Post-mining deformations in the area affected by the former ”Siersza” Hard Coal Mine in Trzebinia (southern Poland)

Wódka, Marcin; Kamieniarz, Sylwester; Wojciechowski, Tomasz; Przyłucka, Maria; Perski, Zbigniew; Sikora, Rafał; Karwacki, Krzysztof; Jureczka, Janusz; Nadłonek, Weronika; Krieger, Włodzimierz; Zając, Mariusz

doi:10.7306/gq.1726

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Post-mining deformations in the area affected by the former ”Siersza” Hard Coal Mine in Trzebinia (southern Poland)

Autorzy

Wódka Marcin , Kamieniarz Sylwester , Wojciechowski Tomasz , Przyłucka Maria , Perski Zbigniew , Sikora Rafał , Karwacki Krzysztof , Jureczka Janusz , Nadłonek Weronika , Krieger Włodzimierz , Zając Mariusz

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.7306/gq.1726

Języki publikacji

Abstrakty

Over the recent years, post-mining terrain deformations have been increasingly frequent around Trzebinia. Sinkholes appearing closer and closer to buildings have become a significant geohazard. The research demonstrated that the problem of post-mining deformation in the area is much more extensive than previously estimated. Identification of the deformations involved analysis of historic aerial photographs, airborne laser scanning data, orthophotomaps and satellite radar data. Moreover, laser scanning of the selected areas using an unmanned aerial vehicle and a terrestrial laser scanner was carried out together with field mapping work. A comprehensive survey of sinkholes, including those previously unknown – located outside built-up areas – allowed an assumption to be made that areas where sinkholes had been remediated in the past were also at significant risk. A number of sinkholes are also located outside areas of shallow mining (up to 100 m below ground level). In the study area, 527 sinkholes and 254 linear-type deformations (post-mining faults) were identified. The use of satellite radar interferometry made it possible to state that continuous deformations also occur in the area of influence of the former "Siersza" Hard Coal Mine. In the past, this was the subsidence of the terrain, and currently an uplift is faced in this area which, in some places, reaches up to 20 mm per year.

Słowa kluczowe

sinkholes post-mining deformations InSAR DTM multitemporal lidar Trzebinia Siersza

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Geological Quarterly

Rocznik

2024

Tom

Vol. 68, No. 1

Strony

art. no. 3

Opis fizyczny

Bibliogr. 52 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wódka Marcin

mwod@pgi.gov.pl

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

https://orcid.org/0000-0003-1591-3980

autor

Kamieniarz Sylwester

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

https://orcid.org/0000-0002-8662-0491

autor

Wojciechowski Tomasz

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

https://orcid.org/0000-0001-5858-0026

autor

Przyłucka Maria

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Rakowiecka 4, Warszawa, Poland

https://orcid.org/0000-0002-2998-6008

autor

Perski Zbigniew

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

https://orcid.org/0000-0002-6727-7448

autor

Sikora Rafał

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

https://orcid.org/0000-0001-9007-2910

autor

Karwacki Krzysztof

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Rakowiecka 4, Warszawa, Poland

https://orcid.org/0000-0002-6999-7780

autor

Jureczka Janusz

Polish Geological Institute – National Research Institute, Upper Silesian Branch, Królowej Jadwigi 1, Sosnowiec, Poland

https://orcid.org/0000-0002-2083-4163

autor

Nadłonek Weronika

Polish Geological Institute – National Research Institute, Upper Silesian Branch, Królowej Jadwigi 1, Sosnowiec, Poland

https://orcid.org/0000-0002-2675-2601

autor

Krieger Włodzimierz

Polish Geological Institute – National Research Institute, Upper Silesian Branch, Królowej Jadwigi 1, Sosnowiec, Poland

https://orcid.org/0009-0001-5006-4083

autor

Zając Mariusz

Polish Geological Institute – National Research Institute, Geohazards Center, Skrzatów 1, Kraków, Poland

