The nature effect in motion:visual exposure to environmental scenes impacts cognitive load and human gait kinematics

Prolonged exposure to urban environments requires higher cognitive processing resources than exposure to nature environments, even if only visual cues are available. Here, we explored the moment-to-moment impact of environment type on visual cognitive processing load, measuring gait kinematics and reaction times. In Experiment 1, participants (n=20) walked toward nature and urban images projected in front of them, one image per walk, and rated each image for visual discomfort. Gait speed and step length decreased for exposure to urban as compared to nature scenes in line with gait changes observed during verbal cognitive load tasks. We teased apart factors that might contribute to cognitive load: image statistics and visual discomfort. Gait changes correlated with subjective ratings of visual discomfort and their interaction with environment but not with low-level image statistics. In Experiment 2, participants (n=45) performed a classic shape discrimination task with the same environmental scenes serving as task-irrelevant distractors. Shape discrimination was slower when urban scenes were presented, suggesting that it is harder to disengage attention from urban than from nature scenes. This provides converging evidence that increased cognitive demands posed by exposure to urban scenes can be measured with gait kinematics and reaction times even for short exposure times

Effective solutions in the long rock bolting system for strengthening the standing support

Rola wysokiego kotwienia górotworu z wykorzystaniem kotwi strunowych dla wzmacniania obudów podporowych w polskim górnictwie węgla kamiennego systematycznie rośnie. Jest to związane głównie z koniecznością zwiększania nośności systemów obudowy podporowej wobec coraz trudniejszych warunków obciążeniowych powodowanych głównie wzrostem głębokości, rozbudowaną tektoniką i wpływami eksploatacji dokonanej w aktualnie wybieranych złożach. Nie bez znaczenia jest tu także fakt stosowania coraz większych przekrojów wyrobisk, powodowany zarówno względami energomaszynowymi, jak i wentylacyjnymi. Wobec zaistniałych w ostatnim czasie zawałów wyrobisk w obudowie podporowej problem poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie obudów podporowo-kotwowych nabiera szczególnego znaczenia. Artykuł w pierwszej części prezentuje zakres stosowania wysokiego kotwienia w polskich kopalniach węgla kamiennego. Przytaczane przykłady pochodzą z wdrożeń zrealizowanych w ciągu kilkunastu ostatnich lat z udziałem autorów niniejszego artykułu. Przedstawiono m.in. rozwiązania przykotwiania wyrobisk przyścianowych, również tych utrzymywanych za ścianą, przecinek rozruchowych oraz skrzyżowań wyrobisk korytarzowych. W następnej części artykułu zaprezentowano rolę wykładki mechanicznej w zapewnieniu właściwej współpracy obudowy kotwowej z podporową. Szczególną uwagę zwrócono na zasadność stosowania sprężania górotworu poprzez nadawanie naciągu wstępnego. Przedstawiono możliwość jednoczesnego wykorzystania kotwi dla potrzeb bezpodporowego utrzymania skrzyżowania ściana-chodnik i bezpośredniego wzmacniania górotworu stropowego poprzez wykorzystanie kotwi strunowych z podwójnym zamkiem opartym na zacisku Gifforda.The role of long rock bolting of rock mass using cable bolts for reinforcing arch yielding support in the Polish hard coal mining is steadily increasing. This is mainly related to the necessity of increasing the bearing capacity of the steel arching systems regarding increasingly difficult load conditions caused mainly by the increase in depth, the expanded tectonics and the influences of exploitation in the currently selected deposits. Also, the fact of applying more and more larger cross-sections of excavations brought about both energy-mechanical and ventilation considerations is not insignificant. I n view of the recent increase of rock falls in excavations performed in lining support, the problem of finding new solutions in the case of combined steel arch yielding with rock bolt support takes on special significance. I n the first part the article presents the range of long bolting in Polish hard coal mines. All of the cited examples came from introduced implementations over the past several years with the participations of the authors of this article. The solutions of using rock bolting in the maingate and tailgate also those maintained behind the longwall face and open-off cross cuts were presented. In the next part of article, the role of mechanical lining to ensure the proper cooperation of the rock bolt with arch yielding support was introduced. Particular attention was paid to the validity of using rock mass compression by pre-tensioning. T he possibility of the simultaneous use of rock bolts for purpose of non-support maintenance of crossing longwall face and roadways and the direct reinforcement of the roof rock mass by means of using string bolts with double lock based on the Gifford clamp was presented

The influence of natural hazards of disasters on the work safety conditions in Polish coal mining in the years 2000–2016

