Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Poprawa efektywności energetycznej i ekonomicznej przykładowej przepompowni wód z niecki bezodpływowej

Guja Sebastian, Piotrowski Janusz, Niesporek Łukasz, Chmiela Andrzej, Smoliński Adam

Napędy i Sterowanie

|

2024

|

R. 26, nr 1

30--34

PL

Wieloletnie wydobycie węgla kamiennego spowodowało deniwelację powierzchni terenu, a ta zmieniła warunki hydrogeologiczne. Przez zmiany w morfologii terenu zwiększyło się zagrożenie podtopieniami na powierzchni terenów dotkniętych wpływem eksploatacji górniczej. Bez profilaktyki zalewowej pojawiać się będą zalania i podtopienia stref najbardziej obniżonych oraz zanieczyszczenie wód powierzchniowych, źródeł wody pitnej. W publikacji przeprowadzono analizę możliwości obniżenia kosztów utrzymania funkcjonującej przepompowni wód opadowych z bezodpływowej niecki na terenie zlikwidowanej kopalni. Przedstawiono technicznie możliwe do przeprowadzenia, ekonomicznie uzasadnione rozwiązanie projektowe.

EN

Many years of hard coal mining have caused the land surface to delevelle, which has changed the hydrogeological conditions. Changes in the morphology of the terrain have increased the risk of flooding in areas affected by mining. Without flood prevention, flooding and flooding of the most depressed areas will occur, as well as contamination of surface waters and drinking water sources. The publication analyzes the possibility of reducing the costs of maintaining the functioning rainwater pumping station from a septic tank on the premises of a closed mine. A technically feasible, economically justified design solution was presented.

2

Evaluating the post-mining land uses of former mine sites for sustainable purposes in South Africa

Mhlongo Sphiwe E.

Journal of Sustainable Mining

|

2023

|

Vol. 22. iss. 2

110--127

EN

This paper uses a case study of an abandoned magnesite mine in the Limpopo Province of South Africa to ﬁnd ways of identifying post-mining land used from the current uses of the abandoned mine sites or features. The approach used involved carrying out a ﬁeld characterization of the mine site and documentation of the current uses of the features of the abandoned mine site. The technique used to identify the internal and external factors of the land uses involved analyzing their Strength, Weakness, Opportunities, and Threats. The Analytic Hierarchy Process (AHP) technique was used for further ranking of the land uses to identify the most post-mining or rehabilitation land uses for the different parts of the mine. Lastly, the earthwork requirement in reshaping the terrain of the mine to support the selected land uses was estimated from the 3D-terrain models generated from height data collected using a Real-Time Kinematic Geographical Positioning System. The results of the study identiﬁed land use that needs further surface development as the most appropriate for the abandoned Nyala Mine. These land uses demonstrated the potential of addressing the hazards of the mine with the clear promise of improving the socio-economic status of the host communities.

3

European feedback on post-mining seismicity

Contrucci Isabelle, Namjesnik Dalija, Niemz Peter, Primo Paloma, Kotyrba Andrzej, Mutke Grzegorz, Konicek Petr, Dominique Pascal, Rudolph Tobias, Möllerherm Stefan, Kinscher Jannes, Klein Emmanuelle, Cesca Simone

Journal of Sustainable Mining

|

2023

|

Vol. 22. iss. 3

195--218

EN

Following the Paris Agreement adopted in 2015, Europe has committed to reducing its greenhouse gas emissions. In this context, the abandonment of coal as an energy source, both in terms of consumption and production, will lead to the closure of many mines in the years to come. Mine closure guidelines to manage residual mining risks already exist in European countries. However, they do not include post-mining seismic risk management due to a lack of sufﬁcient studies and knowledge on this subject. After mining closure, the ﬂooding of the mining works leads to hydromechanical loading of the underground and, in the longer term, to diffusion and an increase in the pore pressure. These conditions can lead, in certain situations, to the reactivation of tectonic faults, which may cause seismic events strong enough to be felt on the surface or even produce damage. Events of lower magnitudes, usually attributed to the remobilization of old mining works, are referred to as post-mining seismic hazards. The European RFCS PostMinQuake project, which started in 2020, aims to study this hazard at ﬁve mining basins located in France, Germany, Poland and the Czech Republic, known to have experienced signiﬁcant seismicity during their operation. This analysis, based on the feedback of the partners of the project, aims to frame an inventory of the ﬁve studied mining basins, which all encounter post-mining seismicity problem today. Three basins out of ﬁve show events with local magnitudes of the order of 3-3.5, which took place between nine and thirteen years after the closure of the mines. Even though the magnitudes of these earthquakes are small to moderate, they are felt on the surface as they occur at shallow depths. In all of the considered countries, a national seismological network exists, however, none of them is fully dedicated to post-mining seismic monitoring. These networks generally consist of a sparse mesh of stations, which does not allow the detection of events of magnitude less than 1 and the location of events have high spatial uncertainties. France is not an exception, but it relies on microseismic monitoring to detect early signs of instability at the level of mining structures and to anticipate the possible appearance of surface disorders. Out of the ﬁve basins that are studied, the Gardanne basin, which has been monitored since 2008, is the most documented case study of post-mining seismicity. This article also shows the difﬁculty in identifying the key conditions and factors that can lead to the remobilization of faults.

