Zbigniew FAJKLEWICZ*, Jan PAUL**, Janusz RADOMIŃSKI*, Edward STEWARSKI* * Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków ** ZUG Ma-Pa, Piekary Śląskie

Transkrypt

1 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Mat. Symp. str Zbigniew FAJKLEWICZ*, Jan PAUL**, Janusz RADOMIŃSKI*, Edward STEWARSKI* * Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków ** ZUG Ma-Pa, Piekary Śląskie Analiza skuteczności badań geofizycznych w odtwarzaniu wartości budowlanych terenów górniczych na przykładzie minimalizacji skutków katastrofy budowlanej w Tarnowskich Górach Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki badań geofizycznych w wersji mikrograwimetrycznej i georadarowej, stanowiących próbę oceny deformacji powierzchni terenu w wyniku podziemnej eksploatacji górniczej. Weryfikację skuteczności obydwu metod przeprowadzono na przykładzie analizy katastrofy budowlanej w Tarnowskich Górach na tle udokumentowanej sytuacji geologiczno-górniczej. 1. Wprowadzenie W dniu 6/ r. na nieruchomości przy ulicy Wojska Polskiego nr 13 w Tarnowskich Górach wystąpiła katastrofa budowlana w budynku garażu dwu boksowego usytuowanego w granicy południowo-wschodniej posesji, do którego wzdłuż granicy wschodniej przylega budynek garażu na działce sąsiedniej nr 11. Powstałe zapadlisko o średnicy około 5,0 m i głębokości do 4,0 m objęło także sąsiadujący po stronie wschodniej budynek garażowy. W odległości 12 m znajdują się budynki mieszkalne nr 13 i nr 11 przy ulicy Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach po stronie północnej od powstałego zapadliska. Po 3 dniach od zaistniałego zapadliska zgłoszono powstanie zapadliska pod południowozachodnim narożem budynku mieszkalnego na posesji nr 9 przy ulicy Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach. Średnica zapadliska wynosiła około 5 m, a głębokość nie przekroczyła 3,0 m. Rejon powstałych zapadlisk przedstawiono na rysunku 2.1 i rysunku 3.1. Dla oceny stanu zagrożenia Gmina Tarnowskie Góry stwierdziła konieczność wykonania badań specjalistycznych, w tym głównie geofizycznych. Na etapie przygotowawczym do realizacji pomiarów wykorzystano: mapy archiwalne górnośląskiego górnictwa rudnego w skali 1:10000, wykonane w latach przez Wyższy Urząd Górniczy we Wrocławiu, mapy górnicze Kopalni Fryderyk w skali 1:1000 w mierze niemetrycznej z lat , mapę górniczą obwodu tarnogórskiego-część północna wg podkładek z roku

2 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... i 1832, sporządzoną w 1935 r., przez Miejski Urząd Budowlany w Tarnowskich Górach w skali 1:4500, materiały archiwalne górnictwa rudnego udostępnione przez Dyrektora Kopalni Zabytkowej w Tarnowskich Górach, Geologische Karte von Preuβen und benachbarten Bundesstaaten, Arkusz Tarnowskie Góry-Brynica nr 34/35, sporządzona przez P. Aβmanna, R. Michaela i F. Tornau w latach , mapę geologiczną górnośląskiego zagłębia węglowego opracowaną przez St. Doktorowicz-Hrebnickiego z 1954 r., opinie i ekspertyzy-(opracowania własne) dotyczące określenia zagrożenia powierzchni terenu ze strony starych zrobów, szybów i szybików porudnych w rejonie Tarnowskich Gór a w szczególności Opinia górniczo-geologiczna dla terenu przeznaczonego pod I i II etap budownictwa mieszkalnego w Tarnowskich Górach przy ulicy Łowieckiej z lat 1976 i Charakterystyka górniczo-geologiczna rejonu powstałych zapadlisk 2.1. Charakterystyka warunków fizjograficznych Obszar przeprowadzonych badań geofizycznych jest położony w granicach miasta Tarnowskie Góry w jego północnej części, w obrębie luźnej zabudowy domkami jednorodzinnymi. Od strony południowej przylega do ulicy Wojska Polskiego od zachodu graniczy z ulicą Marii Skłodowskiej, od wschodu z ulicą Janusza Korczaka (rys. 2.1). W zakresie morfologicznym postępuje bardzo słabo zaznaczona deniwelacja generalnie z południowego-zachodu w kierunku północno-wschodnim. Nie stwierdzono bezpośredniego i sąsiadującego występowania stacjonarnych zbiorników i cieków wodnych na powierzchni. W procesie retencji wodnej dominująca jest wgłębna infiltracja wód opadowych. Wody sanitarne i deszczowe są odprowadzone do ulicznych kolektorów. Nie stwierdzono powstawania zalewisk i zastoisk wodnych nawet w okresach nadmiarowych opadów Charakterystyka warunków geologicznych Charakterystykę warunków geologicznych przeprowadzono w zakresie obszarowym niezbędnym dla potrzeb ustalenia badań geofizycznych. W budowie geologicznej biorą udział: utwory czwartorzędowe, utwory triasowe. Utwory czwartorzędowe W generalnym rozwoju są wykształtowane jako piaski gliniaste i ziarniste z przewarstwieniami gliny pylastej i żwirów. W spągowej części dominuje rozwój iłowcowy z przewarstwieniami żelazistymi. 404

3 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie ul. Marii skłodowskiej-curie ul. Janusza Korczaka ul. Wojska Polskiego - zapadliska powstałe w październiku 2002 r. - nadsięwłomy - wyrobiska górnicze - pola eksploatacji galeny Rys Lokalizacja miejsc katastrofy budowlanej i wyrobisk górnictwa rudnego przy ul. Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach Fig Localization of the buildings catastrophe areas and old ore underground workings, the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 405

