MoW
COMMISSIE VAN DE EUROPESE
GEMEENSCHAPPEN
EUROPESE GEMEENSCHAP VOOR KOLEN EN STAAL
SERIE ONDERZOEKINGEN „ K O L E N "
Breukvorming, bewegingen en spanningen in het gesteente rondom een „Galerij langs de kool"
M ij n bouwtechniek
BRUSSEL 1969
COMMISSIE VAN DE EUROPESE GEMEENSCHAPPEN EUROPESE GEMEENSCHAP VOOR KOLEN EN STAAL
SERIE ONDERZOEKINGEN ..KOLEN"
Breukvorming, bewegingen en spanningen in het gesteente rondom een „Galerij langs de kool"
M ij n bouwtechniek
BRUSSEL 1969
Krachtens artikel 55, lid 2, sub c, van het Verdrag tot oprichting van de Europese Gemeenschap voor Kolen en Staal, moedigt de Hoge Autoriteit onderzoekingen met betrekking tot kolen en staal aan, met name door het verlenen van financiële steun. In deze brochure wordt verslag uitgebracht over een van deze projecten. Overeenkomstig het Fusieverdrag van 8 april 1965 oefent de Commissie van de Europese Gemeenschappen thans de bevoegdheden van de gewezen Hoge Autoriteit uit.
BREUKVORMING, BEWEGINGEN EN SPANNINGEN IN HET GESTEENTE RONDOM EEN „GALERIJ LANGS DE KOOL". Th. R. Seldenrath en J. Gramberg Technische Hogeschool, Delft (Nederland)
Inhoud
Blz.
I — Algemeen Il — Wijze van uitvoering ill —
Inleiding
IV —
Een keuze van primair belang
ν — Hoofdelementen van de ges VI — VII — VIM —
7 7 7 10
in de kool en langs de kool
11
Het opdringend gesteente
12
Verklaring der verschijnselen
13
Recapitulatie
13
Lijst van afbeeldingen
15
Toelichting bij de afbeeldingen
16
Lijst van foto's
45
Toelichting bij de foto's
46
Bijlage
ALGEMEEN
Dit rapport is samengesteld over een onderzoek, en door de E.G.K.S. gesubsidieerd. De opdracht aan de schrijvers hield het volgende in : het uitvoeren van een beschrijvend en, zo mogelijk verklarend, onderzoek betreffende de breukvorming rondom galerijen, waarin door de Gezamenlijke Steenkolenmijnen in Limburg (G.S.L.) de door de E.G.K.S. gesubsidieerde metingen uitgevoerd zijn. De ondergrondse waarnemingen, aangevuld met enig laboratoriumwerk, zullen leiden tot belangrijke
conclusies aangaande de spanningstoestand het gesteente, alvorens de breuk optrad.
in
De opdracht werd aangevangen met het onderzoek van het gesteente rondom een galerij „langs de kool" : proefgalerij II Staatsmijn Emma, op ca. 700 m diepte. Proefgalerij II isdeoudeafvoer-band-galerij van de vroegere afdeling B2-oost in het bovenlangs gelegen vak 750-lg-G. Tijdens het onderzoek was deze de toevoer-band-galerij van de afdeling l-oost, in het onderlangs gelegen vak 750-a-lg-G. De galerij werd achter de onder-langspijler l-oost geroofd. Verdere gegevens : Laag G ; laagopening ca. 110 cm bij ca. 95 cm ; ca. 13° helling naar noord.
II — WIJZE V A N UITVOERING
De uitvoering van de opdracht leidde via een gedetailleerde studie van breukvorming tot een voorlopig inzicht in de gesteentebewegingen, de spanningen en hun oorzaken. Drukverloop, breukvorming en gesteentebeweging zijn door ons in vier fasen van hun ontwikkeling
Ill
weergegeven. In navolging van de rapporteurs van het rapport 1495 C.P. (*) is daarbij de afstand tot de pijler als parameter gekozen. Onze conclusies zijn op schematische wijze vervat in afbeelding 1 a, b,c en d. Een meer gedetailleerd schematisch beeld van de uiteindelijke toestand aan het front van de 2 e onder-langspijler is gegeven in afbeelding 2.
TER INLEIDING
1. Enige algemene opmerkingen over het onderzoek Door de G.S.L. is een zeer groot aantal kwantitatieve metingen uitgevoerd met betrekking tot de gesteentebewegingen en -drukken aan de wanden van enige galerijen langs de kool. De wijze waarop de resultaten als gemiddelde cijfers in rapporten zijn verwerkt dwingt respect af (rap(') Centraal proefstation voor de Staatsmijnen in Limburg.
port 1495 C.P. en volgende). Nochthans zijn er daarbij geen intensieve pogingen gedaan om de gesteentebeweging zelf en de variaties in de drukconcentratie te beschrijven. Deze taak is door ons ter hand genomen. Wij hebben gepoogd dit uit te voeren aan de hand van een gedetailleerd onderzoek van breukverschijnselen en van de sporen
van gesteentebewegingen. Bij dit onderzoek werd gedurende ca. 16 maanden alle aandacht gericht op slechts één object : de oude proefgalerij II op ca. 700 m diepte in de Staatsmijn Emma en de directe omgeving daarvan : de pijlermond van de onder-langspijler l-oost en twee doortochten door de oude winning van B2-oost.
vormingen worden verklaard. Dit heeft bijgedragen tot nadere precisering van onze inzichten omtrent breukvorming in gesteente en in de oorzaken en de gevolgen daarvan.
De middelen, bij dit onderzoek gebruikt, waren van primitieve aard : de petlamp, de hellingmeter, duimstok, hamer en beitel. Er werd een verzameling van gesteentebrokken aangelegd, waaraan breukverschijnselen en de sporen van beweging in het laboratorium konden worden bestudeerd.
Evenals de samenstellers van de rapporten van de G.S.L. dit hebben gedaan, is door ons een groot aantal detailgegevens verzameld. Door het wisselvallig gedrag van het gesteente was het echter vooral in het begin moeilijk om daarin een bevredigende lijn te ontdekken. Toen het aantal waarnemingen echter voldoende groot was en wij ons in voldoende mate hadden kunnen inleven in het overstelpende cijfermateriaal van de G.S.L.-rapporten, kwam deze lijn duidelijk naar voren.
Overeenkomstige verschijnselen werden ook bij geheel andere gesteenten aangetroffen, zowel als gevolg van laboratoriumproeven als in het veld bij geologisch onderzoek. Door onderlinge vergelijking konden de in de mijn waargenomen breuk-
In navolging van de G.S.L.-rapporteurs, zal er in ons rapport naar worden gestreefd om een globaal beeld te geven van de gesteentebewegingen en drukverlopen, dat niet wordt vertroebeld door overbodige details.
