Zagrożenia osuwiskowe w polskich odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego, przykłady przeciwdziałania oraz możliwości zastosowania zdalnego monitoringu w celu ograniczenia ryzyka

• Autorzy: Bednarczyk Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.7306/bpig.46

Warianty tytułu

EN

Landslide hazard in Polish lignite opencast mines and possibilities of its remote monitoring

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Osuwiska w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego zmniejszają efektywność eksploatacji i mogą zagrażać środowisku. Przeciwdziałanie jest trudne ze względu na duże objętości osuwisk, prędkości przemieszczeń oraz głębokość eksploatacji. Szczególne znaczenie może mieć monitoring z wykorzystaniem nowoczesnych metod pomiarowych. W celu przedstawienia specyficznych uwarunkowań geologiczno-inżynierskich oraz skali występujących zagrożeń, w pierwszej części artykułu zaprezentowano przykłady osuwisk w największych polskich kopalniach węgla brunatnego oraz metody przeciwdziałania. W drugiej części zaprezentowano rezultaty badań w projekcie UE RFCS Slopes „Inteligentne metody inżynierskie w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego”. W ramach projektu, realizowanego w sześciu krajach europejskich, autor wykonał badania na zachodnim zboczu Pola Bełchatów. W grudniu 2016 r. zainstalowano tam pierwszy w polskiej kopalni odkrywkowej zdalny system monitoringu osuwisk. Zlokalizowana na poziomie 42 m n.p.m. stacja umożliwia monitoring do głębokości 100 m. W ciągu 2,5 roku zaobserwowano przemieszczenia 280 mm do głębokości 45 m. Prace obejmowały wiercenia rdzeniowe, badania podstawowych parametrów fizycznych i wytrzymałościowych gruntów oraz modelowanie numeryczne. Stwierdzono tam niskie wartości Fs = 0,83–1,14. Interferometria satelitarna PSI w wysokiej rozdzielczości wykryła przemieszczenia do 60 mm. Partnerzy projektu Slopes wykonali skanowanie lotnicze LiDAR z użyciem drona oraz naziemne skanowanie laserowe TLS. W podsumowaniu określono możliwości wczesnego ostrzegania oraz uwarunkowania dotyczące zastosowania poszczególnych rodzajów pomiarów monitoringowych.

EN

Landslides in opencast lignite mines reduce mining efficiency and may endanger the environment. It is difficult to counteract them due to its high volumes, the displacement speed and the depth of exploitation. Landslide monitoring with the use of modern measurement methods can be of particular importance. In order to present specific geological-engineering conditions and the scale of hazards, the first part of the paper presents examples of landslides in the largest Polish lignite opencast mines and counteraction methods. The second part describes the results of the EU RFCS Slopes “Smart lignite open-pit engineering solutions”. Within the framework of this project, carried out in six European countries, the author had opportunity to investigate the western slope of the Bełchatów Field. In December 2016, the first on-line landslide monitoring system in a Polish opencast mine was installed there. Located at 42 m a.s.l., the station enables monitoring up to a depth of 100 m. During 2.5 years, displacement of 280 mm to a depth of 45 m was observed. The works included core drillings, studies of basic physical and strength parameters of soils, and numerical modelling. Low values of Fs = 0.83–1.14 were found there. High-resolution PSI satellite interferometry detected displacements of up to 60 mm. Slopes project partners performed also LiDAR aerial drone scanning and TLS ground laser scanning. In summary, early warning capabilities and conditions for the usage of different types of monitoring techniques are presented.

Słowa kluczowe

PL

geologia inżynierska; monitoring osuwisk; górnictwo odkrywkowe węgla brunatnego

EN

engineering geology; landslide monitoring and counteraction; lignite opencast mining

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 477
• Strony: 1--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Bednarczyk Zbigniew

• „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, ul. Parkowa 25, 51-616 Wrocław

