WYDAWNICTWO
4/2013
Adres Redakcji:
40-048 Katowice, ul. T. Kościuszki 30 tel.: (32) 428 87 19
fax: (32) 428 87 00
wydawnictwo@gornicza.com.pl www.portalgorniczy.pl
Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
założone w 1994 roku
Górnicza Trybuna
Spis treści – Nr 4/2013
Katedrą Geomechaniki, Budownictwa Podziemnego i Zarządzania Ochroną Powierzchni, Wydział Górnictwa i Geologii Politechniki Śląskiej w Gliwicach
KOMITET REDAKCYJNY
Redaktor naczelny: prof. dr hab. inż. Andrzej Karbownik Zastępcy redaktora naczelnego:
prof. zw. dr hab. inż. Mirosław Chu dek, prof. dr hab. inż. Stanisław Duży Sekretarz redakcji: mgr Beata Legomińska
Redaktor wydawniczy: mgr Jacek Drabek
Redaktorzy działowi: dr inż. Wojciech Grodecki, mgr inż. Maciej Kosmalski, prof. dr hab. inż. Piotr Strzałkowski, prof. dr hab. inż. Andrzej Wichur, dr inż. Andrzej Wojtusiak, dr inż. Ryszard Ży liń ski WYDAJE:
WYDAWNICTWO GÓRNICZE Sp. z o.o.
we współpracy z
Skład i łamanie: Katarzyna Pacan tel.: (32) 428 87 20 kpacan@gornicza.com.pl Dział reklamy: Barbara Skrzyczek tel.: (32) 428 87 17 bskrzyczek@gornicza.com.pl
© Copyright by „Wydawnictwo Górnicze” Sp. z o.o., Katowice 2013 Wysokość nakładu nie przekracza 5000 egzemplarzy
Żaden tekst ani zdjęcie, publikowane na łamach „Budownictwa Górniczego i Tunelowego”, nie mogą być tłumaczone ani reprodukowane
1
10
19
29 35
57
Adresy Redakcji
Wydawnictwo Górrnicze Sp. z o.o., 40-048 Katowice, ul. T. Kościuszki 30, tel.: (32) 428 87 21, fax: (32) 428 87 00, www.gornicza.com.pl e-mail: blegominska@gornicza.com.pl jdrabek@gornicza.com.pl
Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 2, tel.: (32) 237 13 14, www.polsl.pl, e-mail: rg4@polsl.pl, stanislaw.duzy@polsl.pl 40
62 52
PierWOTną WerSją CzASOPiSMA jeST WerSjA PAPierOWA. ArTyKUły OPiniUje DWóCh niezALeŻnyCh reCenzenTóW.
mgr inż. Roland Bobek, mgr inż. Tomasz Śledź, mgr inż. Adam Ratajczak dr inż. Piotr Głuch
Porównanie obudowy ŁPKO i ŁPSp w rozcince ściany wydobywczej
w trudnych warunkach geologiczno-górniczych w kopalni „Knurów-Szczygłowice” . . . mgr inż. Zbigniew Maroszek, mgr inż. Łukasz Siodłak
Efekty wzmocnienia górotworu w rejonie skrzyżowań chodników
za pomocą kotwi linowych-iniekcyjnych w kopalni „Ziemowit” . . . mgr inż. Roland Bobek, mgr inż. Tomasz Śledź, mgr inż. Adam Ratajczak, dr inż. Piotr Głuch
Wzmocnienie obudowy podporowej rejonu skrzyżowania ściana – chodnik podścianowy
w jednostronnym otoczeniu zrobów z wykorzystaniem niskiego kotwienia . . . dr inż. Tadeusz Rembielak, mgr inż. Jacek Kudela, mgr inż. Marian Kucz, mgr inż. Jan Krella
Iniekcyjne wzmacnianie górotworu w stropie przebudowywanego skrzyżowania
upadowej z przecinką w kopalni „Piast” . . . mgr inż. Dariusz Rębielak, mgr inż. Grzegorz Kotlorz, inż. Zbigniew Gruntowski
Ochrona chodnika nadścianowego przed skutkami eksploatacji pokładu ścianą w kopalni „Pokój” . . . dr hab. inż. Stanisław Duży, prof. Politechniki Śląskiej
Diagnostyka i metody oceny stanu technicznego wyrobisk górniczych. Część 5
Metody oceny stanu technicznego obudowy wyrobisk górniczych na podstawie badań i obserwacji . . . Z KRAJU ZE ŚWIATA
Międzynarodowa Konferencja Naukowa XI Szkoła Geomechaniki 2013
Gliwice – Ustroń, 15–18 października 2013 r. . . . ZE ŚWIATA
prof. dr hab. inż. Anna Siemińska-Lewandowska
Wykorzystanie przestrzeni podziemnej drogą do przyszłości Underground – the way to the future
Światowy Kongres Tunelowy ITA-AITES – Genewa, 1–6 czerwca 2013 r. . . . Z KRAJU
XXXVII Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii
10–14 marca 2014 r., Wisła Jawornik . . . ROCZNY SPIS TREŚCI 2013 . . . 63
RADA NAuKOWA
Jan Butra, Politechnika Wrocławska; Juraj Ďurove, Technická Univerzita, Košice;
Eva Hrubešová, VŠB Technická Uniwerzita, Ostrava; Wiktor Krawiec, Politechnika Kijowska;
Marek Kwaśniewski, Politechnika Śląska; Tadeusz Majcherczyk, Akademia Górniczo-Hutnicza;
Anna Siemińska-Lewandowska, Politechnika Warszawska; Markus Thewes, Ruhr-Universität, Bochum
Trybuna
Komitet Naukowy:
przewodniczący, prof. dr hab. inż. Antoni Tajduś, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Marian Branny, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Marek Cała, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Piotr Czaja, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Wacław Dziurzyński, Polska Akademia Nauk;
dr inż. Wojciech Grodecki, Politechnika Warszawska;
prof. dr hab. inż. Waldemar Korzeniowski, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Jerzy Krawczyk, Polska Akademia Nauk;
prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Anna Siemińska-Lewandowska, Politechnika Warszawska;
prof. dr hab. inż. Nikodem Szlązak, Akademia Górniczo-Hutnicza;
prof. dr hab. inż. Wacław Trutwin, Polska Akademia Nauk;
Patronat Honorowy:
Rektor Akademii Górniczo-Hutniczej Tadeusz Słomka
Przewodniczący Komitetu Górnictwa PAN Antoni Tajduś
Prezes Wyższego Urzędu Górniczego Piotr Litwa
Przewodnicząca Podkomitetu Budownictwa Podziemnego Polskiego Komitetu Geotechniki
Anna Siemińska-Lewandowska
Komitet Organizacyjny:
prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat – przewodniczący dr hab. inż. Piotr Małkowski – wiceprzewodniczący mgr inż. Natalia Schmidt-Polończyk – sekretarz mgr inż. Mateusz Blajer
mgr inż. Sebastian Napieraj mgr inż. Łukasz Bednarek mgr inż. Artur Ulaszek mgr inż. Marek Pers Tematyka konferencji:
(1) Budownictwo tunelowe (2) Bezpieczeństwo w tunelach (3) Wentylacja obiektów podziemnych
(4) Problemy eksploatacji obiektów podziemnych
Kontakt:
Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Górnictwa i Geoinżynierii sekretarz konferencji
mgr inż. Natalia Schmidt-Polończyk tel.: (+48) 12 617-20-75
tel. kom.: (+48) 503-691-483
email: bibt@agh.edu.pl www.bibt.agh.edu.pl Organizatorzy:
Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii;
Fundacja Nauka i Tradycje Górnicze AGH 10–11 kwietnia 2014 r.
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica Aleja Adama Mickiewcza 30
30–059 Kraków Komitet Honorowy:
Rektor Akademii Górniczo-Hutniczej Tadeusz Słomka
Przewodniczący Komitetu Górnictwa PAN Antoni Tajduś
Rektor-Komendant Szkoły Głównej Służby Pożarniczej Ryszard Dąbrowa
Prezes Wyższego Urzędu Górniczego Piotr Litwa
Małopolski Komendant Wojewódzki Straży Pożarnej Andrzej Mróz
Doradca Prezydenta Miasta Kraków Wiesław Starowicz
Przewodnicząca Podkomitetu Budownictwa Podziemnego Polskiego Komitetu Geotechniki
Anna Siemińska-Lewandowska
Podkomitet Budownictwa Podziemnego Polskiego Komitetu Geotechniki
Wojciech Grodecki
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
Wydaje „Wydawnictwo Górnicze” Sp. z o. o.
