ZESZYTY HAOKOWE POLITECHNIKI 5 TYSKIEJ S e r i a : GÓRHICTWO z . 96
197?
Kr k o l . 595
M irosław CHUDEK Ja n ZYCH
ROZKŁAD OSIADA« I ODKSZTAŁCĘ« PIOKOWYCh W SZYBIE PRZY RÓŻHYCH METODACH EKSPLOATACJI FILA Rb V/ SZYBOWYCH. CZ^SÓ I I
S t r e s z c z e n i e . W c z ę ś c i I a r ty k u łu £1] p rzed staw iono ro z k ła d o sia d a ń i o d k s z ta łc e ń pionowych w s z y b ie d la metod je d n o - i dwu
skrzyd łow ych o raz metod kompleksowych z zastosov;aniem k o s t k i sz y b o w e j. W n in ie js z y m a r ty k u le p rzed staw iony z o s ta n ie ro z k ła d o s ia d a ń o raz o d k s z ta łc e ń pionrw ych w s z y b ie d la metod s p e c ja l nych e k s p l o a t a c ji o kombinowanych u kład ach fro n tó w w y b ie ra n ia .
1 . WSTJP
W c z ę ś c i I a r ty k u łu p rzed staw ion o p o d z ia ł znanych metod e k s p lo a ta c j i f i la r ó w ochronnych d la szybów o raz ro z k ła d o sia d a ń i o d k s z ta łc e ń pionowych w s z y b ie d la metod je d n o - i dwuskrzydłowych u ta k ż e metod kompleksowych e k s p l o a t a c ji z zastosow aniem k o s t k i sz y b o w e j. W n i n i e j szym a r ty k u le p rzed staw iony z o s ta n ie ro z k ła d o s ia d a ń i o d k s z ta łc e ń pionowych w s z y b ie d la metod s p e c ja ln y c h e k s p l o a t a c ji o kombinowanych u k ład ach i k ie ru n k a ch fro n tó w w y b ie ra n ia .
Z a ło ż e n ia p r z y ję t e do o b lic z e ń z o s ta ły p rzed staw ion e w c z ę ś c i I £1]
2 . ROZKŁAD OSIADA?! I ODKSZTAŁCEŃ PIOKOWYCH W SZYBIE DLA POSZCZEGÓLKYCH METOD EKSPLOATACJI FILARÓW OCHROHHYCH DLA SZYBÓW
2 . 1 . Metody sp e c.ia ln e o kombinowanych układach i k ieru n k ach fro n tó w w y b ieran i^
Metoda e k s D lo a ta c .ii z harmonicznym układem fro n tów w y b ieran ia [3 ] p o leg a na planowym, ś c i ś l e o k reślon y m , usytuow aniu fro n tów w yb ieran ia / r y s . l a / . T a k ie planowe usytuow anie p o sz cz e g ó ln y ch p ó l e k s p lo a ta c y j - nych m ia ło powodowaś równomierne o sia d a n ie c a ł e j ru ry szybow ej,.
P ó ź n ie js z e o b lic z e n ia W ykazały, że przy t e j m etodzie na odcinku szybu od s tro p u pokładu do w y so k o ści o k . 200 m nad nim w y stęp u ją od
k s z t a ł c e n i a pionowe ś c i s k a ją c e i r o z c i ą g a ją c e . Wyniki o b lic z e ń d la t e j metody p rzed staw io n o ha iry s. Ib i c . Metoda t a n ie z n a la z ła z a s to
sowania w g ó r n ic tw ie p o lsk im . Układ frontów w y b iera n ia j e s t zb yt skom
p likow any, co stw arza tr u d n o ś c i o r g a n iz a c y jn e oraz za g ro ż en ie tą p a n ia mi zw łaszcza na w iększych g łę b o k o ś c ia c h .