4 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... Wykształtowanie przypowierzchniowych utworów czwartorzędu jest zróżnicowane. Potwierdzają to odkrywki profilu geologicznego w zaistniałych zapadliskach odległych wzajemnie 40 m. Dla tych odsłonięć charakterystyczny jest brak występowania utworów nasypowych. Odsłonięte warstwy posiadają konsystencję luźną, są suche brak wycieków i wysięków wodnych. Charakterystykę utworów czwartorzędu opracowano na podstawie profilu szybu Trapp i szybu Bertha. Najbliższy Szyb Trapp odwzorowano na powierzchnię, w odległości 25 m od zapadliska w narożu budynku mieszkalnego przy ulicy Wojska Polskiego nr 9 po stronie wschodniej. Opisy warstw profilu geologicznego szybu Trapp i Bertha podane są w różnych miarach niemetrycznych i pochodzą z I połowy XIX wieku. Przypowierzchniowe zaleganie utworów nasypowych potwierdzają stare mapy powierzchniowe. Nasypowe utwory stanowią zwały pogórnicze pochodzące z prowadzonych w tym rejonie robót górniczych. Wykazano także warstwy zawodnionego piasku o charakterze kurzawkowym. W zaistniałych uwarunkowaniach górniczych, zostały one prawdopodobnie zdrenowane. Miąższość utworów czwartorzędu określona na podstawie profilu szybu Trapp wynosi 30,96 m. Utwory triasowe Zalegają poniżej utworów czwartorzędu. Są reprezentowane przez warstwy dolomitów kruszconośnych oraz utworów tzw. wapienia podstawowego (Sohlenstein). Dolomity kruszconośne w zakresie strukturalnym rozwinięte są jako dolomity drobnokrystaliczne i zbite o barwie szarej. Są spękane i jamiste, o strukturze ławicowej. Dolomity są zmineralizowane polimetalicznie rudami cynku i ołowiu. Odkruszcowanie występuje w całym profilu, największe w spągowej części warstw dolomitów kruszconośnych. W profilu geologicznym na kontakcie warstw czwartorzędu i utworów triasu, występuje odosobnione zaleganie rud żelaziaka brunatnego. Rudy te zazwyczaj o charakterze gniazdowym zalęgają wśród iłów i piasków w obrębie zerodowanej powierzchni stropu dolomitów kruszconośnych. Zaleganie warstw dolomitów kruszconośnych jest ograniczone do wydłużonego powierzchniowo płatu którego wychodnie przebiegają w przybliżeniu równoleżnikowo po stronie północnej w dalszym oddaleniu i po stronie południowej w bliskim sąsiedztwie. Miąższość dolomitów jest zróżnicowana od kilku do kilkunastu metrów. W budowie geologicznej tego rejonu rozpoznano także zaleganie gniazd rudy żelaziaka brunatnego nad warstwami dolomitów kruszconośnych. Były one eksploatowane w sąsiadującym oddaleniu. W zakresie uwarunkowań tektonicznych, utwory nadkładu charakteryzują się bezładnym zaleganiem (utwory sypkie lub plastyczne), utwory triasu posiadają prawie poziome zaleganie, zmienne w kierunkach wychodni na powierzchnię. W rejonie powstałych zapadlisk generalny przebieg rozciągłości złoża rudnego w dolomitach kruszconośnych posiada kierunek zbliżony do WSW-ENE. 406

5 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Charakterystyka warunków hydrogeologicznych. Utwory czwartorzędu w przypowierzchniowej części do głębokości zapadliska tj. do 4,0 m, nie są zawodnione, nie występuje sączenie wód. Prawdopodobny jest brak zalegania warstwy wodonośnej w utworach czwartorzędu. Także prawdopodobne jest, że w skutek prowadzonej działalności górniczej eksploatacji sąsiedniej rud żelaziaka brunatnego oraz bezpośredniej eksploatacji rud galeny z zawałem stropu, nastąpił drenaż wodny górotworu, co najmniej do poziomu wyrobisk rudnych w dolomitach kruszconośnych Charakterystyka warunków górniczych Dla określenia zakresu metodyki badań geofizycznych konieczne jest przedstawienie sytuacji górnictwa rudnego tj. wyrobisk korytarzowych, wyrobisk eksploatacyjnych, szybów i szybików porudnych. Podstawą charakterystyki dokonanej eksploatacji rudnej jest dokumentacja mapowa. Należy stwierdzić że dla eksploatacji rudnej w mieście Tarnowskie Góry dokumentacja pomiarowo-obliczeniowa i kartograficzna jest zdekompletowana. Mapy górnicze sporządzone są w różnych układach odniesienia i w mierze niemetrycznej. Zaszła konieczność przeliczeń, transformacji i odwzorowania na obowiązujący układ odniesienia. W opisie pominięto całą złożoność problematyki odwzorowania sytuacji górniczej, przeliczenia niemetrycznych miar. Przedstawiona dla potrzeb badań geofizycznych sytuacja górnicza w obowiązującym układzie odniesienia powierzchni została obarczona błędem do ±10 m w kierunku równoleżnikowym W-E i do ±5 m w kierunku południkowym. Wyniki odwzorowania przedstawiono na rysunku Dokonana eksploatacja rud żelaziaka brunatnego Zasięg eksploatacji żelaziaka brunatnego odwzorowano z map górnośląskiego górnictwa rudnego w skali 1: Mapy te nie dokumentują danych o grubości i czasie prowadzenia eksploatacji. Była ona prowadzona w drugiej połowie XIX wieku, systemem z zawałem stropu. Bezpośrednio pod rejonem badań geofizycznych nie odwzorowano prowadzenia eksploatacji żelaziaka brunatnego. Występuje ona sąsiadująco. Najmniejsze odległości eksploatacji rud żelaziaka brunatnego wynoszą: od budynku mieszkalnego przy ulicy Wojska Polskiego nr m po stronie zachodniej i 35 m po stronie północno-wschodniej. od zapadliska w boksach garażowych 35 m po stronie zachodniej i 55 m po stronie północnej, od budynku mieszkalnego przy ulicy Wojska Polskiego nr m po stronie północnej, od zapadliska przy budynku mieszkalnym nr 9 70 m po stronie zachodniej i 50 m po stronie północno-zachodniej, oraz 130 m po stronie północno-wschodniej. Grubość wybierania rudy wynosiła około 2,0 m Dokonana eksploatacja galeny Na sytuację górnictwa rud galeny w analizowanym rejonie składają się: a) pojedyncze wyrobiska korytarzowe, 407