4

Fuzzy Multi-Attribute Decision Model for the Optimal Mine Closure Option to Contribute to Sustainable Development in Binh Duong Province, Vietnam

Phan Hong Viet, Do Ngoc Tuoc, Bui Xuan Nam

Inżynieria Mineralna

|

2023

|

no. 2, vol. 1

249--256

EN

Binh Duong is the leading industry development province of Vietnam. In particular, quarries in Di An, Phu Giao and Tan Dong Hiep districts have contributed significantly to the demand for construction and transportation in the locality and vicinity. The quarries in Binh Duong province are exploited by the open-pit mining method. The mining depth is from 100m to 150 m. The mine surface area is hundreds of hectares. At the end of the quarries will leave huge pits. The current regulations of Vietnam on mine closure are mainly aimed at ensuring the stability of the physical and chemical factors of the mine, while the land use after the mine closure is permanent. Binh Duong province has a rapid urbanization rate, the use of land after mining here is very important and has a significant influence on the sustainable development of the region. Depending on the occupied area of the mine or mine cluster, there are many options to close the mine after mining based on the required technical, economic, social and environmental criteria. The paper uses fuzzy multi-attribute decision model to calculate the optimal solution selection. The selected option is to use the mine lake for tourism, entertainment and water storage at Nui Nho mine, Di An city, Binh Duong province with the highest total score of economic, social and environmental criteria.

5

Methane hazard during the closure of mine excavations in liquidated mine – numerical simulation

Dziurzyński Wacław, Krawczyk Jerzy, Pałka Teresa, Krach Andrzej, Skotniczny Przemysław

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 3

525--538

EN

The closure of deep mines, featuring multi level seam extraction, lasts many years. During this time period, the ventilation system must ensure adequate working conditions, and ensure the safety and stability of fan operation in gas and fire hazards conditions. The analysis of air flows and methane inflows during the progress of mining mine excavations closure, is the primary object of the article. Execution of such analysis requires knowledge of the mining mine excavations’ closure schedule, the structure of the ventilation system under consideration, the values of the parameters describing the air flows delivered to the mine excavations, and the current characteristics of operating fans and predicted methane exhalation. A computer database, currently being updated by a mine ventilation department for the VentGraph-Plus computer software, has been used simulate the various ventilation scenarios experienced, during the final stage of closure, including the shutdown of the main fans and the backfilling of shafts. The results of case study, containing 2 variants of simulated examples, are presented in the form of diagrams of methane concentration changes in time at characteristic places of the mine. The completed simulations of ventilation processes during the closure of mine excavations and transfer of inflowing methane, indicate useful possibilities of the computational tool used.

6

Assessment of damage causes of monumental objects located in mining areas – case study

Cempiel Edward, Strzałkowski Piotr, Ścigała Roman, Bryt-Nitarska Izabela

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 2

187--205

EN

The paper presents an example illustrating the problems of assessing the causes of damage that occurred to building structures located in mining and post-mining area. It is frequently necessary to determine whether probable damages came from other, non-mining causes or were caused by underground mining. This issue is particularly significant when it comes to monumental, historical objects because the cost of repairs is typically very high. The purpose of this work is to demonstrate, using the magnificent church as an example, that damage to building objects situated in mining areas does not necessarily result from mining activities. As a result, every such situation should be thoroughly evaluated to determine whether such a relationship exists. For the assessment of such a conclusion, multidirectional studies in the framework of this work were carried out: hydrogeological, mining and technical factors that cause the damage to the church building in question were analysed.

7

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.

8

The influence of pressure drop on gas emissions from a mining shaft - an overview

Wrona Paweł, Różański Zenon, Pach Grzegorz, Niewiadomski Adam, Suponik Tomasz

Journal of Sustainable Mining

|

2021

|

Vol. 20, iss. 1

20--27

EN

Climate change can make an impact on the mining sector and post-mining sites. Among others, extreme weather events are connected with sudden and deep pressure drops which lead to gas emissions from an underground space to the surface through closed shafts. The tests undertaken in the frameworks of TEXMIN project lead to get measuring data of this phenomenon and will allow validating numerical models for further forecasts and mitigation means. Three examples of the results were presented. They showed that the intensity of pressure drop influences strongly on gas emissions from a closed shaft. Although the pressure drop process should be investigated in detail considering hourly or even more frequent variations of pressure. Considering the variation of emitted gases in the vicinity of the closed shaft they remained increased even 20-30 m from the point of emissions.

9

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.

10

Investigation of Groundwater Flow Using Δ18O and ΔD in a Sulfur Mine in Japan

Matsumoto Shinji, Machida Isao

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 1, vol. 2

115--120

EN

The A sulfur mine is located in the Iwate Prefecture of Japan. This mine has both surface and underground parts and was operated from the late 1800s to the late 1900s. Since the early 1900s, acid mine drainage (AMD) has been reported in this mine, and the waste water has been neutralized in a treatment plant since the mine was closed. Recently, reducing the AMD volume by decreasing water inflow to the underground mine has been considered as a way to reduce the AMD treatment cost. The first step in such an approach is to understand in detail the groundwater flow around the mine. However, part of the study area is covered by lava and comprises crystalline rocks with complicated structures, making it difficult to understand the groundwater flow. Therefore, the present study investigated the groundwater flow around this mine by focusing on water quality, such as pH and electrical conductivity (EC), stable isotopes (i.e. δ18O and δD) and 3H in the surface and ground water. The spatial distributions of pH, Stiff diagrams, and δ18O and δD values in the surface and ground water indicated that the groundwater flow system was divided into three basins in the study area, as predicted from geomorphological information. Moreover, the spatial distribution of δ18O and δD in the surface and ground water suggested that the groundwater recharged at the highest altitudes in the B mountain in the northwest of the mine might flow in the underground mine. Furthermore, the 3H values in the waste water discharged from the underground part of mine implied that the groundwater age was no more than approximately 60 years old.

