Materiały konferencyjne SEP 2024

niszczenia. Prowadzi to do utraty stateczności głównych wyrobisk, zakłócenia procesów produkcyjnych, a w konsekwencji do spadku poziomu wydobycia węgla w ścianach. Konieczna staje się naprawa tych wyrobisk, co wiąże się ze znacznymi kosztami finansowymi. Dlatego poszukiwanie sposobów na poprawę stateczności głównych wyrobisk górniczych w celu zmniejszenia kosztów ich utrzymania jest pilnym problemem dla kopalń węgla kamiennego w Polsce , które prowadzą działalność wydobywczą na głębokości ponad 500 metrów. W kopalniach węgla w Niemczech i w Ukrainie głębokość 500-1000 metrów osiągnięto już w drugiej połowie XX wieku. Niemieccy inżynierowie górniczy używali bardzo wysokiej jakości profili stalowe, tradycyjnie nadal polegali na zwiększaniu gęstości obudowy i masy właściwej profilu. Dlatego też przez długi czas metoda lokalizacji głównych wyrobisk górniczych w filarach ochronnych była najbardziej rozpowszechniona w niemieckich kopalniach węgla. W Polsce, dzięki wieloletniej pracy naukowców GIG, opracowano częściowo podatną (400-500 mm) i o dużej nośności (40-50 ton) obudowę typu LP. Pozwoliło to zapewnić stateczność i praktycznie bezobsługowe utrzymanie głównych wyrobisk górniczych polskich kopalń na głębokości do 500 metrów. Jednak nawet na znacznie większych głębokościach odbudowy te, stosowane wraz z różnymi dodatkowymi środkami technicznymi i naprawczymi opracowanymi przez GIG, ratują sytuację w zakresie utrzymania wyrobisk, pomimo ich lokalizacji w obszarach zwiększonego ciśnienia górniczego w filarach. W kopalniach węgla w Ukrainie szereg czynników, a mianowicie: kształt profilu, stal, z której został wyprodukowany, konstrukcja zamków łączących ogniwa podatnej obudowy, nie pozwoliły w ubiegłym wieku na stworzenie takiej obudowy dla głównych wyrobisk, która działałaby jakościowo i długoterminowo jako odpychająco-podatny system przeciwdziałający przemieszczaniu się skał. W związku z tym, w warunkach zwiększonego ciśnienia górniczego, wyrobiska zlokalizowane w filarach nie mogły być utrzymywane w zadowalającym stanie. W rezultacie w kopalniach głębokich w Ukrainie, a konkretnie na Donbasie, po raz pierwszy zaczęli myśleć o wykorzystaniu naturalnej strefy rozładowania (SR), która tworzy się przy wybieraniu pojedynczej ściany. Jest to taka ściana, która nie ma sąsiednich przestrzeni powybierkowych i znajduje się w masywie, nad czy pod którym jeszcze nie wybierali pokłady węgla. Nieprzypadkowo pierwsze publikacje naukowe na temat stref rozładowania pojawiły się właśnie w Ukrainie [1, 2]. Naukowo uzasadnione podejście do stosowania SR w celu ochrony wyrobisk głównych i ochrony przed niebezpiecznymi zjawiskami gazodynamicznymi było założone po opublikowaniu schematu przemieszczenia górotworu w pobliżu pojedynczej ściany w prace [3]. Niniejszy artykuł został opublikowany przez pracowników Donieckiego Instytutu Politechnicznego (DPI), gdzie powstało pierwsze w branży laboratorium fizycznego modelowania przemieszczenia górotworu na podstawie materiałów syntetycznych. We wspomnianych pracach naukowych wykazano, że podczas wybierania pojedynczej ściany tworzy się strefa pełnych przemieszczeń ze skał strop pokładu o wysokości h (rys. 2). Strefa ta ma ograniczoną wysokość i w rzeczywistości jest jedynym, które generuje ciśnienie w płaszczyźnie pokładu węgla w powybierkowej przestrzeni ściany . Wysokość strefy pełnych przemieszczeń zależy od grubości pokładu węgla i składu skał stropowych oraz nie osiąga powierzchni ziemi. Dlatego w warunkach niepełnego podebrania powierzchni wartość ciśnienia od skał wiszących będzie zawsze mniejsza niż ciśnienie geostatyczne, tj. ciśnienie tworzone przez cały masyw skał górniczych (ɣH). Należy zauważyć, że w ten sposób ciśnienie w strefie rozładowania nie zależy od głębokości wybierania. Ta niesamowita atrakcyjność SR będzie wzrastać wraz ze wzrostem głębokości wydobycia węgla. Pod względem ilościowym ciśnienie górnicze (współczynnik koncentracji naprężeń pionowych) w SR może wynosić od