METODA OCENY STANU TECHNICZNEGO KONSTRUKCJI NOŚNYCH MASZYN PODSTAWOWYCH GÓRNICTWA ODKRYWKOWEGO PO DŁUGOLETNIEJ EKSPLOATACJI
METHOD OF TECHNICAL STATE ASSESSMENT OF LOAD BEARING STRUCTURES IN BASIC MACHINES FOR OPEN CAST MINING AFTER MANY YEARS OF OPERATION
Jerzy Alenowicz, Marek Onichimiuk, Andrzej Wojtowicz – „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
Przedstawiono specyfikę budowy i użytkowania konstrukcji nośnych maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego. Scharakteryzowano obciążenia statyczne i dynamiczne konstrukcji nośnych. Podano przyczyny prowadzenia badań stanu technicznego konstrukcji nośnych po długoletniej eksploatacji. Opisano badania diagnostyczne aktualnego stanu technicznego oraz wskazano na rosnącą rolę badań dotyczących prognozowania trwałości. Opisano szczegółowo „System mechatroniczny ciągłej diagnostyki wytężenia ustroju nośnego maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego” jako skuteczne narzędzie do prognozowania trwałości konstrukcji nośnych.
Zestawiono opisane powyżej badania formułując na ich podstawie metodę oceny stanu technicznego konstrukcji nośnych maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego po długoletniej eksploatacji.
Specificity of construction and use of load bearing structures in basic machines for open cast mining have been presented in the paper. The static and dynamic loads of load bearing structures have been characterized. The reasons for technical state testing of load bearing structures after many years of operation have been given. The diagnostic tests of the current technical state have been described. The growing importance of the tests aimed at predicting durability have been indicated. „The Mechatronic system for continuous effort diagnostics of load bearing structures in open cast mining machines” as an effective tool for predicting the load bearing structures durability has been described in detail. The tests described above have been set. On their basis the method of technical state assessment of load bearing structures in basic machines for opencast mining after many years of operation has been formulated.
WSTĘPNA ANALIZA ZAKRESU BADAŃ GEOLOGICZNOINŻYNIERSKICH I PROBLEMÓW ZWIĄZANYCH Z POSADOWIENIEM TURBIN WIATROWYCH NA ZWAŁOWISKACH NADKŁADU KOPALŃ ODKRYWKOWYCH WĘGLA BRUNATNEGO – PRZEGLĄD LITERATURY
PRELIMINARY ANALYSIS OF THE SCOPE OF GEOLOGICAL-ENGINEERING INVESTIGATIONS AND PROBLEMS CONNECTED WITH OF WIND TURBINES FOUNDATION ON THE SPOIL DUMPS SOILS IN LIGNITE OPEN-PIT MINES – LITERATURE REVIEW
Zbigniew Bednarczyk – „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
W artykule przedstawiono wstępny przegląd pozycji literaturowych związanych z badaniami geologiczno-inżynierskimi dla celów posadowienia turbin wiatrowych z uwzględnieniem ich lokalizacji na gruntach zwałowych kopalni węgla brunatnego. Pracę zrealizowano w ramach projektu SUMAD „Zrównoważone wykorzystanie zwałowisk górniczych” finansowanego ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali UE współfinansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Nauki. W polskim prawie budowlanym brak jest norm dotyczących badań podłoża dla turbin wiatrowe. Są one tam określane, jako budowle nietypowe, niezależnie od złożoności warunków gruntowych, których wykonanie lub użytkowanie może stanowić poważne zagrożenie dla użytkowników lub konstrukcje zawierające nowe rozwiązania techniczne niewystępujące w przepisach i niesprawdzone w praktyce krajowej. Obiekty tak scharakteryzowane zaliczane są wg Prawa Geologicznego i Górniczego do trzeciej kategorii geotechnicznej, która wymaga szczegółowych badań geotechnicznych, dokumentacji geologiczno-inżynierskiej oraz projektowania geotechnicznego według norm PN-EN1997-1 EUROKOD 7 i PN-83/B-03020. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 2012 r. [11] przedstawia ogólny zakres badań geotechnicznych, które muszą być wykonywane przy projektowaniu fundamentów, w tym turbin wiatrowych. Warunkiem koniecznym tego typu posadowienia jest odpowiednia nośność podłoża, jego stateczność oraz zdolność do przyjmowania różnorodnych obciążeń statycznych i dynamicznych. Duże znaczenie ma również ograniczenie możliwości generowania geozagrożeń i negatywnego wpływu na środowisko. Zwałowiska kopalń odkrywkowych węgla brunatnego są zbudowane z gruntów antropogenicznych cechujących się dużą niejednorodnością i zmienną litologią. Są one zbudowane w przewadze z gruntów ilastych o niskiej wytrzymałości, a grunty piaszczyste o korzystnych parametrach występują podrzędnie. Grunty zwałowe posiadają domieszki substancji organicznych, są podatne na duże osiadanie i mają wysokie ryzyko generowania osuwisk i przemieszczeń, nawet przy małych obciążeniach. Grunty zwałowe