Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ zatapiania likwidowanych kopalń węgla kamiennego w GZW na stan bezpieczeństwa powszechnego na terenach pogórniczych

Bukowski Przemysław

Przegląd Geologiczny

|

2024

|

Vol. 72, nr 5

225--240

EN

To answer the question whether and what is the impact of flooding of abandoned hard coal mines in the USCB (Upper Silesian Coal Basin) on the threat to general safety, it is necessary to refer to the essence of the problem, which is the flooding of closed mines and the impact of this processon the geological surroundings and the land surface. It is also necessary to be aware of what the terms threat and general safety mean. Thus, we will not answer the fundamental question prompted by the title, without characterizing the causes, course and consequences, as well as the connections, of hydrogeological processes with processes in the field of rock mechanics and safety, which we tried to present in the article. At the same time, the disclosure and subsequent occurrence of interconnections of hydrogeological and geomechanical processes leading to threats in post-mining areas would not be possible if these were not for the mining activities within the designated range of mining area. The key to explaining the causes, course and consequences of processes leading to hazards in post-mining areas is to understand the cause and effect a sequence of events, from granting a license to extracta mineral from a deposit to decision about underground coal mine closure. Processes and phenomena that occur after the closure of a mine and decommissioning its drainage system lead to various hazards, such as water hazards, sinkholes, flood hazards, mine gas outflows, etc. They are a consequence of previous mining activity and the overlapping and differentiation of various conditions (technical and geological) that change during the successive stages of the mine flooding process. Based on the experience from 20-30 years ago and on the hazards to the land surface in the flooded former Maria coal mine, it can be seen that these issues still constitute existing, although somewhat forgotten, knowledge that remains undeveloped and unnoticed to this day (caving hazard in the former Siersza coal mine). Hence, the article attempts to characterize and explain, as well as recall and discuss, some of the consequences of drainage system decommissioning and an underground mine closure by completely flooding its mining workings.

2

The land surface deformation caused by the liquidation of the Anna mine by flooding

Dudek Mateusz, Tajduś Krzysztof, Rusek Janusz

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 1

100--108

EN

The most worldwide method of liquidating underground hard coal mines is by spontaneous flooding as the result of the discontinuation of the rock mass drainage. Due to the hydrological reconstruction of the previously disturbed water system by mining operations, the movements of the rock mass with the opposite direction than subsidence appear. These movements are called rock mass uplift. This paper aims to present possible hazards related to land surface objects and the environment, which can appear during the flooding of the underground mine. The issue of proper forecasting of this phenomenon has so far been marginal in world literature. To date, only a few analytical methods have been used to predict the possible effects of surface deformation. Nowadays, the most common analytical method of forecasting surface deformation caused by the liquidation of underground workings by flooding is Sroka’s method. In this paper, the authors have presented analyses of flooding scenarios developed for a Polish mine and their impact on the land surface as well as the environment. The scenarios presented in the manuscript were selected for analysis as the most probable concerning the mine and the future plans of the mining enterprise. The process of flooding coal mines results in several risks for surface objects and underground infrastructure. This is why the uplift caused by the flooding of the mine should be predicted. The resulting uplifting movements can also, apart continuous deformation lead to the creation of much more dangerous phenomena involving discontinuous deformations.

PL

Najbardziej znaną na świecie metodą likwidacji podziemnych kopalń węgla kamiennego jest sa- moistne zatopienie jej w wyniku zaprzestania odwadniania górotworu. W związku z hydrologiczną odbudową zaburzonego wcześniej systemu wodnego przez eksploatację górniczą, pojawiają się ruchy górotworu o kierunku przeciwnym do osiadania. Ruchy nazywane są wypiętrzaniem masywu skalnego. Celem artykułu jest przedsta- wienie możliwych zagrożeń związanych z obiektami budowlanymi zlokalizowanych na powierzchni terenu oraz środowiskiem, jakie mogą wystąpić podczas zatapiania kopalni podziemnej. Kwestia prawidłowego prognozo- wania tego zjawiska była dotychczas w literaturze światowej marginalna. Do tej pory wykorzystano tylko kilka metod analitycznych do przewidywania możliwych skutków deformacji powierzchni ziemi. Obecnie najbardziej docenianą analityczną metodą prognozowania deformacji powierzchni spowodowanych likwidacją podziemnych wyrobisk przez zatapianie jest metoda Sroki. W artykule autorzy przedstawili analizę scenariuszy likwidacji opra- cowanych dla polskiej kopalni i ich wpływu na powierzchnię terenu oraz środowisko. Przedstawione w rękopisie scenariusze zostały wybrane do analizy jako najbardziej prawdopodobne ze względu na działalność kopalni i przy- szłych planów przedsiębiorstwa górniczego. Proces zatapiania kopalń podziemnych powoduje szereg zagrożeń dla obiektów naziemnych i infrastruktury podziemnej. Dlatego należy prognozować wypiętrzenie spowodowane likwidacją kopalni przez zatapianie. Powstające ruchy podnoszące mogą również, poza ciągłą deformacją, prowa- dzić do powstania znacznie groźniejszych zjawisk związanych z deformacjami nieciągłymi.

