The elements of the reliability and safety theory of constructions in designing of underground structures

Dobór obudowy budowli podziemnych wykonywany jest przy wykorzystaniu szeregu danych określanych z mniejszym lub większym przybliżeniem. Stan ten prowadzi do sytuacji, w której większość danych można traktować jako zmienne losowe. Oszacowanie bezpieczeństwa konstrukcji obudowy wyrobisk górniczych możliwe jest jedynie przy wykorzystaniu teorii bezpieczeństwa i niezawodności konstrukcji, w której wyróżnia się trzy podstawowe pojęcia, a mianowicie niezawodność, bezpieczeństwo i jakość. W artykule przedstawiono wyniki badań jakości wykonania wyrobisk korytarzowych oraz przeprowadzono analizę niezawodności i bezpieczeństwa 178 wyrobisk korytarzowych zlokalizowanych w 17 rejonach kopalń GZW, która wykazała, że zastosowana w nich obudowa, ze względu na różnice w zmienności danych wejściowych, charakteryzowała się zmiennym prawdopodobieństwem wystąpienia awarii. Wskazano na możliwość wykorzystania funkcji ryzyka jako funkcji celu w optymalizacji konstrukcji wyrobisk korytarzowych. Wykazano celowość stosowania w projektowaniu budowli podziemnych założeń teorii niezawodności i bezpieczeństwa.The choice of support of underground structures is executed with the usage of a range of data describing with smaller or bigger approximation. This status leads to a situation in which most of the data may be treated as variable. The valuation of mining support safety is possible only with the usage of the construction safety and reliability theory in which we can see three basic ideas: reliability, safety and quality. The paper presents the results of excavation realizing quality and an analysis of reliability and safety of 178 excavations located in 17 regions of GZW mines has been executed and has shown that an applicated support, due to the changeability of input data differences, was characterized by changeable error possibility. A possibility of using risk function as a target function in the excavation construction optimization has been indicated. The expediency of using the reliability and safety theory in underground structure designing has been proven

Diagnostic elements and methods of underground buildings construction state evaluation

Celem analizy jakości jest określenie wielkości i rozkładu odchyleń od wartości projektowych parametrów charakteryzujących wyrobisko korytarzowe. Cel ten realizuje się poprzez pomiary wytypowanych parametrów charakteryzujących jakość konstrukcji we wszystkich fazach istnienia budowli. Specyfikacja parametrów charakteryzujących jakość wykonania konstrukcji zależy od charakteru analizowanej konstrukcji oraz stosowanej metody oceny jej stateczności. Wymagania w zakresie systemów jakości w projektowaniu, wykonaniu, w próbach odbiorowych, użytkowaniu i konserwacji oraz likwidacji budowli powinny regulować zasady odpowiadające wymaganiom normy PN-ISO 9001-9003. W artykule omówiono wymagania w zakresie zarządzania jakością we wszystkich fazach istnienia budowli wskazując na możliwe do wykorzystania metody i narzędzia.The goal of quality analysis is the definition of the quantity and distribution of deviation from design parameters values that characterise the heading. This goal is achieved by measurements of the selected parameters that characterize the construction quality in all of the buildings existence phases. The specification of parameters that characterise the buildings construction workmanship quality is dependent on the character of the analysed construction and the used stability evaluation method. The requirements, in the area of quality in designing, reception attempts, usage and maintenance and the buildings liquidation should be regulated by rules that correspond to the requirements of the PN-IS0 9001-9003 norm. In the article, the requirements in the area of quality management in all phases of the building existence point to the usable methods and tools are discussed

Behaviour of yielding steel arch support in rock strata deformation pressures conditions in underground observations

W warunkach występowania deformacyjnych ciśnień górotworu powszechnie stosowana jest stalowa obudowa odrzwiowa podatna. W stosowanych modelach pracy obudowy przyjmuje się symetryczne deformacje obudowy powodowane jednoczesnym przemieszczeniem w obu zamkach odrzwi. Obserwacje dołowe wykazują, że deformacje nawet sąsiednich odrzwi mogą się wyraźnie różnić, zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym. W artykule przedstawiono wyniki obserwacji zachowania się odrzwi obudowy stalowej podatnej w wyrobisku przygotowawczym w strefie wpływu eksploatacji górniczej, na podstawie których stwierdzono, że stalowa obudowa odrzwiowa podatna w trakcie użytkowania wyrobiska ulega deformacjom w zakresie swej podatności oraz plastycznych odkształceń poszczególnych elementów, w części odrzwi deformacje miały cechy deformacji obudowy sztywnej, deformacje obudowy charakteryzują się asymetrią, często przemieszczenia występują tylko w jednym zamku, a przebieg deformacji poszczególnych odrzwi wzdłuż wybiegu wyrobiska wskazuje na jej nierównomierność, którą można w przybliżeniu porównać do przebiegu falowego.In the rock strata deformation pressures occurrence conditions a yielding steel arch support is commonly used. In the commonly used support work models, symmetrical support deformations, caused by a simultaneous dislocation in both arch locks, are adopted. Underground observations have shown that the deformations of even neighbouring arches may differ emphatically in quality as well as in amount. The paper presents results of yielding steel arch support behaviour in headings in mining exploit area, on the basis of which the statement can be made that the yielding steel arch support during the usage of the heading is deformed within the range of the susceptibility and the plastic elements deformations, in some arches the deformations had the factors of stiff support deformations, the support deformations are characterised by asymmetry, often the dislocations occur in only one lock and the deformation process of certain arches along heading coastings show its, which can be compared to a wave process

