Statystyczne badania zależności wielkości strat węgla kamiennego od parametrów górniczo-geologicznych

ZESZYTY NAÜKOWE POLITECHNIKI ŚLISKIEJ Seria» Górnictwo z. 58

_______1974 Nr kol. 399

Antoni Kot

STATYSTYCZNE BADANIA ZALEŻNOŚCI WIELKOŚCI STRAT WĘGLA KAMIENNEGO OD PARAMETRÓW GÓRNICZO-GEOLOGICZNYCH

Streszczenie. W opracowaniu przedstawiono badania zależności wiel- kości strat zasobów węgla kamiennego od parametrów górniczo-geologicz­

nych metodami statystyki matematycznej. Analizą wariancji stwierdzono istotną zależność wielkości strat od kategorii stropu, a rachunkiem ko relacji i regresji istotną zależność wielkości strat od grubości pokła du, głębokości zalegania, uskokowości złoża, wielkości wydobycia rocz­

nego i długości wybiegu przodka.

1. Wstęp

Statystyczne opracowanie ewidencji strat zasobów węgla kamiennego po raz pierwszy zastosował T. Dziura w pracy [i}. Na podstawie danych zawar­

tych w ewidencji strat uzyskanych z 6 kopalń Zagłębia Górnośląskiego, sto­

sując rachunek korelacji i regresji, wyprowadził on zależności wielkości strat "przy wybieraniu" dla poszczególnych systemów eksploatacji od 4 pa­

rametrów górniczo-geologicznych» grubości, kąta nachylenia i głębokości zalegania wybieranego pokładu oraz powierzchni parceli wybranej.

Wyznaczanie równań opisujących zależności wielkości strat, od szeregu parametrów górniczo-geologicznych, jest bardzo istotnym etapem analizy problemu wielkości strat. Równania takie pozwalają bowiem,dla określonych warunków górniczo-geologicznych, obliczyć najbardziej prawdopodobne wiel­

kości strat, z którymi należy się liczyć podczas eksploatacji złoża.

W niniejszym opracowaniu przedstawiono rozszerzony zakres badań zależ­

ności wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych. Zwiększono do 16 liczbę kopalń, z których zgromadzono dane statystyczne, dobierając je tak, aby były w miarę reprezentatywne dla Zagłębia Górnośląskiego. Dużą pomoc w uzyskaniu danych statystycznych okazały działy mierniczo-geolo­

giczne kopalń. Starano się ująć w sposób liczbowy jak największą ilość pa­

rametrów górniczo-geologicznych. Zastosowano dodatkowo analizę wariancyj- ną i kolejną eliminację nieistotnych parametrów.

Na wielkość powstających strat ma wpływ szereg czynników. Jedne z nich są mierzalne, inne mogą jedynie dzielić całą populację na szereg klas.

Ogólnie te czynniki możemy podzielić na parametry geologiczno-złożowe i parametry technlczno-gómicze.

Każde złoże charakteryzuje pewien zespół parametrów geologicznych.Zmie*

nić tych parametrów raczej nie można. Jest jednak możliwe poprzez dobre rozeznanie ich występowanie oraz rozeznanie ich wpływu na straty zaprojek*

tować taki system eksploatacji, aby zminimalizować wpływ tych parametrów na powstawanie strat.

Parametry tecbniczno-gómicze są w dużej mierze zależne od człowieka, od jego wiedzy 1 doświadczenia. Również odpowiednio prowadzona kontrola*

gospodarki złożem, w oparciu o szczegółowe przepisy, może wpłynąó na wiel*

kość powstających strat.

Z parametrów geologicznych wyróżniono« zagrożenia gazowe, pyłowe, sa­

mozapalność, zagrożenia wodne, grubość pokładu, kąt nachylenia pokładu, głębokość eksploatacji, urabialność węgla, charakterystykę stropu i spągu oraz tektonikę.

Z parametrów górniczych« sposób urabiania, obudowy, ładowania i trans­

portu, ilość czynnych przodków wybierkowych, długość przodków, długość wy biegu przodków, postęp przodków, wydajność, zapopielenie węgla surowego.

Wyniki uzyskane z analizy zależności statystycznej wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych mogą Błużyć do prognozowania ich wiel­

kości na etapie projektowania kopalń oraz eksploatacji złoża. Byłoby jed­

nak celowe uzupełnić tę analizę wykorzystując dane z pozostałych kopalń.

Ustalenie szczegółowych normatywów strat może mieć miejsce tylko w opar­

ciu o pełne wykorzystanie danych statystycznych zawartych w ewidencji strat uzupełnionych danymi dotyczącymi parametrów górniczo-geologicznych.

2. Przygotowanie danych statycznych

Dane statystyczne dotyczące wielkości strat w powiązaniu z warunkami górniczo-geologicznymi zgromadzono z 16 kopalń Górnośląskiego Zagłębia Wę­

glowego, wchodzących w skład wszystkich sześciu zjednoczeń przemysłu wę­

glowego. Przy doborze kopalń kierowano się ich reprezentatywnością dla cay łego Zagłębia. Przeprowadzono analizę warunków górniczo-geologicznych ko­

palń i wybrano kopalnie, w których występowała odpowiednia zmienność pa­

rametrów górniczo-geologicznych, takich jak« grupy stratygraficzne, nachy­

lenie i grubość pokładów, głębokość zalegania, charakter warstw stropo­

wych i spągowych, typ węgla, zapopielenie, tektonika, różne zagrożenia.

