Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie Number 05/2004

Publikacja prezentuje stan gospodarki gruntami przejętymi przez górnictwo węgla brunatnego w związku z wydobywaniem kopaliny. Zamieszczone w niej dane odnoszą się do ogólnej powierzchni gruntów przejętych pod działalność górniczą, sposobu użytkowania gruntów przejętych, zakresu ich przekształcenia i rekultywacji. Działalność górnictwa węgla brunatnego w powyższym zakresie, na tle pozostałych sektorów górnictwa, przedstawiono szczegółowo za okres lat 1993-2002.

Eksploatacja złóż węgla brunatnego w głębokich kopalniach odkrywkowych prowadzona jest w warunkach występowania szeregu zagrożeń naturalnych. Artykuł przedstawia wybrane zagadnienia dotyczące zagrożeń wodnych, geotechnicznych, sejsmicznych i gazowych występujących w KWB "Bełchatów" S.A. Ostatni rozdział omawia oddziaływanie eksploatacji odkrywkowej na środowisko naturalne i sposoby łagodzenia skutków przeobrażeń środowiska.

Przedstawiono trudne warunki odkrywkowej eksploatacji złoża węgla brunatnego "Turów" oraz sposoby zapobiegania zagrożeniom naturalnym z wykorzystaniem nowoczesnej techniki informatycznej, mierniczej i geotechnicznej.

Kopalnia Węgla Brunatnego "Bełchatów" jest jedyną w Polsce kopalnią odkrywkową, w której występuje aktywność sejsmiczna. W artykule przedstawiono rys historyczny zjawiska sejsmiczności oraz skalę zjawiska. Przedstawiono również wyniki analizy mechanizmu ognisk, które potwierdziły hipotezę o związku występujących zjawisk sejsmicznych z naruszeniem równowagi naprężeniowej na strukturach tektonicznych na skutek zmian w górotworze spowodowanych prowadzonymi robotami górniczymi.

W oparciu o dane otworowe określono zmienność zawartości popiołu (Ar), siarki (Str), wilgoci (Wtr) i wartości opałowej (Qir) we wschodniej części złoża węgla brunatnego Bełchatów (pole Bełchatów). Parametry Ar i Str są bardziej zmienne niż dwa pozostałe, a w ich zmienności widać wyraźną nielosowość i anizotropię, podczas, gdy zmienność Wtr i Qir jest głównie losowa i izotropowa. Określenie struktury zmienności umożliwiło ocenę błędów oszacowań parametrów w blokach i punktach złoża. Stwierdzono zadowalającą dokładność szacowania parametrów w dużych blokach (400x1200m) i niewystarczającą w małych blokach (60x120m) oraz w punktach złoża. Osiągnięcie właściwej dokładności szacowania w małych blokach będzie możliwe przez dodatkowe uwzględnienie prób bruzdowych, pobieranych ze ścian wyrobisk.

Przedstawiono wyniki doświadczalnych badań geoelektrycznych przeprowadzonych w wyrobisku kopalni odkrywkowej. Celem tych prac było rozpoznanie budowy geologicznej wybranego fragmentu nadkładu złoża, przed frontem eksploatacyjnym, w kontekście występowania wód zawieszonych. W badaniach wykorzystano zestaw metod geoelektrycznych obejmujący: dipolowe profilowania indukcyjne (EM34-3 Geonics), tomografię elektrooporową i sodowania elektrooporowe. Wyniki badań geoelektrycznych porównano z przekrojem geologicznym opracowanym przez geologów z kopalni, po dojściu skarpy wyrobiska do miejsca, w którym wcześniej wykonane były eksperymentalne badania geoelektryczne.

W artykule omówiono wyniki doświadczalnych badań sejsmicznych przeprowadzonych na kilku poziomach w kopalni w Bełchatowie. Przedstawiono problematykę wykrywania skupisk skał twardych oraz określania morfologii stropu skał podłoża. Pokazano również problemy metodyki badań i przetwarzania danych sejsmicznych.

