Projektowanie zboczy stałych wyrobiska

Określenie wstępnego generalnego kąta nachylenia poszczególnych zboczy

1) Do wkreślenia zewnętrznych krawędzi wyrobiska moŜna przystąpić po dokonaniu analizy następujących elementów:

a) miąŜszości nadkładu i jego budowy geologicznej w rejonie poszczególnych zboczy wyrobiska poprzez analizę danych za pomocą wcześniej wykonanych modeli stropu, spągu i powierzchni terenu oraz danych geologicznych z posiadanej dokumentacji (analiza profili geologicznych otworów najbliŜszych projektowanego zbocza),

b) określeniu, które zbocza będą słuŜyły jako transportowe i nietransportowe, po uprzednim ustaleniu najkorzystniejszego układu przenośników taśmowych, rozpatrując najmniej skomplikowany kształt granicy wybierania pokładu, co zostało wcześniej opisane.

Po otrzymaniu wyników z powyŜszej analizy określone zostaną wstępne generalne kąty nachylenia poszczególnych projektowanych zboczy.

Projektowanie górnej krawędzi wyrobiska

Po określeniu minimalnych wymaganych nachyleń generalnych poszczególnych zboczy wyrobiska moŜna rozpocząć wkreślanie w programie projektowym zewnętrznych krawędzi wyrobiska, które w dalszym etapie będą weryfikowane i korygowane ze względu na niŜej opisane czynniki. Zazwyczaj wkreślanie górnej granicy eksploatacji odbywa się poprzez równoległe przenoszenie w płaszczyźnie

Rozpoczynając projektowanie elementów wyrobiska w programie Microstation wskazane jest wkreślanie poszczególnych krawędzi skarp na osobnych poziomach (warstwach) projektowych. Ułatwi to w dalszym postępowaniu operacje tworzenia docelowego modelu wyrobiska oraz pozwoli wykorzystać wkreślone elementy zboczy do późniejszego tworzenia modeli cyfrowych poszczególnych pięter eksploatacyjnych. Dzięki moŜliwości wyświetlania poszczególnych elementów zbocza na osobnych poziomach projektowych i ich sortowania, moŜliwe jest projektowanie poszczególnych modeli pięter eksploatacyjnych z wykorzystaniem niezbędnych elementów zbocza np. do wygenerowania modelu I piętra eksploatacyjnego wykorzystane będą górne krawędzie wyrobiska oraz dolne krawędzie wyrobiska usytuowane na rzędnych pierwszego piętra eksploatacyjnego na dwóch osobnych poziomach projektowych. Analogicznie przy generowaniu modelu poziomu roboczego II piętra eksploatacyjnego zostaną wykorzystane elementy zbocza z I piętra eksploatacyjnego oraz dodatkowo przez włączenie kolejnych poziomów projektowych (warstw) dolne krawędzie skarpy usytuowane na rzędnych projektowanego II piętra eksploatacyjnego.

Tym sposobem, moŜliwe jest złoŜenie poszczególnych elementów zboczy, które posłuŜą do wykonania modeli poziomów roboczych oraz modeli docelowych wyrobiska do stropu i spągu pokładu.

Projektowanie zboczy wyrobiska poprzez wkreślenie wewnętrznych jego

elementów – półek transportowych i skarp poszczególnych pięter

eksploatacyjnych

Wcześniej juŜ wspomniano, jak waŜne jest wstępne zakwalifikowanie zboczy jako transportowe i nietransportowe.

Przy usytuowaniu na rozpatrywanych zboczach przyszłego ułoŜenia przenośników taśmowych konieczne będzie zaprojektowanie półek o odpowiedniej szerokości na kaŜdym piętrze eksploatacyjnym, które zapewnią ich bezpieczną obsługę i eksploatację wraz ze skarpami poszczególnych pięter.

Powoduje to w większości przypadków zwiększenie generalnego kąta nachylenia od minimalnego wynikającego z samych obliczeń geotechnicznych, a jednocześnie wymusza poszerzenie granic zewnętrznych wyrobiska. Właśnie ze względu na konieczność wykonania w niektórych przypadkach korekty połoŜenia górnych krawędzi

wstępnym połoŜeniu górnych granic wyrobiska.

