Ocena wpływu odwadniania wyrobisk górniczych na stan zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych na obszarze północnej części niecki bytomskiej

• Autorzy: Strozik G.

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2017-02-17

Warianty tytułu

EN

Assessment of Influence of Mine Drainage on the Sinkhole Occurrence Risk in The Northern part of Bytom Trough

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, na obszarze nakładania się masywu triasowego na warstwy karbońskie, występują trudne warunki ochrony powierzchni terenu związane z dokonaną eksploatacją płytko zalegających rud metali w utworach triasowych oraz węgla kamiennego w masywie karbońskim. Powierzchnia terenu nad zrobami płytkiej eksploatacji rud metali narażona jest w szczególnym stopniu na występowanie nieciągłych deformacji powierzchni terenu, głównie w formie zapadlisk. Na większości tych obszarów eksploatacja jest zaniechana, jednak wysoki poziom zagrożenia deformacjami nieciągłymi utrzymuje się ze względu na wysoką dynamikę ruchu wód podziemnych w przepuszczalnych utworach węglanowych, wspieraną przez odwadnianie czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego, a także obecność starych zrobów i eksploatacją bieżącą. Nowe przedsięwzięcia wydobywcze podejmowane w niecce bytomskiej zakładają zastosowanie systemu eksploatacji minimalizującego ruchy górotworu dla uniknięcia rozwoju zjawisk deformacyjnych w nadkładzie triasowym i maksymalną ochroną powierzchni terenu. Jednak w aspekcie zjawisk hydrogeologicznych, dawna i obecna działalność górnicza wpływa na znacznie przyspieszony, w porównaniu do warunków naturalnych, rozwój procesów erozyjnych i krasowych. Wynika to z charakterystyki fizycznych i chemicznych właściwości skał węglanowych oraz wzmożonego ruchu wód podziemnych, generowanego przez odwadnianie górotworu. W wielu przypadkach odwadniania kopalń nie można postrzegać jako proces tymczasowy, trwający do zakończenia działalności górniczej. Będzie to proces trwały, wymuszony koniecznością odwadniania obniżonych przez osiadanie górotworu terenów zurbanizowanych i skutkujący postępującą erozją i krasowieniem warstw triasowych. Obecność pustek i stref rozluźnień w płytkich warstwach skał węglanowych oraz stan zawodnienia ośrodka skalnego można określić za pomocą pomiarów geofizycznych, spośród których szczególnie przydatna jest metoda elektrooporowa, pozwalająca między innymi na wyróżnienie obszarów wypełnionych wodą (anomalne strefy niskooporowe) oraz suchych, względnie utworzonych przez skały nisko przepuszczalne (anomalie wysokooporowe). Jako ilustrację rozważań teoretycznych omówiono dwa przykłady badań wybranych terenów: w rejonie Piekar Śląskich, gdzie prowadzono eksploatacja rud metali oraz Czeladzi, gdzie rudy metali nie występują. Przeanalizowane przykłady badań zmierzających do określenia stanu zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych powierzchni terenu na podłożu triasowym pod którym prowadzona była eksploatacja w warstwach karbonu, potwierdzają silny związek między warunkami hydrogeologicznymi panującymi w utworach triasowych a skalą tego zagrożenia.

