Stan naprężenia i wytężenia w czole frontu ścianowego prowadzonego pod krawędzią eksploatacji zaszłej

W nawiązaniu do doświadczeń rodzimych kopalń węgla kamiennego – wskazujących na intensyfikację skali przejawów zagrożeń geodynamicznych, jaka towarzyszy podejmowaniu działalności górniczej w warunkach skrępowanych występowaniem różnego typu i pochodzenia zaszłości eksploatacyjnych – w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w strefach oddziaływania krawędzi jako jednej z bardziej charakterystycznych zmian w stanie złoża/górotworu będących konsekwencją zaszłych dokonań górniczych w pokładach sąsiednich. Wychodząc z analitycznej metody opisu stanu przemieszczenia i na- prężenia (wytężenia) w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu krawędzi na zachowanie się – pod kątem możliwości utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Opierając się na o przykładowych funkcjach nieliniowych demonstrujących istnienie krawędzi w górotworze analizie porównawczej poddano dwa wzajemnie odwrotne kierunki prowadzenia frontu eksploatacyjnego, a mianowicie od strony zrobów ku caliźnie oraz od strony calizny ku zrobom. Dyskusję wyników realizowano na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany.

With reference to the situation experienced in several Polish collieries where the risk of occurrence of gas-geodynamic phenomena is increasing and decisions to start the mining activities need to take numerous constraints associated with previous mining into account, this paper addresses certain geo-mechanical aspects of longwall mining in the zones of excavation edge interactions giving rise to major changes in the conditions of the deposit and rock strata, as a consequence of previous mining operations in adjacent coalbeds. Starting from the analytical description of displacements and stresses in the proximity of longwall mining systems, the paper summarizes the results of model tests and investigations of the influence that the excavation edge has on the behavior and structural continuity of a portion of the coal body in the coalbed beneath or above an old excavation. Based on selected nonlinear functions emulating the presence of edges in the rock strata, a comparative study is carried out by investigating two opposite directions of workface advance, from the gob area towards the coal body and from the coal body towards the gobs. The discussion of the results relies on the analysis of roof deformation and the concentration factor of the vertical stress component at the workface front.