Numerical Modeling of Exploitation Relics and Faults Influence on Rock Mass Deformations

Open access

Abstract

This article presents numerical modeling results of fault planes and exploitation relics influenced by the size and distribution of rock mass and surface area deformations. Numerical calculations were performed using the finite difference program FLAC. To assess the changes taking place in a rock mass, an anisotropic elasto-plastic ubiquitous joint model was used, into which the Coulomb-Mohr strength (plasticity) condition was implemented. The article takes as an example the actual exploitation of the longwall 225 area in the seam 502wg of the “Pokój” coal mine. Computer simulations have shown that it is possible to determine the influence of fault planes and exploitation relics on the size and distribution of rock mass and its surface deformation. The main factor causing additional deformations of the area surface are the abandoned workings in the seam 502wd. These abandoned workings are the activation factor that caused additional subsidences and also, due to the significant dip, they are a layer on which the rock mass slides down in the direction of the extracted space. These factors are not taken into account by the geometrical and integral theories.

Białek J., 2003. Algorytmy i programy komputerowe do prognozowania deformacji terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.

Białek J., Mielimąka R., Wesołowski M., 2002. Ein linear, transversal-anisotropisches Gebirgsmodell zur Modellierung Abbaubedingter Gebirgsbewegungen. Schriftenreihe des Institutes fűr Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg. Heft 1, 184-191.

Białek J., Wesołowski M., 2011. Problematyka numerycznego modelowania ruchów terenu górniczego na przykładzie eksploatacji pokładu 354 w KWK “Chwałowice”. Prace Naukowe GIG, XI Dni miernictwa górniczego i ochrony terenów górniczych. Kwartalnik nr 2/1, ISSN 1643-7608.

Budryk W., Knothe S., 1950. Wpływ eksploatacji podziemnej na powierzchnie z punktu widzenia ochrony obiektów. Przegląd Górniczy, nr 11,

FLAC User’s Manual 1992. Itasca Consulting Group. Minneapolis.

Kidybiński A., 1982. Podstawy geotechniki kopalnianej. Wydawnictwo Śląsk, Katowice.

Kołodziejczyk P., Wesołowski M., 2010. The influence of deformational parameters of a numerical model on the subsidence basin profile for chosen working dept. Archives of Mining Sciences, Vol. 55, No 4, 775-781.

Kowalski A., Jędrzejec E., Gruchlik P., 2010. Linear discontinuous deformations of the surface in the Upper Silesian coal basin. Archives of Mining Sciences, Vol. 55, No 1, 331-346

Kwaśniewski M., Wang J,. 1994. Symulacja komputerowa eksploatacji pokładu węgla systemem ścianowym z zawałem stropu, II. Zachowanie się uskoków poddanym wpływom eksploatacji. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, s. Górnictwo, z. 221, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.

Majcherczyk T., Szlązak N., Niedbalski Z., 2011. Wpływ zrobów ścian zawałowych na chodniki przyścianowe projektowanej ściany w warunkach zagrożenia metanowego. Górnictwo i Geologia: kwartalnik, Gliwice, t. 6, z. 3, s. 127-140.

Praca zbiorowa pod redakcją W. Konopko, 2013. Bezpieczeństwo pracy w kopalniach węgla kamiennego. t. 1, Główny Instytut Górnictwa Katowice.

Prusek S., Bock S., 2008. Assessment of rock mass stresses and deformations around mine workings based on three-dimensional numerical modelling. Archives of Mining Sciences, Vol. 53, No 3, 349-360.

Sainsbury B., Pierce M., Mas Ivars D., 2008. Simulation of rock mass strength anisotropy and scale effects using a ubiquitous joint rock mass (UJRM) model. Continuum and Distinct Element Numerical Modeling in Geo-Engineering, Detournay & Cundall (eds.) Paper: 06-02 Itasca Consulting Group, Inc., Minneapolis, ISBN 978-0-9767577-1-9.

Strzałkowski P., 2001. New mathematical model for description of time-dependent surface subsidence. Institute of Materials, Minerals and Mining, Mining Technology, A178-A182.

Strzałkowski P., 2010. Forecasts of mine-induced land deformations in consideration of the variability of the parameter describing the process kinematics. Archives of Mining Sciences, Vol. 55, No 4, 865-872.

Ścigała R., 2013. Wpływ tektoniki złoża na rozkład deformacji terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.

Tajduś K., 2010. Determination of approximate value of GSI index for the disturbed rock mass layers in the area of Polish mines. Archives of Mining Sciences, Vol. 55, No 4, 879-890.

Wesołowski M., 2014. Możliwości stosowania modeli numerycznych do opisu deformacji powierzchni terenu górniczego. Przegląd Górniczy, nr 4.

Archives of Mining Sciences

The Journal of Committee of Mining of Polish Academy of Sciences

Journal Information


IMPACT FACTOR 2016: 0.550
5-year IMPACT FACTOR: 0.610

CiteScore 2016: 0.72

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.320
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 0.950

Cited By

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 63 63 8
PDF Downloads 26 26 3