Zakład Badań i Projektów Górniczych OBR Chemkop od lat 70-tych ubiegłego wieku prowadził szeroki zakres prac związanych z naukowym wsparciem i inżynierską obsługą górnictwa solnego w Polsce. Wykonywano opracowania analityczne z zakresu projektowania i prowadzenia eksploatacji, specjalistyczne pomiary deformacji poeksploatacyjnych i projekty zabezpieczeń wyrobisk górniczych. Postępująca specjalizacja doprowadziła w ostatnich latach do skoncentrowania tej tematyki na kilku podstawowych dziedzinach:
1. Specjalistyczne pomiary zaciskania pustek poeksploatacyjnych i deformacji calizn nośnych.
2. Analizy wpływu eksploatacji na górotwór i powierzchnię terenu oraz prognozy oddziaływania eksploatacji.
3. Pomiary własności górotworu solnego „in situ” i badania geotechniczne.
4. Opracowywanie cyfrowych map górniczych.
Jest to odmiana klasycznych pomiarów długości z zakresu miernictwa górniczego. Jednak w kopalniach soli zasadnicze znaczenie ma specyfika deformacyjna górotworu solnego. Istotą jej są powolne procesy samozaciskania pustek solnych w długich, nawet kilkusetletnich okresach czasu. Skutki działania sił zaciskających wyrobiska w postaci zniszczenia drewnianych podpór i destrukcji calizn doskonale widoczne są w starych kopalniach soli, nawet na niewielkich głębokościach, np. w kopalni Wieliczka. Pokazują to dwie poniższe fotografie.
|
|
|
Mała intensywność i długie czasy ujawniania się zjawisk konwergencyjnych w złożach soli wymagają stosowania niekonwencjonalnych narzędzi pomiarowych i unikalnych technologii pomiaru. OBR Chemkop specjalizuje się w tych dziedzinach od ponad ćwierć wieku, opracowując autorskie rozwiązania pomiarowe. Początkowo w pomiarach konwergencji w kopalniach soli stosowano:
1. Stacjonarne konwergometry rurowe, prętowe, taśmowe i drutowe – dla pomiaru konwergencji baz w komorach, chodnikach, filarach i półkach międzykomorowych w kopalniach Wieliczka, Wapno, Kłodawa, Solno, Bochnia. Niektóre bazy rurowe w Wieliczce i Kłodawie są obserwowane nieprzerwanie od 30 lat.
2. Przenośne, sprężynowe urządzenie odczytowe dla typowej taśmy mierniczej (drutu) – dla pomiaru deformacji baz komorowych w kopalniach Wieliczka, Kłodawa, Solno, Bochnia. Zaniechano jego stosowania po zastosowaniu dalmierza jako urządzenia odczytowego.
3. Przenośny konwergometr z suwmiarką jako urządzeniem odczytowym dla baz stabilizowanych znakami kulowymi – do pomiaru przemieszczeń krótkich baz komorowych i chodnikowych w kopalniach Wieliczka, Kłodawa, Siedlec-Moszczenica, Sieroszowice.
Przykład rozmieszczenia starszego systemu baz pomiarowych w przekroju typowego układu filarowo-komorowego w kopalni Kłodawa i wyniki wieloletnich obserwacji pokazuje poniższy rysunek.
|
|
W latach 90-tych ubiegłego wieku wykorzystując pojawienie się przenośnych dalmierzy laserowych o milimetrowych dokładnościach pomiaru i niewielkich gabarytach, opracowano nową technikę pomiaru konwergencji. Zaprojektowano i wykonano przenośny zestaw wykorzystujący laserowy dalmierz DISTO firmy Leica jako urządzenie odczytowe i specjalny uchwyt do jego mocowania na znakach pomiarowych. Opracowano także znaki do sygnalizacji celu i metodę ich mocowania na stropach i ociosach wyrobisk. Elementy tego rozwiązania pomiarowego pokazują fotografie poniżej.
|
|
|
Na opracowany system pomiarowy otrzymano Opis Ochronny Wzoru Użytkowego nr PL 59765 Y1. Technika ta jest obecnie podstawą wykonywania cyklicznych pomiarów konwergencji baz komorowych i chodnikowych w kopalniach Wieliczka i Kłodawa. Z racji swojej prostoty i znacznie niższych kosztów instalacji baz pomiarowych w wyrobiskach, umożliwia stabilizację większej liczby baz w przekroju komory. Pozwala to na uchwycenie deformacji całego konturu wyrobiska, a nie jak dotychczas obserwację wybranych kierunków zaciskania pustki (najczęściej pionowego i poziomego). Przykład rozmieszczenia znaków bazowych w przekroju typowej komory prostopadłościennej w kopalni Kłodawa, oraz wyniki kilkuletnich obserwacji zaciskania jej przekroju poprzecznego pokazuje poniższy rysunek.