Polskie górnictwo węgla kamiennego charakteryzuje się występowaniem praktycznie wszystkich, typowych dla eksploatacji podziemnej zagrożeń naturalnych, zwłaszcza tzw. zagrożeń katastrofogennych. Ujawnianie się tych zagrożeń wywołuje niebezpieczne zdarzenia, w wyniku których niejednokrotnie dochodzi do wypadków, w tym wypadków śmiertelnych. Wysoki poziom zagrożeń naturalnych może ograniczyć prowadzenie eksploatacji lub nawet doprowadzić do zaniechania wybierania rejonów dotkniętych ich skutkami. Wyłączenie z eksploatacji takich części złoża może z kolei zmniejszyć zdolności wydobywcze kopalń, a w niektórych przypadkach nawet skrócić ich żywotność. W artykule scharakteryzowano skalę występowania zagrożeń: metanowego, wybuchem pyłu węglowego, pożarami endogenicznymi, zawałami, tąpaniami, wyrzutami metanu i skał oraz wodnego, wskazujac także na możliwość ich koincydencji. Na podstawie statystyk Wyższego Urzędu Górniczego, dotyczące niebezpiecznych zdarzeń i wypadków śmiertelnych wywołanych zagrożeniami naturalnymi w latach 2000–2016 analizowano częstość ich uaktywniania i wypadkogenność. Na podstawie tej analizy można stwierdzić: - Pod względem liczby niebezpiecznych zdarzeń najczęstszymi były pożary endogeniczne, tąpnięcia i odprężenia, zapalenia i wybuchy metanu oraz zawały skał, a najrzadziej dochodziło do wdarć wody, wyrzutów metanu i skał oraz wybuchów pyłu węglowego. - Najwięcej wypadków śmiertelnych miało miejsce w wyniku wybuchów metanu i wybuchów pyłu węglowego, a znaczną liczbę wywołały tąpnięcia i zawały. Najmniej wypadków spowodowały wdarcia wody, pożary endogeniczne oraz wyrzuty metanu i skał. - Za najbardziej katastrofogenne należy uznać zagrożenie metanowe i wybuchem pyłu węglowego, choć zdarzenia wynikajace z ujawniania się tych zagrożeń charakteryzowały się relatywnie małą częstością występowania. Przeprowadzona ocena potwierdza znaczący wpływ katastrofogennych zagrożeń naturalnych na stan bezpieczeństwa pracy w kopalniach węgla kamiennego.Polish coal mining is characterized by the presence of virtually all natural hazards that typically occur in underground exploitation, and especially of threats of disasters. Disclosure of these threats can cause dangerous events, often resulting in accidents, including fatal accidents. The high level of natural hazards may furthermore put heavy constraints on mining activities or can even lead engineers to exclude disaster-prone areas from exploitation. Decommissioning certain parts of deposits may lastly reduce the production capacity of mines, and in some cases may even shorten their life span. The article describes the scale of the occurrence of hazards: methane, coal dust explosion, spontaneous fire, infarcts, rock burst, gases and rocks outbursts and water outflow, also showing the possibility of their mutual coincidence. On the basis of the statistics of the Mining Authority concerning dangerous events and fatalities caused by natural hazards in the years 2000–2016, their frequency and likeability were analyzed. The analysis leads us to the following conclusions: - In terms of the number of dangerous events, the most common were endogenous fires, rock bursts, methane explosions and rock falls, and the least frequent included water inflow, methane and rocks outbursts, and coal dust explosion. Although fires were the most common, they caused the least accidents. - The majority of fatal accidents occurred as a result of methane explosions and coal dust explosions, and a significant number were caused by rockbursts and rock falls. Water-related accidents, endogenous fires and methane and rocks outbursts caused the least fatalities. - Methane and coal dust explosions are the most catastrophic, although the incidence of these threats has been low. The analysis of hazardous incidents and fatal accidents caused by these threats confirms their significant impact on work safety in coal mining

An analysis of fault behavior in the proximity of mining operation in the context of seismic hazard

