Recalling the body of experience gathered in the collieries of the Upper Silesian Coal Basin, the

increased risk of seismicity and rockburst occurrences in confined conditions including the exploitation of

remnants were identified. This study investigates geomechanical aspects of longwall mining in the areas

affected by old excavations aimed at relaxation of a multi-bed deposits within a thick coal seam or a group

of seams. It is assumed that high-energy seismicity is another factor determining the rockburst hazard

alongside the state of stress. A case study is recalled, describing a colliery where mining-induced seismic

activity of a de-stressed coal seam remained at the level comparable to or higher than it was experienced

in the de-stressed seam operations. An analytical model was used to study the stress state and potential

loss of structural continuity of an undisturbed rock body surrounding the longwall panel being mined

beneath or over the abandoned workings. Recalling the developed model of the system involving nonlinear

functions demonstrating the existence of abandoned mine workings within the rock strata, computer

simulations were performed to evaluate the rockburst hazards along the face area. Discussions of results

are based on observations of immediate roof convergence and the vertical stress concentration factor at

the longwall face zone. Computational data of the modelled mining situations demonstrates that despite

using the de-stressing method of mining, the occurrence of events impacting on mine working beneath

and over abandoned workings cannot be precluded. Here the scale of rockburst hazards is determined by

local mining and geological conditions, such as the type and extent of abandoned workings, their age and

vertical distance between them and the coal seam currently mined.

A “rock bridge”, defined as the closest distance between two joints in a rock mass, is an important feature affecting the jointed rock mass strength. Artificial jointed rock specimens with two parallel joint fractures were tested under uniaxial compression and numerical simulations were carried out to study the effects of the inclination of the rock bridge, the dip angle of the joint, rock bridge length, and the length of joints on the strength of the jointed rock mass. Research results show: (1) When the length of the joint fracture, the length of the rock bridge, and the inclination of the rock bridge stay unchanged, the uniaxial compressive strength of the specimen gradually increases as the inclination of the joint fracture increases from 0° to 90°. (2) When the length of the joint fracture, the length of the rock bridge, and the inclination of the joint fracture stay unchanged, the uniaxial compressive strength of the specimen shows variations in trends with the inclination of the rock bridge increasing from 30° to 150° (3). In the case when the joint is angled from the vertical loading direction, when the dip angle of the joint fracture, the inclination of the rock bridge, and the length of the rock bridge stay unchanged, the uniaxial compressive strength of the specimen gradually decreases with an increasing length of joint fracture. When the dip angle of the joint fracture, the inclination of the rock bridge, and the length of the joint fracture stay unchanged, the uniaxial compressive strength of the specimen does not show a clear trend with an increase of the length of the rock bridge.

A simple empirical study on the orientation, diameter, and extent of radial fractures (long and short) at the vicinity of the face-perpendicular preconditioned boreholes is described. Homogenous and heterogeneous mining faces were considered when studying the orientation of radial fractures, four and five face-perpendicular preconditioning practices were used to investigate the outspread and diameter of radial fractures from one blasted drill hole to another. Long radial fractures were observed to be developed along the direction of the maximum principal stress and short radial fractures were observed to be developed along the direction of the intermediate principal stress in a homogenous mining face. On the other hand, long radial fractures were observed to be developed along the direction of the intermediate principal stress, while short radial fractures were observed to be developed along the direction of the maximum principal stress when the mining faces subjected to heterogeneous rock mass. The diameters of the radial fractures observed were inconsistent and were not nine times the diameter of the original borehole. Furthermore, the extent of radial fractures from one borehole to another was noted to be gradually improved when the additional of preconditioned borehole was in place. This study maintained that the orientation of radial fractures is mostly controlled by the rock properties, however, extend and the diameters of the radial fractures are controlled by rock properties, the effectiveness of the stress wave and gas pressure and brittleness of the rock mass.