Przy gromadzeniu danych korzystano' z prowadzonej od 1959 r. statysty­

ki strat węgla kamiennego, ze statystyk techniczno-ruchowych kopalń oraz dokumentacji geologicznej. Materiał ten obejmował wielkości powstałych w latach 1959-1970 strat wszystkich grup dla poszczególnych pokładów i sy­

stemów. Każdej rocznej wielkości strat przyporządkowano odpowiednią war­

tość następujących parametrów górniczo-geologicznych«

1) liczba czynnych przodków wybierkowych w danym roku, 2) głębokość zalegania wybieranych parcel pokładu.

Statystyczne badania zależności wielkości strat.. 87

3) średni kąt nachylenia pokładu w wybieranych partiach, 4) średnia grubość pokładu w wybieranych partiach, 5) ciężar objętościowy przyjęty do obliczeń zasobćw,

6,7,8) liczba uskoków, które przebiegały przez wybierane partie, pokładu w danym roku z rozbiciem na uskoki o zrzucie do połowy grubości po­

kładu, od połowy do całej grubości pokładu i o zrzucie większym od grubości pokładu,

9) średnia długość przodków ścianowych (szerokość zabierek),

10) średnia długość całkowitego wybiegu przodków ścianowych (długość za­

bierek) ,

11) średni postęp miesięczny przodków ścianowych, 12) średnia wydajność przodkowa lub węglowa, 13) typ węgla,

14) średnia urabialność węgla wg Protadiakonowa,

15,16,17) dane charakteryzujące zagrożenia w danym pokładzie,

18,19,20,21) dane charakteryzujące w sposób ogólny wybieranie złoża, 22) klasa stropu wybieranych parcel zgodnie z Przepisami Technicznej Eks­

ploatacji Kopalń Węgla oraz kategoria stropu.

Strop pokładu podzielono na 5 kategorii według jego zachowania się w wybieranym przodku.

Wyróżniono 5 kategorii stropu:

Kategoria A - stropy najsłabsze, opadające natychmiast po odsłonięciu lub z pewnym niewielkim opóźnieniem. Dla ich utrzymania koniecz­

ne jest przypięcie w stropie łaty węgla.

Kategoria B - stropy bardzo trudne do utrzymania, stropy rozpadające się, pełne dziur, obwałów, spękań i szczelin, niebezpieczne stro*

py wiszące na obudowie, łatwo przechodzące w stan zawału, bardzo kruche.

Kategoria C - stropy spękane, dość dobre, łatwo przechodzące w stan zawa­

łu, typowo zawałowe, stwarzające dobre warunki pracy.

Kategoria D - stropy dobre, stwarzające doskonałe warunki pracy, ale prze-*

chodzące w stan zawału w sposób trudny. ° Kategoria E - stropy bardzo mocne i trwałe, w przestrzeni roboczej zapew­

niające doskonałe warunki pracy, ale przy których wybiera­

nie z zawałem nastręcza bardzo duże trudności i niebezpie­

czeństwo.

23) klasa spągu zgodnie z PTEKW,

24) zapopielenie i wilgoć całkowita węgla w pokładzie,

25) zapopielenie, wilgoć całkowita i zawartość kamienia w węglu surowym, 26) zapopielenie i wilgoć całkowita węgla handlowego,

27) średni ciężar właściwy węgla urobionego z pokładu wyznaczany na pod­

stawie prób węgla surowego z oddziałów.

Tablica 1 przedstawia przykład zestawień danych dotyczących strat i para­

metrów górniczo-geologicznych.

tablica 1

S t r a t y a p a r a m e t r y g ó r n ic z o - geologiczne w tatach

KWK , 9 ' 1959 - 1963

Pokład 406/3

System śctonoM/ z zamotam T a b lic a N p 1

O k r e s - /e n e ■

7

m J9SD " 1 9 6 1 )9 6 i /9 6 Í

ton ^| % tor 1 % ton ^| % ton [ % ton | %

270976 389963 5793*8 570219 41/351

I Zesobu m ybrone: /m yd. •s fc o r /- /v j 263th 7 397906 598673 504168 4282/6

straty

kol. t 2 1 5 8 _ *2.9 8943 7':? 19125 3 2 26/04 4.3 16865 2 2 ..

G r u p o 1 ko t. 2 7845 1 3

k o t 3 G r u p o R

G r u p o M

- G, u ? * /2 k a í ¿

O r u p s I 7668 >2.9 8946 2 3 19/25 3 2 33949 5 5 15865 T T

O r t/p i 2

kot. 1 G r u p o U k o t. 2 k o t 3 G ru p o I * E

S lr & y c * t* o w /tł * 71 SB a t* c 19126 23 9*9 16 265 i e s o d o c M o w /ie 2(3 H8 397606 69967J to * ła t 422 2/6

parametrygórniczo- geologiczne

1 munmy. o*fuarem Mjpłaehfecgd 6 8 , 69 6 8 , 69. 09 S5.6S.6i.6PP 65,69,63, 6PP 63,65,6»,OOP

