Podatna kotwa spiralna dla wyrobisk górniczych w warunkach głębokiej kopalni

W sytuacji gdy eksploatacja złóż rud miedzi w Polsce prowadzona jest w coraz trudniejszych warunkach geologiczno-górniczych, jednym z priorytetowych zadań do rozwiązania jest zapewnienie efektywnej i bezpiecznej eksploatacji, głównie w zakresie systemów obudów wyrobisk, adekwatnych dla nowych warunków geologiczno-górniczych. Warunki te, jak można się spodziewać, będą się charakteryzować większymi wartościami składowych tensora naprężeń pierwotnych, a także mniejszą odkształcalnością i większą wytrzymałością skał otaczających złoże rud miedzi. Oznacza to, że w niedalekiej przyszłości problem wyrzutów skał stanie się jednym z zagadnień, które zadecydują o ekonomice i bezpieczeństwie eksploatacji w nowych obszarach górniczych. W tym aspekcie znaczenia nabiera opracowanie takich systemów obudowy, które byłyby zdolne do kontrolowania dynamicznych przejawów ciśnienia górotworu poprzez absorpcję energii kinetycznej przemieszczających się odspojonych bloków skalnych. Podstawowym elementem tego rodzaju systemów są różnego typu kotwy podatne, rozpraszające energię kinetyczną gwałtownie odspojonych fragmentów otoczenia skalnego, pozwalające znacząco spowolnić lub nawet całkowicie wyhamować ich przemieszczanie się w głąb wyrobiska. W ramach niniejszego artykułu przedstawiono koncepcję ekonomicznie uzasadnionej i efektywnej w zastosowaniach dołowych nowej konstrukcji podatnej kotwy spoiwowej, której gładka, o przekroju prostokątnym żerdź, została uformowana w postaci spirali o zmiennej charakterystyce geometrycznej. Wykonane prototypy kotew skręconych zostały przetestowane w warunkach kopalnianych w oddziale G-11 zlokalizowanym w zachodniej części kopalni Rudna. Próby wyrywania kotew z otworu wiertniczego wykazały, że ich skuteczność zależy przede wszystkim od ich kształtu oraz rodzaju substancji izolująco-poślizgowej, którą została pokryta.

Having increasingly tightened geological and mining conditions in which the extraction of copper ore deposits in Poland is conducted, ensuring effective and safe mining is presently becoming a key task and a significant challenge for mine operators, mainly in the field of ground support systems being the equivalent for the new geological/mining conditions. As one may expect, these conditions shall be characterized by higher values of the primary stress tensor elements as well as the lower deformability and higher strength of the rock mass surrounding the copper ore body. This means that in the near future, the rock bursts problem will become one of the most important issues deciding on the economy and safety within the newly developed mining areas. Therefore developing a novel effective ductile ground support systems which could be able to control the rock mass movement in squeezing and burst-prone rock conditions is recommended. This type of requirement may fulfil only ductile or, in other words, the kinetic energy-absorbing systems, which permit slowing down a movement of violently ejected rock blocks. This paper’s objective is to present the idea of the development of a new type of an effective and low cost ductile resin anchored rockbolt system with smooth and of the square cross-section steel rod is formed in coil shape of different pitch. The developed bolt prototypes have been tested underground in the G-11 section of the Rudna mine. Results of the pull-out tests, involving different bolts’ shapes and different sliding materials set on the rockbolts’ rods, have proved those bolts’ efficiency as an element of the ductile support system.