50 ____________________________________________________ M.Chudek, J.Zych
R ys. 1. Metoda e k s p l o a t a c ji z harmonicznym układem frontów
a / schemat e k s p l o a t a c ji , b / wykresy o sia d a ń d la p r z y ję ty c h stanów fro n tó w , c / wykresy o d k s z ta łc e ń pionowych dla p r z y ję ty c h stanów fro n tów '
\
Rozkład o sia d a ń i o d k sz ta łce ń . . . . 51 Metoda e k s p l o a t a c ji kołow o-sym etryczn e.l p o lega na prowadzeniu e k s p l o a t a c j i sy m e try cz n e j w każdym k ieru n k u od szybu na zew nątrz lu b ze
w nątrz od środ ka szy b u . Ha r y s . 2a p rzed staw ion o w a ria n t e k s p l o a t a c ji k o ło w o -sy m e try cz n ej od środka sz y b u . Przy tym w a ria n cie w s z y b ie w ystę
p u ją bardzo duże o d k s z ta łc e n ia pionowe r o z c ią g a ją c e o raz o d k s z ta łc e n ia poziome ś c i s k a j ą c e . Ju ż przy n i e w i e l k i e j w ybranej p o w ierzch n i w ystępu
j ą v) dolnym od cinku szybu maksymalne w a r to ś c i o d k s z ta łc e ń . W m iarę ro z woju e k s p l o a t a c ji m ie js c a w ystępowania o d k s z ta łc e ń maksymalnych p rzesu wa s i ę ku p o w ie rz c h n i, przy czym w a rto ść maksymalnych o d k s z ta łc e ń m ale
j e . Przy m etod zie t e j w y stę p u ją w sz y stk ie możliwe maksymalne w a r to ś c i o d k s z ta łc e ń pionow ych. R ozkład w a r to ś c i o sia d a ń i o d k s z ta łc e ń pionowych w s z y b ie d la ró żn ych stanów fro n tó w przed staw iony z o s t a ł na r y s ,2b i c .
I 1 l
R y s .2 . Metoda e k s p l o a t a c ji k o ło w o -sy m etry czn ej
a / schem at e k s p l o a t a c ji , b / wykresy o sia d a ń d la p rz y ję ty c h stanów fro n tów
52 M.Chudek. J.Zyoh
c / wykresy o d k s z ta łc e ń pionowych d la p r z y ję ty c h stanów frontów
Z wykresów w ynika, że maksymalne w a r to ś c i o d k s z ta łc e ń pionowych mogą w ynieść w sz y b ie £ „ = + 27,4 %o.
Przy w a ria n cie e k s p l o a t a c ji od zew nątrz do szybu występować będą w sz y b ie o d k s z ta łc e n ia pionowe ś c is k a ją c e oraz poziome r o z c ią g a ją c e , przy czym maksymalne bezwzględne w a r to ś c i będą t a k i e sam e, ja k przy w arian cie od środka szybu . Przy tym w a ria n cie maksymalrs w a r to ś c i przesuwać s i ę będą od p ow ierzch ni w d ó ł do stro p u p okład u .
Metoda e k s p lo a t a c ji k o ło w o -sy m e tiy czn e j n ie z n a la z ła zastosow a
n ia w polskim g ó r n ic tw ie .
Metoda e k s p l o a t a c ji "wa c h la rz owe -i11 z o s ta ła opracowana w I n s t y t u c ie P ro je k to w a n ia , Budowy K opalń i Ochrony P ow ierzch n i przez J.Z y ch a [ 4 , 5 ] . Zasada metody polega na tym , że p ro sto lin io w y fr o n t e k sp lo a ta c y jn y o odpow iedniej d łu g o śc i porusza s i ę wokół szybu w ten sp o só b , że w każdym momencie wyeksploatowana p o w ierzch nia ma k s z t a ł t wycinka koła z w ierzch ołkiem w środku szybu / r y s ,3a / .
Przy m etodzie t e j można uzyskać te o r e ty c z n ie równomierne o sia d a nie c a ł e j rury szy bo w ej, a w ięc zerow anie s i ę o d k s z ta łc e ń pionowych w o s i szybu na c a ł e j d łu g o śc i powyżej eksploatow anego p o k ład u . Pew
ne kom binacje e k s p lo a t a c ji w p o s t a c i wycinków k o ła powodują dodat
kowo zerow anie s i ę w o s i szybu innych wskaźników d e f o r m a c ji, ja k n p .: o d k sz ta łc e ń poziom ych, p rz e s u n ię ć poziomych i krzywizny o s i na c a ł e j d łu g o ści szy bu , we w sz y stk ich k ieru n k a ch w p o zio m ie .