PL

Kopalnia siarki znajduje się w prefekturze Iwate w Japonii. Kopalnia ma zarówno części naziemne, jak i podziemne i działała od końca 1800 roku do końca XX wieku. Od początku XX wieku odnotowano w tej kopalni kwaśny drenaż kopalniany (AMD), a ścieki były zneutralizowane w oczyszczalni do czasu zamknięcia kopalni. Ostatnio uznano, że zmniejszenie objętości AMD przez zmniejszenie dopływu wody do podziemnej kopalni jest dobrym sposobem na zmniejszenie kosztów neutralizacji AMD. Pierwszym krokiem w takim podejściu jest szczegółowa analiza przepływu wód gruntowych wokół kopalni. Jednak część obszaru objętego badaniem jest pokryta lawą i obejmuje skały krystaliczne o skomplikowanych strukturach, co utrudnia zrozumienie przepływu wód gruntowych. Dlatego w niniejszych badaniach określono przepływ wód podziemnych wokół tej kopalni, koncentrując się na jakości wody, określono parametry takie jak pH i przewodność elektryczna (EC), stabilne izotopy (tj. Δ18O i δD) oraz 3H w wodzie powierzchniowej i gruntowej. Przestrzenne rozkłady odczynu pH, wartości δ18O i δD w wodzie powierzchniowej i gruntowej wskazały, że system przepływu wód podziemnych został podzielony na trzy baseny na badanym obszarze, zgodnie z przewidywaniami z informacji geomorfologicznej. Ponadto rozkład przestrzenny δ18O i δD w wodach powierzchniowych i gruntowych sugerował, że wody gruntowe dopływające na najwyższych wysokościach w północno-zachodniej części kopalni mogą płynąć do części podziemnej kopalni. Co więcej, wartości 3H w ściekach odprowadzanych z podziemnej części kopalni sugerowały, że wiek wód podziemnych wynosił nie więcej niż około 60 lat.

11

Model numeryczny emisji CO2 z nieczynnego szybu

Wrona P.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 3

295--304

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych emisji dwutlenku węgla z nieczynnego szybu podziemnej kopalni węgla kamiennego. Do obliczeń zastosowano program FDS wraz z graficznym modułem Pyrosim. Program należy do grupy programów CFD (Computational Fluid Dynamics) służących do symulacji przepływów mieszanin gazowych. Walidację stworzonego modelu przeprowadzono w oparciu o dane eksperymentalne otrzymane podczas pomiarów „insitu” nad nieczynnym szybem Gliwice II. W programie FDS przeprowadzono symulacje emisji mieszaniny gazowej z szybu z założonym, stężeniem objętościowym CO2 wynoszącym 3,24% (wartość maksymalna stwierdzona podczas pomiarów) dla dwóch wariantów prędkości wiatru. W pierwszym wariancie założono prędkość wiatru 1 m/s z kierunku południowego (warunek odpowiadający przeprowadzonym pomiarom). W drugim wariancie założono prędkość wiatru 0 m/s (dzień bezwietrzny) i porównano otrzymane wyniki. Wykazano, że istnieje różnica w rozpływie strugi mieszaniny gazowej wokół szybu dla obu wariantów. W dni bezwietrzne gazy wypływające z górotworu przez szyb mogą tworzyć lokalnie wokół szybu bardziej niebezpieczne nagromadzenia niż podczas dni wietrznych. Ma to znaczenie przy opracowaniu procedur bezpieczeństwa dla terenów pogórniczych. Zbudowany model numeryczny może być zmodyfikowany w dowolny sposób i być stosowany w przyszłości w ocenie bezpieczeństwa gazowego na powierzchni przy wielu zagadnieniach związanych z możliwym przepływem gazów pomiędzy atmosferą, a górotworem, np. przy likwidacji kopalń, technologiach CCS (Carbon Capture Storage) lub UCG (Underground Coal Gasification).

EN

The results of numerical simulations into carbon dioxide emissions from a closed shaft are presented in the article. FDS programme including Pyrosim mode was applied to computing. The programme belongs CFD (Computational Fluid Dynamics) group which are designed for simulations of fluid flow. Validation was based on experimental data obtained during „insitu” measurements above closed Gliwice II shaft. The concentration of CO2 in assumed mixture was 3,24%vol. (maximal detected value) and two wind variants were set up. The first was for wind velocity 1,0m/s from the south (according to measurements conditions). The second variant was for wind velocity 0,0m/s. Then the results were compared. Comparing the variants, the difference in gas stream distribution in vicinity of the shaft was observed. In contrary to assumed wind velocity as 1,0m/s, under „no wind” conditions gas flowing out of the shaft can create local hazardous accumulation. It is crucial when safety procedures for post – mining areas are elaborated. Created model can be easily modified and applied in the future for many aspects of possible gas flow from an underground to the surface, eg. during mine closure, CCS (Carbon Capture Storage) or UCG (Underground Coal Gasification).