Bibliografia

1. Bamler, R., Hartl, P., 1998. Synthetic aperture radar interferometry. Inverse Problems, 14: R1-R54.
2. Blachowski, J., Cacoń, S., Milczarek, W., 2009. Analysis of post-mining ground deformations caused by underground coal extraction in complicated geological conditions. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 6: 351-357.
3. Briese, C., 2010. Extraction of Digital Terrain Models. In: Air borne and Terrestrial Laser Scanning (eds. G. Vosselman and H.-G. Maas): 135-167. CRC Press, Boca Raton.
4. Bürgmann, R., Rosen, P.A., Fielding, E.J., 2000. Synthetic Aperture Radar interferometry to measure Earth's surface topography and its deformation. Annual Review of Earth Planetary Sciences, 28: 169-209; https://doi.org/10.1146/annurev.earth.28.1.169
5. Canbulat, I., Zhang, C., Black, K., Johnston, J. and McDonald, S. 2017. Assessment of Sinkhole Risk in Shallow Coal Mining. Proceeding of the 10th Triennial Conference on Mine Subsidence: 331-347.
6. Chudek, M., Janusz, W., Zych, J., 1988. A study on the state of identification, formation and prognostication of discontinuous strains as a result of underground mining of beds (in Polish with English summary). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo, 141: 1-161.
7. Chudek, M., Olaszowski, W., 1976. Określenie rodzaju i wielkości deformacji nieciągłych. Ochrona Terenów Górniczych, 38.
8. Cibis, J., Solska, A., 1973. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego K.W.K. “Siersza” kategoria A, B, C1 i C2, miejsc. Trzebinia - Siersza, woj. katowickie. Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice. National Geological Archives (Id CBDG: 119114).
9. Crosetto, M., Monserrat, O., Cuevas-González, M., Devanthéry, N., Crippa, B., 2015. Persistent scatterer interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115: 78-89; https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.10.011
10. Didier, C., van der Merwe, N., Betournay, M., Mainz, M., Kotyrba, A., Aydan, O., Josien, J.-P., Song, W.-K., 2008. Mine Closure and Post-Mining Management International State-of-the-Art. International Commission On Mine Closure. International Society For Rock Mechanics.
11. Ferretti, A., Prati, C., Rocca, F., 1999. Permanent Scatterers in SAR Interferometry. EEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39: 8-20; https://doi.org/10.1109/36.898661
12. Filin, S., Baruch, A., Avni, Y., Marco S., 2011. Sinkhole characterization in the Dead Sea area using airborne laser scanning. Natural Hazards, 58: 1135-1154; https://doi.org/10.1007/s11069-011-9718-7
13. Frolik, A., 2006. Up-dating of the forecast for flooding of “Siersza” mine (in Polish with English summary). Wiadomości Górnicze, 57: 616-624.
14. Goldstein, R.M., Zebker, H.A., Werner, C., 1988. Satelite radar interferometry: Two - dimensional phase unwrapping. Radio Science, 23: 713-720; https://doi.org/10.1029/RS023i004p00713
15. Ismail, Z., Abd Rahman, M., Mohd Salleh, M.R., Yusof, A., 2015. Accuracy Assessment of LIDAR-Derived Elevation Value Over Vegetated Terrain in Tropical Region. Jurnal Teknologi, 73: 171-177.
16. Jureczka, J., Dopita, M., Gałka, M., Krieger, W., Kwarciński, J., Martinec, P., 2005. Atlas geologiczno-złożowy polskiej i czeskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (in Polish). Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
17. Jureczka, J., Kotas, A., 1995. Coal deposits - Upper Silesian Coal Basin. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 148: 164-173.
18. Kim, Y.J., Nam, B.H., Youn, H., 2019. Sinkhole Detection and Characterization Using LiDAR-Derived DEM with Logistic Regression. Remote Sensing, 11:1592; https://doi.org/10.3390/rs11131592
19. Kleta, H., Plewa, F., 2001. Risk for ground surface after long term mining exploration on the example of ”Siersza” mine (in Polish with English summary). Zeszyty Naukowe. Górnictwo, 250: 141-151.
20. Kowalik, W., 2011. Dodatek nr 3 do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego “Siersza” w kat. A+B+C1+C2 w miejsc. Trzebinia, gm. Trzebinia, pow. chrzanowski, woj. śląskie. Przedsiębiorstwo Usługowo-Handlowe „KOGEO” S.C., Rybnik (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 978244).
