Wspomaganie kopalni pracującej ze schronem w różnych warunkach górniczych i geologicznych

Abstrakt

Schrony służą do ochrony górników przed narażeniem na szkodliwe gazy oraz do pracy ratowników. Schrony takie budowane są w niszy przylegającej do wyrobiska kopalnianego. Celem pracy jest numeryczne badanie stanu naprężeń masywu węglowo-skalnego z wyrobiskiem i osłoną, jego stateczności w różnych warunkach górniczo-geologicznych i przy różnych układach obudowy.
Wykonano symulację numeryczną stanu naprężeń masywu węglowo-skalnego z wyrobiskiem i schronem. Badano ich stabilność w różnych warunkach górniczych i geologicznych oraz przy różnych schematach podparcia. Pokazano, że w miarę upływu czasu skały przykonturowe odciążają się od naporu skał, a wokół wyrobiska i schronu rozszerza się obszar zwiększonej różnicy składowych tensora naprężeń. Prowadzi to do powstawania pęknięć o różnym stopniu intensywności. Gdy kopalnia współpracująca ze schronem jest prowadzona na płytkiej głębokości w twardych skałach, do ich podparcia wystarcza podstawowy schemat, składający się głównie z metalowych ram i bariery żelbetowej. Jeżeli skały macierzyste są słabsze, stabilność wyrobiska kopalnianego i osłony jest zerwana i konieczne jest wzmocnienie ich podparcia kotwami skalnymi. W rejonie kotwionym skały znajdują się w stanie trójosiowego ściskania, nad wyrobiskiem i schronem tworzy się łuk kotwowy, co zapobiega przemieszczaniu się skał stropowych do wyrobiska i zwiększa jego stateczność. Wraz ze wzrostem głębokości eksploatacji zmniejsza się stabilność wyrobiska górniczego, powiększa się strefa odkształceń niesprężystych w ścianach kopalni, obciążenie podpory wzrasta. Dla łuku kotwiowego formowanego w stropie kopalni wymagane są podpory w ścianach wyrobiska i schronu. W tym celu montowane są boczne kotwy skalne. Zastosowanie odpowiedniego schematu podparcia prowadzi do 2,5-krotnego zmniejszenia powierzchni strefy odkształceń niesprężystych oraz 2,6-krotnej powierzchni strefy odciążonej od parcia skał. W związku z tym dobierane są takie schematy obudowy wyrobiska i osłony, które zapewniają ich stabilność w rozważanych warunkach górniczo-geologicznych.