12

The influence of climate change on CO2 and CH4 concentration near closed shaft – numerical simulations

Wrona P.

Archives of Mining Sciences

|

2017

|

Vol. 62, no. 3

639--652

EN

Given the scientific consensus pointing to climate change, the more extreme weather events associated with this will lead to deeper pressure drops. As has already been stated, pressure drops are the main cause of gas flow from underground sites to the surface. This article presents the results of numerical simulations of the change in distribution of CO2 and CH4 near a closed mining shaft under the predicted baric tendency. Simulations have been undertaken by means of the FDS software package with the Pyrosim graphical interface – a CFD tool for fire and ventilation analysis. Assumptions have been based on previous results of in-situ measurements. The results (determined for a height of 1m above the ground) were compared to the following levels (later in the text comparison levels): for CO2 0.1%vol. according to Pettenkoffer’s scale and 2.5%vol. for CH4 as the half of Lower Explosive Limit (LEL). The results show that the deeper baric drops anticipated could lead to a wider spread of both greenhouse gases in the vicinity of the shaft, especially along the prevailing wind direction. According to the results obtained, CO2 and CH4 with concentrations above their comparison levels are expected at a distance greater than 50m from the shaft when wind is present for CO2 and at a distance of 4.5m for CH4. Subsequent analysis of the results enabled the determination of functions for describing the concentration of gases along the wind direction line under the projected pressure drop. The results relate to a particular case, although the model could easily be modified to any other example of gas emissions from underground sites.

PL

Wraz ze zmianami klimatu należy spodziewać się większej niż obecnie liczby dni w roku, w których będą występować ekstremalne zjawiska pogodowe, związane z przechodzeniem coraz głębszych frontów atmosferycznych (np. Falarz, 1997; Koźmiński i Michalska, 2010). Przyczyni się to do wzrostu tendencji barycznej zniżek ciśnienia. Zniżki baryczne są główną przyczyną emisji gazów kopalnianych na powierzchnię (Wrona et al., 2016b). Gazy te zawierają głównie CO2 i CH4, które są uznawane za gazy cieplarniane oraz mogą stworzyć lokalne zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego (np. Czaja, 2012). W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych dotyczących zmiany stężenia obu gazów emitowanych z nieczynnego szybu górniczego na skutek zwiększającej się zniżkowej tendencji barycznej. Na podstawie analizy literaturowej zagadnienia (np. Falarz, 1997), stwierdzono, że w przyszłości możliwe są ekstremalne zniżki baryczne sięgające lub nawet przekraczające 5 hPa/1h. Na obszarze południowej Polski można spodziewać się raz na dwa lata zniżki sięgającej 4 hPa/1h oraz raz na 10 lat przekraczającej 5 hPa/1h. Takie zdarzenie, spowodowane przez zmiany klimatu, może doprowadzić do intensywniejszego wypływu gazów z obszarów podziemnych, a przez to zasięg ich oddziaływania może być zaskakujący i przede wszystkim niebezpieczny dla okolicznej ludności. Równocześnie do atmosfery zostanie wyemitowana większa ilość gazów cieplarnianych. Natężenie emisji gazów przyjęte podczas symulacji oparto o wyniki pomiarów in-situ nad jednym z nieczynnych szybów na Górnym Śląsku (Wrona et al., 2016b), kiedy to wyznaczono empiryczną zależność (1) pomiędzy wartością tendencji zniżki barycznej, a natężeniem wypływu gazów przez szyb. Założono także stężenia obu gazów jako 5%obj. Wartości te określono jako prawdopodobne na podstawie przeprowadzonych wcześniej pomiarów (Wrona et al., 2016b), oraz na podstawie analizy literaturowej (np. Nawrat, 2002; Szlązak et al., 2002; Krause, 2003). Założono kilka wariantów (zestawów danych wejściowych) symulacji. Dotyczyły one zmiennej wartości tendencji barycznej (TB) oraz wpływu wiatru z jednego kierunku geograficznego (zachodu).Wyznaczone wartości zostały określone na wysokości 1m nad gruntem. Wykazano, że przy bezwietrznej pogodzie, wraz ze wzrostem tendencji barycznej do wartości 5 hPa/1h zasięg obecności CO2 w stężeniu przekraczającym 0.1%obj. (wartość po przekroczeniu której można odnotować efekt duszący, wg skali Pettenkoffera), sięga 45 m. Dla metanu przyjęto poziom porównawczy jako 2.5%obj. stanowiący połowę dolnej granicy wybuchowości tego gazu i stwierdzono, że stężenie wyższe od tej wartości występuje do 4 m od szybu. Przy wietrze 5m/s z zachodu i TB = 1 hPa/1h wartości NDS w linii wiatru (E) są przekroczone do 50 m dla CO2 i 4.2 m dla CH4 (Rys. 6,7). Natomiast przy prognozowanej zniżce 5 hPa/1h wartość NDS dla CO2 w linii jest przekroczona na ponad 50 m od szybu, a dla CH4 na 4.5 m (Rys. 8,9) Prognozę dotyczącą zmiany stężenia na linii zgodnej z dominującym kierunkiem wiatru przedstawiono na rysunkach 10 i 11, podano funkcje aproksymujące i współczynnik determinacji wykonanej prognozy (2) i (3). Wykazano, że przy spodziewanej na skutek zmian klimatu zniżce barycznej sięgającej 5 hPa/1h oba gazy mogą być obecne w odległości ponad 100 m od szybu na wysokości 1m nad gruntem. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość występowania w przyszłości poważniejszego niż obecnie zagrożenia gazowego wokół nieczynnych szybów, a także zwiększonej emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Zbudowany model może być łatwo modyfikowany do innych przypadków emisji gazów z górotworu, np. przy rozszczelnieniu instalacji CCS lub UCG, a także przy wszelkich stanach awaryjnych systemów odmetanowania.

