STUDIES OF ROCK MASS ACTIVITY IN THE WALBRZYCH CITY AREA

Transkrypt

1 STUDIES OF ROCK MASS ACTIVITY IN THE WALBRZYCH CITY AREA Stefan Cacon 1/2, Jan Blachowski 1, Wojciech Milczarek 1 1 Institute of Mining, Wroclaw University of Technology, pl. Teatralny 2, Wrocław 2 Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, ul. Grunwaldzka 53, Wroclaw 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009

2 PLAN OF PRESENTATION RESEARCH AREA & PROBLEM OBSZAR I PROBLEM BADAWCZY CHARACTERISTICS OF WALBRZYCH HARD COAL MINES (WKWK) CHARAKTERYSTYKA WAŁBRZYSKICH KOPALŃ WĘGLA KAMIENNEGO (WKWK) FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL ANALIZY MES NA OBSZARZE FILARA OCHRONNEGO PRZYGOTOWANIE MODELU FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS ANALIZY MES NA OBSZARZE FILARA OCHRONNEGO OBLICZENIA I WYNIKI IMPLEMENTATION OF A RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN REALIZACJA SIECI BADAWCZEJ NA OBSZARZE WKWK CONCLUSIONS WNIOSKI 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November,

3 RESEARCH AREA & PROBLEM obszar filara ochronnego Zestawienie pokładów węglowych zalegających w utworach górnokarbońskich. Warstwa Liczba Numery pokładów pokładów węgla wałbrzyska 30 od 680 do 651 białokamieńska 2 50 oraz 551 od 448 do 423 oraz żaclerska 48 od 322 do 301 Charakterystyka eksploatacji pokładów w obrębie filaru ochronnego szybu Julia. Miąższość eksploatowanych Pokład pokładów w obszarze filaru Liczba ścian ochronnego szybu Julia [m] ETAP I lata /665 1,6 1, /672 1,5 1,9 5 ETAP II lata /665 1,6 1,9 2 (do ) 669/672 1,8 2,5 3 ETAP III lata /665 2,2 3, /672 Charakterystyka dawnych kopalni węgla kamiennego w Wałbrzychu. Nazwa kopalni węgla kamiennego Nazwa obszaru Wydobywana Data zamknięcia górniczego kopalina kopalni Victoria Kuźnice węgiel kamienny 1993 Wałbrzych 10 th (d. Chrobry) Gaj, Podgórze węgiel kamienny 1994 Thorez (d. Czech-Polish Julia) Wokshop BiałyKamień węgiel kamienny 1996 Zakład Szklarska Wydobywczo-Przeróbczy Poreba, 5-7 Antracytu November, 2009 Glink antracyt

4 RESEARCH AREA & PROBLEM Lokalizacja eksploatowanych ścian w pokładach oraz wraz z przebiegiem linii niwelacyjnych. y 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November,

5 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 Kolejne etapy analiz MES. 5

6 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL Zasięg i przebieg profili geologicznych zamieszczonych w dokumentacji geologicznej złoża kopalni Thorez. Przykładowy profil geologiczny: przekrój przez przekop 4 wschód. 6

7 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL przebieg profili 100 oraz 300 NMT fragmentu miasta Wałbrzych. Przebieg nowo utworzonych profili geologicznych. profile geologiczne z dokumentacji złoża 7

8 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL w. żaclerskie w. białokamieńskie w. wałbrzyskie kulm pokłady węgla kamiennego Budowa utworzonych profili geologicznych na podstawie przestrzennego modelu geologicznego obszaru filara ochronnego. pokłady węgla kamiennego w. żaclerskie w. białokamieńskie w. wałbrzyskie kulm