Waarnemingen in proefgalerij II op de 700 m.v. van Staatsmijn Emma Onze waarnemingen in proefgalerij II werden uitgevoerd gedurende een periode van ca. 16 maanden. Deze periode viel 2 à 3 jaren nadat de boven-langspijler B2-oost was ontgonnen. Gedurende die tijd was deze galerij blijven openstaan. Tijdens ons onderzoek werd de onder-langspijler l-oost ontgonnen. Deze omstandigheid had zowel voor- als nadelen. Als nadeel geldt, dat wij de periode van het verzamelen der gegevens door de G.S.L. niet hebben meegemaakt, zodat wij aanvankelijk overal vreemd tegenover stonden. Ook beschikten wij niet over de volledige meetgegevens van de betreffende galerij, omdat deze nog niet waren uitgewerkt. Wel werden ons de uitgewerkte gegevens van een andere proefgalerij ter hand gesteld, namelijk die van proefgalerij I, pijler C-west, rapport 1495 C.P. Daardoor nebben wij ons toch een algemeen beeld van de gevolgde werkwijze kunnen vormen. Als voordeel kan worden genoemd, dat wij nu het nabreken van het dak en het zinken van de vloer hebben kunnen bijwonen. Dit leverde gegevens op, die voor de samenstelling van het totaalbeeld van grote importantie zijn gebleken. Ook de bestudering van de drukverschijnselen aan de pijlermond van de onder-langspijler l-oost bleek van fundamentele betekenis te zijn. Hierdoor werd een goed inzicht verkregen wat betreft de invloed van
.«i · * * — , t . V Jfc;.-
de drukconcentratie en de verplaatsing daarvan in de gesteentemassa onderlangs van de galerij. Alle fasen van breukvorming en beweging vertoonden zich hier echter in op elkaar gesuperponeerde vorm. Een bijzondere omstandigheid heeft er evenwel toe bijgedragen, dat desondanks een groot aantal der verschijnselen kon worden geanalyseerd en gerangschikt. Boven de kolenlaag (Lg-G) bevond zich namelijk een bank zachte leisteen ter dikte van ca. 80 cm. Deze leisteen gedroeg zich ten aanzien van de breukvorming in de omgeving van de galerij aan de onderlangszijde zeer verschillend ten opzichte van de bovenliggende leisteenbanken. In de „ k o p " van de onder-langspijler l-oost was deze bank over een afstand van ca. 20 m zeer sterk en op een specifieke wijze gebroken. De breukvorming en de gesteentebewegingen waren principieel verschillend van die in de bovenliggende gesteentebanken en van de kool. Aan de bovenzijde van de bank had zich een glijvlak ontwikkeld. In de bovenste 20 m van de pijler l-oost kwam deze leisteenbank als „ brak " mee met de kool. Elders evenwel bleek deze bank dit karakter van brak niet te hebben. Hij leverde daar dan geen bijzondere moeilijkheden op en kon zelfs deel uitmaken van het zogenoemde „massieve blok".
In deze brak nu tekenden zich diverse verschijnselen scherp af. Onder andere daardoor en mede aan de hand van de meetgegevens van de G.S.L. betreffende de proefgalerij I (C-west, 1 g-IX) menen wij in staat te zijn de verschijnselen voor de meeste gevallen in de juiste volgorde te kunnen rangschikken. Bij het vaststellen van de primaire verschijnselen kwamen wij als vanzelf terecht bij de toestand van het omringende gesteente, zoals deze kan zijn geweest toen de galerij werd aangelegd, dat wil zeggen ca. 40 m voor het front van de 1 e pijler. Juist het traject tussen — 40 m (40 m vóór gedreven galerij) en 0 m (front van 1 e pijler bovenlangs) is in de samenvattende grafieken van het G.S.L.-rapport 1495 het minst nauwkeurig beschreven, mede door de schaal waarop getekend werd. Daarom
werden door ons de gesteentebewegingen opnieuw in detail bepaald voor enkele meetdoorsneden in het traject — 40 m tot + 50 m van het meettraject A van C-west (rapport 1495 C.P.) aan de hand van de primaire meetgegevens uit de „bijlagen" van rapport 1495 C.P. Het bleek ons dat de werkwijze door de G.S.L. gevolgd, in het algemeen een juist beeld geeft van de gemiddelde bewegingen. Wel zijn daarbij interessante details verloren gegaan, die evenwel storend zouden hebben gewerkt ten aanzien van het doel dat door hen werd nagestreefd. Als conclusie menen wij te mogen stellen dat van een groot deel der breukverschijnselen, misschien wel van het grootste deel, de kiem reeds is gelegd in het galerijtraject voor de 1 e pijler uit.
3. Nomenclatuur Bij de nomenclatuur zijn de benamingen, die in het rapport 1495 C.P. zijn gebruikt zoveel mogelijk aangehouden. Wat betreft de namen van breukverschijnselen echter, hebben wij onze eigen nomenclatuur moeten volgen.
grootste druk ; valt samen met de richting van het hoofdspanningsvlak dat de kleinste hoofdspanning draagt. Vormen van de axiale splijtbreuk : a)
Galerij in de kool = galerij met aan weerszijden kool.
monofractuur = dóórlopende (gesloten) splijtbreuk ;
Galerij langs de kool = galerij, waarbij aan één zijde de kool is gewonnen, terwijl de kool aan de andere zijde nog staat.
b) multifractuur = groot aantal (gesloten) breuken ;
Breekveld, breekveldzijde = oude man, respectievelijk man.
c)
kant
van
Galerijbeveiliging = ondersteuning van het gesteentedak breekveldzijde van de galerij.
de
oude
aan
de
Staande kool = niet ontgonnen kool langs de galerij. Bovenlangszijde van de galerij = vanuit de galerij helling-op gezien. Onderlangszijde van de galerij = vanuit de galerij helling-af gezien. Hoofdbreuk(en) = duidelijke breuk(en), die het gesteente van de breekveldzijde scheiden van dat boven de staande kool. BREUKTYPEN Axiale splijtbreuk of kortweg „splijtbreuk" = geïnduceerde trekbreuk, herkenbaar aan de habitus van het breukvlak ; volgt de richting van de
dóórlopende
splijt-
splijtingskataklasme of kortweg „kataklasme" = groot aantal gesloten korte parallelle splijtbreuken, min of meer regelmatig verspreid voorkomend in het gesteente, naar lengte en spreiding aan te duiden als : kort en spaarzaam, kort en dicht of intens, lang en spaarzaam, lang en dicht of intens.
Splijtbreuk van de 1 e soort : door directe drukbelasting ontstaan. Splijtbreuk van de 2 e en 3 e soort : door een combinatie van drukbelastingscomponent en wrijvingskrachten door beweging ontstaan. Laterale expansie = relatief zeer grote materiaalverlenging van blijvende aard in een richting, loodrecht op de splijtbreukrichting. Het is een „klastisch-plastisch"-effect. Buigbreuk = door buigbelasting ontstaat een breuk met een breukvlak, dat in het sterk gelaagde carboongesteente gekarteld is.
Drukzone = zone van beweging, gevormd doordat een gesteentemassa is afgezakt langs een tevoren aanwezige zone van multifractuur. In de gesteenteplaten tussen splijtbreuken die het multifractuur vormen, ontstaan splijtbreuken
van de 2 e soort, vaak met een sigmoïdevorm. Schuifbreukstelsel = grondmechanisch effect. Balansverschuiving = grondmechanisch effect (Prandtl).
IV — EEN KEUZE VAN PRIMAIR BELANG
Ter verklaring van de gesteentebewegingen is het noodzakelijk om de bewegingsrichtingen in absolute zin te kennen. Door de G.S.L. zijn wel de absolute verticale verplaatsingen bepaald, doch de horizontale verplaatsingen konden slechts in relatieve zin worden gemeten. Om aan de hand daarvan de absolute bewegingen te kunnen reconstrueren is het noodzakelijk te trachten een vast punt in het gesteente te bepalen, dat als nulpunt voor deze bewegingen kan gelden. Daar dit praktisch zeer moeilijk is, moest worden volstaan met een referentiepunt dat slechts bewegingen van ondergeschikte aard vertoont. Juiste keuze van zo'n punt zou een redelijke schatting van de absolute bewegingen mogelijk maken. Er staan daarbij enige keuzemogelijkheden open. Eén mogelijkheid is om de keuze te doen aan de hand van bekende opvattingen, zoals die ook wel uit de literatuur blijken. Deze weg is blijkbaar door de rapporteurs van de G.S.L. gevolgd (afb. 1 -3 uit rapport 1495 C.P., onze afb. 3). Wij daarentegen hebben de gelegenheid gehad een andere weg te volgen en wij hebben de beslissing kunnen grondvesten op eigen aanvullend waarnemingsmateriaal. Dit heeft geleid tot de keuze van een ander referentiepunt (afb. 4b-c). Het moet echter wel in het oog worden gehouden dat onze aandacht er speciaal op was gericht de gesteenXebewegingen te analyseren, terwijl de G. S. L. - rapporteurs zich in eerste instantie bezig hebben gehouden met het onderzoek van de invloed van de ondersteuning op de doorsnedeveranderingen van de galerij. Zij konden daarom volstaan met de beschrijving van de relatieve bewegingen. 2.