6 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... b) nadsięwłomy z wyrobisk korytarzowych, c) pola eksploatacji galeny, d) szyby porudne. Ad. a) Pojedyncze wyrobiska korytarzowe Odwzorowano szereg pojedynczych wyrobisk korytarzowych. Służyły one do rozpoznania i udostępnienia złoża. Wyrobiska korytarzowe drążono w spągu złoża rudnego w kierunku zbliżonym do biegu rozciągłości warstw tj. WSW-ENE. Podstawowym wyrobiskiem dla tego rejonu górniczego był chodnik badawczo-udostępniający Sowitzer Glück z którego drążono inne chodniki udostępniające. Z tym chodnikiem związane są szyby Trapp i Bertha po stronie wschodniej. Ad. b) Nadsięwłomy z wyrobisk korytarzowych W ówczesnej technice górnictwa rudnego rozpoznawano zaleganie złoża drążąc podsięwłomy i nadsięwłomy. W opiniowanym rejonie odwzorowano dwa nadsięwłomy o wysokości 10,2 m. Przedstawiono je na mapie wyrobisk górniczych rysunek 2.1. Ad. c) Pola eksploatacji galeny Odwzorowano kilka pól eksploatacji galeny. Galena jest rudą siarczkową ołowiu w postaci impregnacji krystalicznych w zbitych dolomitach. Eksploatację galeny prowadzono na głębokości około m tj. w spągowej części zalegania dolomitów kruszconośnych. Rudę wybierano systemem komorowym z zawałem stropu w tych miejscach w których występowało jej nagromadzenie. Prawdopodobna wysokość eksploatacji wynosiła około 2,0 m. Eksploatację galeny prowadzono w latach od 1817 r. do 1829 r. Na mapie wyrobisk górniczych rysunek 2.1 przedstawiono odwzorowane pola eksploatacji galeny. Pod budynkiem nr 13 i w sąsiedztwie budynku nr 11 odwzorowano pole eksploatacji z lat W rejonie budynku nr 9 eksploatację prowadzono w bezpośrednim sąsiedztwie po stronie południowej i wschodniej w dalszych odległościach w latach Zwraca uwagę zapis w książce profilu Szybu Trapp z marca 1819 r. informujący że, w złożu rudnym na głębokości 35,0 m napotkano na starą odbudowę. Ad. d) Szyby porudne Szyby rudne drążono w celu zbadania zalegania złoża rudnego, z potrzeby udostępniania tego złoża rudnego i technicznej możliwości prowadzenia eksploatacji tj. przewietrzania, dowozu materiałów i wydobywania urobku. Z obszarem proponowanych badań geofizycznych wiąże się jedynie szyb Trapp, który stanowił jeden z szybów łączących podstawowy chodnik rozciągłościowy (Sowitzer-Glück). Szyb ten odwzorowano w najmniejszej odległości 13 m po stronie wschodniej od budynku mieszkalnego nr 9. Kolejny, najbliższy szyb (Bertha) znajduje się w większej odległości od zaistniałych zapadlisk. 3. Badania geofizyczne Omówiona w punkcie 2 sytuacja geologiczno-górnicza oraz lokalizacja miejsc katastrofy budowlanej powstałych w pierwszej połowie października zapadlisk Z-1 i Z-2 (fotografia, rys. 3.1) stanowiła podstawę do określenia zakresu badań geofizycznych. Badania geofizyczne metodą mikrograwimetryczną i georadarową w celu określenia zagrożenia powierzchni terenu dla posesji nr 9, nr 11 i nr 13 wraz z przyległymi budynkami garażowymi przy ulicy Wojska 408

7 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Polskiego i przy ulicy Korczaka nr 14 w Tarnowskich Górach zrealizowano w okresie od 21 do 26 października 2002 r. Z-1 garaż posesji nr 13 Deformacje nieciągłe powierzchni terenu Tarnowskie Góry, ul. Wojska Polskiego październik 2002 r. Z-2 budynek na posesji nr 9 Z-2 budynek na posesji nr 9 Rys Deformacje nieciągłe powierzchni terenu powstałe w Tarnowskich Górach przy ul. Wojska Polskiego Fig Discontinual deformations of the ground surface, the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 409

8 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań Pomiary georadarowe Metoda georadarowa należy do grupy metod radiofalowych. Aparatura pomiarowa składa się m. in. z dwu anten: nadawczej i odbiorczej. Antena nadawcza emituje w głąb górotworu krótki impuls falę elektromagnetyczną, która ulega odbiciu, załamaniu i tłumieniu. Najważniejszym zjawiskiem, z punktu widzenia metody georadarowej, jest odbicie fali na granicy dwóch ośrodków różniących się parametrami dielektrycznymi. Fala odbita rejestrowana jest przez antenę odbiorczą. Otrzymany obraz falowy jest odzwierciedleniem budowy geologicznej ośrodka. Głębokość penetracji zależy od częstotliwości użytych anten jak również od warunków geologicznych i wilgotności badanego ośrodka (mających wpływ na tłumienie fali elektromagnetycznej). Im wyższa częstotliwość fali emitowanej w głąb ośrodka geologicznego, tym mniejsza głębokość penetracji, ale za to większa rozdzielczość pomiaru. Zasada ta ma decydujące znaczenie podczas projektowania pomiarów georadarowych. Wynikiem pomiaru jest georadarowa sekcja czasowa, gdzie na osi poziomej jest odległość, a na osi pionowej głębokość. Za pomocą tej metody można określić strefy ośrodka geologicznego różniące się stałą dielektryczną, co w efekcie daje możliwość lokalizacji stref nieciągłości, rozluźnień, pustek Metodyka badań georadarowych Celem badań georadarowych była lokalizacja obszarów naruszonej struktury górotworu pogórniczego zagrożonych powstaniem zapadlisk. Badaniami objęto teren posesji nr 9, 11 i 13 przy ul. Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach pokrywając go 25 profilami o łącznej długości 580 mb. Przy wytyczaniu profili georadarowych korzystano z sieci punktów grawimetrycznych. Umożliwiło to potem łatwą korelację wyników obu metod geofizycznych. Z uwagi na liczne przeszkody terenowe (budynki, ogrodzenia i inne), jak również sam sposób wykonywania pomiarów georadarowych (przeciąganie anten wzdłuż wytyczonego profilu), profile są krótkie i nie pokrywają dokładnie całej sieci grawimetrycznej. Badania wykonano georadarem RAMAC/GPR produkcji szwedzkiej firmy Mala GeoScience stosując anteny nieekranowane o częstotliwości 200 MHz. Krok pomiarowy wynosił 5 cm, sumowanie sygnału 16. Z uwagi na dobry zasięg głębokościowy metody w tych konkretnych warunkach geologicznych, po wykonaniu trzech profili zmieniono nieco parametry pomiarowe, zwiększając okno czasowe. Zastosowane anteny i przyjęte parametry pomiarowe zapewniały głębokość penetracji do około 15 m pod powierzchnię terenu. Na podstawie profilowań prędkości (WARR) ustalono szybkość fali elektromagnetycznej na badanym obszarze v = 9 cm/nsec. Georadar sterowany był nitkowym wyzwalaczem odległościowym. Dokładna lokalizacja profili pomiarowych zamieszczona jest na rysunku Interpretacja badań georadarowych Jako podstawę interpretacji przyjęte zostało założenie, że obszar górotworu w czwartorzędzie naruszonego nad warstwami dolomitowymi charakteryzuje się znacznie mniejszym tłumieniem fali elektromagnetycznej w porównaniu do obszarów sąsiednich. W związku z tym, na wszystkich echogramach poszukiwano stref o wyraźnie zmniejszonym tłumieniu fali e. m., stref o silnej rewerberacji (zdudnieniu ) impulsów, świadczących o dużym zniszczeniu górotworu. Szczególnie wyraźnie strefy takie widać na profilach 9 (rys. 3.3) i 10 (rys. 3.4). 410

