Underground exploitations inside safety pillar shafts when considering the effective use of a coal deposit
A. Sroka 1  
,   S. Knothe 1,   K. Tajduś 1  
,   R. Misa 1  
 
More details
Hide details
1
Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Krakow, Poland
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2015;31(3):93–110
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Underground mining exploitation creates damage in surface building structure and in underground constructions as well. For this reason, many mining companies gave up carrying out excavations in safety pillar shafts. Currently, the situation on the market is changing. The continuous increase in excavation depth combined with an increase in exploitation costs resulted in many mining companies trying to find cheaper solutions. One of the methods is to carry out partial exploitations inside safety pillar shafts. Such exploitation is much cheaper than ordinary, because it decreases the exploitations depth, the length of transportation drifts, etc. The functionality of the shaft and its infrastructure have to be fulfil. The authors present a methodology for calculating the effects of mining on mine shafts using geometric integral methods. The paper presents the assumption of the first method developed by Bals (1939), a method based on the so-called Professor Knothe Theory (1951) and the German method of Ruhrkohle (Ehrhardt and Sauer 1961). Based on these methods, operational planning rules are given for mining in protective pillars during coal bed exploitation; additionally, the dimensioning method for shaft pillars is specified. Presented solutions are illustrated with examples from mining practice, where the continuous miner system was planned in the direct area of the mining shaft.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Eksploatacja górnicza w filarach ochronnych szybów kopalnianych w aspekcie racjonalnego wykorzystania zasobów węgla kamiennego
deformacje powierzchni, szkody górnicze, eksploatacja górnicza, filar szybowy, niepewność prognozy, planowanie eksploatacji górniczej, minimalizacja wpływów
W artykule przedstawiono metodykę obliczania wpływów eksploatacji górniczej na szyby kopalniane z zastosowaniem metod geometryczno-całkowych. Przedstawiono założenia pierwszej metody opracowanej przez Balsa (1931–1932) oraz szczegółowo metodę opartą na tzw. teorii prof. Knothego (1951), a także niemiecką metodę Ruhrkohle (Ehrhardt i Sauer 1961). Opierając się na tych metodach podano zasady planowania eksploatacji w filarach ochronnych szybów przy eksploatacji złóż pokładowych oraz sposób wymiarowania filarów szybowych. Rozwiązania te zilustrowano przykładem z praktyki górniczej.
 
REFERENCES (38)
1.
Bals, R. 1931/32. Beitrag zur Frage der Vorausberechnung bergbaulicher Senkungen. Mitteilungen aus dem Markscheidewesen Vol. 42–43, Essen. (in German).
 
2.
Bals, R. 1939. Abbau von Schachtsicherheitspfeilern. Glückauf Nr 12, 13, Essen. (in German).
 
3.
Budryk, W. 1953. Wyznaczanie wielkości poziomych odkształceń terenu. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa t. 1, z. 1. Warszawa, PWN (in Polish).
 
4.
ČSN 73 0039. Navrhování objektů na poddolovaném území. Czeska norma.
 
5.
Das, T. 2012. Pillar design for Room and Pillar mining method within the shaft pillars of ČSM Mine – Seam 30. OKD a.s. Ostrava, Czech Republic. Report (in Czech).
 
6.
Drzęźla, B. 1989. Opis programów prognozowania deformacji górotworu pod wpływem eksploatacji górniczej, Aktualny stan oprogramowania. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo z. 165, Gliwice (in Polish).
 
7.
Dżegniuk, B. 1970. Próba doświadczalnego ustalenia związku między odkształceniami poziomymi i pionowymi w górotworze. Zeszyty Naukowe Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica, Geodezja nr 263, z. 17, Kraków.
 
8.
Dżegniuk, B. and Sroka, A. 1977. Prognozowanie skutków eksploatacji w filarach szybowych KGHM. II Międzynarodowe Sympozjum Gospodarka Zasobami Miedzi, Referat G13, Lubin 27–28.04.1977.
 
9.
Dżegniuk et al. 1978 – Dżegniuk, B., Pielok, J. and Sroka, A. 1978. Problematyka eksploatacji w filarach ochronnych szybów. Filary ochronne szybowe. Zagadnienia postępu technicznego i ekonomiki górnictwa, SITG. Katowice.
 
10.
Dżegniuk et al. 1980 – Dżegniuk, B., Pielok, J. i Sroka, A. 1980. Erfahrungen beim Abbau von Schachtsicherheitspfeilern in Polen. Das Markscheidewesen 87, Heft 2, Verlag Glückauf GmbH Essen (in German).
 
11.
Dżegniuk et al. 2003 – Dżegniuk, B., Niedojadło, Z. and Sroka, A. 2003. Podstawy wymiarowania i eksploatacji szybowych filarów ochronnych. Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej 2003. Szczyrk, 17–21 lutego 2003. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Nr. 58, Kraków (in Polish).
 
12.
Ehrhardt, W. and Sauer, A. 1961. Die Vorausberechnung von Senkung, Schieflage und Krümmung über dem Abbau in flacher Lagerung. Bergbau-Wissenschaften 8, 415/28 (in German).
 
13.
Haupt et al. 1984 – Haupt, W., Schober, F. and Sroka, A. 1984. Dimensionierung von Sicherheitspfeilern und Schutzbereichen. Das Markscheidewesen 91 Heft 3, Verlag Glückauf GmbH Essen (in German).
 
14.
Knothe, S. 1951. Wpływ podziemnej eksploatacji na powierzchnię z punktu widzenia zabezpieczenia położonych na niej obiektów. Praca doktorska, AGH Kraków (in Polish).
 
