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, 50-051 Wrocław 2 Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, ul. Grunwaldzka 53, 53-357357 Wroclaw 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009
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, 2009 2
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 02.1980-03.1991 03 1991 664/665 1,6 1,9 2 669/672 1,5 1,9 5 ETAP II lata 04.1991-07.1995 664/665 1,6 1,9 2 (do 10.04.1993) 669/672 1,8 2,5 3 ETAP III lata 08.1995-09.1996 664/665 2,2 3,1 5 669/672 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 1998 3
RESEARCH AREA & PROBLEM Lokalizacja eksploatowanych ścian w pokładach 664-665 oraz 669-672 wraz z przebiegiem linii niwelacyjnych. y 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 4
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
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
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
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
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 33.7 2620 26.0 0.15 białokamieńskieł i ń ki 30.7 2590 51.7 018 0.18 wałbrzyskie 30.2 2800 51.7 0.22 kulm 30.2 2770 49.0 0.19 pokłady węglowe 22.0 1980 22.0 0.25 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 16856 6578 48910 białokamieńskie 8931 6963 47672 wałbrzyskie 9221 7065 47462 kulm 9102 7065 42527 pokłady węglowe 268 232 759 9 1240 m
FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 100, okres eksploatacji 1980-1988 w filarze ochronnym. Wyniki obliczeń MES oraz wyniki niwelacji na linii 100 ] osiadania [m] 0.000-0.200-0.400-0.600-0.800-1.000-1.200 w latach 10 th Czech-Polish 1980-1988 Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 0 220 357 472 642 809 933 1070 0 1204 lokalizacja XIV uskoku tektonicznego długość linii [m] 1368 1518 1648 1779 1919 9 2051 2187 2311 1 2446 2582 2 2726 zasięg prowadzonej eksploatacji NIWELACJA MES 10
FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 300, okres eksploatacji 1987-1993 1993 w filarze, model 1. 0.00-0.10-0.20-0.30-0.40-0.50-0.60 0 84 165 246 327 Wyniki obliczeń MES oraz 10 th niwelacji na linii Czech-Polish Wokshop 300 w latach 1987-1993. -0.70 Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 osiadania [m] 413 500 580 659 długość linii [m] 751 838 908 987 1053 1125 1178 1242 1303 1363 1425 1490 1550 1601 1644 1699 1749 MES model 1 Niw elacja MES model 2 11
FEM ANALYSIS OF THE SHAFT PILLAR AREA - CALCULATION AND RESULTS Graficzna reprezentacja wyników analiz MES: profil 300, cały okres eksploatacji (1987-1997) 1997) w filarze, model 1. 0.00-0.10-0.20-0.30-0.40-0.50-0.60-0.70 0 84 165 246 Wyniki obliczeń MES oraz 10 th niwelacji na linii Czech-Polish Wokshop 300 w latach 1987-1997. Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 osiadan nia [m] 327 413 500 580 659 długość linii [m] 751 838 908 987 1053 1125 1178 1242 1303 1363 1425 1490 1550 1601 1644 1699 1749 MES model 1 Niw elacja MES model 2 12
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 1987-1997. Wykres rozrzutu wyników w analizie współczynnika korelacji pomiarów geodezyjnych z wynikami MES (model 10 th 1), Czech-Polish okres eksploatacji Wokshop 1987-1993. Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 13
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
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
RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN Sposób stabilizacji punktów GPS na obszarze WKWK. 10 th Czech-Polish Wokshop Szklarska Poreba, 5-7 November, 2009 16
RESEARCH NETWORK ON THE WALBRZYCH COAL BASIN Sposób stabilizacji reperów przyuskokowych na obszarze WKWK. 17
Przykład modelowania przemieszczeń poziomych. Przykład modelowania konwergencji wyrobisk górniczych. 18
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, 2009 19
Dêkuji / Dziękuję Stefan Cacon 1/2, Jan Blachowski 1, Wojciech Milczarek 1 1 Institute of Mining, Wroclaw University of Technology, pl.teatralny 2, 50-051 Wrocław 2 Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, ul. Grunwaldzka 53, 53-357 Wroclaw PRZESTRZENNNA WIZUALIZACJA WYROBISK GÓRNICZYCH KOPALNI THOREZ