Mining plants liquidatingtheunnecessary objects, especially shafts, encounter difficulties related mainly to the selectionof appropriate technology. In this material, we present solutions fortwo more difficult cases. The first consists in liquidating the shaft without making dams and maintaining the water permeability of the backfilling(Głowacki shaft), while the second one is the liquidation of the shaft, leaving theladder compartment, pipelines and with the so-called artificial bottom which isin the shaft (Jas II shaft).
In connection with the implementation of the international project TEXMIN within the framework of the RFCS fund, a project for the liquidation of the Głowacki Shaft in Rybnik (Poland) was undertaken, which takes into account the effects of climate change, i.e. evaluation of the increase of precipitation in the region. In addition to the standard research undertaken before liquidation activities, precipitation data recorded by the Institute of Meteorology and Water Management from 1995 to 2019 was collected and the precipitation variability was analysed. As a result, a method for liquidation of the shaft was selected consisting of constructing a permeable backfill column in the shaft and using a shaft pipe filled with permeable backfill material. Metallurgical aggregate was identified as a suitable backfill material, for which degradation tests, filtration coefficient tests and an assessment of its impact on water quality were carried out. It has been determined that a backfill column constructed in this manner can fulfil its function as a long-term gravity-driven water flow.
W artykule przedstawiono różne koncepcje likwidacji Kopalni Soli „Siedlec-Moszczenica”. Zwrócono uwagę na próby wykorzystania jej wyrobisk w innych celach. W końcowej części tekstu opisano wybrany sposób likwidacji szybów (poprzez zasypanie) i wyrobisk poziomów eksploatacyjnych (wypełnienie solanką).
EN
The construction of the Siedlec-Moszczenica Salt Mine began in the 1970s. Up to 1994, excavations measuring approx. 25 km in length were drilled and their volume was approx. 250,000 m3. Between 1988-1994, i.e. the period during which the mine was operational, approx. 1.75 million tonnes of salt was mined, which is almost 1% of total deposit resources. After 1989, the coal lost its economic basis in terms of mining salt, and the idea of using its excavations as natural gas storage locations turned out to be uneconomical, which led to the decision to decommission the mine, the process of which began in November 2011. Instead of using sand burying, the analysis of decommissioning costs offered the possibility of using a self-setting mixture based on salt rubble, which is obtained from the reconstruction of historic Bochnia Salt Mine excavations. Brine supplied naturally to the historic Bochnia Salt Mine will be used to fill inactive mining excavations of the Siedlec-Moszczenica Salt Mine, which is being decommissioned. Brine will be pumped through a pipeline installed in the shaft, and if the pipeline blocks, brine will be pumped through a drain hole drilled for this purpose. The adopted method for decommissioning the Siedlec-Moszczenica Salt Mine excavation ensures that the salt deposit is secured, the decommissioning costs, as well as the costs of decommissioning of a non-historic part of the Bochnia Salt Mine and the running costs of maintaining its excavations are optimised, which, therefore, results in considerable savings for the Treasury.
This article applies to forecasting of the shaft stability after its liquidation on the basis of the probable, current load of its lining. The stability of the shaft after its liquidation is affected by many factors: that have occurred in the past, during its operation, e.g.: the degree of technical wear and liquidation method, that presently exist such as: changes in the parameters of backfill and the level of shaft backfilling, or may occur in the future: changes of hydrogeological conditions, the influences of present mining extraction, the effect of vibrations, etc. The variability of these conditions over time may consequently lead to arising of discontinuous deformations in the area surrounding the shaft and, as an consequence, to construction disaster.