W artykule, na podstawie programu obliczeniowego bazującego na metodzie elementów skończonych, przeprowadzono numeryczne modelowanie eksploatacji w sąsiedztwie uskoku. Przyjęto, że uskok stanowi pojedyncza nieciągłość w postaci płaszczyzny zorientowanej pionowo, a warunki na stykających się powierzchniach definiuje prawo tarcia Coulomba. Rezultaty obliczeń dotyczyły reakcji uskoku na dodatkowe obciążenie wywołane eksploatacją górniczą, a także odnosiły się do wpływu zjawisk zachodzących w płaszczyźnie uskoku na bezpośrednie otoczenie pola eksploatacji. Zachowanie się uskoku analizowano w funkcji rozwoju eksploatacji opierając się na rozkładach naprężeń stycznych i poślizgu wraz z ich zasięgiem w płaszczyźnie uskoku oraz energii zdyssypowanej wskutek tarcia. Z kolei wpływ uskoku na jego otoczenie oceniano na podstawie zmian gęstości całkowitej energii odkształcenia sprężystego. Rezultaty przeprowadzonego modelowania numerycznego pozwoliły na sformułowanie wniosków dotyczących prowadzenia eksploatacji w sąsiedztwie dyslokacji tektonicznych w aspekcie kształtowania się poziomu zagrożenia sejsmicznego.This article concerns numerical modeling of the impact of mining operations on fault behavior, carried out on the basis of a calculation program based on the finite element method. It was assumed that the fault is a single discontinuity in the form of a vertically-oriented plane, and the conditions in which surfaces merge are defined by the right of the Coulomb friction. On the one hand, the calculations are related to the fault’s response to additional weight resulting from mining operations, and on the other, they are related to the impact that occurrences in the fault’s plane had on the immediate surroundings of the extraction center. The behavior of the fault was analyzed based on distributions in the plane of shear stress and slip, together with their range and energy dissipated due to friction. In turn, the impact of the fault on its immediate environment was analyzed based on variations in the total energy density of elasticity. The results of numerical modeling made it possible to draw conclusions concerning mining operation in the proximity of tectonic dislocations in the context of seismic hazard’s levels

Modern technologies of repair and reinforcement of mining shaft linings

W artykule przedstawione zostały nowoczesne metody naprawy i wzmocnienia obudowy szybów górniczych. Naprawy obudowy szybów górniczych niejednokrotnie wiążą się z koniecznością dokonania dodatkowego wzmocnienia ich obudowy w miejscach występujących uszkodzeń. Zaprezentowane technologie oparte są na technikach kotwienia, iniekcji, torkretowania oraz wzmacniania obudowy szybów górniczych z wykorzystaniem np. pierścieni oporowych (krążyn). Artykuł obok prezentacji poszczególnych technologii, zawiera wiele aspektów praktycznych, dotyczących doboru optymalnych urządzeń, np. pomp do zatłaczania spoiwa, instalowania kotwi iniekcyjnych, torkretu oraz materiałów niezbędnych do wykonania zaproponowanych robót, np. kotwi, spoiw, klejów, które w sposób decydujący wpływają na skuteczność i efektywność wykonywanych robót naprawczych i wzmacniających oraz obniżają koszty ich wykonania. Dla uproszenia, a tym samym obniżenia kosztów zaproponowanych wzmocnień i konsolidacji górotworu, w artykule zaproponowano technologię łączącą jednocześnie realizowane techniki iniekcji i kotwienia górotworu z użyciem tych samych spoiw mineralno-cementowych oraz tych samych urządzeń do ich zatłaczania. Autorzy przedstawili również zalety stosowania spoiw mineralno-cementowych, kotwi iniekcyjnych oraz przedstawili technologię iniekcji wzmacniająco-uszczelniającej górotworu w otoczeniu zniszczonego odcinka szybu.In the article modern methods of repair and reconstruction of mining shaft linings were presented. Repair and reconstruction of mining shaft linings often require additional reinforcement of the support in areas where damage occurs. The presented technologies are based on techniques of bolting, injecting, spraying with concrete and reinforcing of mining shaft linings using, for example, stopper ring (arch centre), as well as on the latest experiences of authors obtained during the design and monitoring of meaningful solutions in the mining and geological conditions of hard coal mines. Aside from the presentation of the various technologies, the article contains many practical aspects for selecting the optimal equipment and materials necessary for the proposed solutions, such as rock bolts, binders and adhesives, which significantly affect on the effectiveness and efficiency of the repair and strengthening works and reduce the cost of their execution. To simplify and thus reduce the cost of proposed rock mass reinforcement and consolidation, in the article a technology that simultaneously combines the techniques of rock injection and rock bolting with applying the same mineral cement binders was proposed. The advantages of using mineral-cement adhesives, injection bolts were also presented by authors. Furthemore a detailed injection strenghtening-sealing technology of rock mass in surrounded by a destroyed section of shaft was presented