W przypadku zboczy nie transportowych sytuacja jest podobna. Z zastrzeŜeniem, Ŝe ze względu na wymaganą mniejszą szerokość półek na poszczególnych piętrach eksploatacyjnych wkreślenie poszczególnych elementów zbocza w większości przypadków nie spowoduje konieczności jego poszerzania.

Operację wkreślania poszczególnych elementów pięter eksploatacyjnych naleŜy wykonać dla kaŜdego zbocza osobno.

Usytuowanie w płaszczyźnie pionowej elementów wyrobiska

Po dokonaniu zwymiarowania wyrobiska w płaszczyźnie poziomej kolejnym krokiem będzie usytuowanie poszczególnych elementów wyrobiska w przestrzeni 3D na odpowiednich rzędnych wysokościowych w programie. Układanie elementów wyrobiska na poszczególnych wysokościach naleŜy rozpocząć według przyjętej zasady wymiarowania elementów od dołu wyrobiska.

Modelowanie wyrobiska docelowego do stropu pokładu

Krawędzią bazową w myśl tej zasady będzie krawędź granicy eksploatacji węgla na stropie pokładu. Ze względu na występujące deniwelacje stropu pokładu wzdłuŜ całej zaprojektowanej granicy eksploatacji węgla, nie jest moŜliwe nadanie im jednej rzędnej wysokościowej dla całego odcinka granicy. Dlatego teŜ, aby odzwierciedlić rzeczywiste połoŜenie granicy w przestrzeni, naleŜy dokonać operacji zrzutowania w płaszczyźnie pionowej granicy na powierzchnię stropu pokładu węgla w miejscu jej przebiegu.

MoŜna tego dokonać wykorzystując opcje rzutowania elementów na płaszczyznę dostępną w programie Modeller.

Najbardziej dokładnego odzwierciedlenia granicy moŜna dokonać przez zrzutowanie punktów równomiernie rozłoŜonych wzdłuŜ linii przebiegu granicy eksploatacji węgla wrysowując je na rzędnej wysokościowej większej niŜ zaleganie najwyŜszego punktu płaszczyzny stropu np. rzędna 0 m n.p.m. Następnie poprzez uŜycie opcji rzutowania w programie Modeller, naleŜy dokonać rzutowania punktów na cyfrową płaszczyznę modelu sn. stropu pokładu. Pozostałe krawędzie poszczególnych pięter eksploatacyjnych zostaną usytuowane na odpowiednich współrzędnych wysokościowych, juŜ bez konieczności uŜycia programu Modeller, zadając stałą wysokość rysowania dla poszczególnych pięter. W przypadku, gdy nie określono

dla całego wyrobiska, naleŜy wykonać wstępny model wyrobiska bez elementów poszczególnych pięter w celu uzyskania przybliŜonych danych.

MoŜna tego dokonać modelując boczne skarpy jako jednolite płaszczyzny, o określonym kącie generalnym. Jest to o tyle korzystne, Ŝe znając przybliŜoną wielkość nadkładu w wyrobisku, moŜemy w późniejszym postępowaniu przystąpić do doboru maszyn i podziału wyrobiska na piętra eksploatacyjne. Po dokonaniu podziału model zostanie uzupełniony elementami poszczególnych pięter, a wielkość nadkładu skorygowana. Po wprowadzeniu korekty róŜnica wielkości nadkładu w modelu uproszczonym w stosunku do modelu uzupełnionego o piętra eksploatacyjne jest nieznaczna, dlatego wielkość nadkładu przyjęta z uproszczonego modelu nie będzie błędem podczas doboru maszyn do eksploatacji. W taki sam sposób, jak granica eksploatacji węgla, projektowana jest zewnętrzna granica wyrobiska.

Po ostatecznym skorygowaniu zewnętrznej granicy wyrobiska moŜna dokonać zrzutowania punktów wrysowanych wzdłuŜ granicy wyrobiska na powierzchnię terenu. Jest to konieczne ze względu na fakt, Ŝe powierzchnia stropu pokładu i powierzchnia terenu posiada deniwelacje na całej linii przebiegu granicy.