Z Hość ekspłoeiomengch p a ra ł 4 S 4 9 5

3 średnia głabakete zalegania H /a/ 260 280 270 2 7 0 300

4 Średni kgł nachylania pokładu u f ] s - s 5-6 5-6 5-5 5-6

5 średnia grubość pokładu g i k / 1.16 120 124 1.12 n o

6 Cif fa r opiałosc/OMy przyjęły do

ońLi.cztn , ___

__

^{130 130 1.30 1.30 1.30}

pot^ńrrzjkm a^parcal mybronycn 152 186 285 298 190

8 ł/ra b a uskokom h * 4 1 - - - -

- h u b o uskokom 4 < b< g 1 - - - -

10 lica b o u sko ko m h> 3 • - - - - -

11 średnio rzeczym ista d l śdony/m j 110 148 188 n o 130

>2 średnia d/ugość myb/egu CmJ 870 800 835 828 934

>3 śred n i p o słfp m iesięczny [ttfjrj 4 8 2 4 3 0 3 7 2 455 4 9 0

! L m ydo jn o ić przodkow o - 8757 8734 9148 1/027

f i ły p m foło 33 33 33 33 33

16 urobiałność meyła mg Prołodiakon. 0.8 0 8 0 .8 0 8 0.8

17 urabianie M -M H KB K B KB K B

!6_ obudok/a S - P P S -P P S - P P S -P P S -P P

19_ tadem onia P i M M M M M

20_ tra n sp o rt P -K t-sk.tU P - h t- s k tk l P -W -S k ik ł P -k t-sk .ik l. P -W -sk.ikt.

21 kło sa stro p u / kategorio stropu i T c I 1

c

^{/ ! i}

I

^I

c

^{I | C}

22 k ło sa spągu w III /// m III

ż | zapopieranię/młtfornosć earaotyda tufęia z pmózA bruzdo much 1 7 * ] 22 0 3.80 18.17 4.50 /5 0 3.6 12.0 4.5 13.0 4.5 Ü zapopiatamz/ m/gotnotc car*qm/łe

n m eoiy ruromurrt i ‘¿ J ^2~ 5.3 28.7 5.5 314 5 5 3 4 2 5 .8 36.0 5 8 2S_ zapoplłranirf M/ioernote eafkomda tu tuaołu handiemum 12.7 5.2 15.2 5 2 17.1 5.5 18.7 5.5 18.5 5.6

26 WZi/ŚHi* kamienia rttufgło f% ] 2 1 9 19.9 2 1 8 2 2 / 2 1 9

27 ciężar młatdmy nagła sur omega 1 6 0 ISO 154 159 1.58

Statystyczne badania zależności wielkości strat.. 89

Nie ze wszystkich kopalń uzyskano kompletne dane dotyczące parametrów górniczo-geologicznych i dlatego tylko część z nich posłużyła dalej w o- pracowywaniu statystycznej zależności wielkości strat od parametrów gór­

niczo-geologicznych. Pozostałe dane będą służyły dla opisu wpływu tych czynników na wielkość strat w dalszych opracowaniach.

Statystycznie przebadano wpływ parametrów górniczo-geologicznych na wielkość powstających strat zaklasyfikowanych zgodnie z Instrukcją MGiE nr 82 z 1968 r. do:

1. Grupy I, kategorii 1 - stanowiących straty powstające bezpośrednio przy wybieraniu, zależnie od stosowanego systemu eksploatacji (nogi, płoty, węgiel pozostawiony w stropie lub spągu) oraz straty ściśle związane z wybieraniem, jak rozrzut przy strzelaniu, ładowaniu i transporcie.

2. Grupy I, kategorii 1 i 2 - stanowiących, oprócz wyżej wymienionych strat, straty w filarach oporowych chodników i innych wyrobisk, któ­

rych to filarów nie wybrano całkowicie lub częściowo wskutek wzmożone- r

go ciśnienia lub z innych przyczyn oraz węgiel pozostawiony przy uskoV kach, gdy na skutek zniszczenia spoistości górotworu oraz wzmożonego ciśnienia nie można wybrać węgla do samego uskoku.

3. Grup I-IV - stanowiących straty odnoszące się do całego pola eksploa­

tacyjnego, tj. "Straty przy wybieraniu", "Straty w pokładach podebra­

nych", "Straty przy przeróbce mechanicznej", "Straty losowe".

Ten bogaty materiał statystyczny już w trakcie gromadzenia został po­

dzielony na dane z poszczególnych systemów wybierania:

- system ścianowy z zawałem stropu, m = 466

- system ścianowy z podsadzką hydrauliczną, m = 166 - system ścianowy z podsadzką suchą, m = 26

- system zabierkowy z zawałem stropu, m = 113 - system zabierkowy z podsadzką hydrauliczną, m = 72.

Wstępna analiza materiału statystycznego wybranych systemów wykazała konieczność jego dalszego rozklasyfikowania według kategorii stropu i spo- sobu urabiania, jako czynników, które nie można ująć w sposób liczbowy.

3. Metody statystyki matematycznej stosowane w analizie I

Spośród szeregu metod statystycznych stosowano analizę wariancyjną o- raz rachunek korelacji i regresji wielokrotnej. Metody te są szeroko opi­

sane w podręcznikach statystyki matematycznej [2, 4j.