10
Er heersen meerdere opvattingen, betreffende de gesteentebewegingen rondom een galerij langs de kool. De diepte waarop de galerij is gelegen kan daarbij een rol spelen, hoewel dit er als regel niet bij vermeld staat.
a)
Eén zienswijze is, dat deze gesteentebewegingen in hoofdzaak bestaan uit de zakking van het dak aan de breekveldzijde langs een hoofdbreuk in dit dak, aan één der zijden van de galerij. Afbeeldingen 1 en 3 van rapport 1495 C.P. (afb. 3) tonen dat de auteurs deze opvatting als grondslag hebben aanvaard. Uit dat oogpunt is het gerechtvaardigd, het gesteente aan de bovenhoek van de galerij aan de zijde van de staande kool bij benadering als „vast" te beschouwen (punt h). De verticale verplaatsingen, die in absolute zin zijn gemeten, leken hiermee niet geheel in strijd te zijn. Bij de uitwerking van de meetresultaten van de horizontale verplaatsingen, die slechts relatief zijn bepaald, is door G.S.L. ook het punt h, dat in die bovenhoek is gelegen, als referentiepunt gekozen (zie onder andere afb. 60 van R. 1495 C.P.). Deze opvatting vindt steun onder andere in een schetsfiguur van Spruth, Streckenausbau in Stahl, Band 2, 1958, blz. 212, afb. 210 (afb. 4 a).
b)
Behalve bovengenoemde zienswijze bestaat er ook een andere visie. Als voorbeeld daarvan noemen wij Fritzsche, Bergbaukunde, 1958, Band II, blz. 390, afb. 337 (afb. 4 b). Hierin is tot uiting gebracht dat de gesteentewand aan de zijde van de staande kool zich sterk naar de kant van het breekveld toe beweegt ; het dak aan de breekveldzijde maakt daarbij in hoofdzaak een verticaal dalende beweging (afb. 4-c). Wij hebben ons aangesloten bij deze opvatting. DE
NULLIJN
Geheel onafhankelijk van Fritzsche's voorstelling zijn wij op grond van waarnemingsgegevens tot dezelfde conclusie gekomen :
het galerijdak aan de breekveldzijde met het daarin gelegen punt e, beweegt zich praktisch verticaal omlaag.
meetpunt e. Dit meetpunt is gelegen in het galerijdak aan de zijde van het breekveld van de 1 e pijler bovenlangs (zie afb. 4 c).
Onze keuze van het referentiepunt, hier de nullijn genoemd, ten opzichte waarvan de absolute horizontale bewegingen uit de relatieve meetgegevens het beste kunnen worden geschat is daarom gevallen op de verticale door het
Wij menen dat daardoor de werkelijkheid zeer dicht wordt benaderd. Het meetpunt e blijkt slechts aan zeer geringe horizontale bewegingen onderhevig te zijn. Dit is niet storend gebleken voor het algemene bewegingsbeeld.
V — HOOFDELEMENTEN V A N DE GESTEENTEBEWEGINGEN R O N D O M EEN GALERIJ IN DE KOOL EN LANGS DE KOOL
Het algemene beeld, zoals wij dit aan de hand van de waarnemingen hebben kunnen opbouwen, is weergegeven in onze afbeeldingen 1 a, b, c, d.
Hieronder volgt een korte beschrijving van de belangrijkste elementen die bij de vermorming van de galerijdoorsnede een rol spelen :
Het massieve blok
Essentieel is dat het dakpunt e, aan de zijde van het breukveld gelegen, tot een massief blok blijkt te behoren. Dit blok bevindt zich boven de galerijbeveiliging. Het zakt nagenoeg verticaal en kantelt
daarbij een weinig. Dit laatste blijkt onder andere ook uit afb. 107 uit R. 1495 C.P., waaruit een kanteling over ca. 2° van de lijn tussen k en e, die beide in dit blok gelegen zijn, valt af te lezen.
De plooibreukzone
Het massieve blok is gescheiden van de gesteentemassa boven de staande kool door een plooibreukzone. Deze plooibreukzone vormt het scharnier tussen het verticaal zakkende blok enerzijds en de in hoofdzaak horizontaal opdringende gesteentemassa boven de staande kool anderzijds. De meetpunten f en g zijn beide in deze plooizone verankerd. De bewegingen die zij uitvoeren vertonen duidelijke en principiële verschillen. Het merkwaardige is daarbij dat hun meeteinden in het algemeen ongeveer op een rechte lijn met punt e blijven (vergelijk afb. 93 en afb. 107 uit R. 1495 C.P.).
Dit is door de auteurs van rapport 1495 C.P. uitvoerig onderzocht, en zij hebben daaraan een zekere waarde toegekend. Wij zijn echter van mening dat aan dit merkwaardige feit voorlopig geen andere betekenis moet worden toegekend, dan dat het in overeenstemming is met de meetkundige constructie die wij voor dit plooiingsproces geven in onze afbeelding 5. Het derde element, reeds eerder aangeduid, wordt gevormd door het opdringen van de gesteentemassa van de kant van de staande kool naar de galerij toe.
11
VI — HET OPDRI NGEND GESTEENTE
1.
van het materiaal : het kan de belasting niet meer dragen. Zwichtgrensvoorwaarde :
Bij de verklaring van de gesteentebewegingen is hier gebruik gemaakt van een reeds lang bekend fenomeen, waarvan de betekenis echter nog niet algemeen wordt onderkend.
σ 3 + τ 0 ctg φ =
sin φ (σ + τ ctg. φ). χ 0
1 + sin φ
Wij doelen hier op het verschijnsel van de axiale splijtbreuk. D it verschijnsel treedt op bij drukbelasting in bros materiaal, in het bijzonder bij gesteenten, zoals deze in de mijnbouw voorkomen en die geologisch gezien niet op zeer grote diepte zijn gelegen. Het is een primair breukverschijnsel, dat bij bros materiaal vooraf gaat aan het uiteindelijk be zwijken of zwichten.
c) Het stelsel van afschuivingen voor vervormingen in de loskorrelige overeenstemming met de theorie Coulomb. Een steundruk kan hierbij gemist. Zwichtgrensvoorwaarde :
Voor de beschrijving van de omstandigheden waaronder dit fenomeen ontstaat, is door ons een nieuwe breuktheorie opgesteld, namelijk die voor de axiale splijtbreuk. D eze moet worden opgevat als een aanvulling van de bekende reeks breuktheorieën voor drukbelas tingsgevallen :
2. Wij laten hier een zeer sumiere beschrijving volgen van het fenomeen van de axiale breuk vorming en van de verschijnselen die daarvan het gevolg zijn.
Breuktheorieën beschrijven de grensspannings voorwaarden, waarbij de breukverschijnselen optreden.
