I. Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych

1)Miejsce zalegania wyrobiska:

Przedmiotowe wyrobisko zaliczone zostało do południowo - zachodniej części KWK „ZIEMOWIT”.

2)Głębokość zalegania wyrobiska i jego rodzaj:

-Średnia głębokość zalegania wyrobiska wynosi 550 [m.p.p.m]

- Jest to wyrobisko przygotowawcze, tzn. chodnik wykonany w złożu z przybierką stropu, o kształcie przekroju poprzecznego ze stropem owalnym.

3)Rodzaj skał stropowych i spągowych w otoczeniu pokładu węgla:

Złoże od stropu otoczone jest trzema warstwami skał:

• Bezpośrednio w stropie występuje łupek piaszczysty średnio uławicony o miąższości 3,5 [m], nad nim występuje łupek ilasty gęsto uławicony o miąższości 3,2 [m], nad którym występuje piaskowiec grubo uławicony o miąższości 2 [m]

• W spągu występuje warstwa łupka ilastego średnio uławiconego

o miąższości 3 [m].

Klasyfikacja skał wg GiG:

Rodzaj skał		Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie Rc[MN/m2]		Zwięzłość [f]
				Skały	Węgla	Skały	Węgla
A1	Bardzo kruche łupki ilaste gęsto uławicone	5-12	-	0,4 -O7	-
A	Łupki ilaste gęsto uławicone, względnie bardzo mało zwięzły węgiel	13-24	15-24	0,8-1,2	0,6-1,0
B	Łupki ilaste średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	25-39 śr 32	25-35 śr 30	1,3-2,0	1,1-1,4
C	Łupki piaszczyste lub piaskowce średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	40-54 śr 48	36-43 śr 40	2,1-3,0	1,5-1,7
D	Łupki piaszczyste lub piaskowce grubo uławicone, względnie bardzo zwięzły węgiel	55-74 śr 65	44-52 śr48	3,1-4,0	1,8-2,0
E	Piaskowiec bardzo grubo uławicony	75-110 śr 90	-	4,1-6,0	-

II.Profil skał otaczających wyrobisko

Strop:

Rodzaj skały stropowej	Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa]	Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa]	Wskaźnik zwięzłości skały f [/]	Współczynnik rozmakalności r [/]	Wskaźnik szczelinowatości RQD [%]
Łupek piaszczysty	45	3,465	4,5	0,9	80
Łupek ilasty	20	1,54	2,0	1,0	75
Piaskowiec	65	5,005	6,5	0,7	90

Spąg:

Rodzaj skały stropowej	Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa]	Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa]	Wskaźnik zwięzłości skały f [/]	Współczynnik rozmakalności r [/]	Wskaźnik szczelinowatości RQD [%]
Łupek ilasty	32	2,46	3,2	0,8	65

III. Charakterystyka obudowy łukowo - podatnej ŁP

Oznaczenie

F

S

W

L1

L2

R1

R2

z

c

[m^2]

[mm]

ŁP1/V25/A

5,5

2500±50

2500±50

2385±20

2470±20

1575±16

1175±12

1060

350±18

ŁP2/V25/A

6,1

2800±56

2500±50

2205±20

3120±20

1725±17

1350±14

920

400±20

ŁP3/V25/A

7,1

3000±60

2700±54

2470±20

3075±20

1850±19

1425±14

990

400±20

ŁP4/V25/A

7,8

3200±64

2800±56

2545±20

3235±20

2000±20

1525±15

970

400±20

ŁP5/V25/A

8,9

3400±68

3000±60

2825±20

3295±20

2000±20

1625±16

1100

450±23

ŁP6/V25/A

9,6

3700±74

3000±60

2925±20

3275±20

2075±21

1775±18

990

450±23

ŁP7/V25/A

11,1

4200±84

3100±62

3120±20

3345±20

2350±24

2000±20

810

450±23

ŁP8/V25/A

13,1

4700±94

3300±66

3205±20

3970±20

2625±26

2250±23

760

500±25

ŁP9/V25/A

14,8

5000±100

3500±70

3490±20

4070±20

2750±28

2400±24

820

550±28

ŁP10/V25/A

17,6

5500±110

3800±76

3540±20

4845±20

3075±31

2650±27

830

550±28

ŁP11/V25/A

19,8

5800±116

4025±81

3320±20

3320±20

3250±33

2850±29

930

600±30

ŁP12/V25/A

21,8

6100±122

4225±85

3460±20

3460±20

3450±35

3000±30

960

600±30

ŁP13/V25/A

24,0

6400±128

4425±89

3605±20

3605±20

3650±37

3150±32

990

600±30

W wyrobiskach narażonych na ciśnienie dynamiczne stosuje się najczęściej obudowę metalową łukowo - podatną ŁP. Odrzwia obudowy ŁP to kształtowniki stalowe walcowane na gorąco o profilu korytkowym MD, TH, ŁK, DS. lub V.