Geodesic measurements of mining area deformations indicate that their description fails to be regular,

as opposed to what the predictions based on the relationships of the geometric-integral theory suggest.

The Knothe theory, most commonly applied in that case, considers such parameters as the exploitation

coefficient a and the angle of the main influences range tgβ, describing the geomechanical properties of the

medium, as well as the mining conditions. The study shows that the values of the parameters a = 0.8 and

tgβ = 2.0, most commonly adopted for the prediction of surface deformation, are not entirely adequate in

describing each and every mining situation in the analysed rock mass. Therefore, the paper aims to propose

methodology for determining the value of exploitation coefficient a, which allows to predict the values

of surface subsidence caused by underground coal mining with roof caving, depending on geological and

mining conditions. The characteristics of the analysed areas show that the following factors affect surface

subsidence: thickness of overburden, type of overburden strata, type of Carboniferous strata, rock mass

disturbance and depth of exploitation. These factors may allow to determine the exploitation coefficient a,

used in the Knothe theory for surface deformation prediction.

Podziemna eksploatacja górnicza wywołuje w górotworze zmiany pól przemieszczeń i naprężeń. W przypadku prowadzenia podziemnej eksploatacji w pobliżu zbiorników odpadów poflotacyjnych niezmiernie ważne jest wyznaczenie zakresu osiadania górotworu pod fundamentami podstawy zapór ziemnych otaczających te zbiorniki. Dokładność rozwiązania MES jest głównie zależna od jakości danych geomechanicznych charakteryzujących poszczególne geologiczne warstwy górotworu oraz regiony górotworu, w których prowadzona jest eksploatacja. Jeżeli wartości osiadań na powierzchni obliczone przy zastosowaniu MES i pomierzone niwelacją geodezyjną nie są zgodne, wtedy wartości modułów Younga charakteryzujących regiony eksploatacji są korygowane. W niniejszym artykule została przedstawiona opracowana metoda analizy MES deformacji górotworu dla kopalni podziemnej w celu określenia wpływu eksploatacji górniczej na przemieszczenia powierzchni terenu w rejonie filara ochronnego zapory zachodniej zbiornika odpadów poflotacyjnych (Obiektu Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych – OUOW) Żelazny Most. W badanym obszarze prowadzona była eksploatacja górnicza systemem komorowo-filarowym z ugięciem stropu (R-UO) w latach 2008–2016 oraz planowana jest podobna na lata 2017–2019 systemem komorowo-filarowym z podsadzką hydrauliczną ze względu na zwiększenie miąższości złoża.

W Polsce podstawowym źródłem energii elektrycznej i cieplnej jest nadal węgiel kamienny i brunatny. Podczas procesu spalania węgli powstają duże ilości produktów ubocznych, m.in.: popioły lotne, żużle paleniskowe oraz dostające się do atmosfery szkodliwe związki chemiczne w postaci gazu (CO2, NOx, związki siarki). Popioły lotne, z uwagi na swoją dużą miałkość (zbliżoną do cementu), skład chemiczny i fazowy oraz reaktywność, znalazły szerokie zastosowanie w rozwiązaniach technologicznych, m.in.: w produkcji cementu zwykłego, masywnego, hydrotechnicznego oraz cementów nowej generacji. Stosowanie odpowiedniego dodatku popiołów lotnych ma pozytywny wpływ na właściwości świeżego i stwardniałego betonu, a także umożliwia proekologiczne i ekonomiczne wytworzenie mieszanki cementowej. Eksploatacja bogactw naturalnych Ziemi związana jest z wykonywaniem na różnych głębokościach wyrobisk górniczych. Po pewnym czasie pułap wyrobiska ulega załamaniu, co pociąga za sobą obsunięcie się górnych warstw i wytworzenie się na powierzchni ziemi zagłębienia, tzw. niecki lub zapadliska. Taki rozwój sytuacji, wymusza potrzebę wzmacniania podłoża oraz uszczelniania górotworu. Aby zminimalizować ryzyko związane z problemami geotechnicznymi na terenach pogórniczych, należy stosować takie rozwiązania inżynierskie, które w sposób uniwersalny, ekonomiczny oraz wydajny poprawią nośność gruntów. Prowadzi to do rozwoju badań nad nowymi recepturami cementu stosowanego podczas prac geoinżynieryjnych, zwłaszcza na terenach górniczych. Co więcej, wymagania ekonomiczne zmuszają inżynierów do stosowania tańszych rozwiązań techniczno- technologicznych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania jest użycie odpowiednich dodatków do receptur zaczynów uszczelniających, które zmniejszają całkowity jednostkowy koszt zabiegu.