3

The application of Knothe’s theory for the planning of mining exploitation under the threat of discontinuous deformation of the surface and for the prediction of ground surface movements with rising water levels in the post-mining phase

Sroka Anton, Hager Stefan, Misa Rafał, Tajduś Krzysztof, Dudek Mateusz

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2021

|

T. 37, z. 4

199-218

EN

The article presents three German-located case studies based on stochastic methods founded by the theory proposed by Knothe and the development of the ‘Ruhrkohle method’ according to Ehrhardt and Sauer. These solutions are successfully applied to predict mining-induced ground movements. The possibility of forecasting both vertical and horizontal ground movements has been presented in the manuscript, which allowed for optimization mining projects in terms of predicted ground movements. The first example presents the extraction of the Mausegatt seam beneath the district of Moers-Kapellen in the Niederberg mine. Considering, among others, the adaption of the dynamic impact of the underground operations to the mining-induced sensitivity of surface objects, the maximum permissible rate of the face advance has been determined. The second example presents the extraction of coal panel 479 in the Johann seam located directly in the fissure zone of Recklinghausen-North. Also, in this case, the protection of motorway bridge structure (BAB A43/L225) to mining influences has been presented. The Ruhrkohle method was used as a basis for the mathematical model that was developed to calculate the maximum horizontal opening of the fissure zone and the maximum gap development rate. Part of the article is dedicated to ground uplift due to rising mine water levels. Although it is not the main factor causing mining-related damage, such movements in the rock masses should also be predicted. As the example of the Königsborn mine, liquidated by flooding, shows stochastic processes are well suited for predicting ground uplift. The only condition is the introduction of minor adjustments in the model and the use of appropriate parameters.

PL

Artykuł przedstawia trzy studia przypadków zlokalizowane w Niemczech, oparte na metodach stochastycznych, których podstawą jest teoria zaproponowana przez Knothego oraz rozwój „metody Ruhrkohlego” według Ehrhardta i Sauera. Rozwiązania te są z powodzeniem stosowane do przewidywania ruchów górotworu wywołanych wydobyciem surowców. Przedstawiono możliwość prognozowania zarówno pionowych, jak i poziomych ruchów górotworu oraz zaprezentowano możliwości optymalizacji projektów górniczych pod kątem przewidywanych ruchów górotworu. Pierwszy przykład przedstawia wydobycie pokładu Mausegatt pod okręgiem Moers-Kapellen w kopalni Niederberg. Mając na uwadze m.in. dostosowanie dynamicznego wpływu eksploatacji górniczej do wrażliwości obiektów powierzchniowych na wpływy górnicze, określono maksymalne dopuszczalne tempo posuwu przodka. Drugi przykład przedstawia wydobycie ściany 479 z pokładu Johanna leżącego bezpośrednio w strefie nieciągłości Recklinghausen-North i zastosowane zabezpieczenie konstrukcji mostowej autostrady (BAB A43/L225). Metoda Ruhrkohlego została wykorzystana w tym przypadku jako podstawa do modelu matematycznego, który został opracowany do obliczenia maksymalnego poziomego otwarcia strefy nieciągłości i maksymalnego tempa rozwoju szczeliny. Część artykułu poświęcona jest zjawisku wypiętrzania w wyniku podnoszenia się poziomu wód kopalnianych. Pomimo tego, że nie jest to główny czynnik powodujący szkody związane z górnictwem, jednak tego rodzaju ruchy również należy prognozować. Jak pokazuje przykład dawnej kopalni Königsborn, procesy stochastyczne dobrze nadają się do przewidywania wypiętrzenia gruntu, pod warunkiem wprowadzenia niewielkich korekt w modelu i zastosowania odpowiednich parametrów.