Bibliografia

• [1] AKTUALIZACJA ZTE POLA SZCZERCOW WRAZ Z BIZNESPLANEM. WYDOBYCIE MAKSYMALNE, 2002 – Część Ogólna Nr projektu – 1030.1325.002. Wrocław, Poltegor- Projekt.
• [2] BEDNARCZYK Z., 2011 – Pierwszy w Polsce system wczesnego ostrzegania o zagrożeniu osuwiskowym w czasie rzeczywistym na podstawie wybranych lokalizacji w Beskidach. Biul. Państw. Inst. Geol., 445, 1:1–7.
• [3] BEDNARCZYK Z., 2012 – Metody Badań i Monitoringu Osuwisk. Wydaw. Górnictwo Odkrywkowe, Wrocław.
• [4] BEDNARCZYK Z., 2017 – Slope Stability Analysis for the Design of a New Lignite Open-Pit Mine. Proceedia Engineering, 191, 51–58. doi.org/10.1016/j.proeng.2017.05.153.
• [5] BEDNARCZYK Z., 2018a – Identification of flysch landslide triggers using “nearly real-time’ monitoring data – An example from the Carpathian Mountains’ Poland. Engineering Geology, 244: 41–56.
• [6] BEDNARCZYK Z., 2018b – Geotechnical Investigations of Mine-Induced Ground Movements in Polish Opencast Mines. W: IAEG/AEG Annual Meeting Proceedings, San Francisco, California – Volume 3 Mining, Aggregates, Karst, Part I, Mining, editors Abdul Shakoor and Kerry Cato, Springer International, doi.org/10.1007/978-3-319-93130-2: 3–13.
• [7] BEDNARCZYK Z., JANECKI W., 1995 – Nadzór geotechniczny nad zwałowaniem zewnętrznym KWB Turów. Rozpoznanie geologiczne i geotechniczne rejonu osuwiska na zboczu wschodnim. Przekroje przez teren osuwiska. P.I.W. Geosoft. nr arch. 95/NAD/006, Wrocław.
• [8] BEDNARCZYK J., NOWAK A., 2010 – Strategie i scenariusze perspektywicznego rozwoju produkcji energii elektrycznej z węgla brunatnego w świetle występujących uwarunkowań. Gór. Geo-inż., 34, 4: 67–83.
• [9] BEDNARCZYK Z., SANDVEN R., 2004 – Comparison of CPTU and laboratory tests interpretation for Polish and Norwegian clays. W: International Site Characterization Conference Isc-2 Porto, Millpress: 1791–1799.
• [10] BORECKA A., 2007a – Grunt zwałowy – problemy w ocenie parametrów fizykomechanicznych. Geologos, 11: 131–132.
• [11] BORECKA A., 2007b – Właściwości gruntów zwałowych z KWB „Turów” oraz próba ich oceny na podstawie sondowań statycznych. [pr. doktor.]. AGH, Kraków.
• [12] CAŁA M., CZARNECKI L., KOWALSKI M., JAKÓBCZYK J., 2019 – Wielkoskalowe procesy osuwiskowe – studium przypadku. W: II Ogólnopolska Konferencja Osuwiskowa, O!suwisko II, Szczawnica 14–17 maja 2019, Materiały kongresu (streszczenia). Internet: https://konferencje.pgi.gov.pl/pl/osuwiska- 2019-program.html (dostęp: 16.12.2019).
• [13] CIUK E. PIWOCKI M., 1980 – Geologia trzeciorzędu w rowie Kleszczowa i jego otoczeniu. W: Przewodnik LII Zjazdu PTG: 38–56.
• [14] CRUDEN DM, VARNES D., J, 1996 – Landslide types and processes. W: Landslides, investigation and mitigation, vol. 3. (red. A.K. Turner, G.P. Schuster) Special report 247, Transportation Research Board, Nat. Research Council, National Acad. Press, Washington: 36–75.
• [15] CZARNECKI L., ORGANIŚCIAK B., KRYWULT L., CHROST A., 2010 – Stateczność zachodniego zbocza stałego wyrobiska Kopalni Bełchatów w świetle obserwacji geologicznych i pomiarów specjalistycznych z uwzględnieniem rejonu wysadu solnego. Gór. Geoinż., 34, 2: 173–182.
• [16] CZARNECKI L., ORGANIŚCIAK B., 2015 – Zagrożenie stateczności zbocza stałego południowego wyprofilowanego w skałach podłoża mezozoicznego, w rejonie prowadzenia eksploatacji w rowie II-rzędu, w zakładzie górniczym KWB Bełchatów. W: Materiały Kongresu Górniczego- CD, sesja C–5.
• [17] DMITRUK S., 1984 – Problemy modelowania geotechnicznego w górnictwie odkrywkowym. Wydaw. Geol., Warszawa.
• [18] DMITRUK S., 1995 – Analiza warunków geotechnicznych osuwiska w południowo-wschodniej części zwałowiska zewnętrznego KWB Turów. Prace własne Instytutu Hydrotechniki i Geotechniki Politechniki Wrocławskiej [niepubl.].
• [19] DMITRUK S., SUCHNICKA H., 1976 – Geotechniczne zabezpieczenie wydobycia w górnictwie odkrywkowym i na powierzchni. Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław.
