Deformacje powierzchni spowodowane podziemną eksploatacją górniczą. Doświadczenia, przemyślenia, refleksje

W monografii podjąłem kolejną już, ale tym razem ostatnią, próbę podsumowania mojego dorobku naukowego i zastosowań opracowanych rozwiązań w zakresie deformacji powierzchni i szkód górniczych, głównie w polskich kopalniach węgla kamiennego.

Wybór opisanych doświadczeń jest subiektywny, jednak głównym moim celem było zwrócenie uwagi na ważne problemy. Prezentowana monografia podsumowuje najważniejsze dokonania, zawiera także wyniki badań i doświadczeń zgromadzonych przeze mnie w ostatnich pięciu latach.

Każda, dokonana lub projektowana, eksploatacja górnicza jest inna z uwagi na panujące w kopalniach różne warunki geologiczne i górnicze, a także z uwagi na chronione obiekty znajdujące się na powierzchni terenu. Z każdego doświadczenia płynącego z prowadzonego w zróżnicowanych warunkach wydobywania surowca, można wyciągnąć wnioski, zarówno pozytywne, jak i negatywne, a potem je generalizować.

Celem monografii jest udokumentowanie tych wniosków i doświadczeń dla opanowania swoistej „entropii” deformacji i szkód górniczych. Także zrozumienie i opisanie procesu deformacji i odpowiedź na pytanie: dlaczego tak się deformuje powierzchnia? Wszystko to po to, aby lepiej chronić powierzchnię i obiekty znajdujące się na niej. Zrozumienie opiera się na doświadczeniach innych autorów i doświadczeniach własnych, wynika z wcześniejszych osiągnięć zarówno zagranicznych, jak i polskich naukowców zajmujących się tą problematyką oraz z moich licznych (ok. tysiąca) opracowań naukowych i ekspertyz wykonanych w czasie pracy w Głównym Instytucie Górnictwa.

Moją silną stroną, jak uważam, jest osobiste doświadczenie. A siłą tego, co piszę, jest autentyzm wynikający z własnych przeżyć i obserwacji – tam przecież byłem, tam mierzyłem i to widziałem. Monografię kończy wykaz literatury. Znalazły się tam także moje najważniejsze współautorskie i autorskie publikacje.

Spis treści

Przedmowa Profesora Józefa Dubińskiego / 7

Przedmowa autora / 9

Ważniejsze oznaczenia / 11

1. Wprowadzenie / 13

2. Wskaźniki deformacji – prognozowane i zmierzone / 15
2.1. Deformacje ciągłe / 15
2.2. Deformacje określane za pomocą pomiarów / 15
2.2.1. Podstawowe wzory do określania wskaźników deformacji / 15
2.2.2. Problem długości bazy pomiarowej / 19
2.2.3. Rozproszenie losowe zmierzonych wskaźników deformacji / 23
2.3. Odkształcenie poziome, a pełzanie na terenie górniczym / 26

3. Teoria Budryka-Knothego w ujęciu pierwotnym i współcześnie oraz parametry teorii / 31
3.1. Wstęp / 31
3.2. Geneza teorii / 32
3.3. Współczesne warunki górnicze stosowania teorii / 34
3.4. Podstawowe wzory teorii / 37
3.5. Parametry teorii / 39
3.6. Obrzeże eksploatacyjne / 40
3.7. Dokładność, wiarygodność i trafność prognoz deformacji / 44
3.8. Systemy komputerowe prognozowania deformacji powierzchni / 51
3.9. Podsumowanie / 53

4. Deformacje nieustalone w świetle współczesnych warunków górniczych / 55
4.1. Wyniki pomiarów autorskich / 55
4.1.1. Pomiary w kopalni Staszic / 55
4.1.2. Pomiary w kopalni Kazimierz-Juliusz / 58
4.2. Deformacje nieustalone według Knothego / 61
4.3. Wyniki pomiarów obniżeń w funkcji czasu w kopalniach europejskich / 63
4.4. Nowa uogólniona funkcja czasu / 67
4.5. Porównywanie obniżeń nieustalonych zmierzonych i obliczonych / 73
4.6. Prognozowanie deformacji nieustalonych powierzchni / 77
4.7. Inne wybrane propozycje funkcji czasu / 78