Rok XIX 2013 Nr 4
BOBEK R., ŚLEDŹ T., RATAJCZAK A., GŁUCH P.: Porównanie obudowy ŁPKO i ŁPSp w rozcince ściany wydobywczej w trudnych warunkach geolo- giczno-górniczych w kopalni „Knurów-Szczygłowice”. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 1-9, tabl. 4, rys. 19, bibliogr. poz. 5.
Rozcinki ścianowe, zwane inaczej przecinkami, są przykładem wyrobisk wielkogabarytowych, wykonywanych w obudowie podporowej, bądź podpo- rowo-kotwiowej, których podstawowym zadaniem jest umożliwienie sprawnej zabudowy kompleksu ścianowego z zastosowaniem nowoczesnych technologii, a następnie umożliwienie bezawaryjnego rozpoczęcia biegu ściany. W artykule przedstawiono porównanie obudów podporowych typu ŁPKO i ŁPSP wraz z ich wzmocnieniem, zabudowanych w rozcince (przecince) ściany nr 8 w pokładzie 408/2 w trudnych warunkach geologiczno-górniczych (wpływ zaszłości eks- ploatacyjnych, duża głębokość lokalizacji) w kopalni „Knurów-Szczygłowice”.
Przedstawiono technologię zabudowy kompleksu ścianowego.
MAROSZEK Z., SIODŁAK Ł.: Efekty wzmocnienia górotworu w rejonie skrzyżowań chodników za pomocą kotwi linowych-iniekcyjnych w kopalni
„Ziemowit”. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 10-18, tabl. 1, rys. 9, bibliogr. poz. 20.
W artykule przedstawiono technologię zastosowaną do osadzania kotwi linowych iniekcyjnych HTT-UXG w celu wzmocnienia górotworu w rejonie skrzyżowania chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a w KWK „Ziemowit”.
Przedstawiono efekty takiego wzmocnienia. Z doświadczeń wynika możliwość znacznego zmniejszenia ilości przebudów newralgicznych odcinków wyrobisk poprzez mniej kosztowne wzmocnienie górotworu wysokim kotwieniem z moż- liwością wtłaczania spoiwa.
BOBEK R., ŚLEDŹ T., RATAJCZAK A., GŁUCH P.: Wzmocnienie obudowy podporowej rejonu skrzyżowania ściana – chodnik podścianowy w jednostronnym otoczeniu zrobów z wykorzystaniem niskiego kotwienia.
Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 19-28, tabl. 5, rys. 13, bibliogr.
poz. 9.
W artykule przestawiono doświadczenia z kopalni „Knurów-Szczygłowice”
Ruch „Knurów”, w zakresie utrzymania obudowy skrzyżowania ściana – chodnik podścianowy (taśmowy) oraz jego rejonu z wykorzystaniem niskiego kotwienia w warunkach jednostronnego otoczenia zrobami zawałowymi, wpływem resztki pokładu oraz wpływem zaszłości eksploatacyjnych. Ponadto, porównano defor- mację obudowy chodnika przed frontem ściany w zasięgu wpływu zaszłości eks- ploatacyjnych, z deformacją chodnika poza zasięgiem przedmiotowych wpływów.
REMBIELAK T., KUDELA J., KUCZ M., KRELLA J.: Iniekcyjne wzmac- nianie górotworu w stropie przebudowywanego skrzyżowania upadowej z przecinką w kopalni „Piast”. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 29-34, tabl. 1, rys. 5, bibliogr. poz. 4.
W kopalni „Piast” realizowanych jest szereg przebudów wyrobisk koryta- rzowych ze skorodowaną obudową, bez ograniczania ich podstawowych funkcji ruchowych. Zwiększenie bezpieczeństwa podczas prowadzenia przebudów uzyskuje się przez zastosowanie wyprzedzającego iniekcyjnego wzmacniania górotworu. W artykule przedstawiono przykładową technologię przebudowy skrzyżowania upadowej z przecinką do dworca osobowego, poprzedzoną iniek- cyjnym wzmacnianiem górotworu.
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
Published by „Wydawnictwo Górnicze” Ltd.
Vol. XIX 2013 No 4
BOBEK R., ŚLEDŹ T., RATAJCZAK A., GŁUCH P.: Comparison of LPKO and ŁPSp supports in cross-cut of longwall in seam in difficult geological and mining conditions in „Knurów-Szczygłowice” mine. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, s. 1-9, table 4, fig. 19, bibliogr. items 5.
Longwall cross headings, otherwise known as cross-cuts, are examples of large-scale excavations executed with battered supports or battered-bolting sup- port, the primary task of which is to enable the efficient installation of a longwall coal winning set with the use of a modern technology, and the enable trouble- free commencing of the longwall’s advance. The article presents a comparison of the LPKO and ŁPSp type supports along with their reinforcement installed in the cross heading of longwall no. 8 in seam 408/2 in difficult geological and mining conditions (impact of the previous mining operations, large depth of the site) in „Knurów-Szczygłowice” mine. It presented a technology of a longwall set’s installing.
MAROSZEK Z., SIODŁAK Ł.: Effects of strengthening of roadways inter- sections with the used of injection rope bolts in „Ziemowit” mine. Budownic- two Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, pp. 10-18, table 1, fig. 9, bibliogr. items 20.
The paper presents the technology used to install injection, rope bolts HTT- UXG in order to strengthen the rock mass in the area of the intersection of road- way 670a and with the entries 663 in 663a in „Ziemowit” mine. It presented the effects of such reinforcement. As the experience has shown there is a possibility to significantly reduce the amount of reconstruction of critical sections of entries by less costly reinforcement of the rock mass with deep rock bolting with the possibility of injecting of a binder.
BOBEK R., ŚLEDŹ T., RATAJCZAK A., GŁUCH P.: Strengthening of the battered support at the area of the intersection of the longwall – bottom gate in a single sided surrounding of gobs with the use of low bolting. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, pp. 19-28, table 5, fig. 13, bibliogr. items 9.
The article presented experiences of „Knurów-Szczygłowice” mine „Knurów”
mining area, with regard to the maintenance of the intersection of longwall – bot- tom gate (belt one) and its area with the use of low bolting in conditions of a single-sided surrounding of gobs, the impact of the residues of the seam and the influence of previous mining operations. In addition, deformation of the support of gate, ahead of the longwall’s face, along the area of previously run mining operations was compared with deformation of the gate out of reach of the range of the influences under consideration.
REMBIELAK T., KUDELA J., KUCZ M., KRELLA J.: Injection reinforce- ment of the rock mass in the roof of the reconstructed intersection of the incline with a cross-cut in „Piast” mine. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, pp. 29-34, table 1, fig. 5, bibliogr. items 4.
A number of reconstructions of roadways with corroded support are conducted in „Piast” mine, without limiting their basic mining operations functions. The increase in safety, while accomplishing reconstructions, is obtained by use of advance pre-injection reinforcing the rock mass. The article presents an exemplary technology of reconstruction of the intersection of an incline with a cross- cut lead- ing main riding train station, preceded by injection reinforcement of the rock mass.
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
Wydaje „Wydawnictwo Górnicze” Sp. z o. o.
Rok XIX 2013 Nr 4
Do Siego Roku
2014
RĘBIELAK D., KOTLORZ G., GRUNTOWSKI Z.: Ochrona chodnika nadścianowego przed skutkami eksploatacji pokładu ścianą w kopalni
„Pokój”. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 35-39, tabl. 2, rys. 4, bibliogr. poz. 2.