Przedstawiono zjawiska elektromagnetyczne występujące podczas aktywności osuwisk, prezentując ich charakter i sposoby pomiaru. Szczególną uwagę poświęcono badaniom pól elektromagnetycznych o charakterze impulsowym. Ich istnienie dało początek nowej metodzie badania osuwisk określanej w literaturze jako PEE (Pulsed Electromagnetic Emission). Podano również szereg przykładów praktycznego zastosowania zjawisk elektromagnetycznych dla potrzeb oceny stabilności i poznania struktury wewnętrznej osuwisk. Autorzy zaprojektowali i zbudowali również własny system pomiarowy do badania stanu osuwisk, wykorzystujący istotę zjawiska emisji impulsów elektromagnetycznych.

W artykule przedstawiono zasady działania i budowę dwóch telemetrycznych systemów do pomiarów zmian długości - rezystancyjnego i wskaźnikowego z kamerą TV. Opisano prototypowy system założony w przestrzennej rozecie pomiarowej na terenie KWB Adamów. Przeanalizowano wstępne wyniki uzyskane na jednej bazie dla dwóch systemów pomiarowych.

Przedstawiona problematyka związana jest z prowadzonymi w rejonie Inowrocławia pracami badawczymi. Ich celem jest określenie stopnia degradacji górotworu wynikającej z wpływu wcześniejszej eksploatacji oraz oddziaływania naturalnych procesów deformacji ośrodka skalnego. Omówiono wyniki badań, jakie uzyskano w jednym z rejonów miasta, którego obszar objęto pomiarami geodezyjno-geofizycznymi. Uzyskane rezultaty będą stanowić podstawę opracowania nowej klasyfikacji przydatności terenu do zabudowy.

Metoda elementów skończonych (MES) jest obecnie, i od wielu już lat, powszechnie stosowanym narzędziem obliczeń inżynierskich. W artykule przedstawiono uwagi wynikające z wieloletnich badań nad możliwością zastosowania MES w badaniach deformacji na terenach górniczych. Przedstawiono przykład zastosowania MES w ekspertyzach konstrukcji narażonych na wpływy eksploatacji, co może przynieść wymierne efekty w postępowaniach likwidacji szkód.

Występujące w rejonie KWB Bełchatów wstrząsy sejsmiczne oddziałują na środowisko powierzchniowe. W związku z tym istnieje konieczność oceny ich wpływu na jego określone elementy, do czego służą przede wszystkim wyniki pomiarów sejsmometrycznych oraz odpowiednie skale i normy. W obszarze kopalni Bełchatów obserwacje sejsmometryczne w formie cyfrowej są prowadzone od kilku lat i na bazie tych rejestracji opracowano zależność empiryczną GIG-MSK-2001, która wiąże wartości amplitud przyspieszenia drgań gruntu z energią sejsmiczną i odległością epicentralną. Prognozowane na tej podstawie przyspieszenia były podstawą do oceny zagrożenia sejsmicznego. W artykule przedstawiono mapę ryzyka sejsmicznego dla obszaru odkrywki Bełchatów za rok 2001 oraz mapę zagrożenia sejsmicznego dla projektowanej eksploatacji w odkrywce Szczerców i Bełchatów. Podstawową skalą stosowana do oceny skutków drgań była skala MSK-64.

Praca przedstawia skrótowo niektóre problemy prognozy tak zwanych szeregów czasowych spotykanych w sejsmologii górniczej oraz opisuje metodę i przykład prognozy zagrożenia sejsmicznego wykorzystując dłuższy okres obserwacji sejsmoakustycznych i sejsmologicznych ze ściany 44 w pokładzie 510 kopalni "Wesoła".