Jak zaznaczono, materiał statystyczny już w trakcie gromadzenia podziel łono według systemów wybierania, kierując się tym, że stosowanie jakiegoś systemu determinowane jest odpowiednim układem warunków górniczo-geolo­

gicznych. T. Dziura w swej pracy stwierdził, że populacje wielkości strat dla poszczególnych systemów mają cechy rozkładu normalnego. Stwierdzenie, że straty mają rozkład normalny, pozwala na daleko idące wnioskowanie sta­

tystyczne i ułatwia wykonywanie obliczeń. W niniejszych analizach ilość obserwacji jest mniejsza i dlatego założono, że wielkość strat ma rozkład t Studenta.

Ponieważ niektóre parametry geologiczno-górnicze są niemierzalne, dla znalezienia wpływu tych czynników konieczne było dalsze rozklasyfikowanie wyników obserwacji wielkości strat.

Zasadniczo stosowano klasyfikację pojedynczą, na grupy, z uwagi na ka­

tegorie stropu. Czynnik ten jest jednym z najważniejszych spośród czynni­

ków wpływających na dobór systemu wybierania. Straty w systemie ścianowym z zawałem podzielono jeszcze z uwagi na sposób urabiania. Tak rozklasyfi- kowane dane poddano analizie wariancyjnej. Założony poziom istotności«»' =

= 0,05.

Stosowano*

1. Test dla dwóch średnich*

gdzie

tśr - statystyka przy pomocy której sprawdzamy hipotezę o równości średnich y1 i y2 (HQ * y1 = y2)

S!j, s| - wariancje wartości średnich (y^, y2) m^, m2 - liczebność prób.

Odczytując z tablic rozkładu t Studenta, przy m^ + m2 - 2 stopniach swobody, ta , porównujemy ją z t^p obliczonym ze wzoru (1). W przypadku /t^r/ ^ ta należałoby odrzucić hipotezę o równości średnich.

2. Dla zastosowania powyższego testu należy sprawdzić równość wariancji obydwu średnich. Sprawdzamy je obliczając wartość statystyki F (roz­

kład F Snedecora)

F = S1 (S.,> S2). (2)

S2

Stawiając hipotezę. HQ, że obydwie wariancje są jednakowe,obliczoną war- tość F porównano z wartością krytyczną *■<* rozkładu Snedecora. Jeś­

li F Fa , należałoby odrzucić hipotezę o równości wariancji.

3. Sprawdzenie, czy dany czynnik ^.'według którego rozklasyfikowano obser­

wacje, odgrywa istotną rolę w kształtowaniu się wielkości strat, wyko­

nano poprzez porównanie poszczególnej wariancji wynikającej z działa­

nia danego czynnika oraz tzw* wariancji' resztowej, czyli wariancji cha.

rakteryzującej błąd losowy. To porównanie odbywa się poprzez zastoso­

wanie testu F Snedecora.

Statystyczne badania zależności wielkości strat.. 91

d i a 1 ■ i , 2 , k C 3 )

k

y ■ i S S yi d ’ gdzie m " S mi (4)

1=1 j=1 i=1

k

1=1

E (y

^{- y)2^}

T T ^ I k mi

‘ E S ( y i 3 - y i ) 2 1 = 1 .1 = 1

(5)

m ■=t t

Obliczoną wartość F ze wzoru (5) porównuje się z wartością krytyczną P odczytaną z tablicy rozkładu P^Snedecora dla poziomu istotności ot = 0,05 i odpowiedniej liczby stopni swobody k - 1 i m - k.

Jeżeli wystąpi zależność P ^ PM , to możemy stwierdzić, że udowodni­

liśmy istnienie wpływu podziału na grupy, czyli wpływu danego czynnika (kategorii stropu) na wielkość strat.

Stosowane testy są w przypadku analizy wielkości strat zasadniczo tyl­

ko przesłankami. Trudno bowiem przyjąć za słuszną tezę o losowości doboru odpowiedniego systemu wybierania bez uwzględnienia warunków górniczo-geo­

logicznych.

Po przeprowadzeniu analizy wariancyjnej przystąpiono do rachunku kore­

lacji i regresji wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych.

Przyjęto liniową postać równania regresji

y “ V o + b1x 1 + b2x2 + • • • + W (6)

Wprowadzono przy wyrazie wolnym b0 zmienną xQ = 1,aby można trakto­

wać bQ podobnie Jak inne współczynniki regresji przy ocenie ich istotno­

ści. Z zastosowaniem rachunku macierzowego i przy cy maszyny cyfrowej obliczono równania regresji dla trzech zmiennych z nychs

y.j - straty grupy I kategorii 1,

%

y2 - straty grupy I kategorii 1+2,

%

y^ - straty grupy I + II + III + IV,

%.

Zmiennymi niezależnymi były:

- liczba czynnych przodków - średnia głębokość zalegania

- średni kąt nachylenia wybranych parcel pokładu

- średnia grubość pokładu

- liczba uskoków o h ś | - liczba uskoków o ^ < h < g - liczba uskoków o h > g - średnia długość ściany

- średnia długość wybiegu ściany

- średni postęp miesięczny przodków wybierkowych - wydobycie.

Zastosowanie maszyny cyfrowej umożliwiło przeprowadzenie kolejnych eli­

minacji nieistotnych zmiennych niezależnych. Analizę zależności wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych przedstawiono w tablicach zbior­

czych ograniczając się do trzech etapów tej eliminacji«

Etap I - przy założeniu, że wielkość strat zależy od wszystkich uwzględ nionych parametrów górniczo-geologicznych.