9 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie P1 P3 P4 P0 P5 P6 P1 P8 P11 P9 P13 P12 P2 P22 P18 P15 P19 P10 P25 P20 P14 P23 P16 P24 P21 - profil georadarowy - mikrograwimetryczny punkt pomiarowy - wyrobiska górnicze N ul. Marii skłodowskiej-curie y, m ul. Wojska Polskiego ul. Janusza Korczaka P x, m Rys Lokalizacja badań geofizycznych wykonanych przy ul. Wojska Polskiego nr 9, nr 11 i nr 13 w Tarnowskich Górach Fig Localization of geophysical research made near by the buildings no no 9, 11, 13 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 411

10 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... garaże istniejące zapadlisko E Z-1 obszar zagrożony ekspansją pustki eksploatacyjnej ku powierzchni terenu Rys Profil georadarowy nr 9 wykonany na posesji nr 11 i nr 13 przy ul. Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach Fig Georadar profile no 9 located near by the buildings no 11 and no 13 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry W 412

11 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie S budynek nr 11 N strefa silnie zniszczonego górotworu zagrażająca powstaniem zapadliska terenu Rys Profil georadarowy nr 10 wykonany na posesji nr 11 przy ul. Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach Fig Georadar profile no 10 the located near by buildings no 11 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 413

12 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań Pomiary mikrograwimetryczne Grawimetria stosowana zajmuje się badaniem budowy geologicznej oraz prognozowaniem rozwoju procesów fizycznych zachodzących w górotworze. Zalicza się tutaj również badania takich procesów fizycznych, które powodują powstanie deformacji nieciągłych powierzchni terenu. Generują one szczególne zagrożenie dla posadowionych na niej obiektów. Metoda jest znamienna w tym, że każda niejednorodność w rozkładzie gęstości ośrodka skalnego generuje swoje własne pole grawitacyjne, w którym rozkład wartości siły przyciągania uzależniony jest przede wszystkim od różnicy gęstości skał ją budujących i otaczających. Rozkład ten jest również funkcją rozmiarów, kształtu i głębokości występowania tej niejednorodności, zwanej ogólnie ciałem zaburzającym. Takimi ciałami są np. jednostki strukturalne i tektoniczne, formy antropogeniczne, pustki poeksploatacyjne i krasowe, wymycia sufozyjne i deformacje nieciągłe powierzchni terenu Metodyka badań mikrograwimetrycznych Pomiary przyspieszenia siły ciężkości przeprowadzono nowoczesnym grawimetrem typu Scintrex CG-3 Autograv produkcji kanadyjskiej. Stanowi on własność Zakładu Geofizyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Przyrządy tej klasy zapewniają uzyskanie najwyższej (w stosunku do innych typów grawimetrów) dokładności pomiarów, wynoszącej około 0,010 mgal i powtarzalności wyników w granicach 0,005 mgal. Pomiary grawimetryczne w rejonie badań wykonano metodą punktów pośrednich. Ciągi pomiarowe dowiązywano do lokalnego punktu bazowego (obok budynku nr 13). Dowiązania ciągów pozwoliły również wyeliminować krótkookresowe dryfty zera przyrządu. Średnioi długookresowe zmiany miejsca zera grawimetru, spowodowane głównie składową pionową sił luni-solarnych, eliminowane były w czasie pomiarów poprzez program wewnętrzny przyrządów CG-3, zgodnie z algorytmem Longmana. Poprawki luni-solarne mogą osiągać 0,04 mgal/h, a w ciągu dnia mogą zmieniać się nawet o 0,3 mgal. Zaplanowana i zrealizowana siatka badawcza objęła swym zasięgiem obszar o powierzchni około 5000 m 2 i została utworzona przez 140 punktów pomiarowych odległych od siebie o 4 i 8 m. Dla wszystkich punktów pomiarowych wyznaczono metodą niwelacji wysokości z dokładnością ±1 cm. Powtórzone pomiary grawimetryczne umożliwiły obliczenie średniego błędu kwadratowego pojedynczego pomiaru, który wyniósł 0,006 mgal, co odpowiada możliwościom technicznym i potwierdza wysoką dokładność zastosowanego sprzętu pomiarowego. Odchylenie standardowe pojedynczego pomiaru wykazywane każdorazowo na monitorze przyrządu w trakcie wykonywania obserwacji wahało się w granicach od 0,002 mgal do 0,010 mgal, a w trudnych warunkach pomiarowych, sporadycznie, wartość ta dochodziła do 0,012 mgal Wyniki badań mikrograwimetrycznych Anomalie w redukcji Bouguera W celu porównania ze sobą pomierzonych wartości siły ciężkości wszystkie obserwacje grawimetryczne sprowadzone zostały do tego samego poziomu odniesienia za pomocą redukcji Bouguera, na którą składają się dwie poprawki siły ciężkości: 414