4

Analysis of steel industrial portal frame building subjected to loads resulting from land surface uplift following the closure of underground mines

Dudek Mateusz, Rusek Janusz, Tajduś Krzysztof, Słowik Leszek

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

283--298

EN

The liquidation of underground mines by the flooding leads to movements of the rock mass and land surface as a result of pressure changes in the flooded zones. The changes resulting from the rising water table caused by the changes in the stress and strain state, as well as the physical and mechanical properties of rock layers, can lead to damage to building structures and environmental changes, such as chemical pollution of the surface water. For this reason, the ability to predict the movements of rock masses generated as a result of mine closure by flooding serves a key function in relation to the protection of the land surface and buildings present thereon. This paper presents an analysis of a steel industrial portal-frame structure under loading generated by the liquidation of a mine by flooding. The authors obtained land surface uplift results for the liquidated mine and used them in a numerical simulation for the example building. Calculations were performed for different cases, and the results were compared to determine whether limit states may be exceeded. A comparison was made between the cases for the design state and for additional loading caused by the uplift of the subsurface layer of the rock mass.

PL

Likwidacja podziemnych kopalń przez zatapianie prowadzi do ruchów górotworu i powierzchni terenu w wyniku zmian ciśnienia w strefach zatapianych. Zmiany wynikające z podniesienia się zwierciadła wody podziemnej, spowodowane zmianami stanu naprężenia i odkształcenia oraz właściwości fizycznych i mechanicznych warstw skał mogą prowadzić do uszkodzeń powierzchniowych obiektów budowlanych oraz zmian środowiskowych, takich jak chemiczne zanieczyszczenie wód przypowierzchniowych. Z tego względu możliwość przewidywania ruchów górotworu powstających w wyniku likwidacji kopalń przez zatapianie pełni kluczową funkcję w odniesieniu do ochrony powierzchni terenu i znajdujących się na nim budynków. W artykule przedstawiono analizę przemysłowej stalowej hali magazynowej pod obciążeniem wynikającym z likwidacji kopalni w wyniku jej zatapiania. Autorzy uzyskali wyniki wypiętrzenia terenu zlikwidowanej kopalni i wykorzystali je w symulacji numerycznej przykładowego budynku. Obliczenia przeprowadzono dla różnych przypadków, a wyniki porównano w celu określenia, czy możliwe jest przekroczenie stanów granicznych. Dokonano porównania pomiędzy stanem projektowym i dla dodatkowego obciążenia spowodowanego wypiętrzeniem przypowierzchniowej warstwy gruntu.

5

Wpływ zatapiania kopalni „Trzebionka” na zmiany chemizmu wód podziemnych w utworach triasu

Kasprzak A., Motyka J.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/1

805--809

EN

The paper presents changes in groundwater chemistry of Triassic aquifer after zinc-lead mine flooding. Last stage of liquidation Zn-Pb “Trzebionka” mine has been started in July of 2010. Long lasting drainage caused oxidation of the sulphide minerals in hosted rocks of Zn-Pb deposits. Flushing of the extended unsaturated zone led to dissolving of weathering products. Those complicated processes caused significant increase in sulphates concentrations Prediction of consequence of mine flooding for water chemical composition is possible due to long term observation of the water quality in the “Trzebionka” zinc-lead ore. Currently water quality of Triassic aquifer is deteriorate.

6

Zmiany charakteru i skali zagrożenia wodnego w warunkach zatapiania kopalń węgla kamiennego

Szczepański A.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 7-8

222--224

PL

Każda eksploatacja złóż kopalin w tym i węgla kamiennego, prowadzona poniżej zwierciadła wód podziemnych stwarza zagrożenia wodne dla zakładu górniczego. Na etapie udostępniania i w trakcie prowadzonej eksploatacji kopalnia musi być odwadniana, zwykle poprzez systemy pompowni stacjonarnych lokalizowanych, w zależności od geologiczno-górniczych uwarunkowań, na jednym lub kilku poziomach wydobywczych w rejonie szybów. W warunkach częściowej i całkowitej likwidacji kopalń następuje stopniowe zatapianie wyrobisk górniczych poprzez wyłączanie stacji pomp zlokalizowanych na różnych poziomach lub też drogą kontrolowanego zatopienia systemem studziennym (w szybie instalowane są pompy głębinowe, z możliwością regulacji wysokości wody). W zatapianych wyrobiskach poeksploatacyjnych powstają podziemne zbiorniki wód, które wraz z dopływami wód naturalnych stanowią nowe zagrożenie wodne dla kopalń czynnych lub też innych poziomów eksploatacyjnych