Etap II - w którym przedstawiono równanie regresji wielokrotnej dające najmniejszy błąd resztkowy zmiennej zależnej.

Etap III - gdźie wszystkie współczynniki równania regresji. wielokrotnej są istotnie różne od zera.

Tymi etapami przeprowadzona została analiza regresji wielokrotnej wiel- kości strat od parametrów górniczo-geologicznych.

W tablicach zbiorczych przedstawiono«

- przedziały wartości zmienpych niezależnych,

- korelacje proste wielkości strat i parametrów górniczo-geologicznych, - funkcje regresji wielokrotnych,

- wartości statystyk t dla stwierdzenia, czy dany współczynnik regresji jest istotnie różny od zera,

- wartości statystyk k - współczynników równania regresji w postaci ze- standaryzowanej, które wskazują, na jaką część swojego' odchylenia stan­

dardowego zmienia się funkcja ze zmianą poszczególnych zmiennych podzie­

lonych przez ich odchylenie standartowe,

- wartości wariancji błędu, błędu standartowego, współczynnika korelacji wielokrotnej oraz wartość statystyki F, dla zastosowania testu P kore­

lacji wielokrotnej.

Odpowiednie wzory i sposoby obliczania przedstawione są w podręcznikach statystyki matematycznej.

4. Wyniki przeprowadzonych analiz

Analizy wariancyjne wielkości strat oraz analizy regresji wielokrotnej wielkości strat i parametrów górniczo-geologicznych prowadzono odrębnie dla poszczególnych systemów eksploatacji z uwzględnieniem głównego ich po­

działu na ścianowe i zabierkowe.

Statystyczne badania zależności wielkości strat.» 93

4.1. System ścianowy z zawałem

Materiał statystyczny z tego systemu był najbardziej bogaty Cm = 466).

Jest to system najczęściej stosowany i najbardziej ekonomiczny. Dla zba­

dania, jaki wpływ na wielkość strat ma kategoria stropu i sposób urabia­

nia, rozklasyfikowano obserwacje według tych czynników. Średnie wartości wielkości strat w poszczególnych, kategoriach i sposobach urabiania oraz wariancje, odchylenia standartowe i statystyki zestawiono w tablicy 2.

Z tablicy tej wynika, że sposób urabiania nie ma istotnego wpływu na wielkość strat. Widać natomiast wyraźnie zależność wielkość strat od ka­

tegorii stropu. Większe straty występują dla kategorii stropu A oraz B, natomiast przy kategoriach stropu C i D są one prawie jednakowe i stosun­

kowo niskie. '

Ponieważ istniała możliwość, że parametry górniczo-geologiczne są róż­

ne w wyszczególnionych grupach obserwacji i w niejednakowy sposób wpływa­

ją na straty, dla każdej z nich oddzielnie przeprowadzono obliczenia ko­

relacji i regresji. Dodatkowo wykonano analizy regresji dlas

- kategorii stropu B, łącznie urabianie mechaniczne i przy pomocy materia­

łu wybuchowego,

- kategorii stropów C+D urabianych mechanicznie i przy pomocy materiałów wybuchowych.

Wyniki obliczeń zestawiono w tablicach zbiorczych (przykład tablica 3) Szczegółowe omówienie zawartych w tych tablicach informacji wydaje się niecelowe i dlatego podano jedynie ogólne uwagi wynikające z tych analiz.

1. Błąd resztkowy jest we wszystkich przypadkach stosunkowo duży. Jego wartość prawdopodobnie nie pozwala na uchwycenie silnych zależności, które intuicyjnie powinny występować.

2. Korelacje proste" nie zawsze wykazują istotną zależność wielkości strat od poszczególnych parametrów górniczo-geologicznych.

3. Współczynniki korelacji wielokrotnej, sprawdzone testem P Snedecora, wskazują na istotną zależność wielkości strat od parametrów górniczo- geologicznych.

4. Najbardziej istotny wpływ na wielkość strat wykazują*

a) dla strat grupy I kategorii 1 - grubość pokładu

- głębokość zalegania - wydobycie

b) dla strat grupy I kategorii 1+2 - grubość pokładu

- głębokość zalegania - liczba uskoków o h <

- liczba uskoków o h ^ g - wydobycie

Analizawielkości strat z uwagi naklasyfikacjądanych wedługkategorii stropu i sposobuurabiania systemścianowyz zawałem

> i

statystyki *

* *i

■es S 65 S

• • . $

<>>' u * k Ł

\

5$

a

* % Sj S

Q n; »5

V 1 1 *

*«J* - k k%

•u•

| S; is 1

U - J * * 5

■ • « j

< k - o i ' k * k i

i t•Si

£ e 5 \

•s u 3 ^

. • . |

k k i

§ ¡8

g § *s

t± ^{t !s fi:0» ose 59w}

•eU) £?