W artykule opisano zastosowanie wysokiego kotwienia stropu w kopalni
„Pokój” w chodniku nadścianowym 413 w pokładzie 413/2 na odcinku wpływów ściany 177 w pokładzie 416 warstwa dolna. Kotwienie przyniosło pożądany efekt, bowiem w chodniku tym nie zanotowano przypadku uszkodzenia obudowy. Na podstawie obserwacji wyników zastosowanej metody ochrony chodnika nadścia- nowego przed wpływem eksploatacji w pokładzie sąsiednim można stwierdzić, że jest to najbardziej skuteczna metoda z dotychczas stosowanych w kopalni „Pokój”.
DUŻY S.: Diagnostyka i metody oceny stanu technicznego wyrobisk górniczych. Część 5. Metody oceny stanu technicznego obudowy wyrobisk górniczych na podstawie wyników badań i obserwacji. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, nr 4, s. 40-51, tabl. 3, rys. 11, bibliogr. poz. 22.
Ocena stanu konstrukcji obudowy budowli podziemnej jest podsumowaniem wszystkich czynności związanych z diagnozowaniem obiektu. Uzyskane liczne dane wymagają jednoznacznej analizy i interpretacji. Do tego celu powinny być wykorzystane metody pozwalające na określenie wielkości i rozkładu zmian wartości poszczególnych parametrów charakteryzujących obudowę wyrobiska w stosunku do wartości projektowych. W artykule zaprezentowano ogólne możliwości oraz wybrane przykłady metod oceny stanu konstrukcji obudowy wyrobisk górniczych wykorzystujących podstawy analizy jednoparametrycznej i wieloparametrycznej.
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
Published by „Wydawnictwo Górnicze” Ltd.
Vol. XIX 2013 No 4
Happy
New Year 2014
RĘBIELAK D., KOTLORZ G., GRUNTOWSKI Z.: Protection of top gate against the impact of mining operations conducted in seam at the longwall in „Pokój” mine. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, pp. 35-39, table 2, fig. 4, bibliogr. items 2.
The article describes the use of a high roof bolting in „Pokój” mine executed in top gate 413 in seam 413/2 along the section of the influence of longwall 177 in the lower layer of seam 416. The bolting resulted in a desired effect, because no damage of support was noted in this gate. Based on the observation results of the applied method in top gate against the impact of mining operations conducted in a neighboring seam one can state that this is the most efficient method from among all methods used in „Pokój” mine by now.
DUŻY S.: Diagnosis and evaluation methods of technical condition of mining workings. Part 5. Methods of evaluation of the technical condition of mine workings’ support on the basis of the results of research and observa- tions. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, no 4, pp. 40-51, table 3, fig. 11, bibliogr. items 22.
Evaluation of the condition of the support of an underground structure is a conclusion of all activities related to the diagnosis of the object. The obtained numerous data require an unambiguous analysis and interpretation. The methods allowing for determination of the magnitude and distributions of values change of individual parameters characterizing the support of a working as against to de- signed values should be used for this purpose. The article presents general possibili- ties and selected examples of methods of assessing the structure of support of the mine workings using the basis of single-parameter and multi-parameter analysis.
Год XIX 2013 № 4 Издаeт: OОО „Выдавництвo Гурничe”
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
БОБЕК Р., СЬЛЕДЗЬ Т., РАТАЙЧАК А., ГЛУХ П.: Сравнение крепей ŁPKO и ŁPSp в разрезе лавы в пласте в сложных геолого-горных ус- ловиях в шахте «Кнурув-Щигловице». Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, № 4, с. 1-9, табл. 4, рис. 19, библиогр. поз. 5.
Разрезы лавы, называемые иначе сбойками являются примером много- габаритных выработок, возведенных в поддерживающей либо поддержива- юще-анкерной крепи, основной задачей которых является предоставление возможности эффективного закрепления комплекса для работы в лаве с при- менением современных технологий, а дальше предоставление возможности безаварийного начала подвигания лавы. В статье представлено сравнение поддерживающих крепей типа ŁPKO и ŁPSp вместе с их упрочнением, закрепленных в разрезе (сбойке) лавы № 8 в пласте 408/2 в сложных геоло- го-горных условиях (влияние остатков после разработки, большая глубина локализации) в шахте «Кнурув-Щигловице». Представлено технологию закрепления комплекса для работы в лаве.
МАРОШЕК З., СИОДЛАК Л.: Результаты упрочнения сопряжений штреков с помощью канатных инъекционных анкеров в шахте «Земо- вит». Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, № 4, с. 10-18, табл. 1, рис. 9, библиогр. поз. 20.
В статье представлено технологию применяемую для закладки канатных инъекционных анкеров HTT-UXG для упрочнения горного массива в районе сопряжения штрека 670а со штреками 663 и 663а в Каменноугольной шахте
«Земовит». Представлено результаты такого упрочнения. Из опытов вытекает возможность значительного понижения количества ремонтов невралгических участков выработок через менее дорогостоящее упрочнение горного массива высоким анкерованием с возможностью нагнетания вяжущего.
БОБЕК Р., СЬЛЕДЗЬ Т., РАТАЙЧАК А., ГЛУХ П.: Упрочнение под- держивающей крепи района сопряжения лава – нижний штрек в одно- стороннем окружении выработанного пространства с использованием низкого анкерования. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, № 4, с. 19-28, табл. 5, рис. 13, библиогр. поз. 9.
В статье представлено опыты из шахты «Кнурув-Щигловице» Отделение
«Кнурув», в области поддержания крепи сопряжения лава – нижний штрек (конвейерный), а также его района с использованием низкого анкерования в условиях одностороннего окружения заваленным выработанным простран- ством, влияния части пласта оставленной в выработанном пространстве, а также влияния остатков после разработки, с деформацией штрека вне об- ласти предметных влияний.
РЕМБЕЛЯК Т., КУДЕЛЯ Я., КУЧ М., КРЕЛЛЯ Я.: Инъекционное упрочнение горного массива в кровле перекреляемого сопряжения уклона со сбойкой в шахте «Пяст». Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013,
№ 4, с. 29-34, табл. 1, рис. 5, библиогр. поз. 4.
В шахте «Пяст» проводят много перекреплений выработок большой протяженности с ржавеющей крепью, без ограничения их основных рабочих функций. Повышение безопасности во время проведения перекреплений получаем через применение опережающего инъекционного упрочнения горного массива. В статье представлено примерную технологию пере- крепления сопряжения уклона со сбойкой в посадочную станцию, которой предшествует инъекционное упрочнение горного массива.
C нoвым
Годoм 2014
Год XIX 2013 № 4 Издаeт: OОО „Выдавництвo Гурничe”
BUDOWNICTWO GÓRNICZE I TUNELOWE
РЕМБЕЛЯК Д., КОТЛЬОЖ Г., ГРУНТОВСКИ З.: Защита верхнего штрека от последствий разработки пласта лавой в шахте «Покуй».
Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, № 4, с. 35-39, табл. 2, рис. 4, би- блиогр. поз. 2.
В статье описано применение высокого анкерования кровли в шахте
«Покуй» в верхнем штреке 413 в пласте 413/2 на участке влияний лавы 177 в пласте 416 нижний слой. Анкерование дало ожидаемый результат, так как в этом штреке не заметили повреждения крепи. На основании наблюдений за результатами примененного метода защиты верхнего штрека от влияний горных работ в пласте – спутнике можно отметить, что это самый эффектив- ный метод среди применяемых до сих пор в шахте «Покуй».
ДУЖИ С.: Диагностика и методы оценки технического состояния горных выработок. Часть 5. Методы оценки технического состояния крепи горных выработок на основании результатов испытаний и на- блюдений. Budownictwo Górnicze i Tunelowe 2013, № 4, с. 40-51, табл. 3, рис. 11, библиогр. поз. 22.
Оценка состояния конструкции крепи подземного сооружения является подытоживанием всех мероприятий связанных с диагнозированием объекта.
Полученные многие данные требуют однозначного анализа и интерпрета- ции. Для этой цели следует использовать методы позволяющие определить размеры и распределение изменений величин отдельных параметров харак- теризующих крепь выработки по отношению к проектируемым величинам.
В статье представлено общие возможности, а также избранные примеры методов оценки состояния конструкции крепи горных выработок исполь- зующих основы однопараметрического и многопараметрического анализов.