PL
Likwidacja szybu górniczego w sposób trwały poprzez wypełnienie go za pomocą materiałów sypkich winna zapewniać jego stateczność w okresie czasu mierzonym setkami lat, szczególnie w obszarach nie w pełni wykorzystanego złoża. Bowiem te szyby mogą być w przyszłości wykorzystane przy przywracaniu do dalszej eksploatacji przedmiotowego złoża. W sytuacji koniunktury na węgiel czy inne surowce mineralne stateczność szybów zlokalizowanych w terenie zurbanizowanym ma także zapobiec katastrofom budowlanym. Autorowi niniejszego artykułu znane są przypadki świadczące o braku kontroli zachowania się podsadzki w zlikwidowanym szybie oraz projektowaniu i realizacji nowych obiektów w strefie ochronnej wyznaczonej wokół zlikwidowanego szybu. W pracy w oparciu o założenia metody Janssena dla schematu obliczeniowego (Rys. 1) przedstawiono wyprowadzenie wzorów na wielkość pionowego i poziomego obciążenia działającego wewnątrz zlikwidowanego szybu. Z analizy wzorów (10) i (11) jednoznacznie wynika, że wielkości te wraz ze zmianą głębokości dążą do maksimum określonego asymptotami […], przy czym osiągają je już około 20÷40 m pod ustabilizowanym poziomem podsadzki w szybie. W prawidłowo zlikwidowanym szybie podsadzka winna szczelnie wypełniać rurę szybową do poziomu zrębu, a w przypadku wystąpienia procesu jej osiadania – okresowo uzupełniana. W takim przypadku obciążenie wypadkowe obudowy zlikwidowanego szybu można wy- razić wzorami (12), (13). Jednak w zależności od rodzaju zastosowanego materiału podsadzkowego do likwidacji szybu, jak to wynika z prowadzonych badań ich parametry fizyko-mechaniczne mogą ulegać zmianie w czasie w mniejszym lub większym stopniu. W artykule powołano się na badania górniczych materiałów odpadowych pochodzących z robót dołowych i przeróbczych. Zmianę istotnych parametrów, z punktu widzenia obliczanych wartości obciążenia pionowego i poziomego wywieranego przez podsadzkę na obudowę zlikwidowanego szybu przedstawiono na wykresach 3 i 4. Uwzględnienie tych zmian dla przedstawionego przykładu obliczeniowego wykazało wzrost wielkości parcia podsadzki o około 19%. Ponadto w zlikwidowanych szybach, w których występuje dopływ wody zza obudowy koniecznym jest, aby materiał użyty do likwidacji posiadał wymagany współczynnik filtracji, co obrazuje graficzna interpretacja przykładowych wyników obliczeń przedstawiona na Rys. 6. Nawet prawidłowo dobrany materiał zasypowy (z punktu widzenia wymaganej wartości współczynnika filtracji) może ulegać zmianom uziarnienia w wyniku takich czynników jak: swobodny spadek do szybu w czasie likwidacji, długotrwałe narażenie na oddziaływanie wody, wynoszenie drobnych cząstek gruntu wraz z wodą dopływającą zza obudowy (sufozja) itp. Przykład zmiany współczynnika filtracji związany ze zmianą uziarnienia badanego materiału przedstawia Rys. 7. W wyniku zmiany wartości współczynnika filtracji w czasie może dojść do gromadzenia się wody w podsadzce, co powoduje dalszy wzrost obciążenia poziomego działającego na obudowę szybu i zastosowane w wyrobiskach łączących się z szybem konstrukcje stabilizujące zasyp. W niekorzystnej sytuacji może dojść do zniszczenia tych konstrukcji zasypu, wypłynięcia uwodnionej podsadzki z szybu, lokalnego uszkodzenia obudowy w wyniku wyrywania pozostawionego w szybie zbrojenia, a w konsekwencji powstania na powierzchni deformacji nieciągłej o charakterze powierzchniowym. Stąd dla oceny prognozowanej stateczności zlikwidowanego szybu proponuje się stosowanie wzoru (16), uwzględniającego omawiane powyżej zmiany w czasie, oraz wpływ zmienności obciążenia powierzchni w strefie ochronnej wyznaczonej dla zlikwidowanego szybu. Wyznaczone w ten sposób wypadkowe obciążenie obudowy pozwala na określenie wielkości naprężeń w poszczególnych jej odcinkach i porównanie z wielkościami dopuszczalnymi lub krytycznymi. Do tego celu można wykorzystać wzory stosowane przy ocenie stanu technicznego szybów czynnych lub wzór (17) zaproponowany w niniejszym artykule.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Metan jest bardzo istotnym surowcem energetycznym współczesnego świata. Zlikwidowane kopalnie są natomiast wielkim jego rezerwuarem, zwłaszcza w przypadku kopalń metanowych. Gospodarcze wykorzystanie tych znaczących ilości surowca energetycznego jest obecnie przedmiotem licznych badań. Likwidacja kopalni metanowej nastręcza wiele problemów dla samego procesu likwidacyjnego, jak również generuje określone zagrożenia dla otoczenia zlikwidowanych szybów. Artykuł prezentuje wybrane zagadnienia dotyczące zagrożeń w czasie likwidacji oraz sposobu ich eliminowania na okres po likwidacji. Praca uwzględnia doświadczenia krajów europejskich, które mają za sobą likwidacje dużych kompleksów wydobywczych. Szczególnie cenne są doświadczenia polskie, zgromadzone w okresie najbardziej intensywnej likwidacji zakładów górniczych, w tym całkowitej likwidacji silnie metanowych kopalń zagłębia wałbrzyskiego oraz szczególnie zagrożonej metanem kopalni „1 Maja”.
