Modelowanie numeryczne stanu naprężenia w sąsiedztwie przodka wyrobiska ścianowego z uwzględnieniem obecności metanu

Abstract

Knowing the state of stress within rock mass near the exploitation area is a crucial element of planning mining works, especially in areas containing methane, which often happens in case of coal exploitation. One of the solutions to this problem is numerical modeling. This paper presents a method of estimating the changes of the state of stress around long wall exploitation area, based on MES numerical simulation. Mathematical model used here, treating coal as porous compressible medium, considers the presence of methane within rock mass and its flow caused by exploitation. It allows to observe both the changes of the state of stress and of methane porous pressure within rock mass. The results obtained were compared to the results of methane pressure tests available in literature. Znajomość stanu naprężenia górotworu w sąsiedztwie wyrobiska jest istotnym elementem planowania robót górniczych, zwłaszcza w warunkach występowania metanu, często towarzyszącego pokładom węgla kamiennego. Jednym ze sposobów rozwiązywania tego zagadnienia jest modelowanie numeryczne. W pracy zaprezentowano sposób wyznaczania zmian stanu naprężenia w otoczeniu wyrobiska ścianowego oparty na symulacji numerycznej MES. Zastosowany model matematyczny, traktujący węgiel jako ściśliwy ośrodek porowaty, uwzględnia obecność metanu w pokładzie oraz jego przepływ wywołany eksploatacją. Pozwala to na śledzenie zmian stanu naprężenia oraz zmian ciśnienia porowego metanu w pokładzie. Uzyskane wyniki obliczeń porównano z dostępnymi w literaturze wynikami pomiarów ciśnienia metanu.