Evaluation of the degree of safety of headings localized in postmining areas

Na terenach pogórniczych zlokalizowanych jest wiele wyrobisk korytarzowych, które nie zostały zlikwidowane poprzez ich podsadzenie i niejednokrotnie w długim okresie czasu istniały jako pustki w górotworze. W okresie istnienia tych wyrobisk w ich otoczeniu zachodzą procesy degradacyjne pogarszające warunki utrzymania stateczności i w konsekwencji mogą doprowadzić do ich zawału. Biorąc pod uwagę małą głębokość, na jakiej są one zlokalizowane, istnienie wyrobisk stwarza często poważne zagrożenie dla powierzchni terenu i jej infrastruktury. Z drugiej strony należy brać pod uwagę wartość historyczną wyrobisk, które często są unikalnym dowodem rozwoju techniki na tych terenach. Problem ten przedstawiono na przykładzie Głównej Kluczowej Sztolni Dziedzicznej w Zabrzu. Do rozwiązania postawionego zadania wykorzystano wyniki badań właściwości skał i górotworu w otoczeniu przedmiotowego wyrobiska, parametry techniczne obudowy oraz przedstawiono analizę jego stateczności. Analizę stateczności wyrobiska oparto na elementach probabilistycznej analizy konstrukcji uwzględniające zmienność budowy i parametrów charakteryzujących masyw skalny, zmienność gabarytów przekroju poprzecznego wyrobiska oraz jego obudowy. Na tej podstawie przedstawiono klasyfikację warunków utrzymania stateczności wyrobiska opartą o prawdopodobieństwo utraty stateczności. Granice poszczególnych klas ustalono na poziomie: klasa I ( p ≤ 0,05), klasa II (0,05 0,30). Zaproponowana klasyfikacja może być podstawą do doboru systemu ochrony wyrobiska uwzględniającego warunki naturalne, techniczne, ekonomiczne i historyczne.There are many headings in postmining areas that were not liquidated by stowing and repeatedly existed as empty spaces in the rock mass. In the period of the headings existence, degradation processes take place in their neighborhood, which worsen stability maintenance conditions, and in consequence may cause caving. Taking the fact that the headings are localized at a small depth into account, their existence often causes serious danger for the surface and its infrastructure. On the other hand, it is necessary to take the historical value of the headings, which are often unique evidence of technological advancement into consideration. The problem was presented based on the Główna Kluczowa Sztolnia Dziedziczna in Zabrze. Technical rock and rock mass property research results and support technical parameters were used to solve the task, and an analysis of its stability was presented. The analysis was based on elements of a probabilistic construction analysis, which takes into account the changeability of the support and parameters that characterize the rock mass, the changeability of the heading and its supports cross-section gauge. On that basis, a classification of heading stability maintenance conditions was presented, on the basis of stability loss probability. Border individual classes were established on the following levels: class I (p≤0,05), class II (0,05 0,30). The proposed classification may be the basis for a choice of heading protection system, that takes the natural, technical, economical and historical conditions into account

Geotechnical problems with maintaining excavations in complex geological and mining conditions

Wydobycie kopalin użytecznych metodami podziemnymi powoduje konieczność wykonania i utrzymania w określonym czasie wyrobisk korytarzowych o znacznej długości. Wyrobiska te często, w trakcie ich użytkowania, podlegają zmiennym oddziaływaniom ze strony górotworu powodowanym głównie wpływem prowadzonych robót górniczych. Ma to szczególne znaczenie w warunkach prowadzenia selektywnej eksploatacji górniczej będącej odpowiedzią na zapotrzebowanie rynku. W artykule, na przykładach wyrobisk korytarzowych z wybranych kopalń węgla kamiennego, przedstawiono problemy związane z warunkami utrzymania stateczności wyrobisk przygotowawczych zlokalizowanych w górotworze charakteryzującym się m.in. zmiennością budowy geologicznej wzdłuż wybiegu wyrobiska, skomplikowaną budową tektoniczną, złożonym układem zaszłości eksploatacyjnych itp. Przedstawiono przebieg zaciskania dwóch wyrobisk przyścianowych w strefie wpływu czynnego frontu eksploatacyjnego.The output of useful minerals with underground methods causes the necessity of accomplishing and maintaining excavations in a defined time. These excavations often, when used, are liable to changeable influence of the rock strata mostly caused by the influence of mining works. It has a consequence in the conditions of selective mining exploitation which is an answer to market requisition. The paper presents problems in maintaining excavations localized in a rock strata characterized by i.e.: changing the geological structure along a shift of the analyzed excavations, complicated tectonical structure, complex layout of former exploitation etc., on the example of excavations from chosen collieries. The course of convergence of two roadways in the influence field of an active exploitation front

