SPOSÓB GRAFICZNEJ PREZENTACJI WYNIKÓW PROGNOZ DEFORMACJI TERENU GÓRNICZEGO WYKONANYCH PRZY UŻYCIU PROGRAMÓW KOMPUTEROWYCH SERII EDN-OPN

(1)

Z ESZ Y TY N A U K O W E PO LITEC H N IK I ŚLĄSK IEJ Seria: G Ó R N IC T W O z. 239

1999 N r kol. 1405

Jan BIA ŁEK

SPOSÓB GRAFICZNEJ PREZENTACJI WYNIKÓW PROGNOZ DEFORMACJI TERENU GÓRNICZEGO WYKONANYCH PRZY UŻYCIU PROGRAMÓW KOMPUTEROWYCH SERII EDN-OPN

Streszczenie. W niniejszym opracow aniu om ów iono niektóre m ożliw ości program ów kom puterow ych serii ED N -O PN opracow anych w Instytucie T echniki E ksploatacji Z łóż Po

litechniki Śląskiej, służących do prognozow ania deform acji terenu górniczego z uw zględnie

niem czynnika czasu. Z aprezentow ano kolejne program y w chodzące w skład pakietu, a na przykładzie w yników obliczeń prognostycznych pokazano ich m ożliw ości graficzne.

GRAPHIC PRESENTATION OF MINING AREA DEFORMATION FORECASTS MADE BY MEANS OF COMPUTER PROGRAMS OF THE EDN-OPN SERIES

Sum m ary. The w ork herein discusses possible functions o f the ED N -PO N softw are pac

kage w hich w as w orked out at the Institute o f M ining Technology o f the Silesian Technical U niversity and used for predicting land deform ation w ith a tim e factor included. Successive program s o f the package w ere presented and their graphic possibilities w ere illustrated on the basis o f forecast calculations.

1. Wstęp

Z agadnienie oprogram ow ania problem atyki poeksploatacyjnych deform acji górotworu zostało podjęte przez B. D rzęźlę [11,12,13] na początku lat siedem dziesiątych. Pierw sze pro

gram y opracow ane przez tego autora działały na EM C O dra 1204, a późniejsze na m aszynach serii O dra 1300. O pracow anie algorytm ów uw zględniających przestrzenny charakter procesu deform acji i złożoność kształtu zrobów w ym agało adaptacji bogatego arsenału środków i po

ję ć z zakresu m echaniki teoretycznej i geom etrii różniczkow ej. A utor oprogram ow ał najeżę-

(2)

ściej stosow ane w P olsce teorie geom etryczno-całkow e W .B udryka - S. K nothego i T. K ochm ańskiego oraz rozw iązanie w łasne [13], P ow stał w ten sposób pakiet około 24 p ro gram ów , które w ciągu kilkunastu lat były w ielokrotnie doskonalone. Program y te zdobyły d u żą popularność w przem yśle, stając się rutynow ym narzędziem pracy działów m ierniczych.

W latach 1986-87 najpopularniejsze z w ym ienionych program ów (m iędzy innym i E15J, E13J, E D G 4) zo stały zaadaptow ane na m ikrokom puter IBM -PC.

Ich cech ą w sp ó ln ą je s t jednakow y, bardzo uniw ersalny sposób num erycznego opisu eks

ploatacji górniczej. U zyskiw ane w yniki prognostyczne dotyczą asym ptotycznego stanu de

form acji w ystępującego po zatrzym aniu w ybierania złoża. Pom inięcie pośrednich (dynam icz

nych) stanów zaaw ansow ania procesu w ybierania i odpow iadających im w artości znacznie u praszcza sposób opisu eksploatacji, gdyż jednocześnie m ożna opisać eksploatację kilku pól ścianow ych. Przyczynia się rów nież do w ysokiej efektyw ności num erycznej opracow anych program ów , je s t je d n a k p rzyczyną pew nych trudności w interpretacji w yników prognozy.

Z agadnienie num erycznego opisu rozw oju eksploatacji w czasie i w ynikających stąd po

średnich stanów deform acji w oparciu o rów nanie różniczkow e S. K nothego było p rzedm io

tem prac J.B iałk a [1,2,3,4,6]. W latach 1978-80 autor opracow ał program y kom puterow e o sym bolach ED 22, E D 62, E D 64, ED 65, które pozw alały na uw zględnienie w prognozie za

rów no statycznych, ja k i dynam icznych w artości deform acji. W ym ienione program y działały na EM C O dra 1305. A u to r w prow adził pojęcie deform acji ekstrem alnych w przyjętym prze

dziale czasu.

O pracow ane do 1986 program y i algorytm y oraz dośw iadczenie w zakresie ich użytko

w ania stanow iły so lid n ą bazę do opracow ania obszernego pakietu program ów now ej generacji pracujących n a m ikrokom puterach.

