Przedmowa 11

1. Przedmiot i zakres geomechaniki uwzględniający ochronę środowiska górniczego i powierzchni terenu 13

2. Rodzaje skał i ich własności 15

2.1. Rodzaje skał budujących górotwór i ich podział 15

2.2. Fizyczne, mechaniczne i cieplne własności skał górotworu 19
2.2.1. Własności fizyczne i mechaniczne skał 19
2.2.2. Własności geotechniczne górotworu 33
2.2.3. Wpływ głębokości zalegania skał na ich własności fizyczne i mechaniczne 40

2.3. Reologiczne własności skał w warunkach naturalnych i w stanie zamrożonym 46
2.3.1. Własności reologiczne skałw stanie naturalnym 47
2.3.2. Własności reologiczne skał zamrożonych 59

2.4. Wpływ anizotropowości masywu skalnego na stan naprężeniowo-deformacyjny w górotworze 67
2.4.1. Model uwarstwionego masywu skalnego 68
2.4.2. Anizotropowy reologiczny masyw skalny 72

3. Ciśnienia i naprężenia w górotworze oraz obciążenia obudowy wyrobisk górniczych 77

3.1. Ciśnienia, odkształcenia i naprężenia w górotworze nienaruszonym wyrobiskami górniczymi 77
3.2. Stan naprężeń w górotworze w otoczeniu wyrobisk pionowych (szybów) 80

3.3. Stan naprężenia w górotworze w obrębie wyrobisk korytarzowych i komorowych 81
3.3.1. Naprężenia w ośrodku sprężystym 82
3.3.2. Naprężenia w ośrodku sprężysto-plastycznym 93
3.3.3. Naprężenia w ośrodku sprężysto-spękanym 100
3.3.4. Naprężenia w ośrodku sypkim 100
3.3.5. Naprężenia w ociosach wyrobisk korytarzowych 101
3.3.6. Wytężenie górotworu w otoczeniu wyrobisk korytarzowych z uwzględnieniem własności cieplnych skał 104

3.4. Ciśnienie górotworu działające na obudowę wyrobisk pionowych 117
3.4.1. Głębokość krytyczna 117
3.4.2. Ciśnienie w górotworze sypkim i zwięzłym 118
3.4.3. Ciśnienie w górotworze zawodnionym 122
3.4.4. Obciążenie nierównomierne działające na obudowy szybów 125

3.5. Obliczanie obciążeń działających na obudowę wyrobisk korytarzowych i komorowych 126
3.5.1. Obciążenia statyczne działające na obudowę wyrobisk wykonywanych na małych głębokościach 127
3.5.2. Obciążenia statyczne działające na obudowę wyrobisk wykonywanych na dużych głębokościach 133
3.5.3. Obciążenia obudowy połączeń wyrobisk korytarzowych oraz znajdujących się blisko siebie 142
3.5.4. Obciążenie (ciśnienie) ze strony spągu 145
3.5.5. Ciśnienie dynamiczne (deformacyjne) 147
3.5.6. Obciążenia dynamiczne obudowy wyrobisk górniczych powodowanych wstrząsami masywu skalnego 156

4. Stateczność wyrobisk górniczych 165

4.1. Rodzaje i warunki decydujące o stateczności wyrobisk 168

4.2. Prognozowanie stateczności wyrobisk korytarzowych i komorowych 171
4.2.1. Odkształcenia skał w warunkach laboratoryjnych oraz w warunkach naturalnych stanów deformacyjno-naprężeniowych 171
4.2.2. Przemieszczenia konturu wyrobisk korytarzowych w ujęciu teoretycznym 177
4.2.3. Przemieszczenia (zaciskanie) konturu wyrobisk korytarzowych w świetle badań in situ 184

5. Deformacje górotworu w otoczeniu wyrobisk ścianowych, ciśnienia i naprężenia oraz współpraca obudowy z górotworem ... 189

5.1. Klasyfikacja skał stropu i spągu w otoczeniu wyrobiska ścianowego 191
5.2. Mechanizm deformacji górotworu pod wpływem podziemnej ścianowej eksploatacji złóż pokładowych z zawałem stropu 194
5.3. Wysokość deformacji górotworu w bezpośrednim otoczeniu wyrobiska ścianowego przy eksploatacji pokładu z zawałem stropu 205
5.4. Przebieg ciśnień w rejonie wyrobiska ścianowego wg M. Boreckiego 210
5.5. Odkształcanie się górotworu w strefie spękań i ciągłego odkształcania (ugięcia) 212
5.6. Optymalny wybieg ściany, przy którym prognozuje się powstanie pełnego zawału 214
5.7. Wysokość strefy odprężonej, powyżej której następuje niszczenie struktury pokładu węgla nadległego przy jego podbieraniu 215
5.8. Wpływ doszczelniania podsadzki w przestrzeniach poeksploatacyjnych pokładu odprężającego na warunki eksploatacji w pokładach odprężonych 216
5.9. Wpływ głębokości eksploatacji na zachowanie się stropu zasadniczego i ciśnienia eksploatacyjnego przed frontem ścianowym 220