Po ułoŜeniu wszystkich elementów wyrobiska na odpowiednich rzędnych wysokościowych naleŜy uzupełnić przyszły model wyrobiska punktami wygenerowanymi z modelu stropu pokładu, które zawierać się będą wewnątrz granicy wybierania węgla. Składając wszystkie elementy wyrobiska, jakie zostały umieszczone na odpowiednich rzędnych wysokościowych, moŜna wykonać docelowy model wyrobiska do stropu pokładu.

Przykład modelu wyrobiska docelowego do stropu pokładu wygenerowanego w oparciu o opisaną metodę został przedstawiony na rysunku 61.

Modelowanie wyrobiska do spągu pokładu

Modelowanie wyrobiska do spągu pokładu będzie wykonane analogicznie do poprzedniego modelu. Do wykonania modelu do spągu pokładu wykorzystamy juŜ wcześniej wrysowane na odpowiednich wysokościach i poziomach rysunkowych (warstwach) wszystkie elementy wyrobiska, począwszy od granicy wybierania węgla na stropie pokładu, a skończywszy na zewnętrznej krawędzi wyrobiska na powierzchni terenu. Model do spągu pokładu będzie uzupełniony o dolną krawędź skarpy węglowej,

płaszczyzną spągu pokładu, która będzie w tym przypadku ograniczona dolną krawędzią skarpy węglowej.

Przed rozpoczęciem projektowania dolnej granicy skarpy węglowej, jaka powstanie po wybraniu węgla, musimy określić kąt nachylenia dla tej skarpy.

Po określeniu tego kąta moŜna rozpocząć wkreślanie na osobnym poziomie projektowym dolnej krawędzi skarpy węglowej poprzez równoległe przeniesienie górnej granicy wybierania węgla w kierunku wnętrza wyrobiska. Odległość przeniesienia w płaszczyźnie pionowej będzie zaleŜna od grubości pokładu w miejscu wkreślania granicy. Po wkreśleniu dolnej krawędzi skarpy węglowej naleŜy dokonać jej zrzutowania na płaszczyznę spągu pokładu. Operację tę moŜna rozpocząć w taki sam sposób, jak wykonuje się zrzutowanie górnej granicy skarpy węglowej na powierzchnię stropu pokładu. Po wykonaniu powyŜszych operacji moŜna wykonać model wyrobiska docelowego do spągu pokładu w programie Modeller poprzez wygenerowanie modelu trójkątowego punktowego lub warstwicowego.

Weryfikacja wykonanych modeli wyrobiska z uwzględnieniem wytycznych

geotechnicznych

Wskazane jest, aby po wykonaniu modeli docelowych wyrobiska do stropu i spągu pokładu dokonać sprawdzenia stateczności skarp pod względem geotechnicznym w dodatkowych oprogramowaniach.

W przypadku, gdy wygenerowane modele w danych fragmentach zboczy nie wykazują wystarczającej stateczności, naleŜy dokonać ich korekty polegającej na zwiększeniu generalnego konta nachylenia lub nachyleń i szerokości półek na poszczególnych piętrach aŜ do uzyskania prawidłowej stateczności zbocza. Stosowane oprogramowania geotechniczne pozwalają przy wykorzystaniu modelu utworzonego w pliku typu „sn” dokonać analizy stateczności z uwzględnieniem warunków zarówno geotechnicznych jak i hydrogeologicznych w danym przekroju zbocza.

Obliczenia geotechniczne i korekty poszczególnych zboczy w docelowym modelu wyrobiska naleŜy prowadzić do momentu uzyskania ich optymalnych parametrów, które zapewnią ich stabilność podczas eksploatacji, a jednocześnie zapewnią najmniejszą objętość nadkładu do zdjęcia przez cały okres eksploatacji.

Rysunek 61. Model wyrobiska docelowego odkrywki programie Modeller z wykorzystaniem narz

wyrobiska docelowego odkrywki Drzewce dla pola eksploatacyjnego Bilczew do stropu pokładu w z wykorzystaniem narzędzia „Rendering”- i wypełnienia siatki trójkątów