13

Badania modelowe zmian stosunków wodnych w rejonie kopalni piasku podsadzkowego Maczki-Bór w związku z planami jej likwidacji

Niedbalska K., Bukowski P., Haładus A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 451 Hydrogeologia z. 13

185--189

PL

Model numeryczny warunków hydrodynamicznych w rejonie kopalni piasku podsadzkowego Maczki-Bór obejmuje obszar o powierzchni około 15,3 km2. Badania zrealizowano w oparciu o jednowarstwowy model hydrogeologiczny przy wykorzystaniu programu Processing MODFLOW Pro v. 7. Kalibracja i weryfikacja modelu przeprowadzona została w odniesieniu do zalegania zwierciadła czwartorzędowego poziomu wód podziemnych pomierzonego w piezometrach oraz ilości wód odprowadzanych z kopalni. W oparciu o uzyskane wyniki przeprowadzono symulację zmian w układzie hydrodynamicznym wynikającą z planowanej likwidacji wyrobisk i utworzenia zbiornika wodnego w obrębie pola Bór-Wschód.

EN

Numerical model of the hydrodynamic conditions in the Maczki-Bór sand pit space encompass an area of about 15,3 km2. The survey was fulfilled on a single layer hydrogeological model reconstructed with Processing MODFLOW Pro v. 7 software. Model calibration and verification was carried out with regard to the quaternary groundwater table measured in piezometers and amount of groundwater drained by the mine. Based on the results of the survey simulation of changes in the hydrodynamic system (resulting from planned closure of mining operations and forming water reservoir within the field Bór-Wschód) was accomplished.

14

What Polish mining owes to Polish hydrogeology?

Kowalczyk A., Witkowski A., Różkowski A., Szczepański A., Rogoż M., Przybyłek J., Staśko S.

Przegląd Geologiczny

|

2010

|

Vol. 58, nr 9/1

774-786

EN

Poland is endowed with the wealth of mineral resources, especially resources of coal and lignite, metal ores and mineral rawmaterials for chemical industry. Exploitation of these resources as a rule leads to inflow of water to mine workings and thus to various technical problems which have to be solved. Such problems arise at all the stages of management of mineral deposits, from reconnaissance and prospecting and exploration to preparing of a deposit for exploitation and exploitation and closing of mines. The water can have significant negative influence on prospecting and exploration and preparation of deposits to exploitation and creates a risk for mining operations and miners.Water inflow also results in environmental changes and increases extraction costs. The arising problems are technical and economic in character and the key for their solution is hydrogeology or, more precisely speaking, one of its more specialized branches - that is mining hydrogeology. The aim of this paper is to show the role and significance of hydrogeological works in management of mineral resources. A special attention is paid to the major achievements of Polish hydrology, which contributed to the developments in mining in our country and the world. Moreover, significance of contribution of hydrogeology at all the stages of mineral resources management, from reconnaissance and prospecting to exploitation of mineral deposits and closing of mines, is discussed. The presentation is of the review type and comprises examples of contributions of hydrogeology to exploration and documentation of individual mineral deposits, including assessments of mine water inflow and risks, environmental impact of mining operations and water management issues. It is worth to note that achievements of the mining hydrogeology from the last twenty years were mainly connected with working out methods for forecasting and assessments of environmental impact of closing the mines. In short, it may be stated that the actual contribution of Polish hydrogeology to the developments of mining sector is well shown by the presented examples concerning practically all the major mineral resources and the whole process of their management.

15

Likwidacja rejonów wydobywczych na przykładzie likwidacji Rejonu PW kopalni "Polkowice-Sieroszowice"

Janowski A., Olchawa M., Serafiński M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

109-118

PL

Zaprezentowano problematykę związaną z procesami likwidacji wyodrębnionego rejonu zakładu górniczego. Przedstawiono podstawowe uwarunkowania formalno-prawne oraz zagadnienia dotyczące potencjalnych zagrożeń mogących wystąpić w likwidowanym obszarze, a także zagadnienia techniczne z tym związane. Problematyka ta została omówiona na przykładzie koncepcji likwidacji Rejonu PW kopalni "Polkowice-Sieroszowice" z uwzględnieniem likwidacji szybów P-III i P-IV.