Influence of Mining Operating Conditions on Fault Behavior

This article concerns numerical modeling of the impact of mining operations on fault behavior, carried out on the basis of a calculation program based on the finite element method. The calculations and their graphic results related to the reactions of vertical discontinuity on the mining operations that run along its boundary under changing operating parameters, such as geometry of the field and direction of mining with respect to the fault, as well as the method of liquidation of the caving zone. The behavior of the fault was analyzed based on distributions in the plane of shear stress and slip, together with their range and energy dissipated due to friction. The results of numerical calculations made it possible to draw conclusions on the impact of faults and the impact of operating conditions of mining in their vicinity on the level of seismic hazard.W artykule w oparciu o program obliczeniowy bazujący na metodzie elementów skończonych przeprowadzono numeryczne modelowanie wpływu eksploatacji na zachowanie się uskoku. Obliczenia i ich graficznie rezultaty dotyczyły reakcji pionowej nieciągłości na prowadzoną wzdłuż jej granicy eksploatację górniczą przy zmieniających się parametrach eksploatacji, takich jak: geometria pola i kierunek wybierania względem uskoku oraz sposób likwidacji zrobów. Zachowanie się uskoku analizowano w oparciu o rozkłady w płaszczyźnie uskoku naprężeń stycznych i poślizgu wraz z ich zasięgiem oraz energię zdyssypowaną wskutek tarcia. Rezultaty obliczeń numerycznych pozwoliły na sformułowanie wniosków dotyczących oddziaływania uskoków oraz wpływu górniczych warunków eksploatacji w ich sąsiedztwie na wielkość zagrożenia sejsmicznego

Wpływ górniczych warunków eksploatacji na zachowanie się uskoku

This article concerns numerical modeling of the impact of mining operations on fault behavior, carried out on the basis of a calculation program based on the finite element method. The calculations and their graphic results related to the reactions of vertical discontinuity on the mining operations that run along its boundary under changing operating parameters, such as geometry of the field and direction of mining with respect to the fault, as well as the method of liquidation of the caving zone. The behavior of the fault was analyzed based on distributions in the plane of shear stress and slip, together with their range and energy dissipated due to friction. The results of numerical calculations made it possible to draw conclusions on the impact of faults and the impact of operating conditions of mining in their vicinity on the level of seismic hazard.W artykule w oparciu o program obliczeniowy bazujący na metodzie elementów skończonych przeprowadzono numeryczne modelowanie wpływu eksploatacji na zachowanie się uskoku. Obliczenia i ich graficznie rezultaty dotyczyły reakcji pionowej nieciągłości na prowadzoną wzdłuż jej granicy eksploatację górniczą przy zmieniających się parametrach eksploatacji, takich jak: geometria pola i kierunek wybierania względem uskoku oraz sposób likwidacji zrobów. Zachowanie się uskoku analizowano w oparciu o rozkłady w płaszczyźnie uskoku naprężeń stycznych i poślizgu wraz z ich zasięgiem oraz energię zdyssypowaną wskutek tarcia. Rezultaty obliczeń numerycznych pozwoliły na sformułowanie wniosków dotyczących oddziaływania uskoków oraz wpływu górniczych warunków eksploatacji w ich sąsiedztwie na wielkość zagrożenia sejsmicznego

The analysis of induced seismicity of the rock strata in the stope regions in the Rudna mine