2. Krótki przegląd programów pakietu EDN-OPN służących

do prognozowania deformacji terenu górniczego z uwzględnieniem czynnika czasu

W w yniku dalszych prac prow adzonych po 1986 r. J. B iałek opracow ał pakiet program ów do prognozow ania deform acji terenu górniczego z uw zględnieniem czynnika czasu działający n a kom puterach serii IB M -PC znany pod sym boliczną n azw ą ED N -O PN .

(3)

Sposób graficznej prezentacji 37

N ajisto tn iejszą cechą om aw ianych program ów je s t uw zględnienie rozw oju eksploatacji w czasie. E ksploatow aną parcelę (ścianę) traktuje się w opisie jako dow olny w ielobok (ilość boków 3 do 27) określony przez w spółrzędne x, y (i ew entualnie z) w ierzchołków w ieloboku.

R ozw ój eksploatacji w czasie je s t opisany następująco:

• zakłada się, że eksploatacja rozpoczyna się od przecinki ścianow ej opisanej bokiem 1-n (pierw szy i ostatni w ierzchołek w ieloboku), a ponadto że front eksploatacji je s t dalej rów noległy do tego boku,

• opisujem y przebieg eksploatacji w czasie podając datę rozpoczęcia w ybierania T r oraz je d n ą lub więcej par liczb określających wybieg ściany Vtj i datę osiągnięcia tego w ybiegu L,.

Isto tn ą konsekw encją zastosow anego opisu eksploatacji w czasie je s t m ożliw ość uzyska

nia prognoz w skaźników deform acji traktow anych jak o przyrost ich w artości od dnia o okre

ślonej dacie do dnia o określonej dacie. Ponadto m ożliw e je s t uzyskanie prognozy ekstrem al

nych w czasie w artości deform acji zw anych rów nież w ielkościam i historycznie najw iększym i.

R y s.l. Z asady o pisu eksplo atacji je d n e g o p o la ścianow ego F ig .l. D escrip tio n p rin cip les for one longw all

A ktualnie program y te są ogólnie znane i rozpow szechnione na w iększości kopalń. W skład w ym ienionego zestaw u w chodzą następujące programy:

I. P rogram y pom ocnicze - słu żące do pozyskiw ania, spraw dzania, w izualizacji danych o eksploatacji górniczej

- SP (Spraw dź Parcele) - program czyta plik dyskow y z opisem eksploatacji i w yszukuje w nim w szelkie błędy form alne. Tw orzy plik o stałej nazw ie LISTPA R C .RO B , do którego przepisuje dane o eksploatacji w raz z kom entarzem o błędach.

- R P (Rysuj Parcele)

- rysow anie na ekranie w ybranych parcel (pokładów ) w raz z selektyw nie w ybranymi elem entam i inform acji o tych parcelach, rysowanie punktów obliczeniow ych, ele

m entów tła (plik G R A N ICA ) i ognisk w strząsów . Program um ożliw ia pełną w izu

alizację rozw oju eksploatacji w czasie, 2

(4)

- rysow anie zaw artości pliku R EJO N Y opisującego w ybrane jed n o stk i tektoniczne (plik rejony tw orzony je st przy liczeniu naprężeń program em S Z la - patrz opis pro

gram ów liczących naprężenia),

- sporządzanie plików (dow olna_nazw a.R P) z wybranym i elem entam i grafiki tw o

rzącym i rysunek, który stanow i dalej tło dla w yników prognoz deform acji i naprę

żeń. Pliki *.RP są dalej przetw arzane przez program D R U K R P i E D N PLO T - sporządzanie pliku LISTRP z opisem eksploatacji (nazw a pokładu, ściany, głębo

kość, w ysokość furty eksploatacyjnej, w spółczynnik kierow ania stropem , daty p o czątku i zakończenia, objętość w yeksploatow ana),

- sporządzanie statystyki w strząsów .

- ZD (Z m ień D ane) - program realizujący następujące zm iany w pliku danych opisujących eksploatację: transform acja w spółrzędnych parcel do innego prostokątnego układu w spół

rzędnych, tw orzenie podzbioru z opisem eksploatacji górniczej prow adzonej w określonym przedziale czasu, odrzucanie parcel nie m ających części w spólnej z obszarem dow olnie zdefiniow anego w ieloboku, obliczanie zasobów , globalne zm iany grubości eksploatacyjnej i głębokości, przesuw anie parcel w stronę upadu.

- E D L IN IA - tw orzenie pliku z opisem ciągu punktów leżących na linii łam anej w równych odstępach. Program um ożliw ia szybkie utw orzenie pliku opisującego obiekty liniow e ta

kie ja k tory kolejow e, rurociągi itp. Plik utw orzony przez program ED LIN IA je s t w ykorzy

styw any przez program EDN1 liczący deform acje oraz przez program RP, który rysuje położenie tych punktów na tle eksploatacji górniczej i sytuacji na pow ierzchni terenu gór

niczego.

- K O N W E R S - zm ienia plik danych z postaci w ym aganej przez program y J.B iałka (niecka dynam iczna, opis czasoprzestrzenny) na postać w ym aganą przez program y B. Drzęźli (niecka statyczna, opis przestrzenny).