BUDOWNICTWO
GÓRNICZE
KWARTALNIK NAUKOWO-TECH NICZ NY
ROK XIX GRUDZIEŃ 2013
NR 4
Adres do korespondencji:
e-mail: piotr-gluch@wp.pl
mgr inż. Roland Bobek mgr inż. Tomasz Śledź mgr inż. Adam Ratajczak
Kompania Węglowa SA, KWK „Knurów-Szczygłowice”, Knurów
dr inż. Piotr Głuch
Politechnika Śląska, Gliwice
Porównanie obudowy ŁPKO i ŁPSp w rozcince ściany wydobywczej
w trudnych warunkach geologiczno-górniczych w kopalni „Knurów-Szczygłowice”
1. Wstęp
Rozcinki ścianowe, zwane również przecinkami bądź dowierzchniami zbrojeniowymi, są wyrobiskami górni- czymi o szerokości sięgającej nawet do 7,5 m, a z uwagi na wielopokładową eksploatację pokładów węgla są również wyrobiskami w zasięgu wpływów zaszłości eksploatacyj- nych. Rozcinki ścianowe są projektowane w obudowach podporowych, które swym kształtem pozwalają na zabu- dowę w nich sekcji obudowy zmechanizowanej, unikając jednocześnie kłopotliwego wypełnienia (kasztowania)
przestrzeni między sekcją obudowy zmechanizowanej a obudową rozcinki. Przykładem tego typu obudów pod- porowych są obudowy typu: ŁPrW, ŁPKO, ŁPSp, OŁS lub ŁPrO. Alternatywnym rozwiązaniem obudowy roz- cinki ścianowej może być również zastosowanie obudowy podporowo-kotwiowej [2, 3] lub samodzielnej obudowy kotwiowej [1].
Konstrukcja obudowy podporowej rozcinki ścianowej powinna przede wszystkim zapewnić stateczność wyro- biska oraz powinna pozwolić na uniknięcie dodatkowych jej wzmocnień, które w znacznym stopniu utrudniają późniejsze zbrojenie ściany.
Kopalnia „Knurów-Szczygłowice” Ruch „Knurów”
ma bogate doświadczenia w zakresie stosowania obudów podporowych i podporowo-kotwiowych w rozcinkach
ścianowych z uwzględnieniem zróżnicowanych warun- ków geologiczno-górniczych [2], dlatego też dla nieko- rzystnych warunków geologiczno-górniczych w rejonie rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2 (wpływ zaszłości eksploatacyjnych, głębokość eksploatacji około 850 m), kopalnia przedmiotową rozcinkę zaprojektowała i wy- konała w obudowie podporowej typu ŁPKO oraz ŁPSp.
2. Warunki geologiczno-górnicze w rejonie rozcinki nr 8
w pokładzie 408/2
Rozcinkę ściany nr 8 zaprojektowano w pokładzie 408/2, którego grubość wynosiła od 1,8 do 2,0 m, nato- miast jego nachylenie wahało się w granicach od 13° do 18°. Długość projektowanej rozcinki wyniosła 250 m.
Strop pokładu 408/2 w tym rejonie stanowiły naprze- mianległe warstwy iłowca i mułowca, natomiast w spągu pokładu zalegają również warstwy mułowca i iłowca.
Rozcinka ściany nr 8 została zaprojektowana na głębo- kości około 850 m w rejonie zaszłości eksploatacyjnych obejmujących następujące pokłady:
• pokład 405/3 zalegający w odległości pionowej około 107 m,
• pokład 407/1 zalegający w odległości pionowej około 41 m,
• pokład 408/1 zalegający w odległości pionowej około 12 m.
Usytuowanie rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2 w kopalni „Knurów-Szczygłowice” względem wymie- nionych zaszłości eksploatacyjnych przedstawiono na rysunkach: 1, 2 i 3.
Rys. 1. Wycinek mapy pokładu 408/2 z naniesioną rozcinką ściany nr 8
oraz z naniesionymi zaszłościami eksploatacyjnymi w kopalni „Knurów-Szczygłowice”
Rys. 2. Przekrój A-A – usytuowanie krawędzi pokładów względem rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2 w kopalni „Knurów-Szczygłowice”
Rys. 3. Przekrój B-B – usytuowanie krawędzi pokładów względem rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2 w kopalni „Knurów-Szczygłowice”
3. Parametry geomechaniczne górotworu w rejonie lokalizacji rozcinki
ściany nr 8 w pokładzie 408/2
W rejonie rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2 wy- konano badania wytrzymałościowe skał stropowych przy użyciu penetrometru otworowego. Średnia wytrzymałość na ściskanie pakietu skał sięgających do 7 m w głąb stropu wynosiła RCśr = 36,47 MPa, natomiast wytrzymałość na ściskanie pokładu 408/2 wynosiła RCw = 13 MPa. Graficzne przedstawienie badań penetrometrycznych wraz z profilami geologicznymi przedstawiono na rysunkach: 4, 5, 6 i 7.
4. Konstrukcja obudowy podporowej rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2
Rozcinka ściany nr 8 w pokładzie 408/2 została wy- drążona kombajnem chodnikowym AM-50zw po wzniosie nieprzekraczającym 18°. Obudowę podporową w pierw- szym odcinku rozcinki (około 200 m) stanowiła obudowa
podporowa łukowa ŁPKO-V32/8/8 (rys. 8) wykonana ze stali o podwyższonych parametrach mechanicznych S480W. Drugi odcinek rozcinki (około 50 m) wykonano w obudowie podporowej łukowej ŁPSp-V32/4/6,2×3,5 (rys. 9) ze stali o podwyższonych parametrach mecha- nicznych S480W. Rozstaw odrzwi obydwu typów obu- dowy wynosił d = 0,75 m, a wymagane wzmocnienie wynikające z obliczeń stanowiły stojaki stalowe typu SV, budowane na bieżąco wraz z postępem przodka poza strefą manewrową kombajnu chodnikowego, tzn. 15 m od czoła przodka. Strefa manewrowa kombajnu była dodatkowo stabilizowana przy pomocy dwóch podciągów stalowych, mocowanych do łuków stropnicowych, przy czym jeden z podciągów był na bieżąco przebudowywany wraz z postępem przodka, natomiast drugi podciąg stanowił stabilizację obudowy na całej długości rozcinki podczas wprowadzania sekcji obudowy zmechanizowanej do szeregu. Łuki ociosowe obudowy ŁPKO oraz ŁPSp były łączone przy zastosowaniu dwóch strzemion dwujarzmo- wych, natomiast łuki stropnicowe łączono przy pomocy trzech strzemion dwujarzmowych.
Rys. 4. Graficzne przedstawienie otworu
penetrometrycznego Gp-50/12 Rys. 5. Profil geologiczny otworu penetrometrycznego Gp-50/12
Rys. 6. Graficzne przedstawienie
otworu penetrometrycznego Gp-63/12 Rys. 7. Profil geologiczny otworu penetrometrycznego Gp-63/12
Rc, MPa Rc, MPa
głębokość H, mgłębokość H, m
Widok rozcinki ściany nr 8 w obudowie typu ŁPKO i ŁPSp z zabudowanym wzmocnieniem w postaci stoja- ków SV oraz z zabudowanym przenośnikiem ścianowym, został przedstawiony na rysunkach 10 i 11.
5. Porównanie podstawowych parametrów technicznych i wytrzymałościowych
Porównanie podstawowych parametrów technicznych obudów ŁPKO-V32/8/4 [4] i ŁPSp-V32/4/6,2×3,5 [5] – takich jak m.in. długość łuków stropnicowych, długość łuków ociosowych – przedstawiono w tablicy 1.
Porównanie wskaźnika nośności WN przedmiotowych obudów [4, 5] dla poszczególnych typów stali przedsta- wiono w tablicy 2.