13 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie poprawka wolnopowietrzna (Faye a) - eliminująca wpływ wysokości położenia punktu pomiarowego względem poziomu odniesienia, poprawka Bouguera - eliminująca składową pionową siły przyciągania kompleksu skalnego ograniczonego płaszczyznami poziomymi przechodzącymi przez: punkt pomiarowy i poziom odniesienia. Poprawki Bouguera obliczono przyjmując dla utworów warstwy redukowanej gęstość objętościową wynoszącą 2, kg m -3. Po zredukowaniu pomiarów grawimetrycznych do przyjętego poziomu odniesienia wnioski geologiczne można wyciągać porównując w każdym punkcie pomiarowym zredukowaną wartość siły ciężkości z jej wartością normalną. Wartość normalną siły ciężkości obliczono wzorem Moritza z 1984 r. odnoszącym się do powierzchni odniesienia GRS-80 opracowanej przez Moritza. Różnicę w danym punkcie, pomiędzy wartością siły ciężkości zredukowaną do poziomu odniesienia i wartością normalną nazywa się anomalią siły ciężkości. Rozkład tych anomalii wskazuje na stopień niejednorodności rzeczywistego rozkładu mas w ośrodku skalnym w stosunku do jednorodnego rozkładu mas w elipsoidzie odniesienia. Rozkład anomalii siły ciężkości w redukcji Bouguera obliczony dla gęstości utworów przypowierzchniowych równej 2, kg m -3 jest przedstawiony na rysunku nr 3.5. Transformacja pomierzonego pola siły ciężkości Zastosowane metody transformacji pomierzonego pola anomalii siły ciężkości oraz przyjęte parametry transformacji zostały ukierunkowane na rozpoznanie utworów czwartorzędowych oraz ich bezpośredniego podłoża stropowej partii triasu. W wyniku transformacji uzyskano anomalie regionalne siły ciężkości metodą aproksymacji wielomianem pierwszego stopnia i anomalie rezydualne pochodzące od utworów czwartorzędowych i stropowej partii podłoża triasowego. Anomalie regionalne odwzorowują oddziaływanie głębszych partii triasu. Mapę anomalii rezydualnych siły ciężkości obliczonych metodą aproksymacji wielomianem 1 stopnia przedstawiono na rysunku Interpretacja badań mikrograwimetrycznych Grawitacyjne oddziaływanie ośrodka triasowego, śledzić można na podstawie rozkładu anomalii siły ciężkości Bouguera (rys. 3.5). Na obszarze zdjęcia grawimetrycznego anomalie Bouguera zmieniają się od +0,072 mgal do 0,068 mgal. Największe wartości występują w północno-zachodniej części rejonu prac i maleją w kierunku południowo-wschodnim. Na tej podstawie można stwierdzić, iż utwory triasu zalegają płycej w północno-zachodniej części rejonu prac. W rozkładzie anomalii Bouguera wyraźnie zaznacza się strefa podwyższonego gradientu poziomego anomalii, przebiegająca wzdłuż linii od punktu o współrzędnych x=10 m, y=10 m do punktu x=65 m, y=50 m. Świadczy ona o występowaniu granicy rozdzielającej utwory znacznie różniące się gęstością objętościową. Zwrócić tez trzeba uwagę na dwa widoczne największe zaburzenia pola grawitacyjnego, na północny zachód od budynku nr 13 i w rejonie budynku nr 14 przy ulicy Korczaka. Występują tam lokalne strefy obniżonej gęstości, które mogą odpowiadać zlokalizowanym w tych rejonach polach starej eksploatacji górniczej. 415

14 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... N ul. Wojska Polskiego ul. Marii skłodowskiej-curie ul. Janusza Korczaka m m - zapadliska powstałe w październiku 2002 r. - nadsięwłomy - wyrobiska górnicze Rys Rozkład mikroanomalii siły ciężkości w redukcji Bouguera przy ul. Wojska Polskiego nr 9, nr 11 i nr 13 w Tarnowskich Górach Fig Distribution of the Bouguer microanomalies near by the buildings no 11 and 13 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 416

15 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie y, m N ul. Wojska Polskiego ul. Marii skłodowskiej-curie ul. Janusza Korczaka x, m - zapadliska powstałe w październiku 2002 r. - nadsięwłomy - mikrograwimetryczny punkt pomiarowy - izolinie co 0,005 mgal - wyrobiska górnicze - ujemna mikroanomalia siły ciężkości Rys Rozkład mikroanomalii rezydualnych siły ciężkości aproksymowanych wielomianem pierwszego stopnia przy ul. Wojska Polskiego nr 9, nr 11 i nr 13 w Tarnowskich Górach Fig Distribution of the residual microanomalies of gravity approximated by polynomial order 1 near by buildings no no 9, 11 and 13 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 417

16 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... D C E N ul. Wojska Polskiego ul. Marii skłodowskiej-curie ul. Janusza Korczaka A B - zapadliska powstałe w październiku 2002 r. - nadsięwłomy - wyrobiska górnicze - obszar zagrożony wystąpieniem deformacji nieciągłych powierzchni terenu wyzanczony na podstawie badań mikrograwimetrycznych i georadarowych Rys Strefy zagrożone możliwością występowania zapadlisk wyznaczone na podstawie wyników badań grawimetrycznych i radarowych przy ul. Wojska Polskiego nr 9, nr 11 i nr 13 w Tarnowskich Górach Fig Safety hazardous zones predicted on the base of microgravity and georadar near by buildings no no 9, 11 and 13 of the Wojska Polskiego Street, Tarnowskie Góry 418

