A mining extraction system with advancing longwall as a method of protecting technical objects and an element of rational deposit management

Abstract

Streszczenie Podziemna eksploatacja górnicza wywołuje wiele niekorzystnych zmian w środowisku naturalnym, a także może prowadzić do uszkodzeń obiekt|ów budowlanych oraz infrastruktury technicznej. Aby chronić te obiekty, w pewnych sytuacjach wyznaczane są dla nich filary ochronne, w których - jak powszechnie wiadomo - eksploatacja może być prowadzona tylko na specjalnych wamnkach, zapewniających odpowiednią ochronę tych obiektów. Kopalnie z reguły rezygnują z eksploatacji filarów ochronnych, co powoduje określone straty złoża i zaburza racjonalne nim gospodarowanie. Jedną z metod w zakresie profilaktyki górniczej dla obiektów powierzchniowych, która wydaje się być współ- cześnie możliwa do zastosowania, jest eksploatacja systemem ścianowym ze ścianą wyprzedzającą. Pozwala ona na ograniczenie deformacji dla tzw. obiektów liniowych, których typowymi przykładami są: szlaki kolejowe, szlaki drogowe, nirociągi. Należy jednocześnie mieć na uwadze, że współcześnie praktyczne zastosowanie eksploatacji ze ścianą wyprzedzającą niewątpliwie będzie tnidne w realizacji, z uwagi na wiele niesprzyjających czynników naturalnych i technicznych. Należy tu przede wszystkim wskazać na trudności w prowadzeniu eksploatacji trzech ścian równocześnie z uwagi na zagrożenia naturalne, głównie metanowe oraz tąpaniami. W artykule przedstawiono rozważania w zakresie wykorzystania tej metody eksploatacji do minimalizacji oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej na powierzchnię. Dla celów analiz, przy wykorzystaniu systemu obliczeniowego Wolfram Mathematica, zbudowano model teoretyczny oparty na teorii W.Budryka-S.Knothego zarówno dla stanu asymptotycznego deformacji, jak i dla stanów nieustalonych. Dzięki możliwościom obliczeniowym programu Mathematica, możliwe było przepro- wadzenie wielowariantowej analizy wpływu wyprzedzenia i długości ściany centralnej oraz prędkości postępu frontu na zmniejszenie nachyleń i odkształceń poziomych na powierzchni nad przedmiotową eksploatacją. Dodatkowo rozważania przeprowadzono dla różnych wartości współczynnika prędkości osiadania c, który w pewnym sensie charakteryzuje właściwości górotwoni w zakresie prędkości przemieszczania się niecki obni- żeniowej od stropu eksploatowanego pokładu do powierzchni. Przedstawione w artykule wyniki mogą być pomocne przy doborze odpowiednich parametrów ściany wyprze- dzającej, w przypadku projektowania takiej eksploatacji w filarach ochronnych obiektów liniowych.