6. Porównanie momentów zginających oraz stanu naprężeń
Obliczenia nośności odrzwi obudowy podporowej roz- cinki ściany nr 8 dla przedmiotowych typów obudów prze- prowadzono za pomocą programu komputerowego MES o nazwie PRO-MES5.0 PROGRAM RAMA 3D. Odrzwia obudowy zostały podane obciążeniu jednostkowemu Rys. 8. Konstrukcja obudowy ŁPKO-V32/8/8
1 – łuk ociosowy, 2 – łuk stropnicowy, 3 – strzemię dwujarzmowe górne, 4 – strzemię dwujarzmowe środkowe, 5 – strzemię dwujarzmowe dolne
Rys. 9. Konstrukcja obudowy ŁPSp-V32/4/6,2x3,5 1 – łuk ociosowy, 2 – łuk stropnicowy, 3 – strzemię dwujarzmowe górne, 4 – strzemię dwujarzmowe dolne, 5 – strzemię dwujarzmowe środkowe
Rys. 10. Widok rozcinki ściany nr 8 w obudowie ŁPKO-V32/8/8 z zabudowanym wzmocnieniem i przenośnikiem ścianowym
W = 3,38 m W = 3,5 m
S = 6,1 m S = 6,2 m
q = 100 kN/m. Obciążenia obudowy zrealizowano w po- staci obciążenia ciągłego, które działa na jednostkę szero- kości odrzwi. Analizowano obciążenie ciągłe równomierne pionowe działające na całej szerokości odrzwi o wartości jednostkowej, traktowane jako najmniej korzystne.
Wartości momentów zginających dla obudowy ŁPKO i ŁPSp przedstawiono na rysunkach: 12, 13, 14 i 15.
Tablica 1. Porównanie podstawowych parametrów technicznych analizowanych odrzwi
Lp. Parametr ŁPKO-V32/8/8 ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
1. Szerokość odrzwi S, mm 6 100 6 200
2. Wysokość odrzwi W, mm 3 380 3 500
3. Długość łuku ociosowego Lo, mm 3 225 3 415
4. Długość łuku stropnicowego Ls, mm 3 225 3 430
5. Promień gięcia łuku ociosowego Ro, mm 2 610 6 350
2 055
6. Promień gięcia łuku stropnicowegoRs, mm 2 610 2 055
7. Masa odrzwi, kg 414,0 439,8
Tablica 2. Porównanie wskaźnika nośności WN analizowanych odrzwi
Lp. Typ stali ŁPKO-V32/8/8 ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
1. WN, MN/m dla stali: 25G2, 34GJ, 31Mn4 0,1394 0,1380
2. WN, MN/m dla stali: S480W, S480, G480V 0,1674 0,1550
Porównanie wartości momentów zginających w odrzwiach obudowy ŁPKO i ŁPSp przedstawiono w tablicy 3.
Stan naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPKO i ŁPSp przedstawiono na rysunkach: 16, 17, 18 i 19.
Porównanie maksymalnych wartości naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPKO i ŁPSp przedstawiono w tablicy 4.
Rys. 11. Widok rozcinki ściany nr 8 w obudowie ŁPSp-V32/4/6,3×3,5 z zabudowanym wzmocnieniem i przenośnikiem ścianowym
Tablica 3. Porównanie wartości momentów zginających analizowanych odrzwi
ŁPKO-V32/8/8 ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
Mmax, N/m Mmin, kN/m Mmax, kN/m Mmin, kN/m
bez stojaka z stojakiem bez stojaka z stojakiem bez stojaka z stojakiem bez stojaka z stojakiem
81,39 51,02 -62,75 -47,10 85,07 50,80 -57,36 -36,24
Rys. 12. Wykres momentów zginających w odrzwiach obudowy ŁPKO-V32/8/8
Rys. 14. Wykres momentów zginających
w odrzwiach obudowy ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
Rys. 13. Wykres momentów zginających w odrzwiach obudowy ŁPKO-V32/8/8 wzmocnionej stojakiem stalowym typu SV
Rys. 15. Wykres momentów zginających
w odrzwiach obudowy ŁPSp-V32/4/6,2×3,5 wzmocnionej stojakiem stalowym typu SV
Tablica 4. Porównanie maksymalnych wartości naprężeń analizowanych odrzwi
ŁPKO-V32/8/8 ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
σmax, MPa σmax, MPa
bez stojaka z stojakiem bez stojaka z stojakiem
814,80 545,20 820,00 544,00
Rys. 16. Stan naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPKO-V32/8/8
Rys. 18. Stan naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPKO-V32/8/8
wzmocnionej stojakiem stalowym typu SV
Rys. 17. Stan naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
Rys. 19. Stan naprężeń w odrzwiach obudowy ŁPSp-V32/4/6,2×3,5
wzmocnionej stojakiem stalowym typu SV
7. Technologia zabudowy kompleksu ścianowego
Konstrukcja obudowy podporowej rozcinki ściany nr 8 w pokładzie 408/2, zarówno ŁPKO-V32/8/8 jak i ŁPSp -V32/4/6,2×3,5, została zaprojektowana w taki sposób, aby umożliwić transport kompletnych zestawów sekcji obudowy zmechanizowanej bezpośrednio do rozcinki przy użyciu podwieszanej kolejki spalinowej, pozwalając tym samym na zwiększenie bezpieczeństwa pracy, eliminując niebezpieczne przeładunki na poszczególne środki trans- portowe, a także przyspieszając sam proces zabudowy zestawów sekcji obudowy zmechanizowanej.
Sposób zabudowy stojaków stalowych SV, stano- wiących wzmocnienie obudowy, a także mających za zadanie przejęcie dodatkowe obciążenie od podwieszonej kolejki spalinowej, umożliwił w pierwszej kolejności zabudowę trasy przenośnika ścianowego przy pomocy podwieszanej kolejki spalinowej, a następnie na prze- budowę trasy kolejki podwieszanej do transportu sekcji obudowy zmechanizowanej. Ustawianie sekcji obudowy zmechanizowanej do szeregu zostało realizowane przy pomocy kołowrotu hydraulicznego zabudowanego nad przedmiotową rozcinką.
8. Podsumowanie
Rozcinka ściany nr 8 w pokładzie 408/2 w kopalni
„Knurów-Szczygłowice” Ruch „Knurów”zostały zapro- jektowana, a następnie wykonana w trudnych warunkach geologiczno-górniczych (wpływ zaszłości eksploatacyj- nych, duża głębokość lokalizacji wyrobiska) w obudowie podporowej ŁPKO-V32/8/8 oraz ŁPSp-V32/4/6,2×3,5 przy ich wzmocnieniu pojedynczym stojakiem stalowym typu SV. Zaprojektowane wzmocnienie obudowy oraz przyjęty rozstaw odrzwi obudowy pozwolił na wykonanie przedmiotowej rozcinki z zachowaniem pełnych gabary- tów ruchowych, umożliwiając prowadzenie transportu kompletnych zestawów sekcji zmechanizowanych przy pomocy podwieszanej kolejki spalinowej.
Rozcinkę wykonano w dwóch typoszeregach odrzwi obudowy (ŁPKO i ŁPSp) o zbliżonych parametrach technicznych i wytrzymałościowych. Analiza momen- tów zginających oraz maksymalnego stanu naprężeń w odrzwiach obudowy pozwala stwierdzić, że odrzwia te przy określonym obciążeniu jednostkowym charakte- ryzują się porównywalnymi wielkościami, zapewniając tym samym stateczność konstrukcji oraz bezpieczeństwo pracy załóg przodkowych.
WARUNKI PRENUMERATY KWARTALNIKA
„Budownictwo Górnicze i Tunelowe”
Zamówienie prosimy składać pod adresem:
„Wydawnictwo Górnicze” Sp. z o.o.
40-048 Katowice, ul. T. Kościuszki 30
Można również dokonać wpłat w bankach lub urzędach pocztowych
na ogólnie dostępnych blankietach, przekazując środki do „Wydawnictwa Górniczego”
na konto: ING – Bank Śląski SA nr 90 1050 1214 1000 0007 0002 1686 Na blankiecie wpłaty należy czytelnie podać tytuł zamówionego czasopisma,
liczbę egzemplarzy, okres prenumeraty oraz własny adres.