17 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Efekt grawitacyjny pochodzący od kompleksu przypowierzchniowego obejmującego utwory czwartorzędu i stropowej części triasu jest widoczny na mapie anomalii rezydualnych. Wyróżnić trzeba ujemne mikroanomalie grawimetryczne, które zlokalizowane są w rejonie zapadlisk Z-1 i Z-2 oraz w obrębie posesji nr 11. Są one jednocześnie usytuowane w pasie względnie ujemnych anomalii o kierunku SW-NE, co może oznaczać strefę górotworu o podobnym stopniu i źródle jego naruszenia starymi pracami górniczymi, a w konsekwencji zwiększoną podatnością na ekspansje pustek ku powierzchni terenu. Na uwagę zasługują również ujemne anomalie rezydualne w obrębie pól poeksploatacyjnych i szybu Trapp. Anomalie te mają zapewne swoje źródło w rozluźnionych utworach czwartorzędowych, a rozluźnienia mogły powstać na drodze sufozyjnego przemieszczenia piasków do pustek poeksploatacyjnych i ich ekspansji ku powierzchni terenu Wnioski z badań geofizycznych Analiza wyników badań geofizycznych, tj. mikrograwimetrycznych i georadarowych upoważnia do sformułowania następujących uwag: 1. wyniki badań grawimetrycznych w postaci mapy anomalii siły ciężkości w redukcji Bouguera przedstawione są na rysunku 3.5. Dokonana interpretacja wyników tych badań wskazuje, iż rozkład regionalny anomalii siły ciężkości silnie związany jest z morfologią stropu utworów triasowych. W obrazie grawimetrycznym występuje strefa podwyższonego gradientu poziomego anomalii siły ciężkości związana z występowaniem dyslokacji lub kontaktu utworów różniących się gęstością, 2. ujemne mikroanomalie rezydualne siły ciężkości, przedstawione na rys. 3.6 wiążą się z występowaniem stref rozwoju form silnie zdegradowanego starą eksploatacją górniczą górotworu zagrożonego ekspansją pustek poeksploatacyjnych ku powierzchni terenu. Intensywność występowania tych form jest proporcjonalna do wielkości amplitudy wydzielonych anomalii ujemnych, 3. opisane wyżej mikrograwimetryczne anomalie ujemne, potwierdzone badaniami georadarowymi zaznaczone są na rys. 3.7 literami od A do E. Obszary te wymagają rozpoznania otworami wiertniczo-kontrolnymi w celu likwidacji zagrożenia powierzchni terenu powstaniem deformacji nieciągłych na badanym obszarze, 4. rozkład mikroanomalii rezydualnych siły ciężkości aproksymowanych wielomianem pierwszego stopnia pozostaje w dużej zgodności z odwzorowaną sytuacją górniczą na mapie wyrobisk górniczych. Charakterystyczna jest lokalizacja tych mikroanomalii w rejonach powstałych zapadlisk Z-1, Z-2, a jednocześnie w bezpośrednim sąsiedztwie elementów sytuacji górnictwa rudnego takich jak krzyżujące się wyrobiska korytarzowe i wydrążone w tych miejscach nadsięwłomy, 5. zadawalającą interpretację badań geofizycznych w odniesieniu do określania naruszonych stanów górotworu uzyskuje się, gdy obszar badań jest powierzchniowo większy i w nim zawarte są podstawowe czynniki kształtujące efekt grawitacyjny. 4. Ocena zagrożenia powierzchni ze strony górnictwa rudnego Przedstawiono ją odrębnie dla górnictwa rud żelaziaka brunatnego i odrębnie dla górnictwa rud cynku i ołowiu. 419

18 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań Ocena zagrożenia powierzchni terenu ze strony wyrobisk po eksploatacji żelaziaka brunatnego Bezpośrednio pod opiniowanymi budynkami i garażami przy ulicy Wojska Polskiego nr 13, 11 i 9 w Tarnowskich Górach nie była prowadzona eksploatacja żelaziaka brunatnego, którą odwzorowano w większej odległości po stronie zachodniej, północnej i północno-wschodniej. Uznaje się, że eksploatacja żelaziaka brunatnego nie pozostaje w związku przyczynowym z możliwością powstawania zapadlisk Z-1 i Z-2. Eksploatacja ta nie będzie kształtowała zagrożenia dla powierzchni w rejonie posesji nr 13, 11 i 9 przy ulicy Wojska Polskiego Zagrożenie ze strony wyrobisk po eksploatacji galeny Ad. a. Pojedyncze wyrobiska korytarzowe Są to wyrobiska o ograniczonych rozmiarach o wysokości i szerokości około 2 m. Były drążone w spągu złoża rudnego. W opiniowanym rejonie odwzorowano szereg wyrobisk korytarzowych, blisko sąsiadujących i krzyżujących się. Nie można wykluczyć że wyrobiska takie uległy w całości zawałowi. Zazwyczaj posiadają zmniejszony przekrój. W rejonach krzyżowania się wyrobisk istnieją korzystne warunki do powstawania zawaliska. Wówczas może dojść do kontaktu strefy zawału lub spękań z nadległymi utworami czwartorzędu. Powstają wówczas warunki do sufozyjnych oddziaływań, które w wieloletnim okresie skutkują powstaniem zapadliska na powierzchni. W opiniowanym przypadku czas ten wynosił ponad 160 lat. Zapadliska Z-1 w budynku garaży i Z-2 w narożu budynku mieszkalnego nr 9 powstały na powierzchni w bezpośrednim sąsiedztwie odwzorowanych, krzyżujących się wyrobisk korytarzowych (rys. 2.1). Badania geofizyczne potwierdziły, że ujemne anomalie rezydualne siły ciężkości wskazują na występowanie górotworu silnie naruszonego (rys. 3.6). W zaistniałym przypadku możliwość powstania strefy obwału w obrębie krzyżowania się wyrobisk korytarzowych stanowiła jedynie częściowy związek przyczynowy powstania zapadliska. Szczególnie niekorzystna jest tu okoliczność odwzorowania nadsięwłomów, co przedstawiono w dalszej części. Z analizy oceny możliwości kształtowania zagrożenia dla powierzchni wynika konieczność, ażeby taka odwzorowana sytuacja górnicza zwłaszcza w niekorzystnych warunkach geologiczno-górniczych była obowiązkowo objęta badaniami geofizycznymi. Jeżeli one potwierdzają występowanie znaczących ujemnych anomalii rezydualnych, wówczas oznacza to że górotwór jest strukturalnie naruszony a ekspansja pustek eksploatacyjnych jest rozwinięta. Powstanie zapadliska jest tylko funkcją czasu i nasilenia niekorzystnych zewnętrznych uwarunkowań (np. pory roku hydrologicznego). Ad. b. Nadsięwłomy z wyrobisk korytarzowych W chodniku rozciągłościowym Sowitzer Glück w miejscu skrzyżowania z innymi chodnikami, odwzorowano dwa nadsięwłomy (rys. 2.1). Jeden jest w rejonie krzyżujących się kilku wyrobisk. Pozostaje w bezpośrednim związku przyczynowym z powstawaniem zapadliska Z-1 w budynku garaży. Dokumentowana wysokość wynosi 4 7 łatra tj. w przeliczeniu 10,2 m. Drugi nadsięwłom odwzorowano w miejscu skrzyżowania chodnika Sowitzer Glück z innym chodnikiem. Odwzorowane nadsięwłomy są przesunięte w stosunku do stanu 420