$ CS s

% &

M . ¹

§ fil

3 S 3

l>. hsSł 1 «5 ss

*

3s? i » i 8

os

JĆaj*

Io

»

•Si8 1

u & i

•< *m -3 *

• • . s

hJ> , J i U . k i

3•<

t

18 § f t c

•< *si *s 3

. • . ;

- J i - O * k . k i

«9 1

§ § § i

. . » 5

■ej* -O* k k A

*5 8

■a u

■ 1

-s£ -Oi 9N 1 5 ; 5

•oz |

1 5

k k%

w % & § 3 § %»* t !K *

•ei/t _% ^*_{fi! i} ^*_{i !} ^{s ;}_fi: ^*

tt

i 1

1». 8 5

1

•

1 8 3

2> .

ZM_O M

S - S $

•< *si -4 3

■ ■ i J

• i -oi u . u «

■

fc

* § s i

1 . . 5

-J> i j i VC U >

§ i

& ss t ł J

«4 «4 *< I

• i > s -*>■0» k . k i

e•<

Si S S5 \

«3 *si k" £

1 1 1 5

01 k k i

U) 55

■» Es

•tł 5!

«6 ^£ .¡8_kS ^>9_V» * *5

•s

% S

5S 5

5

«5 &

« i SS

*5 »5

* ss

1» .

K>* 8 *

>•»

Si®s ■Si 59

•s i i

•s Si•s

**

1 -s

*■ i i i

— •

ⁿ

*

* e

* ?

* E

xL ⁵

i E i !

. t

i E i ?

* E Ś s

i 1

E E

2U ^{" *} l ■ i

U ?

E *

9!

E *

Statystyczne badania zależności wielkości strat 95

c 1

I O

I f

U

ł J

£

I

* 1

n

3 1t- * lSS ■5» 1«=5i§

*5»

1

«si

■?

! 1 §$

4

■1Si

| §

Si1Si Si !

8«3 i a s«3^{i t}s»

>?

fe

k 33 1

K Si

i - S

85

** S>

i 1«41CS1

<3 1

<3 4 5?•51§

«ss

<3 i s a;'Si»

*SCi s Si8

N 8«Si 1

«3 4 1Si8

«*>8

«Si 4 1«31

«5i

<3 1 31

s S!

«3

««««

« /m/ u

*

1 Sk

«3

§ «5jI

«S>

k i

*4 «Si 5.- I

sN <5i !

«55 '*• N ss

1

«ss k kN S

H g 1§

N 8*3

«3

••

SC l as .j

a ? i

| §N p*

fe

_Si•?

<s

<3§ i

«Si I !

«3 S?k

«551Si

?*

1 1 Si1

Si1 Si

1 5s 'l1*

«»>

| i = S*

i I NK

«Si8s>

«a.

\ i

«3* i ,■>!

<3

¡3? V

k

«Si 1 U«Si

<s>

Si% Si

«3

¡3 Ofi

<k V<s

-4

§a

|1•< Si+1 3 i 1Si! Si

«3 i H*

t a

a V s> aj 1<3

«3

>»•

«Si«ą>§

N «3«3

£

«Si 1K

«Si*

1

%k| $ k 7

%«4 S5

«s

«31 i 1 ł

RK g

«Si 1

«31 Si1

N N

i ~1 \ J - 1 - ■

1 a

| Si§

«5»I

<3

§<s

*4

§

*

§«

* 8;5» I'1•*§

<3

¡3 k* I<Si

stv

$k

¡3 o k;

i 1 1Hi

Kk Si

§<s k^

«->

■3 I 8*3§

«5»

§<»

>4I Si8

«5§

<3 V 3

<31§ H-«3

§ k^

ł H

; 5$

!?

>?

łv

§ §«*i§

$«Si k 'J8

**>

K 5 K

«Si k

* 1K

<d§ ?k ?<3

>5

£1

«•>

«S1i

§-*

k 1k •k K8

k $

K1 Si

Vę k Si

i?

k15»

«3«3^% a k i Vś1

8«S8 Si

$ k k ika

«33

«3 k

ł 58«3

ŚN

| s a

«Si«3 ki 1«Si1

SN

«Si'»■

<3 CV

§<Si«S) s>

§*5 1 1«Si1

«Si8«Si 1

«Si 1 Sis»

«3 i■3

§ o»Si

kK

«3Si1

■3 ss S

Si

«*

* S"

1«3

<3 5N «Si5; 1«Si1

N

§

«SitH=i

«Si S?*•

*5i

<3a

■i

§

«3I

<3

«Si Sj

«3N sik k

s«3

«Si|«*>

ik

$

«3 1S5 Si1 K

k«3 fs>8§

«3<3 a

«3

1 1 « ! ł|

\

«Si

«M§«Si

*k a 1 18

«Si

<k <v>

<3 1Si

&

«Są1

«Si

«k I«\ 1 k

4 «i

§

<3s RSi

K Rss8

s>

Si

*«o «v>

I ł 8 3 ! 3 k

■O«Si 5

?

*v>

1 S k

?