- D R U K R P - program w spółpracując z program em RP i program em PL O T firm y Golden Softw are Inc. um ożliw ia uzyskanie na drukarce lub ploterze rysunków eksploatacji o do

w olnej w ielkości i skali. C zyta pliki *.RP utw orzone program em RP. U żytkow nik nie m u

si znać sposobu u żytkow ania pakietu program ów SU RFEF © G olden S oftw are Inc.

- L IN K _D E F * (opracow anie M. Poniew iera [18]) - je st to program pracujący w środow isku graficznym A utoC A D a. U m ożliw ia w ykorzystanie A utoC A D a do pozyskiw ania i w izuali

(5)

Sposób graficznej p re z e n ta c ji. 39

zacji danych w ejściow ych dla program ów obliczających deform ację, ja k rów nież graficz

nego przetw orzenia niektórych w yników prognoz deform acji.

- D IG IT 3* (opracow anie P. B ańka) - odczyt z m apy przy pom ocy digitajzera pokładowej danych o eksploatacji i zapis w pliku dyskow ym . W spółrzędne X, Y i długości w ybiegu ścian odczytyw ane są przy użyciu digitajzera. Pow yższą czynność m ożna rów nież w yko

nać (znacznie w olniej) stosując linijkę i edytor tekstu.

II. Program y liczące deform acje terenu górniczego

- ED N 1 (autor J. Białek) - sporządzanie prognoz deform acji. W yniki w postaci tabulogram u.

O blicza przyrosty w artości deform acji w dow olnie przyjętych przedziałach czasu oraz m aksym alne, ekstrem alne w czasie w artości deform acji. O blicza rów nież odkształcenia za

stępcze, zm niejszone upływ em czasu [9,10], O dkształcenia zastępcze m ogą być uznane za w skaźnik zm niejszających się z upływ em czasu (podlegających relaksacji) naprężeń w układzie fundam enty - grunt. Program EDN1 uw zględnia w sposób przybliżony nachylenie pokładu do około 30°. Program oblicza rów nież m aksym alną prędkość obniżeń pow ierzch

ni.

- E D N 2 - (ściślej ED N 2poc, ED N 2m ap) - zestaw program ów w ykonujących prognozę de

form acji z przedstaw ieniem w yników w form ie m ap izolinii. D eform acje obliczane są w sposób identyczny ja k program em EDN1. N a m apy deform acji m o g ą być autom atycznie naniesione kontury eksploatacji. M apy izolinii m ogą być drukow ane na drukarce lub kre

ślone na ploterze.

- OPN1 (autor J. B iałek) - sporządzanie tabeli opinii działu m ierniczo-geologicznego zgod

nie z w ym ogam i U rzędów G órniczych. D odatkow o, na życzenie, program sporządza ry

sunki kraw ędzi eksploatacji z w ypisanym i param etram i górniczo-geologicznym i uw idocz

niając położenie analizow anego obiektu i w artości deform acji.

- E D N R 1*, E D N R 2* (autor J. Białek) - program y do aktualizacji rzeźby terenu górniczego zm ieniającej się w skutek obniżeń spow odow anych podziem ną eksploatacją górniczą. Pro

gram y w ykorzystują dane o eksploatacji i dane opisujące pierw otną rzeźbę terenu. Dane o rzeźbie terenu to odczytane digitajzerem przy pom ocy program u D IGITP ciągi w spół

rzędnych kolejnych punktów opisujących w arstw ice w ysokości terenu.

III. P rogram y do w yznaczania param etrów teorii ruchów górotw oru w oparciu o p o

m iary geodezyjne

- T G B * (autor J. Białek [6]) - program w yznaczający param etry tgp, A 0br > „a” w oparciu o pom iary obniżeń ustalonej niecki obniżeniow ej.

(6)

- C 1 C 2 * (autor J. B iałek [6]) - program w yznaczający param etry czasow e C |, C 2 rów nania różniczkow ego dw /dt= (C |+ C 2dwi,/dt)[wk(t)-w (t)] w oparciu o pom iary nieustalonej niec

ki obniżeniow ej przy znanych param etrach tg(3, A 0b r, „a” opisujących u stalo n ą nieckę ob- niżeniow ą.

- R L P * (autor J. B iałek) (Rysuj L inię Pom iarow ą) - rysuje przebieg obniżeń linii pom iaro

wej d la kolejnych cykli pom iarow ych. C zytany je s t plik danych opisujących obniżenia w czasie przygotow any dla program u TGB lub C1C2.

- R L (au to r J. B iałek) (Rysuj L inię) - program czyta w yniki program ów TG B lub C1C2 i rysuje obniżenia w kolejnych cyklach pom iarow ych. R ysow ane są w ielkości pom ierzone i o bliczone program am i TGB lub C1C2.

