Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Górnictwa Surowców Chemicznych "CHEMKOP" Sp. z o.o.
Zakład Badań i Projektów Górniczych
Zakład Badań i Projektów Górniczych

Zakład Badań i Projektów Górniczych OBR CHEMKOP począwszy od lat 70-tych ubiegłego wieku prowadzi szeroki zakres prac związanych z naukowym wsparciem i inżynierską obsługą górnictwa solnego w Polsce. W tym okresie wykonywano opracowania analityczne z zakresu projektowania i prowadzenia eksploatacji, specjalistyczne pomiary deformacji poeksploatacyjnych i projekty zabezpieczeń wyrobisk górniczych. Postępująca specjalizacja i ograniczenie rynku górnictwa solnego spowodowała zawężenia tej tematyki w ostatnich latach do kilku podstawowych dziedzin, takich jak:

  • Specjalistyczne pomiary deformacji górotworu oraz zaciskania pustek poeksploatacyjnych.
  • Analizy wpływu eksploatacji na górotwór i powierzchnię terenu, projektów sieci obserwacyjnych i prognoz oddziaływania eksploatacji.
  • Pomiarów własności górotworu solnego „in situ” i badań geotechnicznych.
  • Opracowania Dokumentacji Geologicznych, Projektów Zagospodarowania Złoża i Operatów Zasobów dla złóż soli.
  • Opracowania cyfrowych map dla górnictwa solnego.

Specjalistyczne pomiary konwergencji wyrobisk i deformacji calizn

To odmiana klasycznych pomiarów długości z zakresu miernictwa górniczego w odniesieniu do specyficznych deformacji górotworu solnego w kopalniach soli. Istotą pomiarów są powolne procesy samozaciskania pozostawionych bez obudowy pustek solnych w długich, nawet kilkusetletnich okresach czasu. Skutki działania sił zaciskających wyrobiska w postaci niszczenia drewnianych podpór i destrukcji calizn, doskonale widoczne są, zarówno w starych kopalniach soli, nawet na niewielkich głębokościach, jak i w obecnie prowadzących eksploatację kopalniach soli na głębokościach od ok. 500 do ponad 900 m. Dobrze oddają to załączone fotografie.

Spękany filar solny
Rys.1. Spękany filar solny.
Zaciśnięty kaszt
Rys.2. Zaciśnięty kaszt.
Deformacja pochylni
Rys.3. Deformacja pochylni.

Mała szybkość oraz długie czasy ujawniania się zjawisk konwergencyjnych w złożach soli wymagają stosowania niekonwencjonalnych narzędzi pomiarowych i unikalnych technologii pomiaru. OBR CHEMKOP specjalizuje się w tej dziedzinie, od kilkudziesięciu lat opracowując autorskie rozwiązania pomiarowe.
Początkowo w latach 70-tych i 80-tych ubiegłego wieku do pomiarów konwergencji w kopalniach soli stosowano:

  • Stacjonarne konwergometry rurowe, prętowe, taśmowe i drutowe – dla pomiaru zaciskania baz w komorach, chodnikach, filarach i półkach międzykomorowych w kopalniach: Wieliczka, Wapno, Kłodawa, Solno i Bochnia. Niektóre bazy rurowe w Wieliczce i Kłodawie, są obserwowane nieprzerwanie od niemal 40 lat.

    Komorowy konwergometr rurowy w kopalni Kłodawa
    Rys.4. Komorowy konwergometr rurowy w kopalni Kłodawa.

  • 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 i Polkowice-Sieroszowice.

    Pomiar konwergometrem suwakowym w wyrobisku kopalni Kłodawa
    Rys.5. Pomiar konwergometrem suwakowym w wyrobisku kopalni Kłodawa.

  • Przenośne, sprężynowe urządzenie odczytowe dla typowej taśmy mierniczej (lub drutu) – dla pomiaru zmian długości baz komorowych w kopalniach: Wieliczka, Kłodawa, Solno i Bochnia. Po zastosowaniu do pomiarów dalmierza, jako urządzenia odczytowego, zaniechano stosowania tego typu konwergometrów.

    Ekstensometr taśmowy
    Rys.6. Ekstensometr taśmowy.

W latach 90-tych ubiegłego wieku wykorzystując udoskonalone przenośne dalmierze laserowe 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 wysokich stropach i ociosach wyrobisk. Elementy tego rozwiązania pomiarowego pokazują fotografie poniżej.

Na opracowany system pomiarowy otrzymano OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO nr PL 59765 Y1. Metodykę tą stosuje się powszechnie do wykonywania cyklicznych pomiarów konwergencji baz komorowych i chodnikowych w kopalniach: Wieliczka, Kłodawa i Polkowice-Sieroszowice. Obecnie, jako urządzenia odczytowe stosowane są najnowsze wersje dalmierza laserowego o mniejszych gabarytach i większej dokładności pomiaru.

Prostota i niższe koszty instalacji baz pomiarowych pozwalają obecnie na stabilizację w wyrobiskach większej liczby baz na konturze wyrobiska. metoda ta umożliwia stabilizację. Pozwala to na uchwycenie deformacji całego konturu wyrobiska, a nie jak dotychczas tylko wybranych kierunków zaciskania pustki (najczęściej pionowego i poziomego). Przykład rozmieszczenia znaków bazowych w przekroju typowej komory prostopadłościennej w kopalni Kłodawa, oraz wyniki wieloletnich obserwacji zaciskania jej przekroju poprzecznego pokazano na Rys.7.