Obecnie najpowszechniej stosuje się odrzwia z kształtowników typu V21, V25, V29, V36 i V44, typoszeregu A. Inne profile spotkać można w starych wyrobiskach korytarzowych. Liczba przy symbolu oznacza przybliżoną masę jednostkową kształtownika (kg/1mb), a typoszereg A charakteryzuje się tym, że proste odcinki łuków ociosowych odrzwi, wielkości większej niż 6 są prostopadłe do spągu. Odrzwia zwykle składają się z łuków ociosowych i łuków stropnicowych połączonych na zakładkę i skręconych strzemionami. Takie połączenie nosi nazwę zamka.

Łuki stropnicowe posiadają jednakowy promień krzywizny na całej długości. Łuki ociosowe w dolnym końcu posiadają odcinek prosty. W wyniku obciążenia górotworem i przemieszczania się konturu w kierunku wyrobiska może nastąpić zsuwanie elementów odrzwi na złączach i zmniejszenie przekroju wyrobiska, ale kształt łukowy powinien zostać zachowany. Stąd nazwa obudowa łukowa - podatna. Produkuje się różne wielkości odrzwi, a wraz ze wzrostem powierzchni przekroju przypisuje się im kolejne numery wielkości, np. ŁP6, ŁP7, ŁP8 itd. W odrzwiach zwykłych wyróżnia się dwie podstawowe odmiany:

- odrzwia trzyczęściowe - bez wyróżnika w oznaczeniu (np. ŁP8/V25/A),

- odrzwia czteroczęściowe - z wyróżnikiem 4 w oznaczeniu (np. ŁP18/V44/4/A).

W zależności od wielkości odrzwi szerokość S może wynosić od 2,5m (ŁP1) do 8,0m (ŁP19), a wysokość W odpowiednio od 2,5m do 5,465m. W warunkach wszechstronnego ciśnienia górotworu w tym wypiętrzania spągu stosuje się obudowy podatne zamknięte. Odrzwia zamknięte skutecznie zmniejszają wypiętrzenia spągu.

Jeżeli w stropie zalegają skały o dobrych parametrach wytrzymałościowych, to można stosować odrzwia łukowo - proste. Odrzwia te wykazują znacznie niższą nośność od odrzwi łukowych (o, około 50%), ale płaski obrys stropu jest korzystny z punktu widzenia technologicznego.

Odstępy między odrzwiami obudowy podatnej wynoszą praktycznie od 0,5m do 1,0 m W wyrobiskach o nachyleniu do 25˚ odrzwia należy budować prostopadle do płaszczyzny spągu, a przy większych nachyleniach odchylać je w kierunku wzniosu o kąt do 5˚.

Obudowę łukową wyrobisk korytarzowych stanowią odrzwia oraz następujące elementy nośne:

- elementy zamka - strzemiona

- stopy podporowe

- rozpory międzyodrzwiowe

- elementy okładzinowe - opinka między odrzwiami oraz wykładka między opinką, a konturem wyrobiska w wyłomie.

Prawidłowy dobór i współdziałanie wymienionych elementów powinien tworzyć odpowiedni przestrzenny układ wytrzymałościowy i zapewniać stateczność wyrobiska w wymaganym okresie czasu.

Gdy w spągu wyrobiska zalegają skały wytrzymałe (piaskowce, wapienie), to odrzwia obudowy można ustawić bezpośrednio na spągu. Zaleca się jednak wykonanie gniazd (zagłębień) w spągu, w miejscach posadowienia łuków ociosowych. Gniazda zwiększają stabilność odrzwi i siłę oporu obudowy względem ciśnień poziomych. Jeżeli w spągu zalegają skały o niskich parametrach wytrzymałościowych, to odrzwia należy ustawić na stopach podporowych.

Mogą to być stopy z twardego drewna, metalowe lub żelbetowe, umieszczone w wykutych gniazdach. Stopy zapobiegają wciskaniu elementów stojakowych w spąg wyrobiska, wykorzystuje się rzeczywistą nośność obudowy i ogranicza zmniejszanie przekroju wyrobiska.