Cena prenumeraty na cały rok wynosi 184,00 zł
Styczeñ ■ 2014 ■ Grudzieñ
LITERATURA
1. Barczyk J., Korus H., Dubiel G., Skłodowski B., Głuch P.:
Dowierzchnia zbrojeniowa w samodzielnej obudowie kotwiowej – komfortowe wyrobisko przygotowawcze. Mat. konf. „Nowo- czesne Technologie Górnicze”, Ustroń 2000, s. 55–74
2. Bobek R., Śledź T., Mąka B., Ratajczak A., Głuch P.:
Doświadczenia ze stosowania obudów podporowych i pod- porowo-kotwiowych w przecinkach ścianowych w kopalni
„Knurów-Szczygłowice” Ruch „Knurów”. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN 2012, nr 82, s. 99–113
3. Nierobisz A.: Obudowa podporowo-kotwiowa dla roz- cinek rozruchowych ścian – przykłady zastosowań. Mat. konf.
„Nowoczesne Technologie Górnicze”, Ustroń 2006, s. 131–155
4. Dokumentacja techniczno-ruchowa. Typoszereg odrzwi łukowej z kształtownika V29 i V32. Typ ŁPKO. Huta „Łabędy”
SA, Gliwice 2009
5. Katalog typoszeregów odrzwi obudów podatnych spłaszczonych. Europejskie Technologie Górnicze Sp. z o.o., Sławków 2012
Artykuł zredagowano na podstawie referatu wygłoszonego na Międzynarodowej Konferencji Naukowej
„XI Szkoła Geomechaniki”
Ustroń, 15–18.10.2013 r.
Adres do korespondencji:
e-mail: z.maroszek@kwsa.pl l.siodlak@kwsa.pl
1. Wstęp
Najważniejsze zadania obudowy podporowej to zapewnienie bezpieczeństwa pracującej załodze i zacho- wanie funkcjonalności wyrobisk korytarzowych w zało- żonym okresie. Zadania te są spełniane dopóki obudowa może przejmować obciążenia górotworu. Doświadczenia wielu kopalń dowodzą, że szczególnie łatwo dochodzi do utraty stateczności wyrobisk korytarzowych zlokalizowa- nych w strefach zaburzeń tektonicznych oraz w strefach wzmożonych ciśnień wywołanych wpływem krawędzi eksploatacyjnych lub eksploatacją górniczą. W takich przypadkach nawet nowa, zagęszczona odrzwiowa obu- dowa podporowa ulega zdeformowaniu, a wymagane przepisami gabaryty przekroju poprzecznego wyrobiska nie są już zachowane. Przywrócenie funkcjonalności ta- kich wyrobisk wymaga kosztownych przebudów, podczas których bardzo często zachodzi konieczność do wyłącze- nia wyrobiska, bądź też do częściowego ograniczenia jego użytkowania. Wyłączenie z ruchu wyrobiska o ważnym dla kopalni znaczeniu jest ogromnym utrudnieniem.
Kopalnia „Ziemowit”, jak i inne kopalnie, boryka się z trudnościami z utrzymaniem chodników przyścianowych oraz skrzyżowań tych chodników. Eksploatacja pokładu wywołuje koncentrację naprężeń, która ma zasadniczy wpływ na stan obudowy wyrobisk. W rejonie pokładu 308, w którym zlokalizowane są skrzyżowania chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a, obserwowano szczegól- nie wyraźne wpływy eksploatacji na obudowę wyrobisk.
W trakcie biegu ściany oraz po jej zakończeniu, przyległe chodniki były deformowane, objawiało się to zaciskaniem obudowy i wyciskaniem spągu.
Opisane sytuacje obserwowano w każdym przypadku eksploatacji ścianowej w tym rejonie. Dotychczasowe sposoby przeciwdziałania degradacji wyrobisk przygo- towawczych polegały przeważnie na likwidacji skutków
mgr inż. Zbigniew Maroszek, mgr inż. Łukasz Siodłak
Kompania Węglowa SA, KWK „Ziemowit”, Lędziny
Efekty wzmocnienia górotworu w rejonie skrzyżowań chodników
za pomocą kotwi linowych-iniekcyjnych w kopalni „Ziemowit”
działania wzmożonych obciążeń wywołanych eksploata- cją. Dokonywano przebudów chodników i co najtrud- niejsze, również przebudów skrzyżowań tych chodników.
Wysokie ceny stali oraz sytuacja ekonomiczna kopalń skłaniają do poszukiwaniu alternatywnych rozwiązań.
Takim rozwiązaniem może być, między innymi, wzmac- nianie górotworu długimi kotwiami linowo-iniekcyjnymi zabudowanymi między odrzwiami obudowy ŁP. Zabieg ten powoduje zmniejszenie obciążenia obudowy i wy- ciskania spągu wyrobiska oraz ogranicza zasięg opadu skał stropowych. Wytworzenie płaszcza uszczelniająco- -wzmacniającego w otoczeniu wyrobisk korytarzowych zapewnia lepszą współpracę obudowy ŁP z górotworem.
Analiza numeryczna pokazuje korzystniejszy rozkład naprężeń górotworu w otoczeniu takiego wyrobiska.
W związku z opisanymi trudnościami kopalnia „Ziemo- wit” podjęła próbę zabezpieczenia skrzyżowań chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a przez wzmocnienie góro- tworu za pomocą kotwi linowych i wtłoczeniem spoiwa mineralno-cementowego.
2. Możliwości stosowania kotwi linowych
Kotwie linowe w górnictwie polskim znalazły już zastosowanie do wzmacniania stropów wyrobisk chod- nikowych przed frontem ściany, do kotwienia spągu oraz ociosów wyrobisk. Jak pokazują dotychczasowe doświadczenia, kotwie linowe mogą być również przy- datne do zabezpieczania skrzyżowań chodników. Pozwa- lają wzmocnić tradycyjną obudowę podporową poprzez podwieszanie do nienaruszonych skał stropowych odrzwi obudowy. Jest to możliwe praktycznie w każdych warun- kach. Doświadczenia kopalń niemieckich wskazują na możliwość wyeliminowania tym sposobem dodatkowych podciągów szynowych i potrzebę zagęszczenia odrzwi obudowy podporowej. Wzmocnienie skał i obudowy poprzez stosowanie kotwi chroni kopalnię przed koniecz- nością częstych przebudów skrzyżowań.
Kotwie linowo-iniekcyjne można z powodzeniem stosować na skrzyżowaniach utrzymywanych już przez pewien czas, a także w fazie ich wykonywania w mało
jeszcze naruszonym górotworze. Zatłaczane poprzez kotew spoiwo mineralno-cementowe przyczynia się do rekonsolidacji naruszonych warstw skalnych w otoczeniu otworu. Działania takie poprawią dodatkowo parametry wytrzymałościowe skał stropowych oraz ograniczają rozwarstwienie stopu. Kotwie tego typu są szczególnie przydatne do wzmacniania obudowy wyrobisk o długim okresie użytkowania, gdzie spodziewać się można również dużego wzrostu zasięgu strefy odprężenia.
Stosowane dotychczas sposoby wzmacniania obudo- wy skrzyżowań nie zapobiegają zwiększaniu się zasięgu strefy odprężonej w otoczeniu wyrobiska, nie likwidują więc bezpośredniej przyczyny deformacji obudowy.
Zastosowanie kotwi linowo-iniekcyjnych odpowiednio wcześnie, po odsłonięciu stropu, skutecznie zapobiega rozwarstwianiu górotworu. Czas potrzebny na przywróce- nie do użytku zaciśniętego skrzyżowania, w porównaniu z czasem zużytym na jego wzmocnienie kotwiami, jest niewspółmiernie dłuższy, ta sama relacja dotyczy kosz- tów wzmocnienia i przebudowy. Trzyosobowa brygada, wykonująca przebudowę, w ciągu jednej zmiany roboczej jest w stanie przeciętnie wymienić zaledwie pojedyncze odrzwia wraz z opinką. Brygada trzyosobowa oddziału wiertniczego może wywiercić i zabudować kotwie wraz z zatłoczeniem spoiwa, w zależności od warunków stropo- wych, około trzy otwory o długości 8,1 m. Należy również podkreślić, że wzmacnianie górotworu jest rozwiązaniem o wiele bezpieczniejszym.