Rozkład o siad ań i o d k s z ta łc e ń .
53
E y s .3 . Metoda e k s p l o a t a c ji w ach larzow ej
a / schem at e k s p l o a t a c ji , b / wykresy o sia d a ń d la p rz y ję ty c h stanów fro n tó w , c / wykresy o d k s z ta łc e ń pionowych d la p r z y ję t y c h stanów fro n tów
54 M,Chudek, J.Z ych W wyniku przeprow adzonej a n a liz y [ 4 ,5 ] z o s t a ł o w yodrębnionych p ię ć w ariantów e k s p l o a t a c ji , mogących z n a le ź ć p raktyczn e z a s to s o w a n ie . W arianty te z o s ta ły przedstaw ione na r y s . 4 . nfrcinki k o ła oznaczono c y f ram i rzymskimi od I do V. ify cin k i k o ła oznaczone t ą samą c y f r ą rzymską tw orzą dany w arian t e k s p l o a t a c ji .
K y s .4 . W arianty e k s p l o a t a c ji w achlarzow ej'
Yfycinki k o ła oznaczone t ą samą c y f r ą rzymską tw orzą dany w arian t e k s p lo a ta c ji\
Dla metody w achlarzow ej wykonano rów nież o b lic z e n ia wskaźników d e fo rm a c ji przy n a s tę p u ją c y c h z a ło ż e n ia c h !
- e k s p lo a ta c ja prowadzona j e s t jednym fro n te m ,
- d łu gość fr o n tu j e s t j e s t ogran iczo n a i we w spółrzęd nych b ez
wymiarowych wynosi 10,
- o b lic z e n ia wykonano d la 8 stanów f r o n t u .
Yifyniki o b lic z e ń przed staw iono g r a f i c z n i e na r y s . 3b i c .
O d k ształce n ia pionowe w sz y b ie w y stęp u ją je d y n ie na górnym o d cin ku szybu , ponieważ p r z y ję ty prom ień e k s p l o a t a c ji - d łu g o ść fr o n tu - j e s t za mały w stosu nku do g łę b o k o ś c i e k s p l o a t a c ji .
Metoda "w achlarzow a" e k s p l o a t a c ji fila r ó w szybowych może z n a le ź ć zastosow anie w dogodnych warunkach g e o lo g ic z n o -g ó r n ic z y c h , s tw a r z a ją c m ożliw ość e k s p lo a t a c ji fila r ó w szybowych z podsadzką pneumatyczną lu b nawet z zawałem s tr o p u .
Zastosow anie wachlarzowego układu fr o n tu w y b ieran ia wymaga z a s to sowania k o s tk i szybow ej o zm n iejszon ych w ym iarach. Przy e k s p l o a t a c ji w achlarzow ej z zawałem s tro p u n ależy stosow ać k o s tk ę p o d atn ą.
Rozkład o sia d a ń i o d k s z ta łc e ń . . . . 55 7/ I n s t y t u c ie P r o je k to w a n ia , Budowy K opalń i Ochrony P o w ierzch n i op raco
wano ta k ż e metodę e k s p l o a t a c ji fro n tem ustępli-wym pod kieru n k iem M,Chud
ka [2] , k tó r a pozwala na m in im a liz a c ję w ie lk o ś c i d e fo r m a c ji górotw oru i p o w ie rz c h n i,
T fybieranie n p . f i l a r a szybowego omawianym sposobem n ależy ro zp o cząć od w y b ieran ia uzw. k o s t k i przyszyb ow ej o o k re ślo n y c h w ym iarach. D zię k i temu m .Łn. uzyska s i ę w s z y b ie n iez n a cz n e o d k s z ta łc e n ia r o z c ią g a ją c e kom pensujące czę ścio w o p ó ź n ie js z e o d k s z t a łc e n ia , ś c i s k a ją - c e spowodowa
ne z b liż a n ie m s i ę dft szybu z a sa d n icz e g o f r o n tu w y b ieran ia o k s z t a ł c i e schodowym z wnękami. Ogólny schem at te g o fr o n tu w y b ieran ia pokazano na r y s . 5 . P ro n t o tym k s z t a ł c i e pow inien być ro z w in ię ty poza lu b n a jp ó ź n i e j na g ra n ic y f i l a r u ochronnego na s z e r o k o ś ć n ie m n ie js z ą od s z e r o k o ś c i f i l a r a .