EN

In northern part of Upper Silesia Coal Basin, where Triassic deposits overlay Carboniferous strata, difficult conditions of ground surface exist in regard to extraction of shallow meal ore deposits in Triassic and coal in Carboniferous strata. Ground surface over remnants of shallow ore metal mining is endangered by discontinuous deformations, especially in a form of sinkholes. On most of the area mining works are completed, although the risk of sinkholes occurrence is still significant due to high dynamics of ground waters movement in permeable carbonate rocks, supported by drainage of active and closed coal mines as well as presence of old void and current mining works. New mining operations undertaken in Bytom trough assume use of mining system that minimises rock mass movements to avoids development of deformation in Triassic overburden and maximal protection of ground surface. However, from the point of view of hydrogeological phenomena, previous and current mining activity influences accelerated, in relation to natural conditions, processes of erosion and karst development. It results from physical and chemical properties of carbonate rocks as well as increased flow of ground waters generated by drainage of the rock mass. In many cases drainage of mines cannot be seen as temporary process until completion of mining activities. It will be permanently necessary for a reason of drainage of urbanised terrains subsided in results of excessive mining operation, in result of which erosion and karst process will continue. Presence of voids and loose zones in shallow layers of carbonate rocks as well as flooding of rock environment may observed using geophysical measurements, from which the most useful is electrical resistivity method. This method allows, between other, selection of flooded (low resistivity anomalies) and dry (highly resistive anomalies), eventually containing rocks of low permeability, areas. As an illustration of theoretical considerations two examples of measurements have been discussed : an area in Piekary Śląskie, where coal mine extraction took place, and in area of Czeladź, where metal ores do not exist. Conducted measurements, aimed on determination of the risk of sinkholes arise on the ground surface over Triassic foundation undermined by coal mine extraction, confirm strong relation between hydrogeological conditions, which occur in Triassic formations and predisposition for sinkhole occurrence.

Słowa kluczowe

PL

deformacje nieciągłe; eksploatacja rud metali; badania geofizyczne; hydrogeologia

EN

sinkholes; metal ore mining; geophysical measurements; hydrogeology

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 18, nr 2
• Strony: 153--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Strozik G.