21. Kozłowska, B., 2003. Dodatek nr 2 do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego ’’Siersza Zachód” w kat. D (dawniej pole rezerwowe KWK ”Siersza”) (in Polish). Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice. National Geological Archives (Id CBDG: 891200).
22. Kozłowska, B., Znański, Z., 1966. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego i łupku węglowego pola południowego KWK Siersza, miejsc. Siersza, Trzebinia, Młoszowa, pow. Chrzanów, woj. krakowskie (in Polish). Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice. National Geological Archives (Id CBDG: 85443).
23. Kurek, T., 1985. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego KWK “Siersza” kat. A, B, C1 i C2 (bez pola rezerwowego) (in Polish). Katowickie Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice. National Geological Archives (Id CBDG: 806671).
24. Kurek, T., 1988. Dodatek nr 1 do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego KWK “Siersza”, miejscowość: Trzebinia, woj. katowickie. Katowickie Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 805815).
25. Marian, D.P., Onica E., 2021. Analysis of geomechanical phenomena that led to the appearance of sinkholes in the Lupeni mine, Romania, in the conditions of thick coal seams mining with longwall top coal caving. Sustainability, 13: 6449; https://doi.org/10.3390/su13116449
26. Massonnet, D., Feigl, K.L., 1998. Radar interferometry and its application to changes in the earth's surface. Reviews of Geophysics, 36: 441-500; https://doi.org/10.1029/97RG03139
27. Miśkowicz, J., 1999. Dodatek nr 2 (rozliczeniowy) do dokumentacji geologicznej w kat. A+B+C1+C2 złoża węgla kamiennego kopalni “Siersza”. Zakład Pomiarów i Dokumentacji Mierniczo-Geologicznej „GEO”, Sosnowiec (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 123637).
28. Namjesnik, D., Kinscher, J., Contrucci, I., Klein, E., 2022. Impact of past mining on public safety: seismicity in area of flooded abandoned coal Gardanne mine, France. International Journal of Coal Science and Technology, 9: 90; https://doi.org/10.1007/s40789-022-00558-1
29. Ochoński, S., Znański, Z., Kowalczuk, R., 1962. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego i łupku węglowego kop. ”Czech” w miejsc. Siersza, pow. chrzanowski, woj. małopolskie. Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 801088).
30. Perissin, D. et al., 2006. On the physical characterization of SAR Permanent Scatterers in urban areas. Proceedings of 6th European Conference on Synthetic Aperture Radar.
31. Perski, Z., 1999. Surface subsidence of the Upper Silesian Coal Basin (Southern Poland) due to mining, date deceted by satelite radar interferometry (in Polish with English summary). Przegląd Geologiczny, 47: 171-174.
32. Pietraszek, E., 1961. Ośrodek górniczy Siersza: 1804-1861-1961 (in Polish). Wydawnictwo Artystyczno-Graficzne, Kraków.
33. Pietrzyk, Z., 1964. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego i łupku węglowego w rejonie Sierszy, pow. Chrzanów, woj. Kraków + uzupełnienie do dokumentacji. Kopalnia Węgla Kamiennego Siersza, Siersza (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 85946).
34. Plewa, F., Kleta, H., Lamparski, H., 2001. Ekspertyza weryfikująca konsekwencje hydrogeologiczne likwidacji zakładu górniczego Siersza w Trzebini, PPUH Eko-Labor (in Polish). Archiwum Wyższego Urzędu Górniczego, Katowice.
35. Polak, P., 1992. Dodatek do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego Kopalni “Siersza”, kat. rozpoznania A, B, C1, C2, miejscowość: Trzebinia-Siersza, woj. katowickie (in Polish). Przedsiębiorstwo Usługowo Produkcyjno-Handlowe „PROGEO”, Katowice. National Geological Archives (Id CBDG: 80919).
36. Protokół Poinspekcyjny Okręgowego Urzędu Górniczego w Tychach Nr 86/JJ/G/97 z 1997 r. (in Polish). Archiwum Wyższego Urzędu Górniczego, Katowice.