Protection of underground excavations of historical value

Wzrost zainteresowania turystyką podziemną, powoduje, że coraz to nowe obiekty podziemne są udostępniane do zwiedzania. W prawie każdym województwie możemy znaleźć obiekty podziemne przyciągające turystów. Jednak często prace związane z ich udostępnieniem są prowadzone w sposób niefachowy. Wprowadzenie turysty w „podziemia” często jest związane z licznymi niebezpieczeństwami wynikającymi z zagrożeń jakie sprawiają skały w których obiekt został wykonany jak i z warunkami klimatycznymi panującymi w obiekcie podziemnym. Właśnie te dodatkowe utrudnienia powodują, że prace związane z adaptacją wyrobisk podziemnych muszą być prowadzone nie tylko pod nadzorem odpowiednich służb konserwatorskich ale i specjalistów z zakresu budownictwa podziemnego. Udostępnione wyrobiska muszą spełniać warunki bezpieczeństwa określone nie tylko w Prawie Geologiczno-Górniczym ale też w Prawie Budowlanym.The increased interest in underground tourism means that more and more underground facilities are made available to explore. In almost every voivodeship underground facilities that attract tourists can be found. However, work related to making these facilities available is often done in an unprofessional manner. Introducing a tourist into the “underground” often entails risks that arise from the dangers posed by the rock in which the site is located and the overall conditions in the underground facility. These additional impediments make for the adaptation of underground excavations to be conducted not only under the supervision of proper preservation services but also underground construction professionals. Excavations that are made available must comply with the safety requirements specified in the Geological and Mining Law and in Construction Law

Study or roof fracturing zone of a longwall gate for the purposes of maintenance of safety ta the longwall-gate crossing protected by chock and rockbolt supports

Utrzymanie skrzyżowania ściana-chodnik należy do jednych z najważniejszych czynności technologicznych realizowanych w procesie eksploatacji ściany. Długoletnie doświadczenia dołowe w zakresie stosowania obudowy podporowej przykotwionej za pomocą dwóch par kotwi prętowych (długości 2,7÷3,1 m) bez zabudowy dodatkowych wzmocnień dla ochrony skrzyżowania ściana-chodnik, wykazały pełną przydatność techniczną i ekonomiczną takiego systemu wzmocnienia. Przeprowadzone badania dołowe pomiarów zasięgu strefy spękań i rozwarstwień stropu (endoskopowe i przy pomocy rozwarstwieniomierzy linkowych), a także przeprowadzone badania laboratoryjne (stanowiskowe) pozwoliły określić współczynnik bezpieczeństwa utrzymania skrzyżowania ściana-chodnik Sbsc-ch rzutujący bezpośrednio na konieczność zabudowy dodatkowego wzmocnienia.The maintenance of the longwall gangway crossing is one of the most important technological activities conducted along the exploitation of a longwall. Years of experiences in the application of chock supports bolted using two sets of anchor bolts (lenght of 2,7÷3,1) without installing additional reinforcements protecting of the longwall gangway crossing, have indicated the full technical and economical viability of the system for the support of crossing in concern. The underground studies the measurements of the reach of the zones of fracturing and roof stratification (using endoscopes and wire-type stratification metres) and the laboratory tests (using a test stand) have allowed to determine the safety factor for maintenance of the longwall gangway crossing, directly resulting in the necessity to install additional reinforcement

Technical condition of galleries lining as a source of roof falls hazard

W artykule poruszono zagadnienia związane z utrzymaniem stateczności wyrobisk korytarzowych przy pogarszającym się stanie technicznym obudowy. Omówiono metodę diagnozowania obudów wyrobisk korytarzowych oraz przedstawiono wartościowanie zużycia elementów obudowy i jego wpływ na ocenę stanu technicznego konstrukcji. Wskazano na konieczność prowadzenia szkoleń dla pracowników dozoru w zakresie diagnozowania i oceny stanu technicznego obudów wyrobisk górniczych oraz objęcia wyrobisk stałym monitoringiem w aspekcie zagrożenia obwałami i zawałami.The article addressed the issues, connected width maintenance of galleries stability at the deterioration of lining technical condition. Described methods of diagnostic galleries lining and presented influence of lining technical wear on this technical condition. Indicated necessity of trainings for staff towards diagnostic and evaluating the technical condition of lining and lead constant monitoring of galleries in terms of hazard from roof falls