EN

The issues concerning closing the separated mine region are presented in the paper. Basic formal and legal regulation are discussed and problems concerning the possible hazards which may occur in the area being closed as well as technical issues are presented. All aspects are presented on the example of the concept of East Polkowice region in the "Polkowice-Sieroszowice" mine closing taking also into consideration closure of P-III and P-IV shafts.

16

Development of a mineral deposit as a sustainable economic unit

Sinha S. K., Singh A. K.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2008

|

T. 24, z. 3/1

465-470

EN

Closure of a mine is more certain than starting it. Kamaishi mine of Japan is an example of the development of a mineral deposit as a sustainable economic unit, where revenue earned today is comparable, when the mine was operational. Alternative possible measures to be taken during active mining life have been suggested like Afforestation, Water Harvesting, Tourism etc. to earn the desired revenue during post mining period in the article.

PL

Zamknięcie kopalni jest bardziej pewne niż jej uruchomienie. Kopalnia Kamaishi w Japonii jest przykładem opracowania złoża mineralnego jako jednostki zrównoważonej ekonomicznie, gdzie dochody zarabiane obecnie są porównywalne z tymi z czasu, gdy kopalnia pracowała. Zaproponowano alternatywne środki do podjęcia w czasie aktywności kopalni, takie jak zalesianie, hodowle wodne, turystyka, itp., których celem jest wypracowanie żądanych dochodów w okresie po zakończeniu eksploatacji.

17

Racjonalna gospodarka wodna na terenach pogórniczych Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego

Gołda T., Haładus A., Kulma R.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2006

|

T. 22, z. 2

27-37

PL

Likwidacja zakładów górniczych na obszarze Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego wymagała rozwiązania szeregu zagadnień związanych z ukształtowaniem nowej gospodarki wodnej. Dotyczyła ona zarówno terenów położonych wokół dwóch kopań odkrywkowych, jak i byłych pól górniczych kopalni otworowej. Brak jednoznacznej, przedeksploatacyjnej dokumentacji stosunków wodnych oraz niedostateczne wykorzystanie prognoz hydrogeologicznych spowodowało określone trudności i zwiększyło koszty likwidacji tak dużych przedsiębiorstw górniczych. Założenia i bieżąca kontrola skuteczności odwadniania terenów pogórniczych, prognozowanych zmian położenia zwierciadła wody w piętrach wodonośnych oraz wielkości przepływów wód podziemnych były treścią badań wykonanych na numerycznym modelu obszaru filtracji. Przedłużający się okres likwidacji wyrobisk pogórniczych siarki jest negatywnym przykładem trudności, jakie występują w przypadku braku wiążących decyzji dotyczących sposobu i warunków prowadzenia prac likwidacyjnych i niezabezpieczenia dostatecznych środków finansowych na ten cel.

EN

The closure of mines in the Tarnobrzeg Native Sulphur District required the solution of numerous problems concerning the new water management in the areas surrounding both the open pits and the fields mined with the underground melting method. The lack of precise documentation of pre-mining aquatic environment along with an inadequate application of hydrogeological prognoses resulted in significant difficulties and additionally rised the high closure costs of mining enteprises. The designed drainage of post-mining areas and the control of its current efficiency, the prognosed changes in groundwater table position within water horizons and the volumes of groundwater flows were studied with the numeric model of filtration area. The overextended period of mine closure in the district is a negative feature and illustrates difficulties which arise due to the lack of compulsory decisions concerning the methods and conditions of land reclamation, and due to insufficient financing.

18

Wpływ likwidacji otworowej kopalni siarki Jeziórko na stosunki wodne

Kulma R., Haładus A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2004

|

T. 20, z. 3

123-139

PL

Wydobycie siarki metodą podziemnego wytapiania w kopalni Jeziórko zostało zakończone w 2001r. Prace likwidacyjne prowadzone w obrębie obszaru górniczego dotyczą całej infrastruktury przemysłowej, w tym ponad 8000 otworów eksploatacyjnych. Przekazanie zrekultywowanych terenów pogórniczych do nowego użytkowania jako tereny rekreacyjne wymaga uregulowania stosunków wodnych, zwłaszcza w piętrze czwartorzędowym. Dotychczasowy sposób odwadniania terenu kopalni pompami powierzchniowymi musi być zastąpiony przez grawitacyjne odprowadzanie wody. Docelowy system odwadniania utworzą powierzchniowe zbiorniki wodne połączone rowami i kanałami. Odprowadzenie wody poza obszar kopalni ma zapewnić przebudowana i pogłębiona rzeka Żupawka. Skuteczność odwadniania terenów pogórniczych, prognozowane zmiany położenia zwierciadła wody w piętrach wodonośnych oraz wielkości przepływów wód podziemnych były treścią badań wykonanych na numerycznym modelu obszaru filtracji obejmującym rejon Jeziórka. Rezultaty uzyskane dla czwartorzędowej warstwy wodonośnej wskazują na możliwość wystąpienia lokalnych podtopień terenu, natomiast w warstwie trzeciorzędowej obserwowany będzie powrót do warunków zbliżonych do istniejących pierwotnie.