R y s ,5 . Metoda e k s p l o a t a c ji fro n te m ustępliwym
56 M.Chudek, J.Zych Zastosow anie fr o n tu schodowego z wnękami zapewnia z m n ie jsz e n ie wskaźników d e fo rm a c ji górotw oru w stosu nku do d łu g ie g o f r o n tu p r o s to lin io w e g o .
Z m n iejszen ie w ie lk o ś c i d e fo r m a c ji górotw oru n a s tę p u je przy tym zarów
no na pow ierzch ni te r e n u , ja k i w g ł ę b i g órotw oru . Warunkiem uzyska - n ia znacznego z m n ie jsz e n ia d e fo r m a c ji g ó ro tw o ru , przy e k s p l o a t a c ji omawianym fro n te m , j e s t w yznaczenie odpowiednich s z e r o k o ś c i po szczę - g ó ln y ch odcinków fr o n tu je oraz odpowiednich wyprzedzeń d1 i dg / r y s .5/ między są sie d n im i odcinkam i fr o n tu .
O b licz e n ia d e fo rm a c ji górotw oru pochodzących zarówno od w y b ieran ia k o s t k i przyszybowe j , ja k i od z asad n icze g o f r o n tu e k s p l o a t a c ji p rz e prowadza s i ę przy u życiu wzorów odpow iadających e k s p l o a t a c ji w k s z t a ł c ie p r o s to k ą ta , k o r z y s t a ją c przy tym z zasady s u p e r p o z y c ji wpływów.
3 . PODSUMOWANIA WYNIK t> W ANALIZY
Dotychczasowe dośw iadczenia z w i e l o l e t n i e j e k s p l o a t a c ji f ila r ó w ochronnych d la szybów w P o ls c e p o zw alają na w y c ią g n ię c ie pewnych wniosków o ch a ra k te rz e ogólnym.
1. Uzyskane d oty ch czas w yniki p ra k ty c z n e , ja k rów nież prace a n a l i t y czne prowadzone w polskim g ó r n ic tw ie węglowym w z a k r e s ie e k sp lo a t a c j i fila r ó w ochronnych d la szybów , ob ejm u ją różne warunki n a tu ra ln e i g ó r n ic z e .
Dośw iadczenia p raktyczn e ob ejm u ją głów nie metodę e k s p l o a t a c ji z k o stk ą szybową i d a ją pogląd odnośnie te c h n ic z n e j i g ó r n ic z e j p rz y d a tn o ści eksp erym entalnych rozw iązań w o k re ślo n y ch w arunkach.
2 . Wzajemne porównywanie metod stosow anych n a j c z ę ś c i e j w różnych wa
runkach g e o lo g ic z n o -g ó rn ic z y c h i przy różnym s t a n ie technicznym szybów musi uw zględniać te c z y n n ik i. P r z y ję ty w n i n i e js z e j a n a l i z ie sposób porównywania w ie lk o ś c i d e fo rm a c ji rury szybow ej o b l i czonych t e o r e t y c z n i e , przy ogólnych up roszczonych z a ło ż e n ia c h ma c h a r a k te r poglądowy. 0 t e c h n io z n o - g ó m ic z e j p rz y d a tn o ś c i ro zw ią
zań decyduje m ożliw ość bezp ieczn ego zastoso w an ia p o szczeg ó ln y ch metod w k onkretn ych warunkach g e o lo g ic z n o -g ó r n ic z y c h , przy uwz
g lę d n ie n iu p rze zn acze n ia i sta n u te ch n icz n e g o szybu .
3 . A n a liz u ją c przedstaw ione metody e k s p l o a t a c ji f ila r ó w ochronnych dla szybów trudno j e s t p rz e d sta w ić jednoznaczn e w n io sk i odnośnie stosow ania t e j lu b in n e j m etody. N a jb a r d z ie j słu szn y wydaje s i ę wniosek w skazujący na p o trz e b ę każdorazow ej a n a liz y k o n k retn y ch warunków n a tu ra ln y ch i g ó r n ic z y c h , p rz e z n a cz e n ia i sta n u t e c h n i cznego szybu oraz doboru na t e j podstaw ie op tym aln ej w danych warunkach metody.