EN
Methane is a very essential raw material for the contemporary world. On the other hand closed mines are its great reservoir, especially in the case of gassy mines. The economic use of these considerable quantities of energy raw material is currently the subject of numerous investigations. The closure of a gassy mine is the cause of many problems for the closure process itself and generates determined hazards for the surroundings of backfilled shafts. The article presents selected problems concerning hazards during the closure operations and the way of hazard elimination for the period after mine closure. The work takes into consideration the experiences of other countries, where the closure of big extractive complexes took place. Particularly valuable are Polish experiences, collected in the period of most intensive mine closure activities, including the entire closure of strongly gassy mines of the Wałbrzych Coal Basin and the “1 Maja” mine, especially threatened by methane.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Drugiego stycznia 2000 r. około godziny 9 na osiedlu mieszkaniowym w Bochum (Niemcy) powstało zapadlisko, którego krater szybko się powiększał, osiągając ostateczną szerokość dochodząca do 15 m i głębokość około 20 m. Kolejne zapadlisko podobnych rozmiarów powstało następnej nocy około godziny 3, kilka metrów dalej na wschód, pochłaniając garaż, wysokie drzewa i krzewy ozdobne. W wyniku szybko przeprowadzonych badań i konsultacji ustalono, że zapadliska powstały obok zlikwidowanego szybu IV, zamkniętej w 1906 r. kopalni węgla kamiennego "Vereinigte Maria Anna und Steinbank". Zapadliska zastabilizowano wypełniając je mieszaninami betonopodobnymi. Równolegle do prac zabezpieczających rozpoczęto badania mające na celu wyjaśnienie przyczyn powstania zapadlisk. W badaniach uwzględniono wszystkie naturalne geologiczne i antropogeniczne czynniki, mogące mieć wpływ na stateczność górotworu w otoczeniu zlikwidowanych szybów. Artykuł prezentuje wyniki tych badań.
EN
After finishing mine operations, all galleries and shafts lining cannot be continually controlled by the mining teams. In such cases the problem of mine's long-term stability in condition of the dynamic geological and others processes is very difficult for description. From the land owner point of view surface destruction hazard is very important. The results of some underground process can be observed at the surface even dozens or hundreds of the years. Very interesting results of the observations and protection works around closed down in 1906 year mining shaft "Wattensheid" in Bochum (Germany) has been shown in the paper. In some day of the year 2000 two very large craters were created at the surface near the forgotten shaft even in the years of 1980 some protection injections has been done. Example presented in the paper should be a warning for all designers of shaft liquidation and post-mining land owners.
Wraz z zaprzestaniem eksploatacji w kopalni i związaną z tym likwidacją wyrobisk udostępniających przestaje istnieć możliwość jakiejkolwiek kontroli stanu ich obudowy. Tym samym pojawia się problem określenia długotrwałej ich stateczności w warunkach oddziaływania procesów geologii dynamicznej i ich trwałego zabezpieczenia, takiego by w dowolnej perspektywie czasu nie stwarzały zagrożenia dla powierzchni. Trudno oszacować zachodzące w górotworze zmiany, których skutki dla powierzchni, w postaci zapadlisk, mogą pojawić się nawet po upływie dziesiątków czy setek lat. W pracy przedstawiono bardzo ciekawe wyniki obserwacji i prac zabezpieczających wokół zlikwidowanego szybu w Bochum - Wattenscheid, w pobliżu którego po prawie stu latach powstały groźne i bardzo rozległe zapadliska, pomimo przeprowadzenia wcześniej w jego zasypie odpowiednich zabiegów zabezpieczających. Wyniki pracy winny być przestrogą dla wszystkich instytucji zajmujących się obecnie likwidacją szybów oraz dla projektujących wykorzystanie terenu wokół zlikwidowanych szybów.
EN
After ending of the mine operation all galleries and shafts lining can not be any more checked by the miner's teams. In such case the problem of its long-term stability in condition of the dynamic geological and others processes is very difficult for description. From the land owner point of view surface destruction hazard is very important. The results of some underground process can be observed at the surface even dozens of hundred of the years. A very interesting results of the observations and protection works around closed down in 1906 year mining shaft "Wattenscheid" in Bochum (Germany) has been shown in the paper. In some day of the year 2000 two very large craters were created at the surface near the forgotten shaft even in the years of 1980 some protection injections has been done. Showed in the paper example should be a warning for all designer of shaft liquidation and post-mining land owner.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono sposób technicznej likwidacji szybu o dużym dopływie wody w ilości 2,0 m3/min, pochodzącej z drenażu warstw nadkładu, a gromadzonej we wnęce szybowej na głębokości 170,0 metrów. Projekt polega na przejęciu całego dopływu wody odwiertem przez szyb sąsiedni, po czym rurę szybową wypełnia się wodną mieszaniną popiołów lotnych z elektrowni z dodatkiem stabilizującego geosetu. Kontrola skuteczności procesu wypełniania likwidowanego szybu materiałem o gęstej konsystencji realizowana jest cyklicznie opuszczanym urządzeniem audiowizualnym.
EN
The paper presents the method of technical liquidation of the shaft "Barbara II" with high water inflow, amounting to 2.0 m3/min, originating from overburden layer drainage, collected in the shaft cavity on the level of 170.0 meters. An original solution has been given, consisting in taking over the entire water inflow by a borehole through the neighbouring shaft and directing it to an underground fire reservoir; the reclaimed in this manner shaft structure is filled by means of a water mixture of fly ashes from power plants with a stabilizing geoset additive. The control of the efficiency of the process of liquidated shaft filling by use of material with dense consistence is realized serially by means of a lowered audiovisual device.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.