• [20] FLISIAK J., RYBICKI S., TYLIKOWSKI M., 2014 – Ocena zagrożenia osuwiskowego w kopalniach odkrywkowych na przykładzie KWB Bełchatów i KWB Turów. Prz. Geol., 10, 2: 563–572.
• [21] HAWRYSZ M., 2013 – Metody oceny efektywnych parametrów wytrzymałości gruntów. GDMT, geoinżynieria drogi mosty tunele, 3: 34–44.
• [22] JANECKI W., BEDNARCZYK Z 1998 – Sprawozdanie z sondowania CPT i CPTU oraz poboru prób gruntu NNS przeprowadzonych na przedpolu zwałowania Z-44 i w rejonie przenośnika Z-4.8 zwałowiska zewnętrznego KWB Turów P.I.W. Geosoft [nr arch. 98/SPR/004].
• [23] JANECKI W., BEDNARCZYK Z., KOCHAŃSKI T., 1995 – Założenia techniczno-ekonomiczne zwałowania zewnętrznego w KWB Turów na lata 1995–2000, część geotechniczna. P.I.W. Geosoft [nr arch. 95/PR/GT/94/10].
• [24] JANECKI W., BEDNARCZYK Z., KOCHAŃSKI T., 1996a – Nadzór geotechniczny nad zwałowaniem zewnętrznym KWB Turów. Rozpoznanie geologiczne i geotechniczne rejonu osuwiska na zboczu wschodnim. Przekroje przez teren osuwiska”. P.I.W. Geosoft [nr arch. 95/NAD/006].
• [25] JANECKI W., BEDNARCZYK Z., ZEMBROŃSKI J., 1996b – Sprawozdanie z sondowań CPTU wykonanych w korpusie zwałowisk zewnętrznego i wewnętrznego KWB Turów”. P.I.W. Geosoft [nr arch. 96SPR/010].
• [26] JANECKI W., BEDNARCZYK Z., ZEMBROŃSKI J., 1998 – Wstępne rozpoznanie geotechniczne w rejonie osuwiska 20S w KWB Bełchatów P.I.W. Geosoft [nr arch. EKS/03].
• [27] JANECKI W., BEDNARCZYK Z., ZEMBROŃSKI J., 1999 – Rozpoznanie warunków geotechnicznych części zbocza południowego KWB Bełchatów w rejonie zejścia do rowu II rzędu i północnego na wysokości +124/+94 w IV piętrze górniczym, pomiędzy liniami 60 i 61 SN.
• [28] JOŃCZYK W., ORGANIŚCIAK B., 2010 – Zagrożenia naturalne w KWB Belchatów identyfikacja i przeciwdziałanie. Gór. Geoinż., 34, 4: 249–257.
• [29] JOŃCZYK W., ORGANIŚCIAK B., SEDOR A., 2013 – Ograniczanie zagrożeń osuwiskowych dla poprawy bezpieczeństwa robot górniczych na przykładzie Kopalni Bełchatów. W: Mat. Konf. Szkoła Górnictwa Odkrywkowego. AGH Kraków.
• [30] KACZMARCZYK R., 2003 – Geotechniczne właściwości stref kontaktów ilasto-węglowych w górotworze niektórych kopalni węgla brunatnego. Pr. Nauk. Inst. Gór. PWr, 103, 36: 65–72.
• [31] KASZTELEWICZ Z., 2012 – Węgiel brunatny na świecie i w Polsce. Węgiel Brunatny, 78, 1: 7–13.
• [32] KURPIEWSKA I., WCISLO A., CZARNECKI L., JURCZYK M., 2013 – Kategoryzacja rejonów zagrożeń geologiczno-inżynierskich wydzielanych w kopalniach odkrywkowych jako narzędzie podnoszące bezpieczeństwo eksploatacji na przykładzie wyrobiska pola Szczerców. Gór. Odkryw., 1: 5–12.
• [33] MARINOS V.P., HOEK E., 2005 – The Geological Strength Index: applications and limitations. Bull. Eng. Geol. Environ, 64: 55–65.
• [34] MARSHALL A. i in.., 2019 – Final Slopes Project Report Deliverable 4.3.1. European Commission Research Programme of the Research Fund for Coal and Steel, Technical Group: TGC1, Grant Agreement number RFCR-CT-2015-00001 Project Slopes – Smarter Lignite Open Pit Engineering Solutions: 1–120.
• [35] MILKOWSKI D., KACZEREWSKI T., 2009 – Rutschungsgefahr am Neiβepfeiler und Erdrutsch „Swiniec” auf der Auβenkippe des Tagebaues Turow. 7 Tagung fur Ingenieurgeologie. Hohschule Zittau/Gorlitz Publication, FDGG Fachsection Ingnieurgeologie: 114–120.
• [36] PATRZYK J., 1996 – Zagrożenie osuwiskowe w KWB Bełchatów. Mies. WUG, 2: 13–16.
• [37] PHOON K., KULHAWY F.H., 1999 – Characterization of geotechnical variability. Canadian. Geotechnical J., 36: 612–624.
• [38] PN EN 1997-1:2008 – Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne.
• [39] PN-EN 1997-2:2009 – Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 2 :Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.
• [40] RYBICKI S., 1996 – Zjawiska osuwiskowe w krajowych kopalniach węgla brunatnego. W: Problemy Geotechniczne w Praktyce Inżynierskiej: 157–164. Wydaw. Polit. Krakowskiej, Kraków.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).