wykazujący stan konsolidacji, w którym: R* = 2.86 MPa: v = 0,33: R_c^M = 1,92 MPa,

-    odcinek 3 (l,8=-2,2 m) - wykazujący stan konsolidacji, w' którym: R/' = 10,00 MPa: v_Rc = 0,30; R°^M = 7,00 MPa. Wykorzystując przeprow adzoną analizę statystyczną w łasności wytrzymałościowych skal budujących poszczególne warstwy dokonano oceny własności wytrzymałościowych masywu. Wartość obliczeniowa wy trzy małości na ściskanie skal stropowych wynosi 5,3 MPa.

Rys. 1. Profile geologiczne otworów badawczych nr 1 i 2