EN

Every exploitation of mineral deposits, including hard coal, below the underground water level, creates water hazard for the mine. At the stage of development and during the conducted exploitation the mine must be drained, usually through systems of stationary pumping stations located, according to mining-and-geological conditionings, on one or several exploitation levels in the area of shafts. In conditions of partial or entire closure of mines follows the gradual flooding of mine workings through the disconnection of pumping stations located on various levels or by means of controlled flooding using the well system (in the shaft deep-well pumps are installed with the possibility of water height regulation). In flooded post-extraction workings arise underground water reservoirs, which together with the inflows of natural waters constitute a new water hazard for operating mines or other exploitation levels.

7

Zmiany składników bilansu wód w zlewni górniczej

Polak K., Klich J.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2010

|

Nr 137 (17)

189-196

PL

Większość dużych wyrobisk górniczych rekultywowana jest w kierunku wodnym. Wpływa to na znaczące zmiany stosunków wodnych w skali zlewni. Zmiany mogą być korzystne nie tylko w porównaniu z warunkami górniczymi funkcjonowania zlewni, ale także porównując warunki wodne zlewni przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej. Górnictwo odkrywkowe daje szanse na zwiększenie wskaźnika retencji wód słodkich.

EN

Majorities of open-pits are reclaimed as water reservoirs. Such process has great effect on a water environment in scale of drainage area. Those changes can be beneficial not only in comparison with mining condition but also in comparison with natural water condition taking place before mining activity. Open pit mining is giving great opportunity for growing coefficient of surface water storage.

8

Model koncepcyjny głównego zbiornika wód podziemnych Tychy-Siersza w rejonie prawdopodobnego wpływu zatapiania byłej kopalni "Siersza"

Williamson J., Gzyl G., Frolik A., Kubica J., Kura K.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2006

|

nr 2

5-22

PL

Główny Zbiornik Wód Podziemnych (GZWP) Tychy-Siersza wyznaczono w szczelinowo-porowych skałach krakowskiej serii piaskowcowej (Różkowski, Chmura 1996). Przebiega on stosunkowo wąskim pasem na północ od Wisły, od centralnej do wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). Obszar GZWP Tychy-Siersza obejmuje obszary górnicze wielu kopalń, z których część została zlikwidowana. Jedną z tych kopalń była kopalnia "Siersza", najdalej wysunięta na wschód w całym GZW. Była to jedyna kopalnia na opisywanym terenie, przeznaczona do całkowitego zatopienia. Jako, że wszystkie wyrobiska łączące dół kopalni z powierzchnią zostały zasypane, nie przewiduje się wypływu wód kopalnianych na powierzchni i zasilania nimi wód powierzchniowych. Nie należy jednak wykluczyć wpływu pośredniego, przez czwartorzędowe piętro wodonośne. Ponadto, obszar tej kopalni znajduje się w strefie zasilania GZWP Tychy-Siersza, który jest ważnym źródłem wody pitnej. Zasadne wydaje się więc przeprowadzenie badań w celu oszacowania możliwego zagrożenia, jakie dla jakości wód GZWP może stanowić zatopienie kopalni. W niniejszym artykule opisano model koncepcyjny - stanowiący pierwszy etap w procesie ustalenia rzeczywistych warunków przepływu wód w obrębie karbońskiego Głównego Zbiornika Wód Podziemnych Tychy-Siersza. Model ten jest podstawą do wykonania modelu matematycznego, za pomocą którego będzie można oszacować prawdopodobny wpływ zatapiania wyrobisk kopalni "Siersza" na krążenie oraz jakość wód GZWP wydzielonego w obrębie krakowskiej serii piaskowcowej.