3. Warunki geologiczno-górnicze rejonu skrzyżowania
Skrzyżowania chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a zlokalizowane są w pokładzie 308 (rys. 1). Pokład ten w przedmiotowym rejonie ma grubość około 2,0 m. Bez- pośrednio nad pokładem zalega warstwa łupku ilastego o miąższości do 6,4 m. Strop zasadniczy tworzą piaskowce różnoziarniste z wkładkami łupku ilastego o miąższości około 38 m. Przekrój geologiczny górotworu w analizo- wanym rejonie pokazano na rysunku 2. W spągu pokładu występuje łupek ilasty, który ma niskie własności geo- mechaniczne oraz ma tendencje do pęcznienia, co może powodować wypiętrzanie spągu.
W pokładzie 308 występuje:
• klasa „A” zagrożenia wybuchem pyłu węglowego,
• V grupa samozapalności węgla,
• I stopień zagrożenia wodnego.
Przed przystąpieniem do projektowania kotwienia górotworu, w rejonie skrzyżowań skontrolowano rozwój strefy odprężonej w warstwach stropowych z wykorzysta- niem kamery introskopowej w podczerwieni, co pozwoliło określić w przybliżeniu kształt strefy odprężonej nad wyrobiskiem. W tych samych otworach wykonywano równoległe penetrometryczne badania własności wy- trzymałościowych skał stropowych, które umożliwiły rozpoznanie zmienności tych własności.
Rys. 1. Lokalizacja skrzyżowań chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a
Analizując wyniki pomiarów zasięgu strefy odprężonej w otoczeniu chodnika i intensywności spękań rozumia- nej jako liczbę szczelin przecinających odcinek otworu o jednostkowej długości, można stwierdzić, że istnieje wyraźnie ukształtowana strefa spękanych skał stropowych ponad wyrobiskiem. Pojedyncze, rozproszone szczeliny występują nawet do wysokości 6,0 m od pułapu wyrobiska.
Szczeliny stwierdzone omawianymi badaniami są wyni- kiem naruszenia równowagi pierwotnej górotworu, która spowodowana jest wykonaniem wyrobiska.
Należy założyć, że w przypadku występowania dużej częstotliwości szczelin łatwiej dochodzi do podziału warstw stropowych na bloki i osłabienia wzajemnego rozparcia tych bloków. W takim modelu górotworu
obciążenie obudowy chodnika będzie co najmniej równe masie odprężonego górotworu znajdującego się ponad wyrobiskiem. Bardzo wysoka wartość wskaźnika RQD = 98,1 % skał stropu – wyznaczona na rdzeniu wiertniczym w tym rejonie wyrobiska – świadczy, że strop lokalnie może zachowywać monolityczny charakter.
Stwierdzono również, że w przedziale wysokości 0–4,0 m od stropu pokładu wytrzymałość na ściskanie tych skał wynosi 4,9 MPa, a w przedziale 0–10,0 m Rc = 18,3 MPa. Wytrzymałość na ściskanie węgla w warunkach
„in situ” wynosi 14,4 MPa, a wytrzymałość na ściskanie łupku budującego spąg – 23,4 MPa.
4. Materiały i zabezpieczenia zastosowane do wzmocnienia skrzyżowań
Do wykonania zabezpieczenia skrzyżowań chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a przy pomocy kotwienia wysokiego użyte zostały atestowane kotwie linowo-in- iekcyjne firmy „HILTI” o nazwie HTT-UXG, z możli- wością wtłaczania spoiwa poprzez zabudowaną wstępnie kotwi (rys. 3). Liny te są na tyle giętkie, że w wąskich i niewysokich wyrobiskach możliwe jest użycie cięgna kotwi o długości nawet kilkunastu metrów (rys. 4). Istot- nymi zaletami tego typu kotwi jest ich dobra przyczepność do spoiwa iniekcyjnego.
Parametry techniczne stosowanych kotwi (rys. 5):
• długość 8,1 m,
• średnica 21,8 mm,
• nośność 573 kN,
• naciąg wstępny 150 kN.
Możliwość wtłaczania spoiwa:
• przenika przez otwory, co eliminuje potrzebę użycia rury odpowietrzającej,
• duża elastyczność.
Do prawidłowego zamocowania kotwi linowych w gó- rotworze ważnym czynnikiem jest dobór odpowiedniego spoiwa. Do parametrów determinujących przydatność spoiwa zaliczamy:
• wytrzymałość końcową spoiwa na ściskanie Rc i przyrost wytrzymałości,
• czas tężenia i wiązania,
• łatwość technologii zatłaczania,
• przyczepność spoiwa do metalu i górotworu,
• lepkość, umożliwiającą również penetrację większych szczelin.
Rys. 2. Profil geologiczny górotworu w rejonie skrzyżowań chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a
Rys. 3. Kotew linowo-iniekcyjna HTT-UXG
1 – lina, 2 – grout stopper one or more (opcjonalnie), 3 – rura gwintowana, 4 – podkładka sferyczna, 5 – wskaźnik obciążenia (opcjonalnie), 6 – łożysko kulowe, 7 – osłona, 8 – nakrętka, 9 – tuleja, 10 – kliny, 11 – odpowietrznik
Rys. 5. Wskaźnik obciążenia
Generalnie można wyróżnić trzy rodzaje spoiw:
• rzadkie zaczyny cementowe i płynne żywice dwuskładnikowe,
• gęste zaczyny cementowe,
• ładunki żywiczne i cementowe.
Podstawową zaletą użytego mineralno-cementowego spoiwa jako środka iniekcyjnego jest jego stosunkowo niewysoka cena. Badania laboratoryjne, a także doświad- czenia kopalniane wykazują, że spoiwo takie osiąga wy- trzymałość na ściskanie powyżej 50 MPa, a czas wiązania wynosi około 1 h. Pozwala to na zwiększenie nośności kotwi już w krótkim czasie po zainstalowaniu. Bardzo ważne są własności reologiczne zatłaczanego spoiwa.
Konieczne jest zachowanie odpowiedniego stosunku w/c.
5. Technologia osadzania kotwi linowych w górotworze
Ustalenie właściwej technologii instalowania kotwi linowych i jej ścisłe przestrzeganie decydują o tym, czy zakładane parametry techniczne w warunkach dołowych będą osiągnięte. Istotnymi elementami instrukcji kotwienia przygotowywanej dla konkretnych warunków powinno być między innymi dobranie długości oraz sposobu wier- cenia otworów kotwiowych (rys. 6).
Podczas wykonywania otworu wiertniczego o średnicy 28 mm z zastosowaniem kotwiarki pneumatycznej TPM TM HILTI (rys. 7), należy zwrócić uwagę, aby głębokość wywierconego otworu była krótsza niż długość kotwi o 150÷200 mm. Przekroczenie średnicy otworu może Rys. 4. Budowa liny kotwiowej
Splot 19 drutów:
– 9 zewnętrznych, – 9 wewnętrznych, – 1 centralny.
Możliwość wtłaczania spoiwa:
– przenika przez otwory, co eliminuje potrzebę użycia rury odpowietrzającej,
– duża elastyczność.
obniżyć nośność zamocowanej kotwi i prowadzić do wy- pływu spoiwa z otworu. Technika obrotowo-udarowa wier- cenia otworu daje odpowiednią chropowatość powierzchni jego ścianek, co sprzyja dobrej przyczepności zaprawy.
Spoiwo dla kotwi linowych przygotowywane było na miejscu ich instalacji. Zastosowano do jego przygotowy- wania agregat pompująco-mieszający PuMa, uzyskujący na wyjściu pompy ciśnienie tłoczonego spoiwa rzędu 30 bar. Pozwoliło to na rozległą iniekcję spękanego góro- tworu warstw stropowych, swym zasięgiem osiągającym pułap ponad 8 m.
W konkretnej sytuacji kotwie HTT-UXG osadzane były na trzech ładunkach klejowych.
Po zażelowaniu kleju wypełniano resztę otworu na pozostałej długości kotwi spoiwem.
Dzięki wysokim parametrom wytrzymałościowym spoiwa oraz szybkiemu wiązaniu i tężeniu zaczynu uzyskiwano znaczne wartości sił utwierdzenia kotwi już w krótkim czasie po iniekcji.
Parametry techniczne kotwiarki zestawiono w tablicy 1.