Aktualny poziom zagrożenia tąpaniami w kopalniach LGOM jest konsekwencją towarzyszącej robotom górniczym sejsmiczności górotworu, a większość dotychczas odnotowanych tąpnięć i odprężeń była spowodowana wstrząsami o najwyższych energiach. Z analizy aktywności sejsmicznej odnotowanej w ostatnich latach wynika, że spośród tych kopalń sejsmicznie najbardziej aktywną jest O/ZG Rudna. Artykuł zawiera ocenę kształtowania się sejsmiczności górotworu w O/ZG Rudna w latach 2006–2015 w całym obszarze kopalni oraz jej poszczególnych rejonach. W ramach parametrów sejsmiczności analizą objęto liczbę rejestrowanych zjawisk, łączną wartość emisji energii oraz wskaźnik jednostkowego wydatku energetycznego. Przeanalizowano także zmienność współczynników rozkładu Gutenberga-Richtera oraz odniesiono się do lokalizacji epicentrów ognisk względem frontu eksploatacyjnego, wyodrębniając nisko- (103 ≤ As < 105J) i wysokoenergetyczne (As ≥ 105J) wstrząsy usytuowane przed frontem, w rejonie robót rozcinkowych oraz w zrobach. Z przeprowadzonych rozważań wynika, że zagrożenie wysokoenergetycznymi wstrząsami w kopalni Rudna utrzymuje się na wysokim, porównywalnym w kolejnych latach poziomie, a zróżnicowana aktywność w wydzielonych rejonach może być między innymi funkcją zmiennej wysokości furty eksploatacyjnej oraz miąższości wstrząsogennych warstw węglanowych zalegających w stropie złoża. Analiza rozmieszczenia ognisk wstrząsów względem frontu eksploatacyjnego wskazuje, że niezależnie od wielkości energii sejsmicznej zdecydowanie najwięcej wstrząsów lokalizuje się w strefie robót rozcinkowych. W następnej kolejności wstrząsy niskoenergetyczne lokalizują się w obszarach zrobowych, a wstrząsy wysokoenergetyczne – przed frontem eksploatacji. Tym samym przedstawiona ocena kształtowania się aktywności sejsmicznej w O/ZG Rudna potwierdza związek ilości rejestrowanych wstrząsów oraz wielkości generowanej energii sejsmicznej z określonymi cechami lokalnych uwarunkowań geologiczno-górniczych, w tym elementami stosowanych systemów komorowo-filarowych.The current rockburst hazard conditions in the copper mines are the consequence of mining-induced seismicity of the rock strata whilst the majority of registered rockbursts have been caused by high-energy seismic events. The analysis of seismic activity in recent years indicates that the region of the Rudna mine is the region of the highest seismic activity. This paper is an attempt at evaluating the seismicity levels in the Rudna mine in the period from 2006-2015, within the entire mine and in its particular sections. Key parameters of seismic activity include the number of registered seismic events, total energy emission levels, and a unit energy factor. The variability of Gutenberg -Richter (GR) parameters are analyzed and the epicenters’ locations are investigated with respect to the stope position. The distinction is made between low-energy (103 ≤ As < 105 J) and high-energy (As ≥ 105J) seismic events ahead of the stope, in the opening-up cross-throughs and in the gob areas. It appears that the risk level of a high-energy event occurrence in the Rudna mine has not changed in recent years and has remained on a high level whilst the differences in seismic activity, in particular mine sections, are attributed to the varied extraction height and varied thickness of rockburst-prone carbonate layers in the roof of the copper ore deposit. The analysis of the epicenters’ locations with respect to the stope reveals that no matter what the seismic energy levels, the largest number of rockbursts are registered in the opening-up cross-through zone. Low-energy tremors are mostly located in the gob areas, high-energy events occur mostly ahead of the stope. Thus, the evaluation of the seismicity conditions in the Rudna mine seems to positively verify the relationship between the number of registered events and the levels of generated seismic energy, taking the local geological and mining conditions and the specificity of the room and pillar mining method into account

State of stress and strain at the workface front under the old excavation edge

W nawiązaniu do doświadczeń rodzimych kopalń węgla kamiennego – wskazujących na intensyfikację skali przejawów zagrożeń geodynamicznych, jaka towarzyszy podejmowaniu działalności górniczej w warunkach skrępowanych występowaniem różnego typu i pochodzenia zaszłości eksploatacyjnych – w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w strefach oddziaływania krawędzi jako jednej z bardziej charakterystycznych zmian w stanie złoża/górotworu będących konsekwencją zaszłych dokonań górniczych w pokładach sąsiednich. Wychodząc z analitycznej metody opisu stanu przemieszczenia i na- prężenia (wytężenia) w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu krawędzi na zachowanie się – pod kątem możliwości utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Opierając się na o przykładowych funkcjach nieliniowych demonstrujących istnienie krawędzi w górotworze analizie porównawczej poddano dwa wzajemnie odwrotne kierunki prowadzenia frontu eksploatacyjnego, a mianowicie od strony zrobów ku caliźnie oraz od strony calizny ku zrobom. Dyskusję wyników realizowano na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany.With reference to the situation experienced in several Polish collieries where the risk of occurrence of gas-geodynamic phenomena is increasing and decisions to start the mining activities need to take numerous constraints associated with previous mining into account, this paper addresses certain geo-mechanical aspects of longwall mining in the zones of excavation edge interactions giving rise to major changes in the conditions of the deposit and rock strata, as a consequence of previous mining operations in adjacent coalbeds. Starting from the analytical description of displacements and stresses in the proximity of longwall mining systems, the paper summarizes the results of model tests and investigations of the influence that the excavation edge has on the behavior and structural continuity of a portion of the coal body in the coalbed beneath or above an old excavation. Based on selected nonlinear functions emulating the presence of edges in the rock strata, a comparative study is carried out by investigating two opposite directions of workface advance, from the gob area towards the coal body and from the coal body towards the gobs. The discussion of the results relies on the analysis of roof deformation and the concentration factor of the vertical stress component at the workface front