Bazy pomiarów dalmierzem
Rys.7. Bazy pomiarów dalmierzem.

W zakresie pomiarów poeksploatacyjnych deformacji wnętrza górotworu solnego OBR CHEMKOP prowadzi pomiary pionowych i poziomych przemieszczeń górotworu w tym, np. obserwację ruchu stropowej półki ochronnej nad polami eksploatacji w kopalni soli Kłodawa.

Pomiary deformacji półki stropowej KS Kłodawa
Rys.8. Pomiary deformacji półki stropowej KS Kłodawa.

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 ostatnich ponad 30 lat, oraz oprogramowaniem do obliczeń, interpretacji i graficznej wizualizacji rezultatów tych obserwacji. Znajomość charakterystyki procesów konwergencyjnych w złożach soli w dużym przedziale głębokości, aż do niemal 1000 m może być podstawą do wszelkich prac zmierzających do wykorzystania pustek poeksploatacyjnych w złożach 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. Celem analiz jest ustalenie rejonów wzmożonych deformacji, wartości głównych parametrów deformacji, jak: osiadania, nachylenia, odkształcenia oraz tendencji rozwoju wpływu eksploatacji na powierzchnię.

Wspólnie z pracownikami AGH w Krakowie wykonywane są prognozy wpływu eksploatacji w złożach soli na wnętrze górotworu i powierzchnię terenu. Wymaga to znajomości długookresowej charakterystyki zaciskania wyrobisk i specyficznego oprogramowania dostosowanego do komorowo-filarowego lub rozproszonego układu eksploatacji. Przykład geometryzacji fragmentu kopalni będącego podstawą wykonania każdej prognozy wpływu eksploatacji przedstawiono na schemacie KS Kłodawa – Rys.9.

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.

Schemat przestrzenny wyrobisk KS Kłodawa
Rys.9. Schemat przestrzenny wyrobisk KS Kłodawa.

Pomiary parametrów geotechnicznych górotworu solnego „in situ”

Pozwalają na dostosowanie działań górniczych do spodziewanej reakcji ośrodka skalnego i uniknięcie lub zminimalizowanie powstających zagrożeń. Do badań wdrożono i szeroko stosowano szczególnie przydatne w górotworze solnym przyrządy i techniki badawcze „in situ”:

  • Penetrometr otworowy - opracowany i wdrożony do badań w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach w latach 80-tych, był następnie zmodernizowany i produkowany przez OBR BG BUDOKOP w Mysłowicach.

    W Ośrodku dla poprawienia dokładności pomiarów i efektywniejszej pracy tego urządzenia w warunkach górotworu solnego, dokonano jego przeróbki. Zamieniono w szczelnym układzie hydraulicznym stosowaną do wytwarzania ciśnienia pompkę hydrauliczną na śrubową pompkę wolumetryczną. Dla możliwości prowadzenie pomiarów w otworach o różnych średnicach, wykonano kilka typowych obejm (nakładek) na głowicę badawczą, co pozwala na prowadzenie pomiarów w otworach o różnych, typowych średnicach.

    Pomiar penetrometrem hydrauliczny parametrów stropu wyrobiska
    Rys.10. Pomiar penetrometrem hydrauliczny parametrów stropu wyrobiska.

    Pierwsze pomiary wytrzymałościowe w otworach w górotworze solnym w stropie poprzeczni Karol w KS Wieliczka przeprowadzono w 1986 r., a po potwierdzeniu przydatności tego urządzenia dla celów badawczo-projektowych stosowano je w kopalniach: Wieliczka, Kłodawa, Sieroszowice.

    Przekrój geotechniczny stropu poprzeczni Karol
    Rys.11. Przekrój geotechniczny stropu poprzeczni Karol.

  • Poduszki hydrauliczne – do pomiaru naprężeń (ciśnień) wewnątrz calizn solnych w kopalniach: Wieliczka, Kłodawa, Bochnia stosowano „poduszki hydrauliczne”, zarówno otworowe, jak i płaskie.

    Poduszka hydrauliczna do pomiaru naprężeń w caliznach solnych
    Rys.12. Poduszka hydrauliczna do pomiaru naprężeń w caliznach solnych.

  • Hydrauliczne mikroszczelinowanie - do badania wartości i rozkładu naprężeń w górotworze kopalń stosowano „hydrauliczne szczelinowanie górotworu” w połączeniu z wziernikowaniem otworów dla ustalenia wielkości i kierunków powstałych szczelin.

    Hydrauliczne szczelinowanie w otworach wiertniczych
    Rys.13. Hydrauliczne szczelinowanie w otworach wiertniczych.

Opracowania Dokumentacji Geologicznych, Projektów Zagospodarowania Złoża i Operatów Zasobów

Dla poszczególnych złóż soli (Kłodawa, Bądzów), wykonano szereg Dokumentacji Geologicznych i Hydrogeologicznych oraz odpowiednich Dodatków do tych opracowań a także Operatów Zasobów. Wykonano także Projekt Zagospodarowania Złoża dla złoża soli „Bądzów”.

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.

Przekrój geologiczny przez KS Kłodawa
Rys.14. Przekrój geologiczny przez KS Kłodawa.

Top