Zebrane wieloletnie doświadczenia wykazują, że zjawiska deformacji poeksploatacyjnych i konwergencji wyrobisk w górotworze solnym przebiegają z niewielkimi szybkościami, od kilku do kilkudziesięciu milimetrów na rok, w zależności od głębokości i czasu istnienia wyrobiska. Własności reologiczne górotworu solnego sprawiają, że proces zaciskania pustek poeksploatacyjnych może trwać nawet kilkaset lat. Z tego względu bardzo istotna jest nie tylko dokładność pojedynczych pomiarów, ale też zachowanie ich cykliczności i systematyczności.
Chemkop dysponuje unikalną, bogatą bazą wyników pomiarów konwergencji z polskich kopalń soli z ostatniego ćwierćwiecza, oraz oprogramowaniem do obliczeń, interpretacji i graficznej wizualizacji rezultatów tych obserwacji. Znajomość charakterystyki procesów konwergencyjnych w złożach soli w dużym przedziale głębokości, aż do około 1000 m może być podstawą do wszelkich prac zmierzających do wykorzystania złóż soli dla celów magazynowania mediów bądź składowania odpadów.
Analizy wpływu eksploatacji na górotwór i powierzchnię terenu oraz prognozy oddziaływania eksploatacji.
Oprócz własnych, specjalistycznych pomiarów konwergencji wyrobisk i deformacji wnętrza górotworu, wykonywane są analizy wyników obserwacji rejestrujących deformacje powierzchni terenu nad kopalniami soli. Przedmiotem analiz są wyniki pomiarów niwelacyjnych i długościowych specjalnych sieci obserwacyjnych. Celem analiz jest ustalenie rejonów wzmożonych deformacji, wartości głównych parametrów deformacji jak osiadania, nachylenia, odkształcenia oraz tendencji rozwoju wpływu eksploatacji na powierzchnię.
Od wielu lat wspólnie z pracownikami naukowymi AGH w Krakowie wykonywane są prognozy wpływu eksploatacji w złożach soli na powierzchnię terenu. Wymaga to znajomości charakterystyki konwergencyjnej wyrobisk i specyficznego oprogramowania dostosowanego do rozproszonego układu tzw. skończonych kształtów eksploatacji. Przykład geometryzacji fragmentu kopalni będącego podstawą wykonania prognozy wpływu eksploatacji pokazuje poniższy rysunek.
Wykonane prognozy osiadań, nachyleń i odkształceń są podstawą określenia kategorii górniczych terenu będących miernikiem potencjalnego zagrożenia powierzchni wpływami eksploatacji. Pozwala to sterować ograniczaniem niekorzystnych wpływów, np. przez podsadzanie wyrobisk i wyprzedzająco projektować zagospodarowanie powierzchni terenu.
Pozwalają one na dostosowanie działań górniczych do spodziewanej reakcji ośrodka skalnego i uniknięcie lub zminimalizowanie zagrożeń. W warunkach „in situ” stosowane są następujące przyrządy i techniki badawcze:
1. Poduszki hydrauliczne – dla pomiaru naprężeń wewnątrz calizn solnych w kopalniach Wieliczka, Kłodawa, Solno, Bochnia. Poniższa fotografia przedstawia poduszkę zainstalowaną w ociosie jednej z komór w Wieliczce.
2. Penetrometr otworowy – opracowany i wdrożony do badań w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach w latach 80-tych a następnie zmodernizowany i produkowany przez OBRBG Budokop w Mysłowicach, był stosowany do pomiarów parametrów górotworu solnego w KS Wieliczka. Wykazano jego przydatność dla celów badawczo-projektowych. Jednak dla poprawienia dokładności badań i jego efektywniejszej pracy w warunkach górotworu solnego, wykonano przeróbki tego urządzenia. Udoskonaloną wersję przyrządu pokazuje fotografia poniżej.
Modyfikacja wykonana przez OBR Chemkop polegała na wykonaniu kilku obejm (nakładek) o różnych średnicach na głowicę badawczą, co pozwala na prowadzenie pomiarów w otworach, o różnych, typowych średnicach. Zamieniono także pompkę hydrauliczną na szczelny układ hydrauliczny do wytwarzania ciśnienia z wykorzystaniem śrubowej przekładni hydraulicznej. Przykład wyników pomiarów wytrzymałościowych w otworze wykonanym w stropie zabezpieczanej komory Gołuchowskiego w Wieliczce przedstawiono poniżej.
Opracowywanie cyfrowych map górniczych.
Dzięki posiadanym uprawnieniom geologa górniczego i mierniczego górniczego oraz zdobytej w czasie wielu lat zawodowej praktyki biegłości w posługiwaniu się graficznym oprogramowaniem w środowisku CAD wykonujemy cyfrowe mapy górnicze, przekroje i profile, mapy geologiczne i inne dokumenty wchodzące w skład typowej dokumentacji mierniczo-geologicznej zakładu górniczego. Dotyczy to kopalń głębinowych, otworowych i odkrywkowych, ale także innych podmiotów i przedsięwzięć wymagających nowoczesnej dokumentacji mapowej lub graficznej.
Kontakt Dr. Waldemar Wojnar (48-12)-632-10-66 wwoj@chemkop.pl