EN

The Tychy-Siersza Major Groundwater Aquifer (MGWA) was determined in fissure-porous strata of the Cracow sandstone series (Różkowski, Chmura 1996). It runs in the form of a relatively narrow strip to the north of the Vistula river, from the central to the eastern part of the Upper Silesian Coal Basin (USCB). The region of the Tychy-Siersza MGWA comprises mining areas of many mines; some of these mines have been closed. One of the closed mines was the "Siersza" Colliery, located in the most eastern part of the entire USCB. This was the only mine in the described area designed for total flooding. Because all mine workings connecting the underground part of the mine with the surface have been filled, underground water outflow and feeding of surface waters with mine waters are not anticipated. However, one should not exclude indirect impact through the quaternary groudwater aquifer. Furthermore, the area of the mine is located in the feeding zone of the Tychy-Siersza MGWA, which is an important drinking water source. Thus it seems legitimate to conduct investigations in order to assess the possible hazard, which mine flooding can constitute for the quality of USCB waters. The present article describes the conceptual model that constitutes the first stage in the process of determination of real conditions of water flow within the Tychy-Siersza Carboniferous Major Groundwater Aquifer. This model constitutes the basis to work out a mathematical model, by help of which it will be possible to assess the probable impact of flooding the workings of the "Siersza" mine on the circulation and quality of waters of the Major Groundwater Aquifer within the Cracow sandstone series.

9

The stistical-balance method of predicting open-pit mine flooding processes

Polak K., Klich J.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 2

181-196

EN

This paper presents one method of forecasting flooding in open-cast mines, the Statistical Balance Method. This method - using the equation of water balance discharge - was processed using data from the initial flooding period of the (post-mining) open-pit "P'ltnow", in the Poznan region of Poland. The parameters of this equation were detennined using multiple regression. The quality of the prognostic model was estimated ex ante based on statistical values. The next step involved ex post verification of the model, conducted by comparing the original forecast data to the results of the monitoring of the consequent flooding of the open-pit mine over a period of 18 months. The updated prognosis of the flooding of the "Pątnów" reservoir as well as the data concerning the subsequent and actual flooding of the reservoir is hereby presented.

PL

Napełnianie wodą odkrywkowych wyrobisk poeksploatacyjnych jest końcowym stadium działalności górniczej, mającym na celu przygotowanie obiektu do przekazania dla użytku publicznego. Prognoza przebiegu napełniania zbiornika może wspomóc proces podejmowania decyzji odnośnie koniecznych do przeprowadzenia prac inżynierskich oraz stanowić podstawę do opracowania projektów zagospodarowania terenów przyległych. Dotychczasowe prognozy napełniania wyrobisk opracowywano w oparciu o modelowanie numeryczne procesu filtracji przy pomocy dostępnych programów komputerowych. Prognozowanie napełniania wyrobiska odkrywkowego wykracza jednak poza zagadnienia hydrogeologiczne, zbiornik końcowy może bowiem być napełniany nie tylko przy wykorzystaniu zasobów wód podziemnych, ale także przy wykorzystaniu wód powierzchniowych. Ważną rolę w procesie napełniania mogą odgrywać wody opadowe oraz ich spływ powierzchniowy po zboczach wyrobiska. W niniejszej pracy zaprezentowano metodę prognozowania napełniania wyrobisk odkrywkowych opartą o prognozowanie przyczynowo-skutkowe wykorzystujące dane przedstawione w postaci szeregów czasowych, reprezentujących dane hydrogeologiczne, hydrologiczne jak i meteorologiczne. Metoda prognozowania opracowana została w oparciu o statystyczne testowanie danych pomiarowych pochodzących z początkowego okresu napełniania wyrobiska poeksploatacyjnego "Pątnów". W opracowanej metodzie wykorzystano równanie bilansu dopływów wód. Parametry równania bilansu obliczono przy wykorzystaniu regresji wielorakiej. Obliczenia prognostyczne dotyczące wielkości dopływów wody na kolejnych poziomach piętrzenia zbiornika, poprzez wykorzystanie cyfrowego modelu wyrobiska końcowego, pozwoliły na sporządzenia prognozy wzniosu zwierciadła wody w zbiorniku Wznios zwierciadła wody w zbiorniku końcowym determinuje wydajność napływu wód podziemnych, dlatego w obliczeniach koniecznym jest sporządzenie prognozy wielkości tego dopływu dla kolejnych poziomów piętrzenia wody w wyrobisku. Jakość modelu prognostycznego oceniono ex ante na podstawie wartości uzyskanych statystyk modelu. Następnie przeprowadzono weryfikację ex post modelu zjawiska, poprzez porównanie wyników pomiarowych pochodzących z kolejnego etapu napełniania z wynikami wstępnej prognozy. Wyniki weryfikacji modelu wykazały, że błąd względny oceny tempa wzniosu zwierciadła wody, w okresie 18 miesięcznego okresu trwania napełniania zbiornika, wyniósł 0.4%. W końcowej części pracy przedstawiono uaktualnioną prognozę napełniania zbiornika Pątnów aż do calkowitego wypełnienia go wodą.