5.10. Zagadnienie współpracy z górotworem obudowy wyrobisk wybierkowych 225
5.10.1. Wpływ podpomości obudowy na stan naprężeń i zasięg odkształceń skał w otoczeniu wyrobiska ścianowego ... 225
5.10.2. Współpraca obudowy z górotworem w wyrobiskach zagrożonych wstrząsami (drganiami) stropu i tąpaniami 239
5.10.3. Teoretyczne podstawy współpracy stojaków w wyrobisku ścianowym z górotworem w czasie drgań stropu ... 252
5.11. Postęp ściany zawałowej jako funkcja samorabowania stropu w otoczeniu frontu eksploatacji 263

6. Nagłe niszczenie struktury układu strop-pokład-spąg. Tąpania w kopalniach 267

6.1. Rodzaje tąpań i przyczyny ich występowania 268
6.2. Przyczyny naturalne i górnicze występowania tąpań 272
6.3. Tąpania w świetle reologii 279

6.4. Charakterystyka warunków powstawania zjawiska tąpań w świetle bilansu energetycznego 281
6.4.1. Wprowadzenie 281
6.4.2. Prognozowanie zagrożenia tąpaniami 282
6.4.3. Kryterium tąpań pokładowych 284
6.4.4. Kryterium tąpań stropowych 286

6.5. Metody i sposoby zmniejszenia zagrożeń tąpaniami w wyrobiskach górniczych 288
6.6. Warunki nagłego niszczenia struktury układu strop-pokład oraz minimalizacji tego zagrożenia 302
6.7. Klasyfikacja zagrożeń tąpaniami 304

7. Wpływ podziemnej eksploatacji złóż na deformację górotworu i powierzchnię terenu 309

7.1. Wprowadzenie 309
7.2. Formy występowania deformacji i ich definicja 311

7.3. Deformacje ciągłe powierzchni terenu 311
7.3.1. Niecka osiadania, jej elementy i rodzaje 311
7.3.2. Teorie i metody prognozowania deformacji powierzchni terenu oraz górotworu wywołanych podziemną eksploatacją złóż 317
7.3.3. Oddziaływanie budownictwa tunelowego na górotwór i powierzchnię terenu 349
7.3.4. Odkształcenia powierzchni terenu spowodowane odwadnianiem poziomów wodonośnych 356
7.3.5. Kształtowanie się deformacji górotworu i powierzchni terenu w czasie 362
7.3.6. Wpływ prędkości wybierania złoża na deformacje powierzchni terenu 369

7.4. Deformacje nieciągłe powierzchni terenu 371
7.4.1. Klasyfikacja i rodzaje deformacji nieciągłych 373
7.4.2. Przyczyny powstawania deformacji nieciągłych i przebieg ich tworzenia się na powierzchni terenu 379
7.4.3. Mechanizm tworzenia się zapadliska na powierzchni terenu - metoda M. Chudka - W. Olaszowskiego 386
7.4.4. Wytyczne dla prognozowania zapadlisk na powierzchni terenu 392
7.4.5. Praktyczna metoda prognozowania i klasyfikacji terenów zapadliskowych 404
7.4.6. Kształtowanie się zapadlisk w świetle badań modelowych 410

7.5. Zasady prowadzenia eksploatacji pod kątem minimalizacji szkód górniczych - ochrony środowiska górniczego i na powierzchni terenu 419
7.5.1. Przestrzenny rozkład przejścia deformacji przez górotwór powodowanych podziemnąeksploatacją złóż 419
7.5.2. Działalność górniczo-techniczna w aspekcie minimalizacji deformacji górotworu i powierzchni terenu 422

7.6. Określenie obniżeń powierzchni terenu przy eksploatacji złóż soli otworami wiertniczymi 436
7.7. Bezpieczna grubość warstwy izolacyjnej przy eksploatacji pokładów pod poziomami wodonośnymi 437

8. Filary w górnictwie podziemnym i ich wpływ na wytężenie górotworu 440

8.1. Rozkład naprężeń w pozostawionych resztkach pokładów 440
8.1.1. Czynniki wpływające na wzrost naprężeń w filarze 447
8.1.2. Nomogramy naprężeń 448
8.1.3. Wytrzymałość filarów 454