o niskiej wytrzymałości nie nadają się do posadowienia turbin wiatrowych. Dlatego duże znaczenie mają reprezentatywne badania geologiczno-inżynierskie zawierające badania terenowe i laboratoryjne w tym testy in-situ i modelowanie, oraz ich korelacja i analiza przez inżyniera geotechnika i projektanta fundamentów w celu sprawdzenie możliwości posadowienia turbiny w określonym miejscu. Typowe badania powinny obejmować 1-2 otwory, około 20-50 m głębokości (w zależności od wysokości turbiny wiatrowej), 1-3 sondowania in-situ w celu określenia parametrów wytrzymałościowych gruntu CPTU, DMT, badanie presjometrem Menarda, sondowanie dynamiczne (w przypadku gruntów niespoistych), badania wytrzymałości na ścinanie, badania in-situ w celu określenia sztywności gruntów w przypadku małych odkształceń (SCPTU, SDMT); pobieranie próbek NNS do badań laboratoryjnych (testy podstawowych parametrów fizycznych gruntu, edometryczne, trójosiowe). Zaawansowane analizy stateczności powinny uwzględniać reprezentatywne parametry wytrzymałościowe gruntu oraz działające na niego siły. Kompleksowe analizy geotechniczne wymagają uwzględnienia geometrii konstrukcji, zmienności przekazywanych naprężeń w czasie, etapów procesu budowlanego oraz wieloaspektowego zachowania się gruntu. Złożoność konstrukcji turbiny wiatrowej i jej praca pod obciążeniami cyklicznymi wymaga przyjęcia reprezentatywnego modelu geotechnicznego gruntu o wiarygodnych parametrach. Przyjęte do analizy fundamentu parametry mechaniczne i odkształceniowe gruntu powinny realistycznie odzwierciedlać jego zachowanie przy zmiennych obciążeniach. Oszacowanie nośności gruntu powinno uwzględniać teorię równowagi granicznej. Znacznie bardziej skomplikowana analiza przemieszczeń konstrukcji turbiny wiatrowej wymaga zastosowania zaawansowanych metod modelowania. Podstawowym problemem projektanta posadowienia jest złożoność interakcji sił cyklicznych i dynamicznych przenoszonych przez fundament na podłoże gruntowe. Właściwie zaprojektowanie przez konstruktora fundamentu lub wzmocnienia podłoża gruntowego powinno gwarantować bezpieczne i ekonomiczne posadowienie. W każdym przypadku należy dokładnie rozważyć możliwość konkretnej lokalizacji w celu eliminacji niebezpiecznych miejsc. W innych konieczne może być podjęcie specjalnych działań w zakresie specjalnych metod posadowienia, wzmocnienia gruntu różnymi technikami lub usunięcia gruntu o niskich parametrach.
The article presents a list of available literature items related to geological-engineering investigations for the foundation of wind turbines, taking into account their foundation on the spoil dumps after lignite mining. The work was carried out on order within the EU project RFCS SUMAD agreement 847227. The work was performed under the SUMAD project entitled: “Sustainable Use of Mining Waste Dumps” financed within Research Found for Coal and Steel and co-financed by Ministry of Education and Research. In Polish Construction Law there are no standards for geological engineering investigations for this type of facility. Wind turbines are referred there as atypical structures, regardless of the complexity of ground conditions, whose construction or use may pose a serious threat to users or structures containing new technical solutions not present in the regulations and not proven in national practice. The objects so characterized are classified, according to the Geological and Mining Law, in the third geotechnical category, which requires detailed geotechnical tests, geological-engineering documentation, and geotechnical design according to the standards PN-EN1997-1 EUROKOD 7 and PN – 83/B – 03020 [4-7]. The Regulation of the Minister of Transport, Construction and Maritime Economy of 2012 [11] presents the general scope of geotechnical tests that must be performed when designing foundations, including wind turbines. The necessary condition for this type of foundation is the representative bearing load capacity of the ground, its stability, and ability to take various static and dynamic loads, limiting the possibility of generating geo-hazards together with a negative impact on the environment. Lignite opencast mine spoil heaps are characterized by high heterogeneity and variable lithology. Apart from the sandy soils with favorable strength parameters, they are mostly built of low strength clayey soils. These soils are prone to high subsidence and have a high risk of generating displacement, even at low loads. Organic low-strength clayey soils are not suitable for the foundation of wind turbines. Therefore, representative geological-engineering studies, field and laboratory tests, and correlation of the obtained test results are very important to check the possibility of its foundation