EN

Native sulphur mining with the underground melting method at the Jeziórko Mine has been abandoned in 2001. The remediation of the license area includes the whole industrial infrastructure with over 8,000 producing wells. The transfer of remediated area for the new land-use purposes (recreation) requires the regulation of aquatic environment, particularly the Quaternary groundwater horizon. The mine drainage system with surface pump stations operating up to date must be replaced with the gravitational drainage. The designed drainage system will include surface reservoirs connected with ditches and canals. Water discharge from the former mine area will be provided by reconstructed and deepened Żupawka River. Effectiveness of drainage of post-mining land, prognosing of changes in the position of groundwater table and the volume of groundwater flow were the topics of studies on the numeric model of the Jeziórko filtration area. The results of modelling of Quaternary groundwater horizon point to the possible local floodings whereas the Tertiary grounwater environment is expected to return to the primary conditions.

19

Prognozy hydrogeologiczne przebiegu likwidacji Kopalni Siarki Machów

Haładus A., Kulma R., Burchard L.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2003

|

T. 19, z. 3

51-67

PL

W rejonie Tarnobrzega prace likwidacyjne w wyrobisku poeksploatacyjnym Kopalni Siarki Miechów są realizowane w sposób minimalizujący zagrożenie dla środowiska naturalnego. W grudniu 2002r. zakończono formowanie na dnie wyrobiska 25-metrowej warstwy izolacyjnej oddzielającej wody przyszłego zbiornika od zanieczyszczonych wód trzeciorzędowych. Do czasu napełnienia odkrywki wodą z Wisły będzie ona odwadniana, aby nie spowodować rozszczelnienia utworzonej warstwy izolacyjnej. Na matematycznym modelu warunków hydrogeologicznych Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego, utworzonym w programie Modflow, wykonano prognozę zmian stosunków wodnych obejmującą końcowy okres likwidacji odkrywki Machów. Wyniki tych obliczeń pozwalają optymalizować lokalizację studni odwodnieniowych i ilości odbieranych wód trzeciorzędowych oraz określić wpływ likwidacji wyrobiska na środowisko wodne. Z rozwiązań symulacyjnych wynika, że w miarę napełnienia odkrywki wodą można będzie znacząco ograniczać ilość wody pompowanej z piętra trzeciorzędowego aż do całkowitego wyłączenia systemu odwadniania. Nowym istotnym ośrodkiem drenażu zanieczyszczonych wód trzeciorzędowych będzie niezlikwidowane wyrobisko górnicze byłej Kopalni Siarki Piaseczno.

EN

In the Tarnobrzeg Sulphur District the closure and remediation of the Machów native sulphur mine is run with methods which minimize the environmental impact. In December 2002 the 25-meters-thick protection layer has been completed which sealed the bottom of the future reservoir from the polluted in Tertiary formations. Until the reservoir is filled with water from the Vistula River it will be drained in order to avoid the unsealing of protection layer. The mathematical model of hydrogeological conditions in the Tarnobrzeg Sulphur District and the MODFLOW software were applied to prognosing the changes in aquatic environment at the final stage of Machów open pit remediation. The results of calculations enable the optimization of draining wells location and the volume of drained Tertiary waters as well as the prediction of environmental impact of the mine closure. The modelling revealed that during the flooding of the pit the volume of waters drained from the Tertiary horizon can be substantially limited until the final closure of draining system. The new, important draining center for polluted waters from Tertiary horizon will become the unremediated open pit of the Piaseczno Sulphur Mine.

20

The water storage capacity of a carboniferous rock mass and its impact on the flooding process of mine workings in the Upper Silesian Coal Basin

Bukowski P.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 3

385-412

EN

The water storage capacity of a rock mass as one of the factors flooding process affecting mines has not been thoroughly examined in the past. The value of the water storage capacity of rock mass has been obtained through field investigations and calculations, including the water capacity of the rock masses in the vicinity of mine workings and similar rock masses located beyond the mine workings themselves, but able to drain into the mined area. In this paper, the so-called "additional" water capacity of rock masses in the external part of the drainage zone has been defined and a method for its quantification is presented. It allows to calculate the water storage capacity of a rock mass and the total void volume of the reservoirs. The water storage capacity of the Carboniferous rock mass in the Upper Silesian Coal Basin (USCB) has been estimated by using prognostic calculations and the results of field observations. It was estimated with respect to the complex geological and tectonic conditions and, in particular, to the hydro-geological and mining conditions, including the geo-mechanical properties of the rocks surrounding mine workings. It has been found that the overall percentage proportion of each void volume-components capacity in relation to the specific, empirically determined real volume of the reservoir can be proportionally responsible for its formation time and how the process develops. For capacities related to the water storage capacity of a rock mass, this proportion can be from 35% to 75%. Considering the wide use of the parameters in mines, the author also suggests using the so-called "rock-mass water-storage capacity index - drm in the calculations. This index can correct the total void volumes of the reservoirs in mine workings by introducing values of the water storage capacity of the rock mass and their local zones of drainage. The values of index drm for the reservoirs investigated can vary from 0.95 to 4.78. Knowing the principles of its determination, it may be used not only for the prediction of the flooding process in mine workings, but also for the prediction of the drainage process in flooded mine workings.