P.ozkład o siad ań i o d k s z t a łc e ń .. . . 57 4 . Ze względu na t o , że n ie k tó r a m etody, ja k n p . metoda w achlarzow a, metoda dwoma fro n ta m i z k o s tk ą szybową podatną n ie były d o ty ch cz a s sprawdzone w p r a k t y c e , i s t n i e j e p iln a p o trz e b a przeprow adzenia eksp ery m en taln y ch e k s p l o a t a c ji f ila r ó w ochronnych d la szybów tym i m etodam i. P o tw ie rd z e n ie te o r e ty c z n y c h o b li c z e ń stw orzyłoby duże m o żliw o ści d a l s z e j i n t e n s y f i k a c j i e k s p l o a t a c ji f ila r ó w ochronnych d la szybów metodami b a r d z i e j ekonom icznym i.
LITERATURA
[ l ] CHUDEK M ., ZYCH J . s Rozkład o sia d a ń i o d k s z ta łc e ń pionowych w sz y b ie przy ró żn y ch m etodach e k s p l o a t a c ji f ila r ó w szybow ych. C zęść I . Zeszyty Baukowe P o l i t e c h n i k i ś l ą s k i e j . G órnictw o z . 9 6 . G liw ice 1 9 7 ? r .
[ł] CHUDEK M.s M echanika g ó ro tw o ru . Sk ry p t C e n tra ln y Studiów d la P ra c u ją c y c h . G liw ic e . 1 9 7 6 r . K r 5 9 8 ..
[3] LEHMAK K .: P lan m assig e Abbai^fRhrung. GlUckauf n r 7 4 , 1938 r . [4] ZYCH J . : B ezp ieczn a e k s p lo a t a c ja f ila r ó w szybowych. P raca d o k to rs
k a . P o lit e c h n ik a ¡Ś lą s k a , G liw ice 1972 r .
[5] ZYCH J . : Metoda wachlarzowa e k s p l o a t a c ji fila r ó w szybowych. Zeszy
ty Haulcowe P o l i t e c h n i k i ś l ą s k i e j . Górnictw o z .68, G liw ice 1976 r .
PASJIOEEHIiE O CSIA ffiL? H TOPH3OHTAJIbHLOC J t E I O F O ip t ó B CTBOJIE IJF/I '¡ETOJDUC fKCnJiyATAięTH OKOJIOCTBOJIbHOrO nPE,HOXPAffiITEJ!BHOrO HEJHiKA
Pe3»Mef
3 nepsoi? iacTH ciaTŁa / l / paccMaipiiBaeTca paajioHeKie ocemairail u ropn30H- lajifc.Hfcoc ,ąe$opMauHH b ct boJiy o a h o- h ^ByKpajitoc MeTOflOB, a TaiOKe k o m- naeKCHHx aeToAoa c npj«.'eiieHeM uejiHK.a orpaH"-ieKHHX pa3f.:epoB, B HacToameit CTaTte pacciiaTpHBaTŁca SymeT pącnpejęejreHue oce^ainni, a lanace rcpM3 0HTa.ib- Hbie fle'I>opi.iauzH b craojiy arna MeTo^os cneunaji&HHS SKcnjiyaiauza o k o mSh h j!- poBaHboc czcTeMaoc 'JpontoB o u h c t h k k paóoi.
¿8
M.Chudelc, J.Z y chTHE DISTRIBUTION OP SAGGING AND VERTICAL DEFORMATIONS IN SHAFTS WITH DIFFERENT METHODS OF SHAFT PILLARS EXPLOITATION
S u m m a r j
P a rt I o f tha papar p r e s e n ts th e d i s t r i b u t i o n o f sag g in g and d e fo r
m ations i n s h a f t s when the on e-w in g, o r two-wing o r com plex methods are used , employing th e s h a f t co b b le method. The fo llo w in g p ap er p re
s e n ts th e d i s t r i b u t i o n o f sag g in g and v e r t i c a l d efo rm a tio n s i n s h a f t s when the s p e c ia l methods o f e x p l o i t a t i o n are u sed , employing th e combi
ned arran gem ents o f th e e x p l o i t a t i o n lo n g w a lls .