19 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie pomiarowego z badań geofizycznych o odległość 3-5 m po stronie zachodniej. Badania geofizyczne potwierdziły zatem dobre odwzorowanie obu nadsięwłomów. Wskazały także na występowanie dwóch dużych anomalii rezydualnych siły ciężkości. Powstanie dwóch zapadlisk Z-1 i Z-2 na powierzchni pozostaje w związku przyczynowym z obszarem krzyżujących się chodników z których wydrążono nadsięwłomy o wysokości 10,2 m. Ta sytuacja górnicza spowodowała procesy sufozyjnego oddziaływania w obręb nie w pełni zaciśniętych wyrobisk porudnych (chodników), skutkujące powstawaniem i ekspansją pustek w górotworze aż do ich zaistnienia na powierzchni terenu (nadsięwłomy nie były metodycznie likwidowane). W obszarze powstałych zapadlisk badania geofizyczne dokumentują występowanie silnie naruszonego górotworu. Obecnie ukształtował się stan równowagi geodynamicznej wyrażający stosunek oporu mas wypełniających pustki górotworu i sąsiadujących wyrobisk korytarzowych do naporu utworów czwartorzędu. Ad. c. Pola eksploatacji galeny Jak to już podkreślono, eksploatacja galeny była prowadzona na głębokości około m od powierzchni, o wysokości wybierania około 2 m, systemem komorowym z zawałem stropu. Galenę wybierano w latach Dolomity zawierające impregnację galeny są skałami zwięzłymi, o daleko korzystniejszych parametrach wytrzymałościowych aniżeli dolomity w których wybierano galmany. Rozliczne są przypadki z rejonu górnictwa tarnogórskiego potwierdzające występowanie nie w pełni zarabowanych wyrobisk-komór poeksploatacyjnych. Funkcją czasu pozostaje postępująca deformacja górotworu i zaciskanie pustek poeksploatacyjnych. W przypadkach przerwania skał stropowych dolomitu istnieje możliwość bezpośredniego kontaktu z utworami czwartorzędowymi a także sufozyjnego oddziaływania i powstania tą drogą deformacji na powierzchni aż do deformacji nieciągłych. W obszarze badań geofizycznych odwzorowano pola eksploatacji galeny. Rozkład mikroanomalii rezydualnych siły ciężkości potwierdza występowanie ujemnych anomalii (rys. 3.6) z odwzorowanymi polami dokonanej eksploatacji. Zwłaszcza rozkład ten jest wyraźny w rejonie budynku nr 11 a także budynku nr 14 (przy ul. Korczaka) rysunek 3.6. Mieszkańcy sąsiadujących budynków po stronie północnej ulicy Wojska Polskiego wskazywali na odczuwalne w ubiegłych latach uciążliwości w użytkowaniu budynków mieszkalnych (pękanie szyb, zarysowania ścian wewnętrznych, deformację stolarki). Oznacza to, że mimo znacznego upływu czasu (ponad 160 lat) postępuje deformacja górotworu w rejonach prowadzonej eksploatacji blendy. W tzw. normalnych warunkach zewnętrznego oddziaływania oczekiwać należy dalszego przebiegu deformacji górotworu i powierzchni, skutkującego opiniowanymi uciążliwościami dla użytkowników budynków. Każdy inny przypadek ingerencji zewnętrznej typu katastroficznego (np. długotrwałe, burzowe opady deszczów, niekontrolowane spływy wód w obręb naruszonego górotworu) mogą zaktywizować proces deformacji górotworu aż do powstania deformacji nieciągłych tj. lejów i zapadlisk na powierzchni. Dla śledzenia procesu dynamiki górotworu aktywizowanego przez starą eksploatację galeny jest istotne wykonanie kolejnej serii badań geofizycznych. Przyrosty ujemnych rozkładów rezydualnych mikroanomalii siły ciężkości będą wskazaniem czy proces dezintegracji górotworu nadal postępuje i jakie może stwarzać zagrożenia dla powierzchni. 421

20 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... Ad. d. Szyby porudne Szyby i szybiki porudne stwarzają największe zagrożenia dla powierzchni. Z reguły brak udokumentowania ich likwidacji. W opiniowanym rejonie odwzorowano szyb Trapp o głębokości 43,7 m z marca 1819 r. rysunek 3.1. Jest on usytuowany w brzeżnym-wschodnim obszarze badań geofizycznych. Jak wynika z badań geofizycznych (rys. 3.6, rys. 3.7) z szybem Trapp powiązano ujemny rozkład mikroanomalii siły ciężkości uzyskany punktowo z sąsiedztwem szybu po stronie północno-zachodniej wskazano jako obszar E możliwego zagrożenia dla powierzchni (rys. 3.7). Ta pomierzona punktowo ujemna mikroanomalia nie jest powiązana z odwzorowaniem szybu Trapp. Na podstawie dotychczasowych badań terenu w miejscu odwzorowania szybu Trapp można powiedzieć że jest on w całości zasypany i charakteryzuje się mniejszą gęstością od naturalnego otoczenia. Ponieważ w tej części miasta w związku z prowadzoną eksploatacją rudną i żelaziaka brunatnego jest szereg innych szybów to z uwagi na brak udokumentowania ich likwidacji, należy te szyby pilnie odwzorować i stwierdzić czy z ich strony może wystąpić dla powierzchni znaczące zagrożenie i czy mogą powstać leje lub zapadliska. Korzystając z zasady analogii regionalizmu uwarunkowań górniczych, w dalszym postępowaniu po odwzorowaniu wszystkich szybów na powierzchni, w metodyce badawczej można ograniczyć się do wyboru charakterystycznych analitycznie szybów i w przypadku stwierdzenia, że są one zasypane i pustki nie występują (brak bądź małe mikroanomalie siły ciężkości), wówczas badanie geofizyczne tych szybów można odnieść do większego spektrum obszaru ich występowania (ma to istotne znaczenie dla rozmiaru kosztów prac badawczych). Na podstawie obecnego zakresu badań geofizycznych stwierdza się, że dla opiniowanych nieruchomości przy ulicy Wojska Polskiego nr 13, 11, 9 i budynków garaży a także dla budynku nr 14 przy ulicy Korczaka w Tarnowskich Górach nie występują zagrożenia ze strony starych wyrobisk porudnych w tym także ze strony szybu Trapp Zmiana warunków wodnych Eksploatacja górnicza zazwyczaj skutkuje wielorakimi uwarunkowaniami tzw. zmianami warunków wodnych. W tym względzie przeanalizowano zmiany warunków hydrogeologicznych jakie odnotowano w Kopalni Zabytkowej w Tarnowskich Górach wskutek ograniczenia poboru wody pitnej dla mieszkańców miasta i innych użytkowników. Wskutek zmniejszenia poboru wody z ujęć wodnych (Kaehler) w okresie II połowy 2001 r. do lipca 2001 r., nastąpiło podwyższenie lustra wody o około 4 m. W odniesieniu do chodnika rozciągłościowego Sowitzer Glück z którym związane jest powstawanie zapadlisk, podwyższony poziom wód, pozostawał poniżej biegu chodnika. Nie zaistniały także warunki do przepływu wód w obrębie tego chodnika. Analiza zaistniałych czasowych zmian hydrogeologicznych w odniesieniu do sytuacji odwzorowanych wyrobisk górniczych uzasadnia stwierdzenie, że nie wystąpiły zmiany warunków wodnych które w terenie badań geofizycznych mogłyby skutkować związkiem przyczynowym z powstaniem ruchów aktywacji górotworu i zapadlisk powierzchni. 422