\

«1Si i>

N

£

»«o

§ i

«»«^

i R

«4 KR

§ -

1<3

Sr«Ni

§ SS §

Sr

S3)

«3 1 a 'k 1K Sh

«3 H-N

§

’k

£ 8

►>i- -*

I f i

- -

X s

1*>

-^{JC £} 3 1 -Jfł .3

V -^M.

l

>■i-^■M £ 8

»1« - j .2

*7m-^Jt 1

£

T>

-^J*

|

*5 M

>

6

*•a IS 1 (

i?N (

•»

5 i*

§ i

; 11Ł •

*u Oi

W• 1

6 a$

l ts

S i

f*»11

«3

•»1

£> >fc »8

c) dla strat grup I + XX + III + IV - wydobycie

- grubość pokładu - ilość uskoków o h ^ - długość wybiegu ściany - postęp

4.2. System ścianowy z podsadzka hydrauliczna i sucha

Analiza wartości, jakie przyjmowały parametry górniczo-geologiczne wy­

kazała, że dla tego systemu nie będzie można określić zależności wielko­

ści strat od liczby uskoków, które przecinały wybrane parcele, jak rów­

nież, że różnice między wielkościami strat grupy I kategorii 1+2 a strat grup I-IV są bardzo nieznaczne. W związku z tym ograniczono się tylko do analizy wielkości strat grupy I kategorii 1 (y^) i strat grupy I-IV (y2).

Obserwacje dotyczące tego systemu rozklasyfikowano ze względu na kate­

gorie stropu na cztery grupy. We wszystkich przypadkach urabianie odbywa­

ło się z zastosowaniem materiału wybuchowego. Istotność wpływu kategorii stropu na wielkość strat badano przez porównanie wariancji wynikającej z działania danego czynnika oraz tzw. wariancji resztkowej. Wartości śred­

nich wielkości strat, wariancje i odchylenie standartowe wraz z analizą statystyczną zestawiano w tablicy 4. W tablicy tej zestawiono również wy­

niki obliczeń dla systemu ścianowego z podsadzką suchą.

Dane statystyczne dotyczące systemu ścianowego z podsadzką suchą odno­

siły się tylko do kategorii stropu C. W analizie obliczono istotność róż­

nic pomiędzy średnimi wielkościami strat dla obu systemów przy tych sa­

mych kategoriach stropu.

Przeprowadzona analiza wariancyjna nie wykazała istotnego wpływu kate­

gorii stropu na wielkość powstających strat. M e ma istotnego wpływu rów­

nież rodzaj podsadzki. Jedynie wielkości strat w przypadku stropów kate­

gorii B są istotnie różne od pozostałych.

Ponieważ jednak, podobnie jak w systemie ścianowym z zawałem, istnieje możliwość eliminowania wpływu kategorii stropu przez szereg innych czyn­

ników górniczo-geologicznych przeprowadzono analizę regresji wielokrotnej dla każdej z grup obserwacji i łącznie dla systemu ścianowego z podsadzką płynną o kategoriach stropu C, D i E.

Wyniki obliczeń zestawiono w tablicach zbiorczych (przykład: tablica 5).

Ogólne uwagi wynikające z danych zawartych w tych tablicach

1. Resztkowy błąd jest dla strat grupy I kategorii I nieco mniejszy, niż dla systemu ścianowego z zawałem. Jednakże i w tym przypadku jego wiel+

kość utrudnia określenie statystycznych zależności wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych.

2. Korelacje proste wielkości strat i parametrów górniczo-geologicznych są słabe.

Statystyczne badania zależności wielkości atrat... 97

i s

I

J „

\

>

1

£ i

tS

O

<

\ ]

a 1

V

l 1 t H 1 w

! 3 • • 1 1 !

& * S * * f 5 N '

T î; ę.

^.

! 1

^»

! '

* » . W K k *0» . •»}^W?

•»

* ' fei * a; , § £ «

•t

_M

35

s 1 1

l>> ^fe

«

«i > • 5

i

i

«-

•

9S

i

1

1

^{' ■}

8‘

1 1 k* J 5 Î « * '

- 5 • • 4 !

§ M 1

^N

? hw

•

f 1 ■* ł

^{* ,}

la t W N - V . V0* j • * * * > > v ¡*

1

m ^*Hi »

K t

■ H* »

X

" *» *

. 3

»

« k

«

! »

* »

i > . *

* 5

•«

* !

5

[ 1

: *

-*•

- 7

E*

O * E“

- i 6

“ ? E

<■

2

ft

3 * •

I *

?

'M>

■J -i ^{í .}

Si•5

V»i

*

1 i

3 s •

\ I .

■j >* k

*>*»

ss

8 I e‘

cdo

•Hf—ł

&

Ecdh

Statystyczne badania zależności wielkości strat.. 99

3. Współczynniki korelacji wielokrotnej są niższe niż uprzednio. W niektó­

rych przypadkach korelacja wielokrotna jest nieistotna na poziomie i- stotności ot = 0,05.

4. Najbardziej istotny wpływ na wielkość strat wykazują»

a) w przypadku strat grupy I kategorii 11

- ilość parcel wybranych - długość wybiegu ścian - wydobycie

b) w przypadku strat grup I-IV - głębokość zalegania - nachylenie pokładu - wydobycie.

4.3. System zabierkowy

Zebrane informacje dotyczące wielkości strat i parametrów górniczo-geo­

logicznych w systemach zabierkowych rozklasyfikowano, z uwagi na sposób kierowania stropem, na zabierkowe z zawałem i zabierkowe z podsadzką hy­

drauliczną oraz ze względu na kategorie stropu. Pełna mechanizacja urabia­

nia w tych systemach nie występowała.

Przeanalizowano wielkości strat grupy I kategorii 1 (y^),grupy I kate­

gorii 1+2 Cy2) i grupy I-IV (y^) przy podziale obserwacji ze względu na kategorie stropu A, B i C+D. Obserwacje dotyczące systemu zabierkowego z podsadzką hydrauliczną nie rozklasyfikowano na kategorie stropu.

Istotność wpływu kategorii stropu na wielkość strat badano, podobnie jak poprzednio, testem analizy wariancji dla wielu średnich. Wyniki ana­

liz oraz średnie wartości strat, ich wariancje i odchylenia standartowe, przedstawiono w tablicy 6. Widać wyraźnie silny wpływ kategorii stropu na wielkość strat.

Dla systemu zabierkowego z zawałem oraz z podsadzką płynną, stropy ka­

tegorii B, C f D i E nie mają istotnego wpływu na wielkość strat.

Również i dla systemów zabierkowych występuje bardzo duże odchylenie standartowe wielkości strat,.co znacznie utrudnia wyciąganie wniosków z analiz statystycznych.

Jako zmienne niezależne dla tych systemów przyjęto»

- wydobycie

- ilość parcel wybranych - głębokość zalegania - nachylenie pokładu - grubość pokładu.

Dla systemu zabierkowego z zawałem przeprowadzono analizę korelaćji i regresji w poszczególnych grupach obserwacji oraz dla grup kategorii A i B oraz B, C i D łącznie. Wyniki analiz zestawiono w tablicach zbiorczych (przykład« tablica 7).

«9O

■36h

>

1

13

2

> ?

Analiza

* $

J t

« i i

t ^§

? * *

S * i ⁱ ss g » » 3S

m i ^{? i ! ? ■}

¿ ta? « * < • « * % *

•» «5 tt

S i

“ w i

»

§

* ! S

l> *

-

^{s? W}_{S !} ^*«5

Ñ♦

V-

i

i

>?

O

N

~ae

<

a § *

l i * í ■ ®!

Ü ¿ / 5 | * . ■ 5! Ü 5 |

i . •« * '5Ü > 5 * V * e S V

«*»

fe

^ss _«X

1

%

% 1

i> - %

H

& $

ar-

i

1

>5

± f

0

1

* 1

- Í S

J Í k

* | t i * ! } i * D

i i i I Í ? ? ? *

ti» >

*>

^%

*(

^«6

*Ń N ••

^**

! » .

« 1

«>*

_{i ;} ^{§ 55}

i

^{! » < ?f?}

^m

^{s e o ° * Í Sł* ł}

0* 1

M

OM

' E

2 5L (Al-IMiuCl 'X Analiza

¡8 * * i $ !

«5» S* $ * SJ ««

1 1 • * '

1

i = * l + « s 1 f « i * ł

S5 Si

**V» S?

§

l> * Sí

N

♦

2

i W

O

N

■3c

M . ? ? ? ! ? ?

. * v 4 V < * v

M 2

*

*

» » §

<r"

JC0

1 i

ȣ

Analiza

■ * T ? ? l , ¡ S v 4 v ¿ r V

19•w

"w $

1 » . R

•

! 2

stropu ^{U J cm}

* t -

O i *

o B "

Statystyczne badania zależności wielkości strat,« 101

o S

o

• HiH rO

Ogólne uwagi wynikające z danych zawartych w tych tablicach»

1. Korelacje proste wielkości strat od uwzględnionych parametrów górniczo- geologicznych są istotne na poziomie istotności * = 0,5.

2. Na wielkość strat poszczególnych grup mają wpływ następujące czynniki»

a) straty grupy I kategorii 1 - grubość, dla wszystkich analiz - nachylenie pokładu

b) straty grupy I kategorii 1+2 - grubość pokładu

- ilość parcel wybranych c) straty grup I-IV

- grubość pokładu

- ilość parcel wybranych.

Dla systemu zabierkowego z podsadzką hydrauliczną istotny wpływ na wiel­

kość strat grupy I kategorii 1 ma ilość parcel wybranych, nachylenie i grubość pokładu} na wielkość strat grupy I kategorii 1+2 - ilość parcel i grubość pokładu; a na wielkość strat grup I-IV nachylenie i grubość po­

kładu.

5. Wpływ czynników górniczo-geologicznych na wielkość powstających strat

Analizy statystyczne wykazały, że największy wpływ na wielkość powsta­

jących strat mają spośród z czynników geologicznych kategoria stropu, gruu bość pokładu, głębokość zalegania, występowanie uskoków i nachylenie po­

kładu, a z czynników górniczych parametry charakteryzujące wielkość pola wybierania.

Inne czynniki, nie objęte analizą statystyczną z uwagi na brak komplet nych danych, mają również pewien wpływ na straty.

Poniżej omówiono wpływ niektórych czynników górniczo-geologicznych na wielkość powstających strat w oparciu o analizy statystyczne, zebrany ma­

teriał statystyczny i obserwacje własne. Ograniczono się do parametrów, których istotny wpływ potwierdziła analiza statystyczna oraz czynników nie objętych tą analizą.

Kategoria stropu

Czynnik ten ma decydujący wpływ na wielkość powstających strat. Naj­

większe straty występują dla pokładów o stropach kategorii A, a następnie kategorii B. Straty w pokładach o stropach kategorii C, D i E są niższe i wykazują małe zróżnicowanie. Duże straty węgla w stropach kategorii A i B spowodowane są najczęściej koniecznością przypinani a warstwy węgla w stro-, pie, nagłymi obwałami i zawałami.