PL

Chłonność wodna górotworu jako jeden z czynników decydujących o przebiegu zatapiania kopalń nic była dotychczas szczegółowo badana. Ocena chłonności wodnej górotworu ograniczała się jak dotąd do określenia jej wpływu na proces zatapiania kopalń przy zastosowaniu tylko jednej z jej składowych, jaką jest pojemność wodna górotworu. W wyniku prac wykonywanych w GIG w aspekcie zatapiania likwidowanych kopalń w latach 1994-1997 stwierdzono, że uzyskana na podstawie obliczeń i badań polowych wartość chłonności obejmuje pojemności wodne zdrenowanego górotworu objętego zasięgiem występowania wyrobisk górniczych oraz górotworu w zasięgu odwodnienia, lecz położonego poza zasięgiem wyrobisk górniczych (rys. 1). Jest ona ponadto wartością korygującą dla znanych sposobów obliczeń pojemności wodnej wyrobisk górniczych, szczelin poeksploatacyjnych (rys. 2) i górotworu (pojemności intergranularnej skał) dla podziemnych zbiorników wodnych (Rogoż 1978; Konstantynowicz i in. 1974; Bukowski 1999, 1999a). W niniejszej pracy zdefiniowano tzw. pojemność dodatkową i przedstawiono sposób jej wyznaczania (wzór 3), a tym samym wyznaczania chłonności wodnej górotworu i całkowitej pojemności wodnej podziemnych zbiorników (wzory 1-5). Dokonano podziału wód gromadzonych w tych zbiornikach na składowe pojemnościowe (tabl. 1). W oparciu o podstawy teoretyczne i badania własne autora określono warunki, jakim powinny odpowiadać podziemne zbiorniki obserwowane w kopalniach węgla kamiennego w GZW (rys. 3). Wyniki obserwacji zbiorników spełniających te warunki posłużyły do wyznaczenia parametrów określających chłonność wodną górotworu oraz dla charakterystyki składowych pojemnościowych (rys. 5). Określając warunki obserwacji zbiorników na potrzeby oceny chłonności przedstawiono również podstawy geometryczne obliczania pojemności wodnej górotworu i części szczelin poeksploatacyjnych, które mogą zostać wypełnione wodą (rys. 4). Omówiono wpływ chłonności wodnej górotworu na przebieg procesu zatapiania wyrobisk górniczych i ich naturalnego otoczenia. Posługując się wynikami obliczeń prognostycznych i wynikami obserwacji polowych, w nawiązaniu do złożoności warunków geologicznych i tektoniki, a szczególnie warunków hydrogeologicznych oraz warunków górniczych, zwłaszcza własności fizykomechanicznych skał otaczających zatapiane wyrobiska górnicze, dokonano oceny chłonności wodnej górotworu karbońskiego w GZW. Pomimo tzw. „typowego" przebiegu procesu zatapiania zrobów, charakteryzującego się dłuższym od prognozowanego czasem zatapiania, stwierdzono wyraźne różnicowanie czynników decydujących o zachodzeniu tego procesu (rys. 6, 7). Określenie wszystkich składowych pojemnościowych umożliwiło uzyskanie pełnego obrazu struktury tworzonego zbiornika wodnego (rys. 5) i wpływu jego poszczególnych składowych, związanych z chłonnością wodną górotworu lub procesem eksploatacji, na przebieg zatapiania (rys. 8). Stwierdzono, że ogólny udział procentowy każdej z tych składowych w stosunku do określonej empirycznie pojemności rzeczywistej zbiornika odpowiada proporcjonalnie za czas i przebieg jego formowania się. Dla pojemności związanych z chłonnością wodną górotworu udział ten waha się od 35 do 75% (rys. 8). W znacznym uproszczeniu można stwierdzić, że stosunek chłonności wodnej górotworu do pojemności wyrobisk górniczych i szczelin poeksploatacyjnych w różnych rejonach GZW i w zróżnicowanych warunkach występowania zbiorników wodnych nie ulega poważniejszym zmianom, lecz w obrębie pojemności składowych chłonności wodnej górotworu zmienia się stosunek objętościowy wód intergranularnych do szczelinowych. W aspekcie szerokiego zastosowania w kopalniach, obok innych parametrów, autor proponuje wykorzystanie w obliczeniach tzw. „wskaźnika chłonności wodnej górotworu". Wskaźnik ten koryguje całkowite pojemności podziemnych zbiorników wodnych powstałych w wyrobiskach górniczych o chłonność wodną górotworu w obrębie lokalnego dla zbiornika leja depresji. Jest on stosunkiem rzeczywistej pojemności zbiornika uzyskanej empirycznie (V) do łącznej pojemności wolnych przestrzeni obliczonej dla zrobów i wyrobisk korytarzowych (Vz + Vk - oznaczony jako dch (wzór 6), rzadziej z uwzględnieniem pojemności szczelin i spękań poeksploatacyjnych, wówczas oznaczony jako Dch. Wartości wskaźnika dch określone dla zbadanych zbiorników wodnych zmieniają się w zakresie od 0,95 do 4,78 (rys. 9). Parametr ten, przy znajomości zasad jego wyznaczania, umożliwia korygowanie całkowitych pojemności zbiorników wód podziemnych w kopalniach i powinien pozwolić na obniżenie błędu prognozowania procesu zatapiania nawet o około 50%. Może znaleźć szerokie zastosowanie praktyczne nie tylko w prognozowaniu zatapiania, lecz także w prognozowaniu procesu odwadniania wyrobisk górniczych.