Matematické modelování v systému protiotřesové prevence.

Rudolf Procházka

Doctoral thesis

: Mathematical Modelling in a Rockburst Prevention System.

Abstract:

Ve složitých strukturách karvinské dílčí pánve dochází z geologických, technologických a ekonomických příčin ke komplikovanému sledu časoprostorovému odrubávání. Plánování a projektování dobývání uhlí vyžaduje co nejpřesnější znalosti o napěťových polích a jejich distribuci. Vhodným nástrojem pro projektování je matematické modelování napětí v horském masivu. V mé práci jsem se pokusil navrhnout způsob, jak lze matematické modelování zahrnout do systému protiotřesové prevence v podmínkách sedimentárního ložiska, v karvinské dílčí pánvi. V exploatovaném horském masivu existuje řada ovlivňujících faktorů, které rozhodují o výsledném rozložení napětí. Při studiu tohoto napětí je nutné vycházet z původního geostatického napěťového stavu to je stavu, který zde působil před vlastní hornickou činností. K velkým změnám tohoto původního napěťového stavu dochází vlivem hornické činnosti. Zatímco v odlehčené vydobyté oblasti je napětí podstatně sníženo, v okolní nevydobyté oblasti se přeskupené napětí zvýší. Hodnota tohoto působícího napětí v okolí vydobyté plochy závisí mimo jiné na velikosti odrubané plochy, na dobývané mocnosti a na geologických vlastnostech horského masivu. Tato změna napěťového stavu výrazně ovlivňuje chování horského masivu a působí tak významně na důlní díla v něm realizovaná. Důlní díla jsou ovlivňována zejména jak napětími přirozenými, která jsou dána strukturní a geologickou stavbou horninového masivu, distribucí trhlin, puklin a dalších diskontinuit, tak právě napětími indukovanými hornickou činnosti. Zatímco tato indukovaná napětí můžeme ovlivňovat (např. vhodným časoprostorovým vedením důlních děl), primární napěťová pole jsou antropogenní činností neovlivnitelná. Postup odrubávání jednotlivých porubních bloků v geologické kře např. vhodnou orientací důlních děl lze významně ovlivnit působení horizontální složky napětí, která je jedním ze zásadních faktorů, které ovlivňují tato indukovaná napěťová pole. Na příkladu 2a kry v dobývacím prostoru Dolu ČSM je zpracován postup možného využití matematického modelu napětí při projektování dobývání slojí sušských a sedlových vrstev. Modelován

Abstract:

Complicated design of the mine development results from the geological, technological and economical causes in the complex structure of the Karviná subbasin. Planning and design of the mine working require the widest possible knowledge of the stress fields and their distribution in the rock mass. The suitable instrument is the mathematical stress modeling in the rock mass. I tried designed the way of use it in the system of the rock burst protection in the conditions of sedimentary deposit in Karviná subbasin. In the exploited rock mass, there are many factors influenced the final stress distribution. It is necessary to worked on the assumption that the induced stress influenced native hydrostatic stress state either positive or negative. While in the mined out zone the stress state is substantially reduced, the stress magnitude in the surrounding area is much higher. The magnitude of the additional stress in the surrounding of the mined out area depend among other things on the size of the mined out seam area, the thickness of the seam, and on the geological properties of the rock mass. The change of the stress state basically influenced the rock mass behavior thus affected the mine workings realized there. Mine workings are influenced by the natural stresses, given by geological structure, fissures, ruptures and other discontinuities and by the stress induced by mining. While the magnitude of the induced stresses we could influenced to a certain extent (i.e. eligible time and space mine design), the natural stress fields are uninfluenced. Eligible mining developments can be the best measure against irregular stress distribution in the exploited mine area. In this way we can reduced undesirable stress state in the surrounding of the openings. The possibility of the use of the mathematical stress modelling for the design of exploitation in the field ČSM mine (exploitation of the Suchá beds and Sedlové beds). The mathematical stress modeling is focused on the best possible design take into the consideration the possibility of rock burst.

Keywords

napětí, horský masiv, důlní otřes, matematický model, protiotřesová prevence

Keywords

Stress, rock mass, rock burst, mathematical modeling, rock burst protection

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 9. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 11. 12. 2014
• Supervisor: Petr Žůrek
• Reader: Pavel Prokop, Viliam Bauer, Jiří Ptáček

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Hornictví / Hornictví a hornická geomechanika