in the specified place. This is required by a geotechnical engineer and foundation designer. Typical investigations should include 1-2 boreholes, approximately 20-50 m depth (depending on the wind turbine height), 1-3 in-situ sounding to determine the strength and stiffness parameters of the soil (CPTU, DMT), dynamic sounding (for non-cohesive soils), vane undrained shear strength tests, in-situ testing to determine the stiffness of soils for small deformations (SCPTU, SDMT); NNS sampling for laboratory testing (index, oedometer, triaxial). Advanced stability analyses should take into account the representative strength parameters of the soil and the forces acting on it from the wind turbine. Complex geotechnical engineering analyses require taking into account the geometry of the structure, variability of transmitted stresses in time, stages of the construction process, and multi-aspect behaviour of the soil. The complexity of the wind turbine structure and its operation under cyclic loads requires the adoption of a representative geotechnical model of the ground with reliable soil parameters. The parameters describing the mechanical and deformation properties of the soil, adopted for the analysis of the foundation, should realistically reflect the behaviour of the soil during variable structural loading. The estimation of the bearing capacity of the soil by analytical methods is performed by civil engineer constructor according to the limit equilibrium theory as a standard. A much more complicated analysis of the wind turbine structure displacement requires the use of advanced modelling methods. The basic designer problem is the complexity of the interaction of cyclic and dynamic forces transmitted by the foundation to the subsoil. Properly designed reinforcement of the subsoil should guarantee the safe and economic foundation of the wind turbines. In each case, the possibility of a specific location should be carefully considered to eliminate dangerous sites. In other cases, it may be necessary to take special measures in terms of special methods of foundation, reinforcement of the soil with various techniques, or removal of soil dump soil with low parameters.
INNOWACYJNE METODY REKULTYWACJI TERENÓW POEKSPLOATACYJNYCH NA PRZYKŁADZIE EDEN PROJECT
INNOVATIVE METHODS OF RECULTIVATING AFTER-EXPLOITATION SITES BY THE EXAMPLE OF EDEN PROJECT
Mateusz Markowski – „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
Artykuł ma na celu przedstawienie Eden Project jako innowacyjnego rozwiązania rekultywacji terenów poeksploatacyjnych w porównaniu do tradycyjnych kierunków wykorzystywanych w Polsce. Przestawione zostaną rozwiązania technologiczne, konstrukcyjne, sposób funkcjonowania oraz rola obiektu w rozwoju regionu Kornwalii.
The article introduces Eden Project as innovative solution for recultivating after-exploitation sites compared to traditional methods used in Poland. The article shows technological and constructional solutions, way of functioning as well as project’s part on Kornwall region developement.
BADANIA OPERACYJNE W GÓRNICTWIE ODKRYWKOWYM
OPERATIONS RESEARCH IN OPEN-PIT MINING
Marcin Maksymowicz – „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
Dążąc do maksymalizacji zysków, maksymalizacji bezpieczeństwa oraz spełnienia wymagań środowiskowych, decyzje zarządcze podejmowane w górnictwie odkrywkowym powinny być zawsze optymalne. Badania operacyjne – jako dyscyplina wspierająca procesy decyzyjne, pomagają to osiągać. W artykule wyjaśniono podstawowe zagadnienia dotyczące badań operacyjnych w branży górnictwa odkrywkowego oraz podkreślono ich znaczenie, przedstawiając szeroki wachlarz zastosowań.
In striving to maximize profits, maximize safety and to meet environmental requirements, management decisions being made in surface mining industry should always be optimal. Operations research, as a discipline supporting the decision-making processes helps to achieve this. In this paper, basic issues related to operations research in open-pit mining are explained. Significance of the operations research is emphasized, presenting the wide range of its applications in open-pit mining industry.
ZGAZOWANIE WĘGLA BRUNATNEGO W REAKTORZE ZE ZŁOŻEM STAŁYM
GASIFICATION OF BROWN COAL IN A LABORATORY SCALE FIXED BED REACTOR
Amelia Zielińska, Kazimierz Grabas – “Poltegor – Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
W pracy przedstawiono wyniki badania zgazowania węgla brunatnego z kopalni „Turów” w reaktorze ze złożem stałym. Scharakteryzowano konwersję materii organicznej węgla brunatnego do gazu syntezowego, który charakteryzował się znaczną wartością opałową. Badano wpływ czynnika zgazowującego, temperatury i ciśnienia na skład otrzymywanych gazów.