W ym ienione program y s ą system atycznie doskonalone. D ziałają w środow isku systemu operacyjnego D O S. D la pełnego w ykorzystania ich m ożliw ości graficznych konieczne jest p osiadanie pakietu program ów SU R FE R firmy G olden Softw are, Inc. Program y pakietu SU R FE R używ ane w trybie przetw arzania w sadow ego um ożliw iają w ykorzystanie graficz

nych m ożliw ości szerokiej gam y drukarek i ploterów . A ktualnie s ą daleko zaaw ansow ane prace zm ierzające do integracji om aw ianych program ów z system em A utoC ad na poziom ie danych w ejściow ych, oraz rozpoczęto prace zm ierzające do integracji z tym system em na p o ziom ie w yników obliczeń. P onadto w fazie testow ania je s t program E D N PL O T działający w środow isku W IN D O W S 95, który um ożliw ia w ydruk rysunków tw orzonych program am i ED N -O PN bez p o średnictw a pakietu SURFER.

3. Teoretyczne podstawy programów wykonujących prognozy deformacji terenu górniczego

Program y E D N 1, E D N 2 i O P N 1 ** w ykonują prognozę deform acji w ykorzystując czaso

przestrzenny w ariant teorii W . B udryka [11] - S. K nothego [16] i (opcjonalnie) rozszerzenia tych w zo ró w opracow ane przez J. B iałka [4]. O bniżenie ustalonej (końcow ej) fazy obniżeń o bliczane je s t w zorem S. K nothego:

P o w y ższe p ro g ram y w sp ó łp ra c u ją z p ro g ram am i serii E D N -O P N , n ie s ą je d n a k ro zp ro w ad zan e razem z tym pakietem .

P ro g ram O PN 1 liczy d efo rm acje w ed łu g w zo ró w klasycznej teo rii W .B u d ry k a - S. K nothego (w zo

ry (3 .1 ),(3 .6 ). N ie z aw ie ra ro z sze rz e ń teo rii doty czący ch operato ro w eg o uw zg lęd n ien ia o b rz e ża (w zó r (3.2) oraz nie u w z g lęd n ia o p ó ź n ie n ia czaso w eg o w u jaw nianiu w pływ ów ek sploatacji górniczej.

(7)

S( t )

( £ - x ) 2 + ( r i - y )

2 '& r\ (3.1)

gdzie: r= h(i;,r|,z,tgP) - prom ień rozproszenia wpływ ów w yznaczony z pom iarów lub dla p o w ierzchni obliczony ze w zoru r=h/tgP,

x, y - w spółrzędne punktu obliczeniow ego,

S(t) - pow ierzchnia w yeksploatow anego pokładu będąca najogólniej funkcją czasu t,

£,,r\ - w spółrzędne elem entu pow ierzchni dS,

ag= W ma)! - m aksym alne obniżenie punktu obliczeniow ego, które w ystąpi, gdy po

w ierzchnia w ybrana S w okół tego punktu będzie dostatecznie duża.

Przyjm ując w danych sterujących 0<A Qbr <0.15, program y ED N 1 i E D N 2 korzystają ze w zo

ru (3.2). W zór (3.2) pozw ala na uw zględnienie w obliczeniach tzw . obrzeża eksploatacyjnego.

O trzym any profil je s t przesunięty w stronę zrobów o w ielkość d=A brh/tgp. D la niecek nie

pełnych uzyskujem y nieco m niejsze obniżenie m aksym alne w porów naniu z uzyskiwanym w zorem (1), oraz znacznie lepszy opis w pływ ów zew nętrznych.

gdzie: w j^ ) i w (r2..) - w ielkości (p o siad ają zn ak (-)) obliczone ze w zoru (3.1) dla prom ienia r=r, i r= r2,

gdzie r (= 0 .7 0 7 l* r 2;

Z auw ażm y że dla A obr=0 prom ień r2= r = h /tgp i zgodnie ze w zorem (3.2), w k=w (r2), co oznacza redukcję w zoru (3.2) do klasycznej postaci proponow anej przez S. K nothego.

M etodologia zaim plem entow ana w program ach EDN1 ED N 2 pozw ala na uw zględnienie w obliczeniach efektu obrzeża bez m anipulacji geom etrią eksploatacji, co byłoby dość trudne zw ażyw szy na zało ż o n ą zm ienność w czasie geom etrii eksploatacji.

(3.2)

r2 = [ ^ P ) ' f 1 - 0 8 2 6 9 6 ' - 2 - 8736 ■ (A„hr ) 2 + 5. 878 • {A„hr ) 3)

r ( n - ) = J

i

(8)

E fekt obrzeża w ynikający ze stosow ania w zoru (3.2) sprawia, że w przypadku gdy parcela je s t ek sploatow ana w obecności starych zrobów (dane opisujące stare zroby m u szą być w pro

w adzone do obliczeń), następuje zjaw isko rozszerzenia w pływ ów w kierunku starych zrobów w form ie aktyw acji bocznej i częściow o aktyw acji pokładów wyżej leżących, natom iast w przypadku eksploatacji bez starych zrobów następuje zaw ężenie w pływ ów w ynikające z prze

sunięcia w pływ ów w kierunku aktualnie eksploatow anych zrobów o w ielkość d=A 0brr.

O bniżenia w (t) tzw . dynam icznej niecki obniżeniow ej obliczane są w oparciu o rów nanie ró żniczkow e S. K nothego [16], przy czym stosow ana je s t nieco uogólniona postać tego rów n ania zap roponow ana przez J.B iałka [4]:

dw( t , x, y . . ) ^ dwk( t , x , y . . ) \ r ^ o

—--- = 1 C, - C 2 --- —--- \ [ w k( t , x , y , . . ) - w ( t , x , y . . ) \ (3.3)

gdzie: C J l / r o k ] , C ,[ l/m ] - param etry w yznaczone z pom iarów obniżeń w czasie lub oszaco

w ane ze w zorów :

C ,= 2 V f/r, C 2=0 for V f > 750m /rok (3.4) lub

C i= 1300/r, C 2=1.4 for V f < 750m /rok (3.5) V f [m /rok] - prędkość postępu frontu w ybierania.

Przyjm ując w obliczeniach w artość C ,, C 2 ze w zoru (3.4) lub (3.5), obliczone m aksym al

ne nachylenie niecki obniżeniow ej osiągnie w artość ok. 80% m aksym alnego nachylenia niecki statycznej, a m aksym alne odkształcenie poziom e niecki dynam icznej osiągnie w artość ok.60% do 80% w artości charakteryzujących n ieckę statyczną. Stosow anie w zoru (3.3) w y

m aga dużej ostrożności i w w iększości przypadków bezpieczniej je s t przyjm ow ać, że w pływy ujaw niane są bez opóźnienia czasow ego, czyli w (t)=w k(t).

Składow e poziom e U x, Uy w ektora przem ieszczenia w chw ili t obliczane są za Awierszy- nem w edług w zorów :

(3.6)

gdzie: B - w spółczynnik proporcjonalności, którego w artość m ożna określić następująco:

B = 0 .4 r - w edług W . B udryka [10] (3.6a)

B = 0.32r - w edług E. P opiołka [19] (3.6b)

(9)

Sposób graficznej prezentacji ... 43

0.665r 1 - j}

2 p tg (i ń - w edług B. D rzęźli [11] (3.6c)

gdzie ■& =0.15=0.175 - w artości liczby P oissona proponow ane przez B. D rzęźlę.

Z auw ażm y że dla ń>=0.15, zgodnie ze w zorem B. D rzęźli, B=0.6r/tg[3, a w staw iając do tego w zoru najczęściej przyjm ow aną w artość tg(3=2, ostatecznie otrzym ujem y B=0.3r.

D la oceny w pływ ów eksploatacji w długim okresie czasu program y E D N 1, ED N 2, O P N 1 w sposób ścisły ob liczają m alejące w m iarę upływ u czasu odkształcenia zastępcze. O dkształ

cenie to (a ściślej jeg o ekstrem alna w czasie w artość) je s t w skaźnikiem szkodliw ości w pły

w ów w obiektach budow lanych (głów nie budynkach jednorodzinnych) porów nyw anym z od

kształceniam i poziom ym i (rzeczyw istym i). Przy obliczaniu odkształcenia zastępczego przyjm uje się ro b o czą hipotezę o tym, że szkodliw ość w pływ ów w czasie m a tendencję m a

lejącą, gdyż z upływ em czasu następuje zjaw isko zm niejszania (relaksacji) naprężeń w ukła

dzie grunt-fundam enty budow li. W ynika stąd, że odkształcenia zastępcze, dobrze uw zględ

niające w ocenie szkodliw ości w pływ ów czynnik czasu, pow inny się zm ieniać w czasie p ro porcjonalnie do zm ieniających się w czasie naprężeń.

W program ach zastosow ano w zory stanow iące analogię m odelu „Standard” , obliczając odkształcenie zastępcze przy użyciu następującej zależności:

gdzie: e(t)za - zastępcze odkształcenie poziom e w chw ili t, e(t) - rzeczyw iste odkształcenie poziom e, t - czas,

T rei - czas relaksacji [rok],

ar - w spółczynnik o w ielkości od 0 do 1 określający stosunek w ielkości odkształ

ceń zastępczych do w ielkości odkształceń rzeczyw istych po czasie dostatecz

nie długim:

W zór (3.7) uw zględnia zjaw isko narastania w pływ ów w czasie (dodaw anie przyrostów odkształceń w czasie) przy jednoczesnym osłabianiu oddziaływ ania tych przyrostów odkształ

ceń w m iarę upływ u czasu ujm ując w pływ prędkości postępu ścian na w artość odkształcenia zastępczego. D la m ałej prędkości postępu frontu ścianow ego w artość eza m aleje do granicznej

dla t — (3.8)

(10)

w ielkości £M(t)= ar * e (t). Pow yższy w ynik odpow iada aktualnym poglądom , zgodnie z któ

rymi w olno pro w ad zo n a eksploatacja je s t m niej szkodliw a dla obiektów budow lanych.

4. M ożliwości graficzne programów na przykładzie obliczeń prognostycznych

K olejne 3 m apy p rzed staw iają w arstw ice obniżeń dla 3 zadeklarow anych czasokresów obliczeniow ych w raz z odpow iadającym i im konturam i zakresu eksploatacji. D o ich sporzą

dzenia w prow adzono dane o eksploatacji ja k na rysunku 2. Dane te o p isu ją całą w prow adzoną eksploatację, w tym rów nież je j czasoprzestrzenny przebieg, tak ja k to pokazano na ry s.l.

K ontury ograniczonych zakresów eksploatacji pokazane na rys. 3 i 4 zostały utw orzone auto

m atycznie w oparciu o w prow adzone dane o czasokresach obliczeniow ych.

M apy te zostały w ykonane w trybie autom atycznym przy pom ocy program u ED N 2m ap, który w ytw orzył w szystkie konieczne pliki, w tym rów nież plik sterujący *.BAT. W pliku tym zaw arte są polecenia użycia program ów D R U K R P (J. B iałek), T O PO i PLO T (S urfer 4 Gol- den Softw are) w raz z niezbędnym i param etram i, co w efekcie daje gotow y w ydruk w arstw ie w raz z rysunkiem . Z am iast program u PLOT, który nie obsługuje niektórych w spółczesnych ploterów i drukarek, m o żn a użyć program u ED N PLO T opracow anego przez J. Białka. P ro

gram ten zo stał w ykreow any przy użyciu kom pilatora D ELPH I 3 dla system u W indow s 95 i dlatego stw arza m ożliw ość w ykorzystania w szystkich m ożliw ych typów drukarek i ploterów .

R ys.2. O b n iż en ia za cały o k res p ro w ad zen ia eksplo atacji o d 79.0701 d o 82.0101.

Z uw agi n a nach y len ie p o k ład u w arstw ice s ą p rzesunięte w kierunku połudn io w o -zach o d n im Fig.2. S u b sid e n ce for the w hole m ining perio d from 79.0701 to 82.0101

(11)

Rys.3. O b n iżen ia za pierw szy okres pro w ad zen ia eksploatacji od 79.0701 do 81.0401 F ig .3. S u b sid en ce for the first m ining p eriod from 79.0701 to 81.0401

Rys.4. O b n iżen ia za d rugi okres p ro w ad zen ia eksploatacji od 81.0401 do 82.0101 Fig. 4. S u b sid en ce fo r the second m ining period from 81.0401 to 82.0101

N a kolejnych rysunkach 5,6,7 pokazano trzy różne sposoby uzyskiw ania podziału terenu na kategorie odkształceń poziom ych.

N a rysunku 5 podział na kategorie dokonany je s t w oparciu o obliczone odkształcenia p o ziom e głów ne. W idać, że w ystępują tu spore obszary, gdzie jedynie w iedza eksperta chroni przed popełnieniem grubego błędu w ocenie kategorii odkształceń. N ie m ożna przecież przy

jąć, że nad centralnym obszarem lub nad kraw ędziam i eksploatacji b ęd ą najm niejsze wpływy.

(12)

R y s.5. P rzy ro st O D K S Z T A Ł C E Ń głów nych (w ielkość b ezw zględnie najw iększa z E g l , Eg2) Fig. 5. In c re a se o f the m ain D E F O R M A T IO N S (absolutely the b ig g est value in E g l , E g 2)

Rys.6. K ateg o rie O D K S Z T A Ł C E Ń ekstrem alnych w czasie (w ielkość najw iększa). M ap a prezen tu je w gotowej p o stac i p o d z ia ł teren u n a k ateg o rie odkształceń. U w zględnia ekstrem alne w czasie o d k ształcen ia głów ne.

Jest to n a jczęściej w yko rzy sty w an a m ap a deform acji. Z w raca uw agę fakt zasad n iczo m n iejszego zróżni

c o w an ia w arstw ie w p o rów naniu z w arstw icam i z rys. 5

Fig. 6. C ateg o ries o f D E F O R M A T IO N S ex trem e in tim e (the b ig g est value)

M apa p rezentuje w gotow ej postaci podział terenu na kategorie odkształceń. U w zględnia ekstrem alne w czasie odkształcenia głów ne zastępcze obliczane z uw zględnieniem „relaksa

cji” , czyli m alejącego z czasem oddziaływ ania odkształceń na obiekty budow lane.

Z uw agi na objętość artykułu nie zam ieszczono kolejnych m ap izolinii w skaźników de

form acji generow anych przez program ED N 2, który oblicza i m oże w yprow adzić na drukarkę lub p lo ter 17 różnych w skaźników deform acji, w tym rów nież w arstw ice m aksym alnych prędkości obniżeń, przyrostu nachyleń terenu, przyrostu krzyw izn itd.

