|
Prognozowanie nieustalonych deformacji powierzchni z uwzględnieniem modeli reologicznych w systemie |
|
|
|
|
Prognozowanie nieustalonych deformacji powierzchni z uwzględnieniem modeli reologicznych w systemie szkody 4.1 Autor: A. Kowalski
W artykule przedstawiono zastosowanie programu Szkody 4.1 oraz programu narzędziowego Timefun do prognozowania nieustalonych deformacji powierzchni spowodowanych eksploatacją frontem ścianowym. W programach tych uwzględniane są trzy rozpatrywane funkcje czasu (pełzania) zaproponowane przez Kwiatka pochodzące z: modelu Kelvina, dwuelementowego szeregowego modelu Kelvina i modelu Zenera lub ich analogie odpowiadające uogólnionej funkcji czasu. Opis deformacji ustalonych oparto na wzorach teorii Budryka-Knothego, w których uwzględniono występowanie obrzeża eksploatacyjnego oraz rzeczywisty czasoprzestrzenny rozwój eksploatacji, przez wprowadzenie danych o eksploatacji w jednostce czasu odpowiadającej dobie. Zastosowanie analizowanych funkcji czasu testowano na przykładach wyników obserwacji obniżeń powierzchni z kopalni Staszic oraz nowych wyników obserwacji z kopalni Kazimierz-Juliusz, gdzie prowadzono eksploatację frontem ścianowym ze zmienną prędkością w dwu rodzajach górotworu, nienaruszonego i naruszonego wcześniejszą eksploatacją. Przeprowadzone testy wykazały przydatność nowych funkcji czasu oraz wykonanego oprogramowania do prognozowania deformacji nieustalonych z wystarczającą dla praktyki dokładnością. Najlepszą zgodność z wynikami pomiarów obniżeń uzyskano przy zastosowaniu dwuelementowego szeregowego modelu Kelvina, najogólniejszego spośród rozpatrywanych modeli, przy czym w niektórych warunkach geologiczno-górniczych można stosować funkcję czasu opartą na analogii do modelu Zenera, a także opartą na modelu Kelvina. Model Zenera znajduje zastosowanie dla warunków, w których eksploatacja prowadzona jest z dużą względną prędkością lub dla górotworu umownie zaliczonego do mało- lub średniozwięzłego. Model Kelvina znajduje zastosowanie dla górotworu o małej względnej prędkości eksploatacji lub górotworu zwięzłego. Pod pojęciem względnej prędkości eksploatacji rozumie się stosunek prędkości eksploatacji (v) i promienia rozproszenia wpływów (r). Dla tego modelu i danych z przykładu eksploatacji kopalni Kazimierz-Juliusz przedstawiono wyniki pomierzonych obniżeń punktu w czasie, a także wyniki obliczeń nieustalonych deformacji powierzchni dla tego punktu obejmujące: obniżenia, prędkość i przyspieszenia obniżeń, nachylenia oraz odkształcenia poziome i prędkość ich narastania. Wyniki analiz funkcji czasu wskazują na istotny wpływ budowy geologicznej górotworu na przyrosty obniżeń w czasie spowodowane eksploatacją elementarną, a także wpływ przerw w eksploatacji na fluktuacje deformacji nieustalonych oraz ich pochodnych w czasie. |
2011