9 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - PREPARATION OF MODEL Parametry geotechniczne (uśrednione) poszczególnych warstw skalnych z filaru ochronnego szybu Julia wg dokumentacji geologicznej g złoża. WARSTWY KĄT TARCIA WEWNĘTRZNEGO φ [ o ] Gęstość γ [kg/m 3 ] MODUŁ SPREZYSTOŚCI E [GPa] WSPÓŁCZYNNIK POISSONA ν [-] żaclerskie białokamieńskieł i ń ki wałbrzyskie kulm pokłady węglowe w. żaclerskie w. białokamieńskień w. wałbrzyskie kulm 1782 m pokłady węgla kamiennego 1000 m pokłady węgla kamiennego 2750 m w. żaclerskie w. białokamieńskie w. wałbrzyskie kulm Dyskretyzacja modeli geometrycznych profili. Podział warstw na elementy skończone nazwa warstwy profil 100 profil 300 model 1 model 1 model 2 żaclerskie białokamieńskie wałbrzyskie kulm pokłady węglowe m

10 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 100, okres eksploatacji w filarze ochronnym. Wyniki obliczeń MES oraz wyniki niwelacji na linii 100 ] osiadania [m] w latach 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, lokalizacja XIV uskoku tektonicznego długość linii [m] zasięg prowadzonej eksploatacji NIWELACJA MES 10

11 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 300, okres eksploatacji w filarze, model Wyniki obliczeń MES oraz 10 th niwelacji na linii Czech-Polish Wokshop 300 w latach Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 osiadania [m] długość linii [m] MES model 1 Niw elacja MES model 2 11

12 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 300, cały okres eksploatacji ( ) 1997) w filarze, model Wyniki obliczeń MES oraz 10 th niwelacji na linii Czech-Polish Wokshop 300 w latach Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 osiadan nia [m] długość linii [m] MES model 1 Niw elacja MES model 2 12

13 FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Wykres rozrzutu wyników w analizie współczynnika korelacji pomiarów geodezyjnych z wynikami MES (model 1), okres eksploatacji Wykres rozrzutu wyników w analizie współczynnika korelacji pomiarów geodezyjnych z wynikami MES (model 10 th 1), Czech-Polish okres eksploatacji Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November,

14 RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 Lokalizacja punktów GPS na obszarze Wałbrzycha, punktów nawiązania, reperów przyuskokowych oraz pomierzonej siei niwelacyjnej. 14

15 RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 Zasięg wpływów eksploatacji na obszarze WKWK, mapa osiadań sporządzona ą dla całego okresu funkcjonowania zagłębia wraz z zaznaczaniem lokalizacji punktów GPS, reperów przyuskokowych oraz pomierzonej siei niwelacyjnej. 15

16 RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN Sposób stabilizacji punktów GPS na obszarze WKWK. 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November,

17 RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN Sposób stabilizacji reperów przyuskokowych na obszarze WKWK. 17

18 Przykład modelowania przemieszczeń poziomych. Przykład modelowania konwergencji wyrobisk górniczych. 18

19 CONCLUSIONS Analizy MES mogą stanowić podstawę do oceny zaistniałych zmian w górotworze wywołanych ł eksploatacją górniczą, Koniecznym jest przeprowadzenie, należytej weryfikacji otrzymanych tą drogą wyników w oparciu o wyniki z pomiarów geodezyjnych, Analizy numeryczne w połączeniu z pomiarami GPS, niwelacją oraz m.in. geostatystyką stanowić mogą spójną metodykę pozwalającą na oszacowanie wpływu eksploatacji na górotwór, Kalibracja modelów obliczeniowych w oparciu o pomiary geodezyjne umożliwi wykonywanie prognoz aktywności górotworu. 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November,

20 Dêkuji / Dziękuję Stefan Cacon 1/2, Jan Blachowski 1, Wojciech Milczarek 1 1 Institute of Mining, Wroclaw University of Technology, pl.teatralny 2, Wrocław 2 Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, ul. Grunwaldzka 53, Wroclaw PRZESTRZENNNA WIZUALIZACJA WYROBISK GÓRNICZYCH KOPALNI THOREZ