37. Samsonov, S., d’Oreye, N., Smets, B., 2013. Ground deformation associated with post-mining activity at the French-German border revealed by novel InSAR time series method. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 23: 142-154; https://doi.org/10.1016/j.jag.2012.12.008
38. Singh, K.B. and Dhar, B.B. 1997. Sinkhole subsidence due to mining. Geotechnical and Geological Engineering, 15: 327-341; https://doi.org/10.1007/BF00880712
39. Skowroński, S., 2014. Dodatek nr 4 do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego “Siersza” w kat. A, B, C1, C2, miejscowość Trzebinia, Chrzanów, gm. Trzebinia, Chrzanów, pow. chrzanowski, woj. małopolskie. „Geo-Pro-Serwis” Usługi Inżynieryjno-Techniczne, Jaworzno (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 1035544).
40. Solski, J., 1960 . Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego i łupku węglowego “Siersza-Piaskownia” w Sierszy woj. Kraków, pow. Chrzanów. Katowickie Przedsiębiorstwo Geologiczne, Katowice (in Polish). National Geological Archives (Id CBDG: 806672).
41. Strozik, G., Jendruś, R., Manowska, A., Popczyk, M., 2016. Mine Subsidence as a Post-Mining Effect in the Upper Silesia Coal Ba sin. Polish Journal of Environmental Studies, 25: 777-785; https://doi.org/10.15244/pjoes/61117
42. Strzałkowski, P., 2000. Influence of shallow mining exploitation on terrain surface discontinuity deformation risk (in Polish with English summary). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo, 246: 339-347.
43. Strzałkowski, P., Strzałkowska, E., 2023.An assessment of the impact of the degree of the filling of shallow voids on the possibility of sinkhole formation on the surface. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management, 39: 173-191; https://doi.org/10.24425/gsm.2023.144627
44. Strzałkowski, P., Ścigała R., Szafulera, K., Kołodziej, K., 2021. Surface deformations resulting from abandoned mining excavations. Energies, 14: 1-14; https://doi.org/10.3390/en14092495
45. Suh, J., Choi, Y., 2017. Mapping hazardous mining - induced sinkhole subsidence using unmanned aerial vehicle (drone) photogrammetry. Environmental Earth Sciences, 76: 144; https://doi.org/10.1007/s12665-017-6458-3
46. Whittaker, B.N., and Reddish, D.,J., 1993. Subsidence behaviour of rock structure. In: Comprehensive rock engineering: principles, practice and projects. Excavation, support and monitoring, 4 (eds. E. T. Brown, C. Fairhurst and E. Hoek): 751-780. Pergamon Press, Oxford.
47. Wojciechowski, T., Jureczka, J., Wódka, M., Kamieniarz, S., Karwacki, K., Perski, Z., Sikora, R., Nadłonek, W., Rolka, M., Krieger, W., Maślanka, R., Zając, M., Przyłucka, M., Strzemińska, K., Nescieruk, P., Kos, J., 2023. Raport trzeci z prac analitycznych o deformacjach terenu w Trzebini (in Polish). Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa; https://www.pgi.gov.pl/zapadliska.html
48. Wu, Q., Deng, C., Chen, Z., 2016. Automated delineation of karst sinkholes from LiDAR-derived digital elevation models. Geomorphology, 266: 1-10; https://doi.org/10.1016Zj.geomorph.2016.05.006
49. Vervoort, A., 2016. Surface movement above an underground coal longwall mine after closure. Natural Hazards and Earth System Sciences, 16: 2107-2121; https://doi.org/10.5194/nhess-16-2107-2016
50. Yang, Q., Tang, F., Wang, F., Tang, J., Fan, Z., Ma, T., Su, Y., Xue, J., 2023. A new technical pathway for extracting high accuracy surface deformation information in coal mining areas using UAVLiDAR data: An example from the Yushen mining area in western China. Measurment，218: 113220; https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.113220
51. Zheng, J., Yao, W., Lin, X., Ma, B., Bai, L., 2022. An accurate digital subsidence model for deformation detection of coal mining areas using a UAV-based LIDAR. Remote Sensing, 14: 421; https://doi.org/10.3390/rs14020421
52. Zhu, J., Taylor, TP., Currens, JC., Crawford, M., 2014. Improved karst sinkhole mapping in Kentucky using LiDAR techniques: a pilot study in Floyds Fork Watershed. Journal of Cave and Karst Studies，76: 207-216; https://doi.org/10.4311/2013ES0135

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-47fe1e43-e73a-4401-8acf-82201511d0ad