1 + sin φ
a)
De breukverschijnselen en hun breuktheorieën volgen hier in het kort (afb. 6). a) D e axiale sp/ijtbreu k vorming, het primaire breukverschijnsel voor bros materiaal onder alzijdig ongelijke (differentiële) drukbelasting. Na optreden van axiale splijtbreuken, gaat de draagkracht van het materiaal nog niet verloren ; er treden echter wel structurele veranderingen op, waardoor de materiaaleigenschappen zich wijzigen ; onder andere ontstaat er een nieuwe anisotropie. Breukgrensvoorwaarde : σ 3 = k o j ; 0 <
k
<
ca. 0,3 ; o t moet groot genoeg zijn om breuk te veroorzaken. b) D e afschuivingsbreuk volgens MohrCoulomb. Treedt dit breukverschijnsel op bij brosse mate rialen, dan betekent dit tevens een bezwijken
de blijvende massa's, in van Mohr niet worden
1 — sin φ
Wij concluderen dat bij bros materiaal onder scheid valt te maken tussen het primaire op treden van de splijtbreuk en het secundaire zwichten onder afschuiven, leder van deze fasen in het breukproces dient aan de hand van een breuktheorie te worden beschreven. Naast deze beide gevallen bestaat ook nog het grondmechanisch gedrag bij vervorming van de loskorrelige massa.
12
1
D it breuktype ontstaat in bros materiaal onder differentiële drukbelasting. Het is een door inductie veroorzaakte trekbreuk, die zich in de richting van de grootste druk vormt en verder kan uitbreiden. D eze breuk staat loodrecht op de richting van de kleinste druk. D e voor naamste vormen waarin dit verschijnsel op treedt zijn : 1.
één of meer parallelle dóórlopende niet openstaande breuken, (monofractuur, res pectievelijk multifractuur) ; 0 < k < c a . 0 , 1 .
2.
een zeer groot aantal min of meer gelijk matig verspreide k orte parallelle breuken, het zogenaamde splijtingskataklasme, ook kortweg kataklasme genoemd ; ca. 0,1 < k < ca. 0,2 à 0,3.
b) ledere breuk heeft twee begrenzingen (breuk vlakken), waartussen zich open ruimte bevindt, die niet meer kan worden teniet gedaan. Breukvorming gaat dus gepaard met volumetoename en materiaalverplaatsing. Bij de splijt breukvorming vindt deze materiaalverplaatsing plaats, loodrecht op het breukvlak en dus in de richting van de kleinste druk. D it noemen wij laterale expansie. D eze laterale expansie is verantwoordelijk voor het opdringen van het gesteente naar de galerij, waardoor de druk op de ondersteuning wordt veroorzaakt. c)
Uit de richting van de splijtbreuken kan de richting van de kleinste hoofdspanning direct worden bepaald. D eze is namelijk loodrecht
op de splijtbreukrichting. D e richting van de grootste hoofdspanning moet uit andere gegevens worden afgeleid. D e hoofdspanningsrichtingen veranderen niet door de splijtbreukvorming. Splijtbreuken kunnen zich pas vormen als o t groot genoeg is ten opzichte van de steundruk σ 3 . Dit wordt uitgedrukt in de formule σ 3 = k.a x , waarin 0 < k < ca. 0,3. d) Als voorbeeld beschouwen wij een situatie, waarbij in een gesteentemassa σ χ voldoende groot is om breuk te veroorzaken, indien σ 3 klein genoeg is. Het kan worden voorgesteld alsof σ 3 wordt geleverd door druk tegen een steunwand, namelijk het vaste materiaal zelf. Geleidelijk terugwijken van deze steunwand, dus van het gesteente, doet σ 3 dalen. Hierdoor wordt de grenswaarde van de steundruk voor het grensevenwicht eerst bereikt, waarna σ 3 nog verder daalt tot beneden de evenwichts grenswaarde. Nu ontstaan splijtbreuken, die laterale expansie van de gesteentemassa tot gevolg hebben. D oor deze laterale expansie met volumetoename, wordt het terugwijken van de steunwand (gesteentemassa) gecompen seerd. D e steundruk σ 3 loopt weer op totdat de evenwichtssteundruk weer is bereikt, waarna de splijtbreukvorming ophoudt. Deze situatie treedt onder andere op ten gevolge van drukconcentratie aan de randen van een galerij. Het beschreven proces vormt het belangrijkste mechanisme van het opdringen van het gesteente
VII
De richting van de materiaaltoevoer wordt bepaald door de richting van de breukvorming. Daardoor is ook de richting van de druk op de ondersteuning bepaald. e) Symmetrie en asymmetrie bij de belasting van de galerijondersteuning. D e breukvorming en daardoor ook de richting van de belasting van de galerijondersteuning kan rotatiesymme trisch zijn. D it is het geval bij alzijdig gelijke gesteentedruk (dieptedruk alzijdig gelijk = yh.) en wanneer het gesteente bovendien isotroop is (afb. 7 a). Cirkelvorminge galerijondersteuning wordt dan op symmetrische wijze belast. Er ontstaat daarentegen een asymmetrisch (niet rotatiesymmetrisch) beeld, wanneer de ge steentedruk (dieptedruk) alzijdig ongelijk is en als het gesteente anisotropie vertoont. In het sterk gelaagde carboongesteente is dit laatste regel : het vertoont een duidelijke gelaagdheids anisotropie (afb. 7 b). D e belastings wijze van de galerijondersteuning is dan ook principieel verschillend bij de zijwanden, dak en eventueel bij de vloer. Bij een galerij langs de kool is er nog een extra reden voor asymmetrie, namelijk het geheel wegvallen van de vóórdien dragende kool aan de pijlerzijde. Aan de kant van de staande kool ontstaat dan juist een zéér hoge drukconcentratie.
VERKLARING DER VERSCHI JNSELEN
Ter verklaring van de verschijnselen is in afbeelding 1 een schetsmatig overzicht gegeven van de diverse fasen van druk en materiaalverplaat singen in het gesteente rondom de galerij in het pijlerveld. Het beeld van de eindtoestand (afb. 1 d) is onder andere verkregen door waarnemingen in de kop
VIII
naar de holruimte toe. D e materiaaltoevoer veroorzaakt druk op de galerijondersteuning.
van de 2 e pijler onderlangs. Een ander deel der gegevens werd verzameld tijdens de bestudering van nabreekposten (afb. 8) en bij zinkposten (afb. 9). Daar werden de verschijnselen van de plooivorming in het galerijdak en de overschuivingsbreuk in de vloer geconstateerd.
RECAPITULATIE
De voornaamste elementen, die bij de verklaring der verschijnselen een rol spelen zijn de volgende :
Drukconcentratie leidt bij een galerij op 700 m diepte in het carboongesteente tot splijtbreuk vorming, volumetoename en gerichte laterale
13
veroorzaakt door de drukconcentratie. De materiaalverplaatsing is primair ongeveer gericht volgens de laagrichting. In het verzwakte vloergesteente ontstaat hierdoor een overschuivingsverschijnsel, dat als een secundair effect moet worden gezien.
expansie in galerijwanden. Bovengenoemde laterale expansie veroorzaakt een horizontale drukcomponent in het gesteente boven en onder de galerij. Deze druk kan ongeveer een vierde deel bedragen van de verticale drukconcentratie en is dus op deze diepte vrij groot. Door de gelaagdheid splijt het gesteente zeer gemakkelijk in die richting (invloed van de anisotropie van het carboongesteente). Daardoor ontwikkelen zich in dak en vloer tot op een hoogte van ca. 1 tot 3 maal de galerijdoorsnede axiale splijtbreuken volgens de laagrichting. Dit verschijnsel is bekend als „bed-separation". Dak en vloergesteente worden er ernstig door verzwakt.
6.