(13)

S posób graficznej prezentacji . 47

R ys.7. K A T E G O R IE O D K S Z T A Ł C E Ń ekstrem alnych w czasie zastępczych (redukow anych upływ em czasu) głów nych (w ielkość najw iększa)

Fig. 7. C A T E G O R IE S O F extrem e in tim e substitute D E F O R M A T IO N S (reduced by tim e flow ) m ain ones (the biggest value)

P ro je k to w a n a P o k l.404^4 Data: 1980.0101 S ka la l i 5000 X= 350 Y= 400 F i * 110

Sc. o d l. Czas U Tkonc Edyn 101a 28 1980.04 0.81 - 7 . 2 -4 .2 1023c 28 1981.08 0 .4 5 7 .5 3 .0 1024 119 1981.08 0.01 0 .5 1.0 Razem 0 1980.04 1.27 0 .8 - 4 . 2 14

P -n a s te p n u p o k la d , D -d ru k , Q -Q u it, q ,G -o d u ro c k o lr y

R ys.8. K o p ia e k ran u u zy sk an a w czasie p racy pro g ram u OPN1 - tw orzenie opinii d ziału m ierniczo- g e o lo g iczn eg o zg o d n ie z form atem akceptow anym p rzez urzędy górnicze

Fig. 8. A co p y o f the screen obtained in the o p eration o f the OPN-1 program : opinion -m aking o f the surveying and g eo lo g ical d e p artm e n t in acco rd an ce w ith the form at accepted by m ining offices

(14)

N a rys. 8 pokazano k o p ię ekranu w trakcie w ykonyw ania O PINII D ZIA ŁU M IER N IC ZO - G E O L O G IC Z N E G O program em O PN 1. Program ten rów nolegle do tw orzonej w form ie ta

belarycznej opinii rysuje na ekranie sytuację geologiczno-górniczą w poszczególnych pokła

dach i nanosi na n ią w yniki obliczeń prognostycznych. L inią przeryw aną rysow any je s t teore

tyczny ko n tu r eksploatacji przesunięty ze w zględu na upad pokładu. L inią ciągłą rysow any jet k o n tu r rzeczyw isty, bez przesunięcia. Zakres eksploatacji uw zględniany w obliczeniach i pokazany na ekranie zm ienia się autom atycznie w zależności od przyjętych ograniczeń cza

sowych. M ały okrąg na ekranie reprezentuje punkt obliczeniow y (obiekt), a strzałka obrazuje kierunek obliczeniow y. Z biór takich kopii ekranu stanow i graficzną dokum entację w ykona

nych obliczeń prognostycznych.

6. Podsumowanie

Z aprezentow any pakiet program ów kom puterow ych ED N -O PN opracow any w Instytucie E ksploatacji Z łóż P olitechniki Śląskiej stanow i w szechstronne narzędzie do sporządzania szerokiej gam y prognoz deform acji terenu górniczego z uw zględnieniem rozw oju eksploatacji w czasie. P rogram y te o feru ją bogate m ożliw ości graficzne, pozw alając na łatw e tw orzenie rysunków (m ap) zaw ierających jednocześnie w arstw ice w ybranych w skaźników deform acji, sytuację g ó rn iczą i kontury w ybranych obiektów pow ierzchni.

U m o żliw iają sporządzanie prognoz ekstrem alnych w czasie w skaźników deform acji, w tym rów nież ekstrem alnych w czasie tzw . odkształceń zastępczych (efektyw nych) w yprow a

dzonych w oparciu o rozw ażania reologiczne. O dkształcenia te lepiej od odkształceń rzeczy

w istych k o relu ją z ilo ścią zarejestrow anych szkód górniczych w budynkach jednorodzinnych [7,9].

Program y EDN1 i E D N 2 korzystają z rozszerzeń teorii W. B udryka - S. K nothego opra

cow anych przez J. B iałka. R ozszerzenia te um ożliw iają uw zględnienie w obliczeniach tzw.

obrzeża eksploatacyjnego w sposób operatorow y (w zór (3.2)), bez konieczności ingerencji w geom etrię eksploatacji, oferując przy okazji (przy tym sam ym nachyleniu m aksym alnym pro

filu niecki obniżeniow ej) nieco szerszy zasięg w pływ ów eksploatacji. Stosując w zór (3.2) (w pisując Aob^O) należy pam iętać, że efekt obrzeża dotyczy w szystkich zrobów , rów nież tych

(15)

starych objaw iając się w form ie aktyw acji zrobów , dlatego w dokładnych rozw ażaniach obok eksploatacji projektow anej pow inny być w prow adzone dane o eksploatacji dokonanej.

L ITER A TU R A

1. B iałek J.: A lgorytm obliczania chw ilow ych i czasow o ekstrem alnych w skaźników defor

m acji przestrzennej dynam icznej niecki osiadania w raz z oprogram ow aniem . Praca dok

torska niepublikow ana. Pol. ŚL, G liw ice 1980.

2. B iałek J.: P rogram y na EM C do prognozow ania w skaźników dynam icznych deformacji niecek osiadania. O chrona T erenów G órniczych nr 71, K atow ice 1985.

3. B iałek J.: O pis system u program ów LD A N E, ED N 1, ED N 2 do prognozow ania deform a

cji pow ierzchni. Pol. Śl., G liw ice ,1988-95 (niepublikow ana dokum entacja rozpow szech

niana w raz z program am i).

