Ocena możliwości wystąpienia tąpnięcia pod zrobami eksploatacji dokonanej

Recalling the body of experience gathered in the collieries of the Upper Silesian Coal Basin, the increased risk of seismicity and rockburst occurrences in confined conditions including the exploitation of remnants were identified. This study investigates geomechanical aspects of longwall mining in the areas affected by old excavations aimed at relaxation of a multi-bed deposits within a thick coal seam or a group of seams. It is assumed that high-energy seismicity is another factor determining the rockburst hazard alongside the state of stress. A case study is recalled, describing a colliery where mining-induced seismic activity of a de-stressed coal seam remained at the level comparable to or higher than it was experienced in the de-stressed seam operations. An analytical model was used to study the stress state and potential loss of structural continuity of an undisturbed rock body surrounding the longwall panel being mined beneath or over the abandoned workings. Recalling the developed model of the system involving nonlinear functions demonstrating the existence of abandoned mine workings within the rock strata, computer simulations were performed to evaluate the rockburst hazards along the face area. Discussions of results are based on observations of immediate roof convergence and the vertical stress concentration factor at the longwall face zone. Computational data of the modelled mining situations demonstrates that despite using the de-stressing method of mining, the occurrence of events impacting on mine working beneath and over abandoned workings cannot be precluded. Here the scale of rockburst hazards is determined by local mining and geological conditions, such as the type and extent of abandoned workings, their age and vertical distance between them and the coal seam currently mined.Nawiązując do doświadczeń kopalń GZW potwierdzających ogólną tezę o intensyfikacji skali przejawów zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, jakie towarzyszy działalności wydobywczej w warunkach skrępowanych występowaniem zaszłości eksploatacyjnych, w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w rejonach oddziaływania obszarów zrobów, będących m. in. skutkiem dokonań górniczych ukierunkowanych na odprężenie złoża wielopokładowego w ramach wiązki pokładów lub warstw pokładu grubego. Wychodząc z założenia, że obok stanu naprężeń o wielkości zagrożenia tąpaniami decyduje sejsmiczność wysokoenergetyczna, podano przykład jednej z kopalń węgla kamiennego, gdzie parametry aktywności indukowanej eksploatacją pokładu odprężonego kształtowały się na poziomie porównywalnym i wyższym w stosunku do eksploatacji odprężającej. W oparciu o analityczną metodę określania stanu przemieszczenia i naprężenia w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu zrobów na zachowanie się – pod kątem warunków ewentualnej utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Na podstawie opracowanego modelu systemu, w tym indywidualnych funkcji nieliniowych demonstrujących istnienie zrobów w górotworze zrealizowano symulacje komputerowe mające na celu ocenę możliwości wystąpienia tąpnięcia na wybiegu frontu. Dyskusję wyników prowadzono na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu bezpośredniego oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany. Dla modelowanych, przykładowych sytuacji górniczych rezultaty obliczeń potwierdziły, iż pomimo występowania efektu odprężenia nie można wykluczyć zdarzenia ze skutkami w wyrobiskach pod/nad zrobami eksploatacji zaszłej, przy czym o wielkości zagrożenia decydują lokalne uwarunkowania geologiczno-górnicze, w tym między innymi rodzaj i rozpiętość zrobów, ich wiek oraz odległość pionowa między zaszłością i pokładem eksploatowanym