Rys. 6. Prawidłowo zainstalowana kotew linowo-iniekcyjna HTT-UXG
Tablica 1. Parametry techniczne kotwiarki pneumatycznej TPM TM [6]
Parametry techniczne kotwiarki pneumatycznej TPM TM
Wysokość obrotów 900 obr/min przy 689 kPa
Zużycie powietrza 2 800–3 400 l/min przy 700 kPa
Ciśnienie wody zasilającej/natężenie przepływu wody 700–1 200 kPa/12–13 l/min
Moment dławienia obrotów silnika 251 Nm przy 700 kPa
Moment obrotowy przy użyciu sprzęgła 340 Nm
Maksymalny opór podpory narzędzia
(etap 1/2/3 przy 700 kPa) 11,1 kN/8,9 kN/6,7 kN
Dostępne długości:
złożona/rozłożona od 900 mm/1 800 mm
do 1 700 mm/4 500 mm
Waga 47–54 kg
Poziom hałasu
Poziom wibracji/Nieoznaczoność 90 dB (A)
3 m/s2/ K = 1,5 m/s2
Rys. 7. Kotwiarka pneumatyczna TPM TM
6. Metryka kotwienia
wzmacniającego skrzyżowanie
W celu wzmocnienia skrzyżowań chodnika 670a z chodnikami 663 i 663a, otwory pod kotwie wykonano pionowo do góry. Zastosowano kotwie linowe o śred- nicy 21,8 mm, minimalna nośność tych kotwi, zgodnie z założeniami projektowymi, powinna wynosić 180 kN (18 t). Odpowiednie badania kopalniane potwierdziły, że rzeczywista nośność po iniekcji wahała się od 400 do 450 kN (40÷45 t).
Aby zapewnić wystarczająco mocne podwieszenie warstw stropu bezpośredniego do stropu zasadniczego, przeanalizowano własności mechaniczne skał zalegają- cych ponad wyrobiskiem, w szczególności wykorzystano wyniki badań penetrometrycznych. Na podstawie rozkładu wytrzymałości skał określono minimalną długość kotwi, która dla analizowanych warunków powinna wynosić 6,0 m. Długość całkowita liny powinna w takiej sytuacji wynosić 8 m. Rozmieszczenie otworów kotwiowych w rejonie przedmiotowych skrzyżowań przedstawiono na rysunkach 8 i 9.
7. Efekty zabezpieczenia
Zastosowanie wysokiego kotwienia z iniekcją skał jako zabezpieczenia skrzyżowań chodników w pokładzie 308 można ocenić bardzo pozytywnie. Szczegółowymi obserwacjami efektów wzmocnienia za pomocą pomiarów nie stwierdzono tendencji do deformacji obudowy w re- jonie skrzyżowań, mimo że takie deformacje wystąpiły w chodnikach 670a, 663 i 663a. Wzmocnienie pozwoliło zachować praktycznie niezmienione gabaryty wyrobisk w rejonie skrzyżowań. Wydaje się, że szczególnie ko- rzystny efekt wzmocnienia skrzyżowań osiągnięty został dzięki iniekcji górotworu.
W wyniku iniekcji uzyskano nad wyrobiskami sztyw- ny masyw skalny związany wtłaczaną zaprawą na bazie spoiwa mineralno-cementowego. Wtłaczana zaprawa, w wyniku dużej migracji przez szczeliny, wytworzyła ciągłą strefę skał (rodzaj „płaszcza”). W związku z tym, iż kotwienie oraz zatłaczanie spoiwa były wykonywane ponad strefę spękań, cała odprężona strefa została sca- lona ze strefą nienaruszoną, tworząc mocny blok skał stropowych.
Obserwacje zachowania się otaczającego górotworu i obudowy chodników 670a, 663a i 663 w odcinkach sąsiadujących ze skrzyżowaniem, które wzmocniono poprzez osadzenie kotwi linowo-iniekcyjnych, nasuwają następujące wnioski:
• w chodnikach 670a, 663 i 663a obserwuje się duże ciśnienie górotworu objawiające się zaciskaniem wy- kładki oraz wypiętrzaniem spągu,
• duże ciśnienie w chodnikach objawiają się od- kształceniem podkładek upodatniających użytych do kotwienia,
• w miejscach, gdzie zastosowano kotwie HTT-UXG, przekrój wyrobiska został praktycznie zachowany, widoczne deformacje obudowy zaczynają się w miej- scach, gdzie nie dokonano zabezpieczenia poprzez kotwienie-iniekcyjne.
8. Podsumowanie i wnioski
Technologia osadzania kotwi linowo-iniekcyjnych HTT-UXG dopracowana w KWK „Ziemowit” została pozytywnie przyjęta przez załogę, jest stosunkowo łatwa w wykonaniu i daje dużą pewność dobrego osadzenia kotwi na całej długości otworu. Nabyte w kopalni do- świadczenia w tym zakresie są nie do przecenienia. Bardzo ważne jest wybranie odpowiedniego spoiwa spośród wy- stępujących na rynku. Wykonana zaprawa powinna przez około 20÷30 minut mieć konsystencję umożliwiającą in- iekcję górotworu. Dopiero po tym czasie spoiwo powinno tężeć i nabierać wytrzymałości. Dobrane spoiwo powinno charakteryzować się nieznacznym skurczem, a najlepiej aby miało niewielką ekspansję. Do uzyskania opisanego efektu bardzo ważne jest staranne przestrzeganie wskaź- nika w/c. Wiadomo, że przekroczenie określonej ilości Rys. 8. Rzut pionowy skrzyżowania chodników 670a z 663 w pokładzie 308
Rys. 9. Rzut pionowy skrzyżowania chodników 670a z 663a w pokładzie 308 wody zarobowej powoduje skurcz betonu. Z kolei zaprawa
wykonana przy wykorzystaniu większej ilości wody jest wygodniejsza w użyciu. Jest łatwiej pompowalna, stwa- rza mniejsze opory przy iniekcji górotworu. Stosowanie odpowiedniej konsystencji zaprawy jest bardzo ważne do współpracy kotwi z górotworem.
Załoga, wykonująca kotwienie, powinna być odpo- wiednio przeszkolona i mieć świadomość wpływu po- szczególnych elementów technologii na efekty wzmocnie- nia górotworu. Kontrole nośności kotwi – zainstalowanych w rejonie skrzyżowania – wykazały, że żadna z badanych kotwi nie miała obniżonej nośności. Bardzo ważna jest również pewność, że kotwie wklejone są poza obszar strefy spodziewanego odprężenia do nienaruszonego górotworu.
Tylko wówczas można liczyć na skuteczne podwieszenie warstwy skał ulegających rozwarstwieniu i odprężeniu.
Odcinek osadzenia kotwi w górotworze nieodprężo- nym powinien być dokładnie określony, przeważnie nie krótszy niż 1,0 m. Kontrola zasięgu strefy odprężenia dla wykonania projektu zabezpieczenia wyrobiska jest podstawą opracowania właściwej metryki.
Najłatwiej jest wyznaczyć zasięg rozwarstwień i strefy odprężenia górotworu w stropie wyrobiska przy wykorzy- staniu metody introskopowej.
Nośność zainstalowanych kotwi w danym rejonie stropu powinna zapewnić podwieszenie warstwy skał od- prężonych do górotworu nienaruszonego, zbyt wielkie ich przeciążenie widoczne na podkładkach świadczyć może o zbyt małej liczbie wprowadzonych kotwi.
Kotwie linowo-iniekcyjne HTT-UXG, zastosowane w kopalni do wzmocnienia górotworu stropowego rejonu skrzyżowań, okazały się jednym z najskuteczniejszych sposobów zachowania stateczności wyrobisk w tych bardzo ważnych dla ruchu kopalni punktach. Spoiwo mineralno-cementowe zatłaczane do otworów dodatkowo przyczyniło się do rekonsolidacji naruszonych warstw skalnych w obrębie otworu. Dotychczasowe obserwacje omawianego skrzyżowania wskazują na celowość prowa- dzenia kotwienia wysokiego i stosowania sprawdzonej w praktyce technologii wzmacniania górotworu kotwiami linowo-iniekcyjnymi HTT-UXG.