Rozpory są to prętowe elementy konstrukcyjne służące do stabilizacji odrzwi w kierunku osi wyrobiska. Stosuje się rozpory drewniane i metalowe. Rozpory drewniane to okrąglaki o średnicy około 8-10cm zakładane między odrzwiami na styk, których zadaniem jest utrzymanie stałego odstępu między odrzwiami oraz usztywnienie obudowy. Usztywnienie jest konieczne zwłaszcza w sąsiedztwie przodku, gdzie nieobciążone odrzwia mogą ulec zwichrowaniu np. w wyniku robót strzałowych. Obecnie zaleca się stosowanie rozpór stalowych wykonanych przykładowo z kątownika. Rozpory metalowe łączy się z odrzwiami za pomocą zamków i mogą one przenosić obciążenia ściskające, rozciągające i zginające. Zaleca się rozmieszczenie rozpór równomiernie na całym obwodzie odrzwi w odstępach do 1,2m. Rozpory metalowe stanowią trwały element zespalający odrzwia obudowy i poprawiają ich stabilność i wytrzymałość. Okładzinę obudowy stanowi zwykle siatka stalowa zgrzewana o oczkach 0,1x0,1 m, wykonana z drutów o średnicy 8 mm, spiralnie rowkowanych oraz drutów poprzecznych o średnicy 5 mm. Szerokość okładzin wynosi 0,5m, a ich długość jest większa od odstępu odrzwi. Opinkę mogą stanowić również okrąglaki drewniane lub płaskowniki betonowe zbrojone stalowymi drutami. Puste przestrzenie między opinką, a obrysem wyrobiska w wyłomie należy wypełnić bryłami skalnymi lub spoiwem wiążącym, co zapewnia lepszą współpracę obudowy z górotworem. Wypełnienie takie nazywa się wykładką.

IV. Obliczenia:

warunki brzegowe
Rcśr	10	MPa	najniższa średnia wytrzymałość na ściskanie skał w otoczeniu wyrobiska
H	300 - 1100	m	głębokość zalegania wyrobiska
	0 - 45	1^o	kąt nachylenia wyrobiska
Rs	0,5 - 1,0		współczynnik odporności fizyko - mechanicznej skał na zawilgocenie
Ew	0,5*10^6	J	maksymalna energia wstrząsu w rejonie wyrobiska
Sw	7,5	m.	maksymalna szerokość wyrobiska w wyłomie
dane wyjściowe			uwaga! wypełniać tylko pola koloru żółtego
kopalnia			kopalnia ZIEMOWIT
nazwa wyr.			chodnik
pokład			210
partia			B
H	550	m.	głębokość zalegania wyrobiska
Ss	5,5	m	szerokość wyrobiska w świetle obudowy
Sw	5,8	m.	rodzaj obudowy (z listy) i szerokość wyrobiska w wyłomie
			rodzaj skały tworzącej strop bezpośredni (z listy)
Rcst	43	MPa	średnia wytrzymałość na ściskanie skał powyżej pokładu węgla lub innej warstwy w przekroju
Rcw	40	MPa	średnia wytrzymałość na ściskanie węgla lub innej warstwy w przekroju wyrobiska
Rcsp	32	MPa	średnia wytrzymałość na ściskanie skał poniżej pokładu węgla lub innej warstwy w przekroju
Ww	3,97	m	wysokość wyrobiska w wyłomie
m	2	m	grubość pokładu lub innej warstwy występującego w przekroju wyrobiska
w1	0,5	m	odległość stropu pokładu lub innej warstwy od stropu wyłomu (w osi wyrobiska)
w2	1,47	m	odległość spągu pokładu lub innej warstwy od spągu wyłomu (w osi wyrobiska)
Rcśr	25,07	MPa	średnia wytrzymałość na ściskanie skał z 2,5 krotnej wysokości wyrobiska
Rcocśr	37,42	MPa	średnia wytrzymałość na ściskanie skał stanowiących ocios wyrobiska
o	75,04	1^o	pozorny kąt tarcia wewnętrznego skał stanowiących ocios wyrobiska
Soc	0,52	m	zasięg oddziaływania obciążenia w ociosie wyrobiska
Sobl	6,84	m	rozpiętość obliczeniowa wyrobiska
Qooc	166,83		normowa wartość obciążenia statycznego z uwzględnieniem oddziaływania w ociosach
Rs	0,80		współczynnik wpływu wilgotności na wytrzymałość skał (<=1,0)
Qo	156,84	kN/mb	normowa wartość obciążenia statycznego
	2,75	1^o	kąt nachylenia wyrobiska
γ	26,5	kN/m3	ciężar objętościowy skał
k	4	10^k J	wykładnik stwierdzonej lub prognozowanej energii wstrząsu podaj (3 do 6 - dla 0,5*10^6)
Hdyn	50	m.	pionowa odległość do środka warstwy wstrząsogennej (w pełnych dziesiątkach m)
qdyn	1,79	kN/m^2	wartość normowego obciążenia dynamicznego pochodzącego od wstrząsów
Qdyn	10,38		wartość całkowitego obciążenia dynamicznego pochodzącego od wstrząsów
H1	0	m.	odległość pionowa krawędzi K1 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 0)
m1	1	m.	grubość wybranego pokładu K1 (jeżeli nie ma wpisz 1)
H2	1	m.	odległość pionowa krawędzi K2 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1)
m2	2	m.	grubość wybranego pokładu K2
H3	1	m.	odległość pionowa krawędzi K3 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1)
m3	2,4	m.	grubość wybranego pokładu K3
H4	1	m.	odległość pionowa krawędzi K4 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1)
m4	3	m.	grubość wybranego pokładu K4
H5	1	m.	odległość pionowa krawędzi K5 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1)
m5	1,5	m.	grubość wybranego pokładu K5
k1	1		współczynnik wpływu krawędzi lub wpływu dokonanej "nad" lub "pod" - budowy
			wpływ eksploatacji dokonanej lub projektowanej w pokładzie (z listy)
k2	1,27		współczynnik wpływu eksploatacji
xo	0,00	m.	zasięg poziomy wpływów krawędzi pod obszarem odprężonym (wg prof. A.Zorychty)
xk	0,00	m.	zasięg poziomy wpływów pod obszarem koncentracji naprężeń (wg prof. A.Zorychty)
	kostkowa		podzielność skał (z listy)
Os	<0,1	m.	odstępy powierzchni spękań
k3	2,18		współczynnik wzrostu obciążenia od podzielności warstwowej i wilgotności
k	1,02		współczynnik zależności obciążenia od nachylenia
kγ	1,06		współczynnik zależności obciążenia od ciężaru objętościowego skał stropowych
Osr	SPS		ośrodek sprężysto-plastyczno-spękany
ko	1,10		współczynnik wzrostu obciążenia od rodzaju ośrodka
Hekw	0,00	m.	odległość ekwiwalentna
Hu	2,50	m	pionowa wielkość zrzutu uskoku
u	83,00	1o	kąt nachylenia płaszczyzny uskokowej
Lu	4,0	m	zasięg wpływów uskoku (przed i za) na wzrost obciążenia górotworu
k4	1,20		współczynnik wzrostu obciążenia od wpływu uskoku (wg prof.. A. Zorychty)
kRc	0,65		współczynnik osłabienia górotworu od wpływu uskoku (wg prof.. A. Zorychty)
Pobl	630,44	kN/mb	obciążenie całkowite działające na obudowę w pasie 1 m.
q	114,63	kN/m^2	obciążenie jednostkowe działające na obudowę