8.2. Szerokość filarów oporowych dla wyrobisk korytarzowych 456
8.2.1. Szerokość filarów oporowych między równoległymi wyrobiskami korytarzowymi 456
8.2.2. Szerokości filarów oporowych w zależności od przestrzeni wyeksploatowanej 457
8.2.3. Szerokości filarów oporowych ze względu na dopuszczalne naprężenia ściskające 459
8.2.4. Szerokość filarów oporowych wzdłuż wyrobisk korytarzowych i szczelin uskokowych wg M. Chudka i H. Gila [6] .... 461
8.2.5. Stan naprężeń w górotworze pod lub nad pozostawionymi filarami 463
8.2.6. Wytężenie górotworu 465

8.3. Filary ochronne obiektów podziemnych i powierzchniowych 470
8.3.1. Filary ochronne wyrobisk korytarzowych 470
8.3.2. Filary ochronne podziemnych obiektów pionowych (szybów) i obiektów powierzchniowych 472

8.4. Zasady prowadzenia eksploatacji w filarach ochronnych obiektów powierzchniowych i podziemnych 481
8.4.1. Zasady prowadzenia bezpiecznej eksploatacji pod obiektami i urządzeniami na powierzchni terenu 481
8.4.2. Ogólne zasady prowadzenia eksploatacji w filarach ochronnych szybów 491

8.5. Systemy eksploatacji i sposoby kierowania stropem stosowane przy eksploatacji filarów ochronnych 491
8.6. Metody eksploatacji złóż w filarach ochronnych szybów oraz ich wpływ na stateczność szybu 493

9. Deformacje górotworu i powierzchni terenu a ochrona obiektów podziemnych i powierzchniowych oraz infrastruktury podziemnej 509

9.1. Klasyfikacje ochrony terenów w obszarach górniczych a odporność obiektów chronionych 509
9.2. Charakterystyka ogólna deformacji górotworu w otoczeniu szybu objętego wpływem eksploatacji górniczej 514

9.3. Stateczność wyrobisk pionowych (szybów) poddanych wpływom podziemnej eksploatacji złóż 516
9.3.1. Pionowe oddziaływanie skał na obudowę szybu wynikłe z
ruchu górotworu 516
9.3.2. Współpraca nieupodatnionej obudowy szybu z górotworem poddanym wpływom eksploatacji górniczej [12,24] 518
9.3.3. Współpraca obudowy szybu z górotworem w warunkach wpływów eksploatacji górniczej - w świetle badań modelowych 525
9.3.4. Ciśnienie poziome górotworu działające na obudowę szybu objętego wpływami eksploatacji złóż z uwzględnieniem współpracy obudowy z górotworem 536
9.3.5. Dopuszczalna odległość i grubość eksploatowanego pokładu pod dnem szybu z uwagi na jego ochronę 545
9.3.6. Wpływ pobierania wyrobiska korytarzowego (przekopu) na jego deformacje i stateczość 547

9.4. Wybrane sposoby zabezpieczeń obiektów podziemnych i powierzchniowych na oddziaływanie na nie wpływów robót górniczych 553
9.4.1. Sposoby zabezpieczania obiektów podziemnych 555
9.4.2. Wytyczne w odniesieniu do zabezpieczania obiektów powierzchniowych na wpływy eksploatacji górniczej 575

9.5. Skutki oddziaływania eksploatacji górniczej na obiekty podziemne, powierzchniowe oraz obiekty przyrodnicze 576
9.6. Uwagi ogólne wynikające z oceny techniczno-ekonomicznej roz-działów9.3 i 9.4 582

10. Wpływ oddziaływania wstrząsów masywu skalnego oraz deformacji ciągłych powierzchni terenu na obiekty powierzchniowe .. 585

10.1. Wprowadzenie 585
10.2. Sejsmiczność górotworu i jej oddziaływanie na obiekty powierzchniowe 588

11. Zasady i metody bezfilarowego wybierania złóż 605

12. Wybrane metody i sposoby oceny wpływu podziemnej eksploatacji złóż na obiekty podziemne i powierzchniowe 607

12.1. Metody i sposoby wykrywania oraz lokalizacji nieciągłości i pustek w górotworze będących przyczyną powstawania deformacji nieciągłych 607

12.2. Metoda ultradźwiękowa w zastosowaniu do oceny stanu technicznego obudów murowych wyrobisk podziemnych 613
12.2.1. Podstawy metody ultradźwiękowej 613
12.2.2. Ultradźwiękowa metoda „V" do badania górniczych obudów murowych 614
12.2.3. Metoda propagacji pośredniej 616
12.2.4. Wykorzystanie metody ultradźwiękowej w warunkach in situ 617

12.3. Układ pomiarowo-analizujący drgania gruntu i obiektów budowlanych w systemie ciągłej rejestracji 619

LITERATURA 623