Rock excavation is a basic technological operation during tunnelling and drilling roadways in underground mines. Tunnels and roadways in underground mines are driven into a rock mass, which in the particular case of sedimentary rocks, often have a layered structure and complicated tectonics. For this reason, rock strata often have highly differentiated mechanical properties, diverse deposition patterns and varied thicknesses in the cross sections of such headings. In the field of roadheader technology applied to drilling headings, the structure of a rock mass is highly relevant when selecting the appropriate cutting method for the heading face. Decidedly differentiated values of the parameters which describe the mechanical properties of a particular rock layer deposited in the cross section of the drilled tunnel heading will influence the value and character of the load on the cutting system, generated by the cutting process, power demand, efficiency and energy consumption of the cutting process. The article presents a mathematical modelling process for cutting a layered structure rock mass with the transverse head of a boom-type roadheader. The assumption was made that the rock mass being cut consists of a certain number of rock layers with predefined mechanical properties, a specific thickness and deposition pattern. The mathematical model created was executed through a computer programme. It was used for analysing the impact deposition patterns of rock layers with varied mechanical properties, have on the amount of cutting power consumed and load placed on a roadheader cutting system. The article presents an example of the results attained from computer simulations. They indicate that variations in the properties of the rock cut – as cutting heads are moving along the surface of the heading face – may have, apart from multiple other factors, a significant impact on the value of the power consumed by the cutting process.

Eksploatacja złóż gazu ziemnego i ropy naftowej w pewnych warunkach zalegania tych złóż może wywoływać deformacje ciągłe powierzchni terenu. Deformacje takie objawiają się w postaci niecek obniżeniowych o znacznym zasięgu i maksymalnych obniżeniach zależnych od całkowitej miąższości basenu, właściwości kompakcyjnych skał i szeregu innych czynników. W historii zdarzały się niecki o maksymalnych obniżeniach dochodzących do 9 metrów. W niecce obniżeniowej występują także strefy naprężeń niebezpieczne dla infrastruktury technicznej i budynków. Deformacje takie mogą wpływać niekorzystnie na budynki i budowle, ale także na infrastrukturę własną zakładów górniczych. Znane są przypadki zniszczenia otworów i ich uzbrojenia, bądź utraty ich szczelności. Z uwagi na to istnieje konieczność wykonywania analizy możliwości wystąpienia takich niekorzystnych zjawisk, monitorowania deformacji w trakcie eksploatacji złoża i ochrony infrastruktury zlokalizowanej w zasięgu wpływów eksploatacji. W artykule przedstawiona jest problematyka prognozowania deformacji powierzchni w warunkach eksploatacji złóż surowców ciekłych i gazowych. Przyjęto założenie o związku przyczynowo-skutkowym między kompakcją skały basenu a obniżeniem powierzchni terenu. Model obliczeniowy oparto na tzw. funkcji wpływów i superpozycji wpływów elementarnych. Dla celów ochrony obiektów i infrastruktury opracowany został model oceny zagrożenia obiektów bazujący na elementach logiki rozmytej. Model ten pozwala na uwzględnienie w analizach czynników ilościowych i jakościowych determinujących zagrożenie uszkodzeniem. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie jednoznacznej wartości różnicującej zagrożenie poszczególnych budynków na danym terenie. Analizy przestrzenne, które pozwalają na uwzględnienie dużej ilości budynków mogą być wspomagane poprzez zastosowanie systemów GIS. W artykule zostało to zilustrowane na przykładzie praktycznym.