obliczenie obudowy łukowej
			załącznik nr 1
	V-25		rodzaj obudowy łukowej (z listy)
	10		rozmiar obudowy (od 5 do 16)
1	WRG.		rodzaj rozpór (z listy lub wpisz INNE oraz współczynnik)
L	5,50	m	szerokość wyrobiska w świetle
wj	0,05	m	jednostronny odstęp od kształtownika obudowy do ociosu wyłomu
Sw	5,84	m	szerokość wyrobiska w wyłomie
Ww	3,8	m	wysokość wyrobiska w świetle
Nmax	440	kN	nośność maksymalna odrzwi obudowy łukowej
Wst	0,9		współczynnik zależny od rodzaju rozpór stabilizujących
odrzwia nowe			współczynnik dla odrzwi nowych lub regenerowanych
10			proponowana ilość i rozmieszczenie rozpór stabilizujących
			rozdzaj opinki i wykładki
k7	0,9		współczynnik opinki i wykładki
Tw	12	mc	czas istnienia wyrobiska (w pełnych miesiącach)
k6	1,15		współczynnik czasu istnienia wyrobiska
	10	kN	obciążenie dodatkowe od urządzeń transportowych
Pnomłp	247,93	kN	podporność obudowy łukowej
d	0,39	m	wyliczony odstęp odrzwi obudowy łukowej
d	0,80	m	odstęp odrzwi ustalony przez inż. ds. obudowy
	opracował		kier. działu robót górniczych
	inżynier d/s obudowy
koszt na 100 mb wyrobiska
rodzaj	ilość	koszt	uwagi
ŁP	125	48072,66	ceny aktualne na XI 1997 r
rozpory	1000	5900,00	ilość rozpór wzmacniających (z listy)
L-940 c	2706	13341,81	rodzaje siatki okładzinowej (z listy)
złącza	625	7093,75	ilość złącz obudowy (z listy)
razem		74408,22	zł

11

---