• Instytut Eksploatacji Złóż, Politechnika Śląska w Gliwicach

Bibliografia

• 1. Bukowski P., Bukowska M., Haładus A., 2005: Charakterystyka zagrożeń wodnych w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w związku z restrukturyzacją przemysłu węglowego. Warsztaty 2005 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, mat. symp., s. 209–221.
• 2. Bukowski P., Szczepański A., Niedbalska K., 2015: Stan zagrożeń wodnych w kopalniach węgla kamiennego w związku z ich restrukturyzacją. Przegląd Geologiczny, vol. 63, nr 10/2, s. 616–621.
• 3. Charakterystyka zakładu, Tauron-wydobycie.pl, [dostęp 10.06.2017], <http://www.tauron-wydobycie.pl/spolka/zg-sobieski/charakterystyka-zakladu>
• 4. Dokumentacja badań podłoża gruntowego dla projektowanej hali magazynowej przy ul. Gdańskiej w Czeladzi. Geopro, Warszawa, 2015a [pr. niepubl.].
• 5. Dokumentacja z wyników geofizycznych badań elektrooporowych, wykonanych do opinii geologiczno-górniczej dla terenu objętego planowaną inwestycją budowlaną w Czeladzi przy ul. Trzeci Szyb. Geosolum s.c., Sosnowiec, 2015b [pr. niepubl.].
• 6. Fajklewicz Z., Paul J., Radomiński J., 2003: Analiza skuteczności badań geofizycznych w odtwarzaniu wartości budowlanych terenów górniczych na przykładzie minimalizacji skutków katastrofy budowlanej w Tarnowskich Górach. Warsztaty 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, mat. symp., s. 403–426.
• 7. Gałkiewicz T., Śliwiński S., 1983: Charakterystyka geologiczna śląsko-krakowskich złóż cynkowo-ołowiowych. Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, vol. 53/1–4, s. 83–90.
• 8. Glubiak-Witwicka E., Storożenko Z., Paszek L., 2002: Wody podziemne, WIOS, Katowice, s. 91–101.
• 9. Józefiak B., Nowa metoda wydobycia ocali stare kopalnie, Biznes.onet.pl [dostęp: 10.06.2017], <http://biznes.onet.pl/wiadomosci/kraj/podsiadlo-nowa-metoda-wydobycia-ocali-stare-kopal¬nie/re7ts2>
• 10. Karte des Oberschlesischen Bergbaues No. 16 – Scharley. Königlischen Oberbergamt zu Breslau, 1912.
• 11. Kotlicki S.,1962: Problemy hydrogeologiczne triasu region śląsko-krakowskiego. Geological Quarterly, vol. 6, no. 4, s. 605–620.
• 12. Kotlicki S., 1980: Ogólna charakterystyka geologiczna. W: Warunki hydrogeologiczne złóż rud cynku i ołowiu regionu śląsko-krakowskiego. A. Różkowski (red.), Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• 13. Kotyrba A., Frolik A., Kortas Ł., Siwek S, 2016: Górnośląski system informacji przestrzennej o zagrożeniach powierzchni ziemi na terenach pogórniczych. Zeszyty Naukowe IGSMIE PAN, nr 94, s. 91–104.
• 14. Kropka J., 1996: Drogi krążenia, zasoby i zagospodarowanie wód podziemnych w triasowym zbiorniku wodonośnym w warunkach aktywnej działalności górnictwa. Przegląd Górniczy nr 8, s. 845–850.
• 15. Kropka J., Respondek R., 2000: Problemy hydrogeologiczno-górnicze systemu centralnego odwadniania wyrobisk górniczych zlikwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu w niecce bytomskiej. Przegląd Geologiczny, vol. 48, nr 8, s. 727–735.
• 16. Mapa dokumentacyjna w obrębie działki 1947/9 przy ul. Pokoju w Piekarach Śląskich. PGG Geoprojekt Śląsk, 2016.
• 17. Pilecki Z., Pilecka E., 2016: Podstawowe zasady stosowania metod geofizycznych w badaniu osuwisk i terenów zagrożonych osuwiskami. Zeszyty Naukowe INGSMiE PAN, Kraków, nr 16, s. 131–140.
• 18. Pilecki Z., Popiołek E., 2010: Geodezyjne i geofizyczne rozpoznanie zagrożenia zapadliskowego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 190 (6), s. 34–39.
• 19. Piwowarski W., Żeglicki J., 1977: Charakterystyka złóż w rejonie bytomskim. [w:] Charakterystyka rud cynku i ołowiu na obszarze śląsko-krakowskim. Pawłowska J. (red,), Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• 20. Pradela A., Solarski M., 2013: Rozwój górnictwa rud cynku i ołowie w bytomska-tarnogórskim rejonie złożowym od końca XVIII wieku do czasów współczesnych. Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko, R. Machowski, M.A. Rzętała (red.), Sosnowiec 2013, s. 43–50.
• 21. Pszonka J., 2007: Charakterystyka zagrożenia zapadliskowego w niecce bytomskiej na terenach historycznej eksploatacji rud metali w świetle warunków geologicznych i górniczych. Warsztaty 2007 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, mat. symp., s. 117–136.
• 22. Strozik G., Jendruś R., 2016: Ocena geotechnicznych i geofizycznych warunków podłoża dla działek położonych przy ul. Podmiejskiej oraz Pokoju w Piekarach Śląskich z uwzględnieniem zaszłości górniczych. Geoprojekt Śląsk, [pr. niepubl.].
• 23. Taylor C.J., Greene E.A., 2008: Hydrogeologic Characterization and methods used in the investigation of karst hydrology. U.S. Geological Survey.
• 24. Tomecka-Suchoń S., 2014: Ocena zagrożenia zapadliskami metodą GPR 4D dla potrzeb uzdatnienia podłoża budowlanego na terenach pogórniczych. Przegląd Górniczy nr 7, s. 56–60.
• 25. Ocena geotechnicznych i geofizycznych warunków podłoża dla działek położonych przy ul. Podmiejskiej oraz Pokoju w Piekarach Śląskich z uwzględnieniem zaszłości górniczych, Geoprojekt Śląsk, Katowice 2016 [pr. niepubl.].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).