The deformation modulus of the rock mass as a very important parameter in rock mechanic projects generally is determined by the plate load in-situ tests. While this test is very expensive and time-consuming, so in this study a new method is developed to combin artificial neural networks and numerical modeling for predicting deformation modulus of rock masses. For this aim, firstly, the plate load test was simulated using a Finite Difference numerical model that was verified with actual results of the plate load test in Pirtaghi dam galleries in Iran. Secondly, an artificial neural network is trained with a set of data resulted from numerical simulations to estimate the deformation modulus of the rock mass. The results showed that an ANN with five neurons in the input layer, three hidden layers with 4, 3 and 2 neurons, and one neuron in the output layer had the best accuracy for predicting the deformation modulus of the rock mass.

Tunel drogowy w Lalikach został wykonany w silnie niejednorodnych, w dużym stopniu zniszczonych tektonicznie i w przeważającej części bardzo słabych utworach fliszowych Karpat Zachodnich. W przeważającej części tunel był drążony w warunkach dużego udziału procentowego bardzo słabych łupków ilastych laminowanych i utworów strefy zwietrzelinowej, niekorzystnego, bardzo stromego nachylenia warstw skalnych i zmiennego zawodnienia z wypływami wody w rozluzowanych strefach tektonicznych. Górotwór ten charakteryzuje się dużą niepewnością rozpoznania jego właściwości i struktury. Praca omawia wpływ warunków geologiczno-inżynierskich i geotechnicznych na dobór parametrów obudowy wstępnej tunelu drogowego. Przeprowadzono analizę deformacji obudowy wstępnej w zależności od procentowego udziału piaskowców i łupków, punktacji klasyfikacji geomechanicznych RMR (Bieniawski 1989) i QTS Tesařa (1979), typów obudowy wstępnej oraz wykorzystania kotew i mikropali. Analiza ta została poprzedzona charakterystyką warunków geologiczno-inżynierskich na trasie tunelu oraz charakterystyką typów zastosowanej obudowy wstępnej. W trakcie drążenia tunelu z wyprzedzeniem w kalocie, kilkakrotnie występowały przemieszczenia obudowy wstępnej kaloty większe od projektowanych maksymalnych. W przypadku, gdy wartości deformacji osiągały stan alarmowy dla danego typu obudowy i nie wykazywały tendencji do stabilizowania się, podejmowano decyzję o jej wzmocnieniu dodatkowymi kotwami, siatką oraz torkretem do czasu osiągnięcia stabilizacji deformacji. W najtrudniejszych warunkach obudowa wstępna była wzmacniana parasolem mikropalowym. Parametry obudowy dobierano, zgodnie z zasadami NATM, na podstawie prowadzonych na bieżąco obserwacji geologiczno-inżynierskich i geotechnicznych. Tunel w Lalikach jest przykładem bardzo słabej samonośności górotworu. Obserwowane przemieszczenia w górotworze wskazywały, że strefa spękań wokół wyrobiska była stosunkowo silnie rozwinięta. Obudowy wstępne stosowane w tego rodzaju warunkach, na niewielkich głębokościach, powinny charakteryzować się stosunkowo dużą nośnością. Doświadczenia, jakie uzyskano wskazują, że realizacja obudowy wstępnej w silnie zmiennych warunkach fliszu karpackiego wymaga prowadzenia szczegółowych badań geologiczno-inżynierskich w trakcie drążenia tunelu, które należy wykonywać na bieżąco wraz z postępem dobowym dla weryfikacji założeń projektowych. W przypadku potrzeby należy zastosować wzmocnienia obudowy wstępnej na podstawie wyników właściwie prowadzonych pomiarów geotechnicznych zachowania się układu obudowa-górotwór.