15.
Knothe, S. and Leśniak, J. 1966. Wyznaczenie wielkości spodziewanych wpływów eksploatacji w szybowych filarach ochronnych. Archives of Mining Science t. 11, z. 4, Kraków (in Polish).
 
16.
Knothe, S. 1969. Wyznaczanie wpływów eksploatacji w filarach szybowych. Przegląd Górniczy nr 7–8, Katowice (in Polish).
 
17.
Kochmański, T. 1955. Obliczanie ruchów punktów górotworu pod wpływem eksploatacji górniczej. Polska Akademia Nauk, Komitet Geodezji, PWN, Warszawa (in Polish).
 
18.
Kowalski, A. and Jędrzejec, E. 2015. Influence of Subsidence Fluctuaction in the Determination of Mining Area Curvatures. Archives of Mining Sciences vol. 60, issue 2, Kraków.
 
19.
Krzysztoń, D. 1965. Parametr zasięgu niecek osiadania w ośrodku sypkim. Archiwum Górnictwa t. 10, z. 1, Kraków (in Polish).
 
20.
Pielok, J. and Sroka, A. 1979. Verringerung der Deformationsbeträge im Schachtausbau durch entsprechende zeitlichräumliche Gestaltung des Abbaues in Schachtsicherheitspfeilern. Materiały IV. Międzynarodowego Sympozjum Miernictwa Górniczego, Aachen/Niemcy, t. 4, Aachen (in German).
 
21.
Praca zbiorowa, 1956. Der Deutsche Steinkohlenbergbau. Vermessung- und Risswesen Bergschäden. Technisches Sammelwerk Band 2, Verlag Glückauf GmbH Essen (in German).
 
22.
Praca zbiorowa, 1980. Ochrona powierzchni przed szkodami górniczymi. Katowice. Wydawnictwo Śląsk (in Polish).
 
23.
Preusse, A. 1990. Markscheiderische Analyse und Prognose der vertikalen Beanspruchung von Schachtsäulen im Einwirkungsbereich untertägigen Steinkohlenabbaus. TU Clausthal, Dissertation (in German).
 
24.
Pytlarz et al. 1972 – Pytlarz, T., Kowalski, A. and Szukalski, S. 1972. Optymalne wymiary kostki przyszybowej przy eksploatacji pokładu w filarze szybowym. Komunikat GIG nr 575, Katowice (in Polish).
 
25.
Pytlarz, T. 1976. Podstawy zachowania funkcjonalności szybu przy eksploatacji w jego filarze. Prace Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice (in Polish).
 
26.
Salamon, M.D.G. and Munro, A.H. 1967. A study of strength of coal pillars. I. S. Afr. Inst. Min. Met.
 
27.
Sroka, A. 1973. Związki pomiędzy składowymi stanu odkształcenia na powierzchni. Rudy i Metale Nieżelazne R. 18, nr 12, Katowice (in Polish).
 
28.
Sroka, A. and Bartosik-Sroka, T. 1974. Zmienność wartości parametrów teorii T. Kochmańskiego i St. Knothe w górotworze. Rudy i Metale Nieżelazne R. 19, nr 7, Katowice.
 
29.
Sroka, A. 1975. Teoretyczne podstawy wyznaczania wymiarów kostki przy eksploatacji górniczej w filarach szybowych. Zeszyty Naukowe AGH, Geodezja z. 36, Kraków (in Polish).
 
30.
Sroka, A. 1978. Wpływ eksploatacji górniczej na wyrobisko szybowe w fazie dynamicznej i asymptotycznej. Prace Komisji Górniczo-Geodezyjnej PAN, Geodezja Z. 22, Kraków (in Polish).
 
31.
Sroka, A. 1991. Sicherheitsaussagen in der Gebirgsmechanik. Essen, Feldbau No. 3 (in German).
 
32.
Sroka, A. 1996. 2. Stellungnahme zum geplanten Abbau des BW Friedrich Heinrich im Flöz Girondelle 5/1WS im Sicherheitspfeiler des Schachtes Norddeutschland. Deutsche Steinkohle AG, Duisburg, 20.02.1996 (in German).
 
33.
Sroka, A. 1999. Dynamika eksploatacji górniczej z punktu widzenia szkód górniczych. Studia Rozprawy Monografie Nr 58, Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków (in Polish).
 
34.
Sroka et al. 2005 – Sroka, A., Preusse, A. and Kateloe, H.-J. 2005. Basics on the Dimensioning and the Extraction of Shaft Safety Zones, 24th International Conference on Ground Control in Mining, August 2–4, 2005, Morgantown, WV, USA.
 
35.
Sroka et al. 2009 – Sroka, A., Knothe, S. and Tajduś, K. 2009. Exploitation in safety pillar for shafts “Jămy Sever” in mine ČSM part 1 and 2. Strata Mechanics Research Institutes of Polish Academy of Science. Report.
 
36.
Sroka et al. 2012b – Sroka, A., Tajduś, K. and Misa, R. 2012b. Expert report on the planned Room&Pillar mining at ČSM Mine. Expert report OKD.a.s. not published.
 
37.
Sroka et al. 2015 – Sroka ,A., Knothe, S., Tajduś, K. and Misa, R. 2015. Point movement trace vs. the range of mining exploitation effects in the rock mass. Archives of Mining Sciences vol. 60, issue 3, Kraków.
 
38.
Tajduś, K. 2014. The nature of mining-induced horizontal displacement of surface on the example of several coal mines. Archives of Mining Sciences vol. 59, issue 4, Kraków. p. 971–986.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953