The paper presents the results of the research on gasification of lignite from the Turów mine in a reactor with a fixed bed. The conversion of brown coal organic matter to synthesis gas, which was characterized by a significant calorific value. The influence of the gasification agent, temperature and pressure on the gas compositions was investigated.
INAUGURACYJNE POSIEDZENIE RADY NAUKOWEJ CENTRALNEGO OŚRODKA BADAWCZO-PROJEKTOWEGO GÓRNICTWA ODKRYWKOWEGO POLTEGOR WE WROCŁAWIU
THE INAUGURAL MEETING OF THE SCIENTIFIC COUNCIL OF THE CENTRALNY OŚRODEK BADAWCZO-PROJEKTOWY GÓRNICTWA ODKRYWKOWEGO POLTEGOR WE WROCŁAWIU
Jerzy Pilecki – Centralny Ośrodek Badawczo-Projektowy Górnictwa Odkrywkowego Poltegor, Wrocław
1950-2020 „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego we Wrocławiu
70 lat – to okazja do wspomnień. Jakie były początki, jakie problemy nurtowały ówczesnych założycieli i propagatorów odradzającej się z pożogi wojennej branży górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego. Jaką rolę odegrał „Poltegor-Instytut” IGO w kreowaniu nowej rzeczywistości dla bogactwa, jakie stanowił węgiel brunatny.
Niech pierwsze publikacje ówczesnych decydentów, ludzi nauki – niegdyś magistrów, z czasem doktorów, profesorów
– przypomną ten czas.
70 years – it is an occasion for memories. The beginnings, the problems that troubled the founders and promoters of lignite opencast mining industry that was recovering from the ravages of war at that time. The role “Poltegor-Instytut” IGO played in creating the new reality for the wealth that lignite was.
Let the first publications of the decision-makers of that time, people of science – once masters, in time doctors, and then
professors – remind us of those days.
SYLWETKA INŻYNIERA GÓRNICZEGO KOPALNI ODKRYWKOWEJ WĘGLA BRUNATNEGO I JEGO SZKOLENIE
SILHOUETTE OF A MINING ENGINEER IN A LIGNITE OPENCAST MINE AND HIS TRAINING
Wincenty Czechowicz – Politechnika Wrocławska
1950-2020 „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego we Wrocławiu
70 lat – to okazja do wspomnień. Jakie były początki, jakie problemy nurtowały ówczesnych założycieli i propagatorów odradzającej się z pożogi wojennej branży górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego. Jaką rolę odegrał „Poltegor-Instytut” IGO w kreowaniu nowej rzeczywistości dla bogactwa, jakie stanowił węgiel brunatny.
Niech pierwsze publikacje ówczesnych decydentów, ludzi nauki – niegdyś magistrów, z czasem doktorów, profesorów
– przypomną ten czas.
70 years – it is an occasion for memories. The beginnings, the problems that troubled the founders and promoters of lignite opencast mining industry that was recovering from the ravages of war at that time. The role “Poltegor-Instytut” IGO played in creating the new reality for the wealth that lignite was.
Let the first publications of the decision-makers of that time, people of science – once masters, in time doctors, and then
professors – remind us of those days.
WIELKOŚĆ I PRZEBIEG FINANSOWANIA BUDOWY KOPALŃ ODKRYWKOWYCH WĘGLA BRUNATNEGO
THE SIZE AND COURSE OF FINANCING THE CONSTRUCTION OF OPENCAST MINES
Mikołaj Unysko – Dolnośląskie Biuro Projektów Górniczych, Wrocław
1950-2020 „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego we Wrocławiu
70 lat – to okazja do wspomnień. Jakie były początki, jakie problemy nurtowały ówczesnych założycieli i propagatorów odradzającej się z pożogi wojennej branży górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego. Jaką rolę odegrał „Poltegor-Instytut” IGO w kreowaniu nowej rzeczywistości dla bogactwa, jakie stanowił węgiel brunatny.
Niech pierwsze publikacje ówczesnych decydentów, ludzi nauki – niegdyś magistrów, z czasem doktorów, profesorów
– przypomną ten czas.
70 years – it is an occasion for memories. The beginnings, the problems that troubled the founders and promoters of lignite opencast mining industry that was recovering from the ravages of war at that time. The role “Poltegor-Instytut” IGO played in creating the new reality for the wealth that lignite was.
Let the first publications of the decision-makers of that time, people of science – once masters, in time doctors, and then
professors – remind us of those days.