Optymalizacja szerokości i wytrzymałości na ściskanie sztucznego filaru ochronnego w eksploatacji średniogrubych pokładów węgla w Quang Ninh z wykorzystaniem modelu numerycznego

Abstract

Obecnie w wielu krajach posiadających przemysł wydobywczy węgla kamiennego z powodzeniem zastosowano technologię stosowania sztucznych filarów. W celu optymalizacji wymaganej szerokości i wytrzymałości na ściskanie sztucznych filarów wymagane są szczegółowe badania dla każdego konkretnego stanu geologicznego. W przedstawionym badaniu wykorzystano oprogramowanie do symulacji numerycznej, przeprowadzono analizę stateczności sztucznego filaru ochronnego w trakcie eksploatacji pokładów węgla o średniej miąższości w Quang Ninh (Wietnam). Wyniki badań pokazują, że zachodzi zależność liniowa pomiędzy szerokością sztucznego filaru a kątem nachylenia. Rozmiar sztucznego filaru ochronnego zwiększa się wraz z głębokością wydobycia. Kiedy głębokość wydobycia wynosi 350 m, wielkość filaru zmienia się od 1,0 ÷ 2,4 m, a na głębokości 500 m do 1,4 ÷ 2,8 m. Gdy kąt nachylenia wzrasta, zwiększa się także szerokość słupów. Wynika to z faktu, że przy dużym kącie nachylenia nacisk działający na słuek nie jest położony w środku, ale odchyla się, siła ściskająca nie rozkłada się równomiernie. Wymagana wytrzymałość sztucznego filaru na ściskanie zmienia się w zależności od kąta nachylenia, przy nachyleniu 10° wymagana wytrzymałość na ściskanie wynosi od 8 do 12 MPa, gdy kąt nachylenia wzrasta do 20°, wymagana wytrzymałość filaru na ściskanie wzrasta do 18 ÷ 28 MPa, natomiast przy wzroście kąta nachylenia do 35° wymagana wytrzymałość słupa na ściskanie ma tendencję do zmniejszania się do 16 ÷ 17 MPa. Dlatego podczas pracy w odpowiednich warunkach należy wybrać rozmiar i wymaganą wytrzymałość na ściskanie sztucznego filara.