Land subsidence caused by solution mining in the Mogilno salt dome

• Autorzy: Kortas G. , Maj A. , Drogowski J.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geol.2013.39.3.175

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Occurrence of land surface subsidence is a result of rock salt extraction. The process is observed by geodetic measurements. On the Palędzie I salt mining field, such measurements are conducted every five years. The most recent series of measurements was carried out in 2009. The analysis of land levelling results indicated that a twin-centre subsidence is still being formed above the salt mining area. Its maximum load on the SW side of the salt dome exceeded -100 mm in 1986-2009. The second subsidence centre behind the NE edge pillar is 50% smaller than the first one. Along with the extraction moving up to shallower areas of the salt bed, the rate of land surface subsidence is increasing, with the decreasing perimeter of the depression. The indicators that describe the land surface subsidence - vertical displacement of benchmarks and the caverns volume - are presented on the function of time and a parameter, determining the distance from the measurement point to the exploitation field edges.

PL

Wpływy eksploatacji soli na powierzchnię terenu określane są na podstawie okresowych pomiarów niwelacyjnych. Analiza wyników tych pomiarów pozwala na kontrolowanie i prognozowanie ruchu górotworu. Wysad solny Mogilno ma kształt wydłużonej elipsy ze zwierciadłem solnym około 250 m p.p.t. (Fig. 1). Na głębokości około 600 m długość wysadu wynosi 5,5 km, a szerokość waha się od 0,8 km do 1,5 km. Ściana NE wysadu jest nachylona pod kątem ok. 80°, natomiast przeciwległa SW 90° i więcej, tworząc przewieszenia. W SE części wysadu strop soli obniża się do 550-650 m. Otworowa eksploatacja złoża w 1986 r. rozpoczęła się od głębokości 1400 m do półki stropowej na głębokości 400 m. Otwory ługownicze założono w siatce trójkątów o bokach 100 m. Średnice kawern zależą od głębokości, wynosząc średnio od 45 w dolnej strefie do 55 m w górnej. W obszarach występowania soli potasowo-magnezowych są większe. W złożu nieprzydatnym do prowadzenia eksploatacji pozostawiono między komorami odpowiednie półki. Pomiary przemieszczeń w strefie oddziaływania kopalni prowadzone są od 1986 r. metodą niwelacji precyzyjnej ze średnim błędem ±0,7 mm/km, ostatni wykonano w 2009 r. Obniżenia terenu w latach 1986-2009 nie przekraczają -105 mm (Fig. 2). Stwierdzany w pomiarach efekt podnoszenia się terenu po stronie NE niecki osiadań wskazuje, że punkty dowiązania pomiarów niwelacyjnych nie są stałe. W latach 2004-2009 obniżał się głównie rejon przyległy do SW ściany wysadu (Fig. 3). Osiadania terenu wykształcają się w formie dwucentrycznej niecki z maksimami po S W i NE stronie wysadu (Fig. 4). Przyczyną osobliwego rozkładu osiadań jest smukłość formy kopalni i reżim stosowanych ciśnień technologicznych. Wyniki obserwacji ujawniają zróżnicowany zasięg wpływów eksploatacji, mniejszy w kierunku NE niż w kierunku SW, co spowodowane jest budową złoża. Zasięg ten po stronie SW wysadu osiąga dwukrotną głębokość spągu komór. Obniżenia terenu zależą od wydobycia, a prędkość ich rośnie w czasie (Fig. 5, 6). W ciągu 25 lat określa je funkcja wykładnicza z parametrem C: w(t) = w0 [exp(CΔt) - 1], gdzie C jest proporcjonalne do odległości reperów od pola górniczego. Objętość niecki aproksymuje także funkcja wykładnicza: VN (t) = 0,085 min m3 [exp(CΔt) - 1], gdzie C = 0,06 l/rok. Wskaźnikiem oddziaływania wyrobisk na powierzchnię terenu jest stosunek objętości niecki osiadań VN do objętości wyrobisk VK, proporcjonalnej do wydobycia. W latach 1986-1993, 1993-2004, 2004-2009 wskaźnik ƒ{t) osiągnął wartości 11‰, 17‰ i 20‰ (Fig. 7). Przyczyną wzrostu prędkości obniżeń terenu jest przede wszystkim rosnąca objętość komór. Przechodzenie strefy ługowania od dołu ku górze powoduje spadek stosowanych ciśnień technologicznych, odpowiedni do zmniejszającej się jej głębokości eksploatacji. Skutkiem tego jest zmniejszenia się podparcia hydraulicznego ścian komór. Z analizy wynika, że w następnych latach można się podziewać dalszego zwiększenia prędkości obniżeń w rejonie nadległym i przyległym do pola górniczego przy utrzymywaniu się prawie stałej prędkości obniżeń w znacznym oddaleniu od wyrobisk.

Słowa kluczowe

EN

salt domes; land subsidence; salt caverns; twin-centre trough

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Geology, Geophysics and Environment
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 39, no. 3
• Strony: 175--187
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kortas G.

• The Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences; ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

autor

Maj A.

• The Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences; ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

autor

Drogowski J.

• Inowrocław Salt Mines „ Solino " SA; ul. św. Ducha 26a, 88-100 Inowrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Bailey R.W., 1929. Creep of steel under simple and compound stresses, and the use of high initial temperature in steam power plants. The transactions of the Tokyo Sectional Meeting, World Power Conference, Tokyo, October 29-November 7, 1929; vol. 3: Power for use in transportation, better efficiency in power production, 1089-1121.
• 2. Grzybowski Ł., Wilkosz P. & Flisiak D., 2008. Mechanical properties of rock salt from Mogilno salt dome. Gospodarka Surowcami Mineralnymi [Przegląd Solny], 24, 3/2, 141-157.
• 3. Kortas G. (red.), 2008. Ruch górotworu w rejonie wysadów solnych. Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków.
• 4. Kortas G., 2009. Singularities of the rock mass movement during the minning of salt domes. Conference Papers, Solution Mining Research Institute - Spring 2009, Kraków, 14 marca 2009.
• 5. Kortas G., Maj A., Flisiak D., Kortas Ł., Jagiełło W. & Kot P., 2011. Określenie optymalnych lokalizacji oraz geometrii komór eksploatacyjnych w południowo-wschodniej części złoża „Mogilno I". GeoConsulting Kraków, IKS Solino SA [unpublished].
• 6. Maj A., 2004. Obserwacja osiadań powierzchni nad wyrobiskami w wysadzie solnym na przykładzie kopalni Kłodawa. WUG: Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 9, 25-28.
• 7. Norton F.H., 1929. The Creep of Steel at High Temperatures. McGraw-Hill, New York.
• 8. Szewczyk J., 2008. Kopalnia Soli „Wieliczka" - 80 lat obserwacji deformacji górniczych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi [Przegląd Solny], 24, 3/2, 251-272.
• 9. Ślizowski J., 2006. Geomechaniczne podstawy projektowania komór magazynowych gazu ziemnego w złożach soli kamiennej. Studia, Rozprawy, Monografie - Polska Akademia Nauk. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, 137, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• 10. Tadych I., Drogowski I., Grzybowski Ł., Kleczar M., Enghardt J. & Bornemann O., 2010. Optymalizacja procesu eksploatacji soli kamiennej w oparciu o geologiczną interpretację pomiarów georadarem złóż soli kamiennej „Góra" i „Mogilno I". XV Międzynarodowe Sympozjum Solne Quo Vadis Sal, Swieradów-Zdrój 21-22 października 2010 r., Polskie Stowarzyszenie Górnictwa Solnego, 62-64.