W pracy opisano procedurę pozwalająca efektywnie określać współrzędne hipocentrum wstrząsu górniczego w ośrodku płaskorównoległym. Lokalizacja dokonywana jest za pomocą geofonów kierunkowych i wykonywana jest dwoma wspomagającymi metodami: metodą czasów pierwszych wejść fal P oraz metodą kierunków pierwszych wejść fal P. Numerycznie problem rozwiązywany jest nieliniowym, globalnym algorytmem optymalizacyjnym Multistart z rodziny metod Monte-Carlo. Program przetestowano na danych syntetycznych oraz na kilku zdarzeniach sejsmicznych z kopalni Lubin. Uwzględnienie kierunku pierwszych wejść fal P pozwoliło na skuteczniejsze określanie składowej pionowej szukanego hipocentrum.

W celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy załóg górniczych w kopalniach wykonuje się na bieżąco kontrolę stanu zagrożenia wstrząsami w oparciu o kompleksową metodę oceny stanu zagrożenia tąpaniami. Takie działania dają możliwość przeciwdziałania skutkom związanym nie tylko z tąpaniami, ale także obwałami i to zarówno w fazie projektowania jak i eksploatacji. Zachodzi potrzeba sprawdzania niezawodności i w miarę potrzeb weryfikacji dotychczas stosowanej metody rozeznania górniczego i metod szczegółowych. W rezultacie analizy skuteczności metod oceny stanu zagrożenia tąpaniami stwierdzono, że stosowana metoda kompleksowa posiada niską efektywność.

W pracy przedstawiono sposób rozpoznania stanu i struktury podłoża obwałowań przeciwpowodziowych za pomocą metody sejsmicznej. Podstawowymi wyznaczanymi parametrami sejsmicznymi są prędkość refrakcyjnej fali typu P i fali bezpośredniej wyznaczony w strefie aeracji ośrodka gruntowego. Omówiono efektywność pomiarów sejsmicznych w kontekście czynników mających wpływ na utratę stateczności obwałowania przeciwpowodziowego. Przedstawiono przykłady pomiarów sejsmicznych wykonanych dla obwałowań przeciwpowodziowych.

Nieczynne kamieniołomy, zwłaszcza od wielu lat nie eksploatowane i położone w pobliżu dużych miast, mogą być obecnie obiektami użytkowymi. Przykład kamieniołomu Pod Benedyktem pokazuje, że nieczynne wyrobiska surowców skalnych wraz z otoczeniem mogą tworzyć interesujące zespoły przyrodniczo-historyczne. W tym celu należy je odpowiednio zabezpieczyć i zagospodarować zachowując cenne wartości krajobrazowe, przyrodnicze i kulturowe.

W artykule omówiono wybrane metody wyznaczania współczynnika dobroci Q opisującego sposób tłumienia fali sejsmicznej. Przedstawiono wyniki obliczeń tego współczynnika na podstawie zapisów badań sejsmicznych przeprowadzonych w utworach fliszu karpackiego w kamieniołomie w Bóbrce. Wskazano na zalety i ograniczenia metod obliczania współczynnika Q.

Streszczenie: Obliczanie i monitorowanie ryzyka oraz dążenie do optymalizacji jego ekonomicznej wielkości powinno być wdrożone w każdym przedsiębiorstwie wydobywczym w zakresie zarządzania środowiskiem. Doświadczenia dotyczące ochrony środowiska ujęte w normie z serii ISO14001 w państwach Unii Europejskiej pokazują jak można zwiększyć efektywność ochrony środowiska poprzez właściwe zarządzanie środowiskiem. W artykule przedstawiono główne elementy normy ISO 14001, zastosowanie analizy ryzyka w zarządzaniu środowiskiem oraz pokazano przykład obliczenia ryzyka jako ekonomicznej wartości, która jest konkretnym wydatkiem dla przedsiębiorstwa górniczego.

Autor nawiązuje do wcześniejszej polemicznej publikacji dot. własności złóż i użytkowania górniczego kopalin (Nr 1/113/2004). W sposób wnikliwy omawia złożone aspekty prawa własności złóż kopalin w zbiegu z prawem do nieruchomości gruntowej, biorąc pod uwagę miejsce prawa geologicznego i górniczego w systemie prawa. Przytacza bogatą literaturę problemu.