De overschuiving in de vloer van de galerij wordt tevens geassocieerd met de aanwezigheid van één, soms twee afschuivingen in de kolenlaag en in het vloergesteente aan de zijde van de staande kool. Het verband is hypothetisch weergegeven als balansverschuiving in de zin van het bekende fenomeen in de grondmechanica (Theorema van Prandtl) (afb. 1 en 2).
7.
Aan de hand van de breukverschijnselen en de materiaalverplaatsing kan een beeld worden gevormd van het verloop der belangrijkste drukconcentraties (afb. 10).
8.
In het verzwakte dak van de galerij ontstaat een plooiverschijnsel. Deze plooi heeft de functie van scharnier tussen de twee gesteentemassa's aan weerszijden van de galerij : het éénzijdig zakken en kantelen van het massieve blok, gecombineerd met verkorting door het opdringen van gesteente van de zijde van de staande kool.
Een nog niet eerder genoemd detail is het ontstaan van splijtbreuken van de 2 e en 3 e soort. Deze ontstaan als gevolg van schuivende bewegingen tussen platen of lagen gesteente (en ook kool). Het verschijnsel is identiek met het ontstaan van de bekende „fissuration préalable" in het dak van een kolenlaag, zoals wij dat interpreteren. Een uitleg hiervan is te vinden in afbeelding 1 1 .
Dit opdringen van het gesteente is een gevolg van volumetoename door splijtbreukvorming,
Afbeelding 1 vormt het overzicht, waarin onze conclusies zijn verwerkt.
Bij het passeren van de eerste pijler (bovenlangs) blijkt het gesteente boven de galerijbeveiliging (steunblok) als een massief blok ongeveer verticaal te zakken, terwijl het tevens een weinig kantelt.
14
BIJLAGE Lijst van
afbeeldingen
1
— Verklarend schematisch overzicht met de conclusies en met toelichtingen.
2
— Gedetailleerd schematisch beeld van de uiteindelijke toestand aan het front van de 2 e onderlangspijler.
3
— Voorstelling van de hoofdbreuken in het galerijdak, zoals deze door de G.S.L.-rapporteurs zijn aangenomen.
4
—
Diverse voorstellingswijzen van de hoofdbreuken in het galerijdak.
5
— Meetkundige constructie van de plooi in het galerijdak.
6
—
7
— Symmetrie en asymmetrie bij belasting van een galerij.
8
—
9
— Opname van het overschuivingsverschijnsel in de vloer van een galerij.
Breukverschijnselen en hun breuktheorieën.
Diverse opnamen van het plooiverschijnsel in het dak van de galerij.
10 a —
Bovenaanzicht van de kop van de onder-langspijler, waarin de breukverschijnselen zijn aangegeven.
10 b —
Enige voorbeelden der invloed van de gesteentebewegingen op de ondersteunig.
10 c —
Een beeld van het verloop van de belangrijkste drukconcentraties aan de onderlangszijde van de galerij.
11
—
Een verklaring voor het ontstaan van splijtbreuken van de 2 e soort.
12
—
De absolute verplaatsing van de meetpunten in proefgalerij I.
13
—
De vervorming van de galerijdoorsnede, zoals deze valt af te leiden uit de absolute verplaatsingen der meetpunten.
15
Toelichting bij de afbeeldingen
Afbeelding 1 , a, b, c, d : Verklarend schematisch overzicht m e t de conclusies en met toelichtingen.
Fase a) Galerij in de k ool
(— 40 tot — 20 m).
De naderende eerste pijler bovenlangs veroorzaakt een drukverhoging die reeds 120 m vóór de pijler uit waarneembaar is (zie R. 1495 afb. 91 en 9 2 : drukmeetdozen in boorgaten). Rondom de galerij ontstaat een verhoogde drukconcentratie (σ^. Deze drukconcentratie leidt tot splijtbreukvorming in ongeveer verticale richting : multifractuur en kataklasme. Het gevolg is laterale expansie die de druk σ 3 opvoert tot ca 1/4 χ σ ^ D oor gelaagd heidsanisotropie ontstaat nu gemakkelijk de bed separation in dak en vloer. In dit stadium is de bed separation nog geheel vergelijkbaar met de verticale multifractuur c.q. kataklasme. Het gehele beeld is nog min of meer tweezijdig symmetrisch.
3. D e bedseparation boven de galerij vormt een zwakke zone (II), die als scharnier gaat fungeren bij de bewegingen, waardoor een zekere ver korting ontstaat. 4.
Hierdoor valt de tegendruk (σ 3 ) naar de kant van de staande kool weg en er komt ruimte.
5.
Bij de sterk toegenomen drukconcentratie ont wikkelt er zich nu een multifracturale zone III. De laterale expansie vult de ontstane ruimte op en σ 3 veroorzaakt bovendien het uitknikken van het gesteente tot een soort plooi II.
6.
D it proces gaat gepaard met een sterke materiaal verplaatsing van de daklagen in zone III naar de galerij toe. D eze verplaatsing is het grootste in het gedeelte dat dicht bij de galerij is gelegen. Hierdoor worden daar de reeds eerder gevormde schollen in de brak gekanteld. D e hoogte van de brak vermindert daardoor. D e verticale druk in zone III neemt af.
Fase b) Galerij in de k ool ( 20 m tot 0 m). De naderende pijler doet alle verschijnselen inten siveren. D e breukzones breiden zich uit en daardoor neemt de laterale expansie toe. D it is duidelijk te merken aan de toename van de bedseparation in dak en vloer. D ie in het dak strekt zich uit tot ten minste één à drie maal de galerijhoogte, en meer. Het meetpunt d daalt, hetgeen er op wijst, dat de toenemende drukconcentratie zich dicht naar de bovenlangswand toe beweegt. D e kool wordt sterk uitgeperst. D oor wrijving tegen de daklagen (brak) kunnen zich schuingerichte splijtbreuken van de 2 e soort vormen. Er ontwikkelt zich een glijvlak boven de brak. D e materiaaltoevoer naar de galerij komt van alle zijden, doch begint het 2zijdig symmetrische karakter te verliezen. Fase c) Galerij langs de k ool De pijler heeft de meetdoorsnede in de galerij gepasseerd. Nu gebeurt er het volgende : 1. D e drukconcentratie verplaatst zich in zijn geheel naar de zijde van de staande kool. 2.
16
Het dak boven de galerijbeveiliging (I) zakt bijna verticaal omlaag, onder een geringe kanteling.
7. D e drukconcentratie moet zich nu verder naar buiten verplaatsen. D e eerste drukzone (IV) ontstaat als scherpe afscheiding tussen twee drukgebieden op ca. 7 à 8 m van de galerij. 8. D e afzakking van III langs zone IV staat in verband met het sterke opkomen van de vloer. Accentuering van de vloerbeweging leidt tot een overschuivingsverschijnsel in de vloer. 9.
Bij wijze van hypothese is de drukzone IV in verband gebracht met de overschuiving in de vloer door een balansverschuiving in te schet sen.
10. D e stock aan de zijde van het breekveld (punt d) komt sterk omhoog. D e oorzaak hiervan kan de sterke materiaaltoevoer van onderlangs zijn. Ook overschuiving kan door meesleuring bij dragen tot het omhoogstuwen van de stock aan breekveldzijde. Deze verschijnselen schijnen zich reeds binnen 5 à 6 m achter de pijler voor het grootste deel te hebben voltrokken. D it is dus een zeer kritieke periode voor de ondersteuning.
Fase d) Galerij langs de kool. De bewegingen in het gesteente beïnvloeden de stand van het bouwwerk. De ondersteuning wordt naar bovenlangs omgeduwd. Door kataklasme onder een hoek van ca. 30° met de galerijrichting gaan tevens de bouwen soms in hun geheel klinken : de bouw wordt uit de haakse stand gedrukt doordat de onderlangs-stijl zich verplaatst in achterwaartse richting (afb. 11 b). Er ontstaat op den duur een evenwicht. Bij het naderen van de tweede pijler wordt dit evenwicht opnieuw verbroken door de voordruk. Hierdoor moeten de daklagen onderlangs dalen, terwijl opnieuw laterale expansie ontstaat door hernieuwde breukvorming in de zone van drukconcentratie. De dakplooi is nu wederom onderhevig aan een verkortende en tevens andersom
gerichte scharnierbeweging. Dit heeft een sterke verkruimeling van het galerijdak ten gevolge. Dit gaat gepaard met een intensivering van de overschuivingsverschijnselen in de vloer. Onderhoudswerkzaamheden zoals het nabreken van dak en zinken van de' vloer kunnen nu nodig zijn. Er hebben zich blijkbaar meerdere drukzones ontwikkeld (afb. 11). Bij voortschrijding van de pijler zullen hier langs bewegingen optreden. Deze resulteren in het zich steeds verder verwijderen van de hoofddrukconcentratie van de galerij af. Het blijkt dat er nu zonder bezwaar een stal kan worden gemaakt van ca. 4 m diepte en tot ca. 40 m vóór de pijler uit de onderlangszijde van de galerij. Daarbij wordt tevens het galerijdak onder de plooi goed dichtgelegd. De pijleringang is daardoor beveiligd.
17
Zuid « a)
f-
Zuid <-
Noord
Galerij in de kool. Galerij ca. 40 m voorgedreven pijlerfront nadert de meetdoor snede tot op — 20 m.
Noord
Voordrukpijler
Vier fasen in gesteentebeweging en drukverloop. Als parameter is gekozen : de afstand tot het bovenlangs pijlerfront. De gesteentebeweging in de galerijdoorsnede is overdreven voorgesteld. De waarden zijn ontleend aan proefgalerij I, C-west - rapport 1495 C.P. Afbeelding 1 :
Verklarend schematisch overzicht m e t de conclusies en m e t t o e l i c h t i n g e n
De toestand van het gesteente rondom een galerij langs de kool tijdens het passeren van de 2 e pijler (onderlangs).
Indeling in verschillende bewegingsfasen. Zuid
Noord
(Afb. 1). Breuken, zichtbaar in die oude man van het dakgesteente
Hoofdelementen : I — Massief blok. II — Zakkings- tevens verkortingsplooi in galerijdak. e
III —Vaste daklagen met multifractuur ( 1 soort). De spanningstoestand is aan gegeven : σ 3 0,1 χ σ,.
VIII —Gebogen splijtbreukvlakken, veroor zaakt door uitlopen van de kool. Dit type heeft de schollen gevormd.
IV — 1 e drukzone met sigmabreuken ( 2 e soort), die duiden op afzakking van linker deel (III).
IX — De reeds eerder gevormde schollen zijn gekanteld door grote verplaat sing in vaste daklagen (laterale expan sie).
V — 2 e multifractuurzone.
X — Bed-separation in de vloer.
e
VI — 2 drukzone met sigmabreuken : afzak king linker deel (V) VII —Gezonde daklagen.
XI — Overschuiving in de galerijvloer. XII —Onderstelde
balansverschuiving.
XIII — I d e m .
Afbeelding 2 : Gedetailleerd schematisch beeld van de uiteindelijke toestand aan het front van de 2 e onder-langspijler.
a) Starre jukbouw
b) Inschuifbare jukbouw
Afbeelding 3 : Voorstelling van een gangbare opvatting over het mechanisme van de dakzakking na éénzijdige winning van de kool (galerij langs de kool). (Afbeeldingen 1 en 3 uit Rapport 1495 C.P.)
23
a) Volgens Spruth. Streckenausbau in Stahl, 1958 Band 2, blz. 212, afb. 210.
b) Volgens Fritszsche. Bergbaukunde, 1958, Band II, blz. 390, afb. 337.
/ M í í ó*.
c) Naar onze eigen waarnemingen. Massiefblok zakt ongeveer verticaal. Plooizone boven galerij als „scharnier". Gesteentemassa boven de staande kool beweegt naar de galerij toe (ten gunste van laterale expansie).
Afbeelding 4 : Diverse voorstellingswijzen van de hoofdbreuken in het galerijdak.
25
e in het massieve blok g buiten de plooi e' - f' - g' iets geknikt
Constructie van de zakkingen van de punten e, f en g, ten gevolge van de plooivorming. Voor twee gevallen is de lijn e' - f' - g' geconstrueerd. Beide gevallen komen bij de metingen voor.
e in het massieve blok g buiten de plooi e' - f' - g' praktisch een rechte lijn
Afbeelding 5 : M e e t k u n d i g e constructie van de plooi in het galerijdak.
27
a) Axiale splijtbreuk , breuktheorie σ3 = k. σ, ; σ, groot genoeg om breuk te veroorzaken.
CT,
;
¿d
Δα
Δα
Laterale expansie Gesloten monofractuur
Gesloten monofractuur
Spaarzaam splijtingskataklasme, gesloten, kort, gespreid
Dicht of intensief splijtingskataklasme, gesloten en lang
0,1 à0,1<5_< k 0,25 à 0,30
0 < k i 0,1 à 0,15
b) Afschuiving via structuurverandering zwichten
Δd
ΕΞ. Δ1
Breuktheorie : σ 3 + τ 0 ctg φ =
c)
Airad
φ
(σ, + τ 0 ctg φ).
Breuktheorie : σ
1 + sin. φ
Afbeelding 6 : Breukverschijnselen en hun breuktheorieën. ro CD
Stelsel van afschuivingen in loskorrelige massa, ook bij intensief verkruimeld gesteente
Gesteente met sterke gelaagdheidsanisotropie
Homogeen, ¡sotroop gesteente Ongebroken gesteente
m Galerijbreuk Multifractuur □ .
Bed separation
Bedseparation in de vloer Gelaagdheidsanisotropie
k=0.1 totO Ongebroken gesteente dwarsrek volgens Poisson
Spaarzaam kort kataklasme; beperkte laterale expansie Δ
Dicht lang kataklasme; aanzienlijke laterale expansie Δ
Multifracturale zone;zeer grote laterale , expansie Δ
De weerstand tegen breuk in de richting volgens de laag is belangrijk groter dan die loodrecht op de laagrichting. Bij een betrekkelijk geringe waarde van σ 3 kan daardoor in dak en vloer van de galerij het bekende plooiverschijnsel optreden, wanneer het gesteente zacht is en het niet door een onder steuning goed is opgesloten.
Algemeen principe : breuk ontstaat in de richting van de grootste druk. Het gevolg is volumetoename en laterale expansie in de richting van de kleinste druk. In bovenstaande figuren is weergegeven dat de breukstructuur in het gesteente zich wijzigt met de afstand tot de wand. D eze wijziging wordt beschreven met veranderingen in de waarde van de grenswaarde coëfficiënt k.
ω
Afbeelding 7 : S y m m e t r i e en asymmetrie bij belasting van een galerij.
Schetsen van opgemeten dakplooien, waargenomen bij nabreekposten. Proefgalerij II Staatsmijn Emma. e
?'*a/e
-taking
Ma.SS ' '^
M,ate
riaal.tn \
'·■
: \
/e/s?,
---.7^/1 W
\
- - v> viv--,-;-;^
oTuv^'
- " ~ τ—-—/Ä« -=*i -Tf. ' -^- - T i k -5-—
"~ - +.
VT.4
vX
£x' >- ν <--
— — Τ —· J r +~> ^ ^ * v
--
ι . ' ' * .
<^ί-Λ
Afbeelding 8 : Diverse opnamen van het plooiverschijnsel in het dak van de galerij. ω co
»·
—
Sterk I kru¡melcl Ό ' 7T~
Ver
laagvlak
¿tO?noord
Zacht Hard
¿tul noord
©
©©
Schetsen van opgemeten vloerplooi in proefgalerij II Staatsmijn Emma. Punt : 823 m op ca. 60 m voor pijler l-oost, 27-10-1964.
Open breuken
S<-uk.
Afbeelding 9 : Opname van het overschuivingsverschijnsel in de vloer van een galerij.
35
BOVENAANZICHT Baan van de d r u k z o n e ca.18'à ZO9 mel de galerij
ro ι
E ro co
CO
"O
M ultifractuur in vaste daklagen' Helling 763 85 9 z u i d S t r i j k e n 23 9 369 hoek met galerij
S t e r k gespleten d a k ; in de brak een intensief kataklasme, s t r e k k i n g onder ca. 309 met de galerij
(gemiddeld 259J
ßreukafstand 2030 cm De . F i s s u r a t i o n préalable" loopt niet geheel door ('afstand ca. 30 cm) a ·· Opname van kop van p i j l e r Situatie op 2226 X 6 4 P i j l e r a f s t a n d 750755 m Breuken in brak en kool
Laag G Vak 750
Ioost
a
1315'
f
Omduwen
i Klinken
Drukconcentratie 25'
Breuken in de vaste daklagen
D : Bouwwerk onder invloed va de gesteente beweging.
S c h e m a t i s c h e voorstelling van enkele belangrijke b r e u k r i c h t i n g e n en van "drukzones." De "drukzones" s t r i j k e n op onder èen hoek van ca. 209 met de galerij as.
Afbeelding 10 : Afbeelding a : Afbeelding b : Afbeelding c :
Bovenaanzicht van de kop van de onderlangspijler, w a a r i n de breukver schijnselen zijn aangegeven. Enige voorbeelden der invloed van de g e s t e e n t e b e w e g i n g e n op de onder steuning. Een b e e l d v a n h e t v e r l o o p v a n d e b e l a n g r i j k s t e d r u k c o n c e n t r a t i e s a a n d e onderlangszijde van de galerij.
37
INDUCED CLEAVAGE
7© MOHR
ç
De vorming van de „fissuration préalable (Labasse), zoals wij dit zien.
Laterale expansie Δ
Splijtbreuken 1 e soort
dF
CIRCLES
3 : principal plane ' is fracture plane
Splijtbreuken 2 e soort
Splijtbreuken 2 e soort / sigmavorming
/
Sterk vergrote laterale expansie Multifractuur 0"3 . k. (Γ, k » ca 0.1
co co
Door beweging ontstaat een wrijvingscomponent, die leidt tot een nieuwe hoofdspanningsrichting, die de splijtbreuk van de 2 e soort doet ontstaan. He* gevolg is een sterk vergrote laterale expansie, die tot nieuw evenwicht kan leiden.
Afbeelding 11 : Een verklaring voor het ontstaan van splijtbreuken van de 2 e soort.
F
Gl
M K 66
4
Oriënterende schets
Li°_
A f w i j k i n g tot ca. 8 cm naar links
M eettraject A
De horizontale component stelt de laterale expansie voor van het gesteente achter H
C west
.200 ° .120 o
m e i '66
Β
_ ?s _ IOO ISO
De absolute verplaatsing
van
de meetpunten
in
proefgalerij I, w a a r b i j de vertikaal door punt e als nullijn is aangenomen.
H Li
t 2 0 O + 120 + SO + ΛΟ 4 I O O IO
_ io
Afbeelding 12 : D e a b s o l u t e v e r p l a a t s i n g v a n d e m e e t p u n t e n in p r o e f g a l e r i j I .
Oriënterende schets.
Ί000 m m
MK 6.6
-t*
w
Afbeelding 13 : De vervorming van de galerij doorsnede, zoals deze valt af t e leiden uit de absolute verplaatsingen der m e e t p u n t e n .
Lijst van de foto's
1 a en b — De plooi in het dak. Meetpunt e is in het massief blok gelegen. 2
— De overschuiving in de vloer.
3
— De „stock" onder de galerijbeveiliging (foto 4 en volgende zijn spiegelverkeerd afgedrukt, opdat zij in overeenstemming zijn met de andere figuren).
4
— De brak en de kool aan de galerijwand in de voorgedreven stal van de 2 e pijler l-oost.
5
— Kool en brak op hoekpunt van de stal in pijler l-oost.
6
— Kool- en brakwand in pijler l-oost, op ongeveer 6 m afstand van de galerij.
7 a en b — Een vorm van de drukneus in de brak met afschuiving in de kool en vloer (vergelijk met balansverschuiving). 8 — Het ontstaan van gebogen en schuingerichte splijtbreukvlakken in de brakpijler l-oost, op ca. 16 m afstand van de galerij. Foto's : Voorlichtingsdienst der Staatsmijnen.
45
,Vtett\fc
Ootspt°n ,./*
« /5"
L Λ KanteUng ' '*" over IA
Massief blok is gekanteld over ca. 2° Plaatjes leisteen van 1 à 14 cm dikte Foto's van plooi bij 1170 m.
Uit deze opname blijkt duidelijk dat meetpunt e in het massieve gesteente is verankerd, terwijl de andere meetpunten in het sterk gespleten gesteente staan. Het splijten van de leisteen geschiedt niet langs vooraf aanwezige glijvakken, doch de breuken snijden vaak de natuurlijke gelaagdheid onder een zéér geringe hoek. Nadat deze splijtbreuken zijn ontstaan, kunnen langs de breukvlakken wel schuivende bewegingen plaats hebben. Doordat de breuken meestal openstaan, laten deze bewegingen als regel geen wrijfsporen na.
Foto's 1 a en 1 b
46
Foto 1 a
^%m^
Foto 1 b 47
'1 \ fc:
/ /
Λ
\
^©7::©> ' X ©. ~© : .
r
Overschuiving in de vloer (meetpunten b en c). Zinkpost bij ca. 1170 m, voor het passeren van de 2 e pijler.
Foto 2
48
Foto 2
49
De „stock" is sterk gespleten. Dit kataklasme moet ten dele reeds zijn ontstaan vóór de pijler uit. De grafiek hieronder is ontleend aan R. 1621 C Ρ afb. 15 b. Daarin zijn de verlengingen (en verkortingen !) in het gesteente bepaald aan de verplaatsingen van ankerbouten.
r P«I4JI£Æ_ . foto boortochi doof OU.de. ftláh i/an j)îoo)i \r>y opbn. 392,
betekent verlenging v.h. gesteente van de c bolle lijn betekent verkorting
AOO
c
σι c
_ro
α ω
> ro
iOO
w
c o Ν
Hier treedt verkorting op i.p.v. verlenging in de stock onmiddellijk aan de galerijwand.D it kan worden verklaard door aan te nemen dat nieuw kataklasme, dat verder op is ontstaan, de reeds' eerder gevormde laterale expansie ten dele weer dicht drukt. 20
, Diepte in het gesteente (cm) 20
AO
60
ÕO
ICO
HO
140
Foto 3 50
160
iso
200
naar : Afb. 15. b R. 1621 CP
Foto 3
51
■μ I oost
IN . / y y / y y / '
An Χ// y y / j , : /:
Foto Voorgewerkte stal.
'//y
y
Proefgal. Oude winning B 2 oost.