5. Liniowe nieciągłe deformacje powierzchni (LNDP) / 81
5.1. Geneza i występowanie LNDP / 81
5.2. Wyniki badań statystycznych dotyczących występowania LNDP / 85
5.3. Metody określania LNDP / 89
5.4. Doświadczalna weryfikacja wystąpienia LNDP / 93

6. Eksploatacja w filarach ochronnych śródmieścia Bytomia oraz pod jego dzielnicami Karb i Miechowice / 99
6.1. Eksploatacja w filarze śródmieścia Bytomia / 99
6.2. Eksploatacja pod dzielnicą Karb / 107
6.2.1. Eksploatacja ścianą 1 w pokładzie 504 – przyczyną awarii / 107
6.2.2. Doświadczenia z eksploatacji prowadzonej ścianami 2 i 3 w pokładzie 504 / 114
6.3. Eksploatacja pod dzielnicą Miechowice / 119
6.3.1. Charakterystyka eksploatacji / 119
6.3.2. Eksploatacja pokładu 503 / 123
6.3.3. Wyniki pomiarów wskaźników deformacji / 125
6.3.4. Wnioski z analizy zmierzonych wskaźników deformacji / 128

7. Eksploatacja pod dzielnicą Wirek w Rudzie Śląskiej / 131
7.1. Zakres eksploatacji i obniżenia powierzchni zmierzone na linii pomiarowej / 131
7.2. Wpływ doszczelniania zrobów na zmniejszenie współczynnika eksploatacyjnego / 135
7.3. Wpływ ograniczenia prędkości frontu ścianowego na zmniejszenie uszkodzeń obiektów budowlanych / 139
7.4. Zabezpieczenia budowlane kościoła przed deformacjami / 139
7.5. Skanowanie sklepienia budynku kościoła / 142

8. Profilaktyka górnicza i filary ochronne / 147
8.1. Cele profilaktyki górniczej i jej sposoby / 147
8.2. Wyznaczanie filarów ochronnych / 148
8.3. Prędkość frontu ścianowego jako sposób zmniejszania szkód górniczych / 149

9. Eksploatacja częściowa / 155
9.1. Polskie doświadczenia historyczne z eksploatacji częściowej / 155
9.2. Eksploatacja częściowa w górnictwie światowym / 156
9.2.1. Eksploatacja komorowo-filarowa w górnictwie amerykańskim / 156
9.2.2. Eksperymentalna eksploatacja częściowa w górnictwie chińskim / 160
9.3. Eksploatacja chodnikami prowadzona współcześnie w górnictwie polskim i jej wpływ na deformacje powierzchni / 162

10. Pomiary deformacji powierzchni / 167
10.1. Wprowadzenie do pomiarów deformacji / 167
10.2. Wykorzystanie technologii InSAR do badania deformacji powierzchni / 168
10.2.1. Istota technologii InSAR / 168
10.2.2. Wykorzystanie technologii InSAR w badaniach deformacji powierzchni prowadzonych w GIG-PIB / 169

11. Modelowanie numeryczne deformacji górotworu i powierzchni / 173
11.1. Początki modelowania numerycznego deformacji / 173
11.2. Modelowanie numeryczne deformacji powierzchni wykonywane w GIG-PIB / 175

12. Zasady określania odszkodowania pieniężnego za wychylenie budynku / 181
12.1. Wstęp / 181
12.2. Metodyka pomiaru wychylenia budynków / 181
12.3. Przykład pomiaru i opracowania wyników / 183
12.4. Algorytm obliczania wartości odszkodowania / 189

13. Tereny pogórnicze / 191
13.1. Wstęp / 191
13.2. Klasyfikacje terenów pogórniczych / 191
13.3. Deformacje rezydualne i wypiętrzenia powierzchni / 195

14. Zagrożenia powierzchni terenu pogórniczego w Wałbrzychu / 197
14.1. Działalność górnicza w Wałbrzychu / 197
14.2. Deformacje powierzchni / 199
14.3. Zagrożenie wodne / 206
14.4. Zagrożenie gazowe / 213
14.5. Lisia Sztolnia / 218

Podsumowanie / 221

Literatura / 224

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie