Geophysical imprint of mining-induced rock mass deformation in the area of construction disaster in Bytom (Poland)

• Autorzy: Kotyrba Andrzej , Kortas Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.46873/2300-3960.1386

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of the results of geophysical surveys conducted in the mining area located in Bytom - Karb (USCB, Poland) in the aspect of identifying the causes of significant damage to the complex of inhabited tenement houses which occurred in 2011. The surveys were carried out by microgravimetric and GPR methods. The construction disaster was caused by the exploitation of one of the hard coal seams at a depth of about 800 m along the mining longwall running underneath the settlement. The terrain deformation parameters exceeded the forecasted values, and in several places discontinuities took linear forms along the diagonal directions to the front lines of the longwall. In addition to the sliding movement, the rotational movement appeared in the ground. As a consequence of spatially complex ground movements, some buildings suffered significant damage. The extent of the damage turned out to be catastrophic and immediate relocation of the inhabitants and demolition of the buildings became necessary. The article is an attempt to explain the nature and the causes of excessive terrain deformations in relation to those modeled on the basis of analysis and interpretation of geophysical data from the current measurements as well as archival maps and geological and mining cartography data.

Słowa kluczowe

EN

mining; construction disaster; deformations; microgravity surveys; GPR surveys

PL

górnictwo; katastrofa budowlana; odkształcenia; badania mikrograwitacyjne; badania georadarowe

• Wydawca: Elsevier ; Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Journal of Sustainable Mining
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22. iss. 3
• Strony: 169--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Kotyrba Andrzej

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4542-3114

autor

Kortas Łukasz

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7276-0955

Bibliografia

• [1] Alam AKMB, Fujii Y, Eidee SJ, Boeut S, Rahim AB. Prediction of mining-induced subsidence at Barapukuria longwall coal mine, Bangladesh. Sci Rep 2022;12:14800. https://doi.org/10.1038/s41598-022-19160-1.
• [2] Al Heib M, editor. Complex mining exploitation: optimizing mine design and reducing the impact on human environment. Final Report. Brussel: RFCS; 2017.
• [3] Grygierek M, Zięba M. Damage to road pavements in the area of linear discontinuous deformations on the surface caused by deep mining. IOP Conf Ser Earth Environ Sci 2019;362:012151. November 2019.
• [4] Dobak P, Drągowski A, Frankowski Z, Frolik A, Kaczyński R, Kotyrba A, et al. Zasady dokumentowania warunków geologiczno-inżynierskich dla celów likwidacji kopaln (red). Publikacja Min. Sirodowiska. Warszawa 2009; 2009.
• [5] Geologische Karte für Preufien und Benachbarten Staaten. Floz und Erz Karte für Beuthen. Berlin. 1941.
• [6] Hamilton WR, Woolley AR, Bishop AC. The hamlyn guide to minerals rocks and fossils. London-New York-Sydney-Toronto: The Hamlyn Publishing Group; 1974.
• [7] Kent FL, Lightfoot N, Bowler J, Crisu T. UK Experience and numerical Modelling for Planning and supporting deep longwall over-mining operations. In: 35th international conference in ground control in mining. VW, USA: Morgantown; 2016. July 26-28, 2016.
• [8] Kortas Ł. Analiza modelowa efektów mikrograwimetrycznych zarejestrowanych nad zlikwidowanymi szybami górniczymi. Przegląd Górniczy Nr 2014;7(1100):97-106. Tom 70.
• [9] Kotyrba A, Kortas Ł, Stanczyk K. Imaging the underground coal gasification zone with microgravity surveys. Acta Geophysica 2015;63(3):634-51.
• [10] Kotyrba A, Kortas Ł. Sinkhole hazard assessment in the area of abandoned mining shaft basing on microgravity survey and modelling - case study from the Upper Silesia Coal Basin in Poland. J Appl Geophys 2016;130:62-70.
• [11] Kotyrba A, Kowalski A. Linear discontinuous deformation of A4 highway within mining area “Halemba”. Mineral Resources Management 2009;25(3):303-18. 2009.
• [12] Kotyrba A, Frolik A, Kortas Ł, Siwek S. Zagrozenia pogórnicze na terenach dawnych podziemnych kopaln węgla brunatnego w rejonie Piły - Młyna (województwo Kujawsko- Pomorskie). Przegląd Górniczy nr 2012;7:58-66.
• [13] Kowalski A, Jędrzejec E, Gruchlik P. Linear discontinuities deformations of the surface in the upper silesian Coal Basin. Arch Min Sci 2010;55(2):331-46.
• [14] Kowalski A. Deformacje powierzchni na terenach górniczych kopalń węgla kamiennego. Katowice: Główny Instytut Górnictwa; 2020.
• [15] Kowalski A, Gruchlik P. Eksploatacja w złozonych uwarunkowaniach górniczych: optymalizacja projektów eksploatacji i ograniczenie wpływów na środowisko człowieka. In: Raport w projekcie “Comex”. Katowice, (praca niepublikowana); 2013.
• [16] Kwiatek J, editor. Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych. Główny Instytut Górnictwa Seria: instrukcje nr 12. Katowice; 2000.
• [17] Kwiatek J. Obiekty budowlane na terenach górniczych. Wydawnictwo Gig. Katowice; 2002.
• [18] Lechner AM, Baumgartl T, Matthew P, Glenn V. The impact of underground longwall mining on prime agricultural land: a review and research agenda. Land Degrad Dev 2014;27: 1650-63. https://doi.org/10.1002/ldr.2303.
• [19] Li G, Wan Y, Guo J, Ma F, Zhao H, Li Z. A case study on ground subsidence and backfill deformation induced by multi-stage filling mining in a steeply inclined ore body. Rem Sens 2022;14:4555. https://doi.org/10.3390/rs14184555.
• [20] Madej J. Badania grawimetryczne w wybranych szybach górniczych na terenie GZW. Przeglad Gorn T 2015;71(1107): 35-42. nr 2.
• [21] Marcak H, Mutke G. Seismic activation of tectonic stresses by mining. J Seismol 2013;17(4):1139-48.
• [22] Pilecki Z, Kotyrba A. Problematyka rozpoznania deformacji nieciągłych dla potrzeb projektowania konstrukcji drogowych na terenach płytkiej eksploatacji rud metali. Mat. Konf. p.t. Geologia i geofizyka w rozwiązywaniu problemów współczesnego górnictwa i terenów pogórniczych. In: Prace naukowe GIG. s Górnictwo i Środowisko. Wydanie specjalne nr III, str; 2007. p. 379-92.
• [23] Sasaoka T, Takamoto H, Shimada H, Oya J, Hamanaka A, Matsui K. Surface subsidence due to underground mining operation under weak geological condition in Indonesia. J Rock Mech Geotech Eng 2015;7:337-44. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.01.007.
• [24] Strzałkowski P, Piwowarczyk J, Łapajski K. Występowanie deformacji nieciągłych liniowych w swietle analiz warunkow geologiczno-górniczych. Przeglad Gorn 2006;5.
• [25] Strzałkowski P, Scigała R. The causes of mining induced ground steps. Case study from Upper Silesia in Poland. Acta Geodyn Geomater 2019;14(3):305-12.
• [26] Strzałkowski P, Szafulera K. Occurrence of linear discontinuous deformations in Upper Silesia (Poland) in conditions of intensive mining extractiondcase Study. Energies 2020;13(8):1897.
• [27] Xu J, Zhu W, Xu J, Wu J, Li Y. High-intensity longwall mining-induced ground subsidence in Shendong coalfield, China. Int J Rock Mech Min Sci 2021;141:104730.
• [28] www.geoportal.pl.
• [29] www.google.com/earth/.
• [30] www.grss.gig.eu.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).