Opname van de kool en brak aan de galerijwand, naar het westen toe gezien (zie pijl). Ombuiging van de brak en koollagen ; deze neemt toe van boven naar beneden. Verschuivingen in de brak en kool tonen aan dat de hogere daklagen in een latere periode zeer sterk naar de galerij toe zijn bewogen ; daardoor zijn de reeds eerder gevormde schollen in brak en kool omgeklapt langs reeds eerder gevormde splijtbreukvlakken van de 2 e soort. In de brak zijn de sporen te zien van een plaatselijke drukzone. De kool is zeer intensief gespleten in ruitjes met een oppervlak van ca. 1 cm χ 1 cm.
De vaste daklagen hebben meer naar de galerij bewogen dan de brak en de kool.
\\
\τ\\\»',«''*
~Z
G,ÍJV,ak
,an
9 s dak
Plaatselijke drukzone in brak
Ζ
Kool sterk gespleten
O®
Voorwerken stell Pijler I oost Punt 10.98 m
Foto 4
52
Foto 4
53
Foto-
ψ· yy / / /
Stal Proefgalerij _jj .
.
De foto toont de hoek van pijler l-oost en de stal. Schuin gerichte hellende breuken, die zijn ontstaan als splijtbreuken van de 2 e soort, ten gevolge van het uitlopen van de kool in een vroeg stadium ; deze breuken fungeerden nadien als glijvlakken bij het omklappen van de gevormde schollen, veroorzaakt door sterke beweging naar de galerij toe van de vaste daklagen in een later stadium. Plaatselijke drukzones, gekenmerkt door sterk kataklasme (gesloten, lang en intensief), onder een strijken van ca. 30° met de galerij. Duidelijke laterale expansie is zichtbaar aan een dun leisteenbankje. In de kool zijn verschuivingszones te zien met een dikte van enkele centimeters.
-splijtvlakken in brak met strijkrichting van ca. 30° t.o.v. de galerij-as.
delijk voorbeeld laterale expansie. si
\\ \\
Verschuivings vlakken in de kool
.-©5^
X \ Foto 5
54
Foto 5 55
Kool en brak ongeveer 6 m vanaf de galerij. Het omklappen van de schollen is hier goed te zien aan de afschuivingen.
Oorspronkelijk splijtbreuken door uitlopen van de kool ontstaan
\
Afschuiv -gen. door omklappen van de \ eerder gevormde schollen in de brak.
\ \
Foto 6 56
Foto 6
57
Multifracturale zone Drukzone met sigmabreuken
/ ( \>NW\\MKON) < U
v\&eo,
viõèr
De losse drukneus in de brak is het gevolg van afzakking der vaste daklagen langs een drukzone in combinatie met stuwing vanuit de onderlangszijde. Op de volgende punten wordt gewezen : 1. 2. 3.
De brak gedraagt zich geheel verschillend ten opzichte van de vaste daklagen. In het vaste dak is de zone van multi-fractuur zichtbaar. Ook is de drukzone met sigmabreuken te zien. Boven de kap zijn twee sigmavlakken geëxposeerd. De afschuiving in de vloer moet een gevolg zijn van druk en beweging. Het verwerp is aan de bovenkant van de koollaag 30 cm, terwijl in de vloer slechts 20 cm wordt gemeten.
Foto's 7 a en 7 b 58
Foto 7 a
Foto 7 b
Kool
Ca. 1 6 m diep de pijler in ontstaan schuin gerichte en gebogen breukvlakken in de brak. Deze breuken zijn herkend als axiale splijtbreuken, er werden radiale sporen op gevonden. De kool vertoonde drukverschijnselen. Hier eindigde vermoedelijk de drukzone die het verst van de galerij was verwijderd.
Foto 8
60
Foto 8
61
T e c h n i s c h e en e c o n o m i s c h e p u b l i k a t i e s van de C o m m i s s i e v a n d e Europese G e m e e n s c h a p p e n op het g e b i e d van s t e e n k o l e n
Doe. nr.
Titel
Jaar
Talen
(')
Prijs in E.M.O.—r.e.
9591/1/59/1
Schnelles Auffahren von Strecken im Gestein und in der Kohle
1959
d
2,50
6740/1/60/1
Rationalisierungsmassnahmen im Steinkohlenbergbau
1960
d, f
2,50
11848/2/66/1
Modernisierung und Rationalisierung im Saarbergbau und im lothringischen Revier
1966
d, f
3,00
Tweede informatiedag ,,Het mijngas en de bestrijdingsmiddelen"
1967
d, f, n,
2,50
Technische Tagung des Forschungsausschusses Kohle v o m 10. bis 12 April 1967 in Essen
1967
d, f
2,50
1966 1966
d, f d, f, i, n
1,50 1,50
1966
d, f, i, n
1,50
1966 1966
d, f d, f
1,50 1,50
1966 1966 1966
d, f d, f d, f
1,50 1,50 1,50
1966
d, f
1,50
1967
d, f
1,50
1968
d, f
1,50
13.909
Onderzoekingen ,,Kolen" 11466/1/65/1 11734/4/66/1 11735/4/66/1
2 3
12546/1/66/1
4
12633/1/66/1 12634/1/66/1
5 6
3934 3935 3931
7 8 9
3936
10
4488
12
4489
13 14 15 16
4491
20
21 22 4492
23 24 25 -
(')
4493
26 -
4494
27 -
Chargement des fours à coke avec du charbon préchauffé Verbranding van steenkool Ontbranding en verbranding van vetkolen op roosters Mechanisierung der Auffahrung von Gesteinsstrecken — Streckenvortriebsmaschine SVM 40 Kompakt - Wasserrohrkessel mit Schüttelrosten Kompakt-Wasserrohrkessel mit Kohlenstaubfeuerung Dégagements instantanés I — CERCHAR Dégagements instantanés I — INICHAR Erprobung der Wirksamkeit v o n Dämmen und Sperren durch Explosionsversuche Fernüberwachung und Fernsteuerung im Streb bei schneidender G e w i n n u n g Entschweflung von Rauchgasen aus Kohlefeuerungen S p a n n i n g e n , b e w e g i n g e n e n b r e u k e n in het g e s t e e n t e r o n d o m een s t e e n k o o l g a l e r i j Centrale verwarmingsketel voor cokes De schoorsteentrek onder invloed van buiige w i n d Verbrandingstechnische onderzoekingen met verschillende typen kolen in kachels en kleinere verwarmingsketels Recherches fondamentales sur la chimie et la physique des charbons et des cokes Rapport de synthèse I Hydrostatische aandrijfinrichting voor steenkoolwinningsinstallaties Gebirsdruckforschung I — Steinkohlenbergbauverein Recherches sur les pressions des terrains I — CERCHAR. Rapport général Onderzoekingen betreffende de bewegingen van het gesteente rondom een galerij Mécanique des terrains houillers dans le cas de déformations planes Optreden, vrijkomen en bestrijding van mijngas in de Nederlandse steenkolenmijnbouw Onderzoek over de ondergrondse gesteentedruk in verband met mijngasuitbarstingen
1969 1969
d . f, n d, f, n in voorbereiding
1,50 1,50
in voorbereiding
1968 1968
d, f d, f, n ( i n druk)
3,50 1,50
in voorbereiding d, f
1968
1,50
in voorbereiding in voorbereiding 1968
d, f, n
1,50
1968
d, f, n.
1,50
De titels zijn in de originele taal of, voor zover voorhanden, in de Nederlandse taal vermeld.
Exemplaren van dit rapport en reeds aangehaalde publikaties zijn verkrijgbaar bij Centraal Verkoopkantoor van de Europese Gemeenschappen 3 7 , rue Glesener LUXEMBURG
het
PUBLIKATIEDIENST VAN DE EUROPESE GEMEENSCHAPPEN 4489/4/69/1