4. B iałek J.: O pis nieustalonej fazy obniżeń terenu górniczego z uw zględnieniem asymetrii w pływ ów końcow ych. Zeszyty N aukow e Pol. ŚL, s. G órnictw o z. 194, G liw ice 1991.

5. Białek J.: Sposób popraw y opisu w pływ ów dalekich. Przegląd G órniczy nr 3, 1993.

6. B iałek J., D rzęźla B.: Prognozow anie deform acji pow ierzchni - przegląd oprogram ow ania i interpretacja niektórych w yników . M ateriały Szkoły Eksploatacji Podziem nej - Jastrzę

bie, luty 1994.

7. B iałek J.: W pływ postępu frontu ścianow ego na szkody w obiektach. B ezpieczeństw o Pracy i O chrona Środow iska w G órnictw ie. M iesięcznik W U G nr 7/96.

8. B iałek J., Jaw orski A., Ai Pham Quang: Propozycja efektyw nego opisu składow ej piono

wej ruchów górotw oru pod eksploatow anym i pokładam i. Zeszyty N aukow e Pol. ŚL, s.

G órnictw o z. 225, 1995.

9. B iałek J.: P roblem atyka oceny długotrw ałych w pływ ów eksploatacji górniczej. M ateriały konferencji naukow ej: IU D ni M iernictw a G órniczego i O chrony T erenów Górniczych.

24-26 w rześnia, U stroń Zaw odzie 1995.

10. B udryk W .: W yznaczanie w ielkości poziom ych odkształceń terenu. A rchiw um G órnic

tw a i H utnictw a t.I, z. 1, i 953.

(16)

11. D rzęźla B.: R ozw iązanie pew nego przestrzennego zadania liniow ej teorii sprężystości w zastosow aniu do prognozow ania deform acji górotw oru pod w pływ em eksploatacji górni

czej w raz z oprogram ow aniem . Zeszyty N aukow e Politechniki Śl., s. G órnictw o, z. 91, G liw ice 1978.

12. D rzęźla B.: P odstaw y teoretyczne w yznaczania param etrów teorii ruchów górotw oru nad ek sp lo atacją górniczą. Z eszyty N aukow e Politechniki SI. s. G órnictw o, z. 87, G liw ice

1978.

13. D rzęźla B.: O pis program ów prognozow ania deform acji górotw oru pod w pływ em eksplo

atacji górniczej - aktualny stan oprogram ow ania. Zeszyty N aukow e P olitechniki ŚL, s.

G órnictw o, z. 165, G liw ice 1989.

14. D rzęźla B., B iałek J., G ołaszew ski A.: M aksym alne w artości deform acji oraz prędkości i przyśpieszenia ich przyrostu w przypadku płaskim , dynam icznej niecki osiadania. O chro

na T erenów G órniczych nr 53, 1980.

15. K nothe S.: R ów nanie profilu ostatecznie w ykształconej niecki osiadania. A rchiw um G ór

nictw a i H utnictw a t.I, z .l , 1953.

16. K nothe S.: W pływ czasu na kształtow anie się niecki osiadania. A rchiw um G órnictw a i H utnictw a t. I, z. 1, 1953.

17. P ielok J.: O kreślenie zm ienności w spółczynnika czasu dla opisu kształtow ania się niecek obniżeniow ych w górotw orze na eksploatow anym pokładem . Praca doktorska, A GH, K raków 1974.

18. P oniew iera M.: O pracow anie graficznego edytora danych opisujących eksploatację górni

c z ą i elem enty pow ierzchni dla prognozow ania deform acji terenu górniczego - Praca dy

p lom ow a m agisterska w ykonana w Instytucie Eksploatacji Z łóż P olitechniki Śląskiej - 1995.

19. P o piołek E., O strow ski J.: P róba ustalenia głów nych przyczyn rozbieżności prognozow a

nych i obserw ow anych poeksploatacyjnych w skaźników deform acji. O chrona Terenów G órniczych nr 58, K atow ice 1981.

Recenzent: Prof. dr.hab.inż. Jan Pielok

(17)

A bstract

T he E D N -O P N softw are package presented herein and w orked out at the Institute o f M i

ning T echnology o f the Silesian Technical U niversity is a versatile tool for the preparation of forecasts for a w ide range o f land deform ations including m ining evolution in time. The com puter program s offer rich graphic possibilities enabling easy preparation o f draw ings (m aps) including contour lines o f chosen deform ation indices , m ining conditions and conto

urs o f certain surface objects.

T hey also enable to m ake forecasts o f deform ation indices extrem e in tim e, including so- called substitute deform ations ( effective ones ) derived on the basis o f rheological considera

tions . T hese deform ations correlate w ith the num ber o f recorded m ining dam ages in detached houses better than the real ones [7, 9].

T he E D N 1 and E D N 2 program s m ake use o f the extensions o f W . B udryk-S. K nothy’s theory w orked out by J. Białek. They enable one to include in calculations so-called mining periphery in an operative way (form ula 3.2) w ithout the need to interfere w ith m ining geom e

try and offering at the sam e tim e (w ith the sam e m axim um inclination o f the subsidence trough) a bit broader range o f m ining influence.