21 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie 4.4. Określenie przyczyn powstawania deformacji nieciągłych na powierzchni: Powstanie dwóch zapadlisk Z-1 w budynkach garaży samochodowych na posesjach nr 13 i nr 11 oraz Z-2 w narożu budynku mieszkalnego nr 9 w ulicy Wojska Polskiego w Tarnowskich Górach, pozostaje w podstawowym związku przyczynowym z odwzorowanym chodnikiem rozciągłościowym Sowitzer Glück z którego w miejscu skrzyżowania z innymi wyrobiskami korytarzowymi, wydrążone zostały nadsięwłomy o wysokości 10,2 m. Postępująca w tych miejscach deformacja górotworu - obwał i spękania doprowadziły do ekspansji pustek w górotworze i kontaktów z utworami czwartorzędowymi. Wieloletnie oddziaływania procesów sufozyjnych w obrębie naruszonego strukturalnie górotworu kształtowały napięte stany aż do powstania deformacji nieciągłej. W powstaniu tego procesu maja udział egzogenne-zewnętrzne warunki a zwłaszcza proces wgłębnej infiltracji wód i sufozyjnego jej oddziaływania, wyrażający się niekontrolowanym, punktowym spływem wód deszczowych z połaci dachowych. W zaistniałej sytuacji ukształtował się względny stan statycznej równowagi górotworu. Mogą go zakłócić dynamiczne procesy zmian warunków hydrologicznych np. katastrofalne, burzowe o większej częstotliwości opady. Podstawowym działaniem zapobiegawczym jest uporządkowanie spływu wód powierzchniowych, zlikwidowanie wszelkich niekontrolowanych spływów, zapewnienie szczelności i sprawności działania sieci kanalizacyjnych i wodociągowych Ocena zagrożenia dla powierzchni ze strony dawnych wyrobisk Powyżej przedstawiono charakterystykę elementów składających się na odwzorowaną sytuację górniczą. Mają one określone możliwości ujemnego oddziaływania na powierzchnię. Badania geofizyczne wskazały na występowanie obszarów większych zaburzeń pola grawitacyjnego. Pozostają one w szczególności w związku przyczynowym z odwzorowanymi polami dokonanej eksploatacji galeny. Badania georadarowe wskazały na występowanie strefy silnie zniszczonego górotworu zagrażającej powstaniem zapadliska w rejonie budynku mieszkalnego nr 11 przy ulicy Wojska Polskiego i nr 14 przy ulicy Korczaka. Dotychczas stwierdzono powstawanie uciążliwości dla mieszkańców wskutek postępującej deformacji powierzchni terenu i budynków. Na obszarze wykonanych badań geofizycznych w doraźnym postępowaniu uznaje się za celowe: stabilizację punktów linii obserwacyjnej odpowiadającej przebiegowi i chodnika rozciągłościowego Sowitzer-Glück w linii zapadlisk Z-1 i Z-2 o długości około 100 m tj. na zachód od budynków garażowych-zapadliska Z-1 do poza obręb szybu Trapp. Wykonywać należy pomiary wysokościowe i długościowe punktów i boków linii pomiarowej. Spełniać one winny Zasady projektowania geodezyjnych pomiarów deformacji powierzchni określone przez Główny Instytut Górnictwa seria: Instrukcje No 12-Katowice 2000 r. Należy uzyskać dużą dokładność pomiarów z uwagi na spodziewane małe wielkości deformacji, Stabilizację znaków ściennych w budynkach mieszkalnych nr 11 i nr 9 ulicy Wojska Polskiego i budynku mieszkalnym nr 14 przy ul. Korczaka w Tarnowskich Górach i ziemnych wokół nich. Wystarczające jest wykonywanie pomiarów niwelacyjnych 423

22 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... w układzie lokalnym, w powiększających się odstępach czasowych, po okresach pół roku hydrologicznego i szczególnie burzliwych-długotrwałych opadach deszczowych Określenie sposobu zabezpieczenia powstałych zapadlisk Należy pilnie wykonać prace związane z likwidacją powstałych zapadlisk, w odniesieniu do budynków garażowych zapadliska Z-1 z tego powodu ażeby zapobiec powstawaniu dalszych szkód a w odniesieniu do zapadliska w narożu budynku mieszkalnego nr 9 przy ulicy Wojska Polskiego-zapadlisko Z-2 ażeby przeciwdziałać niekorzystnemu oddziaływaniu jesienno-zimowej pory roku hydrologicznego. W Ekspertyzie stanu technicznego budynków garaży... z dnia r. rozdział 2 podano podstawowe wskazania dotyczące zasypywania zapadlisk (Prowadzono wspólne oględziny z rzeczoznawcą budowlanym). Do zasypania zapadlisk w budynku garaży Z-1 wskazanym jest używanie kruszywa ze skał zwięzłych. Zwraca się uwagę żeby to nie były dolomity tzw. czerwone pochodzące z powierzchniowych, zwietrzałych partii zalegania, niejednokrotnie skrasowiałe i mocno zanieczyszczone. Na podstawie obmiarów określono, że do likwidacji zapadliska Z-1 może być potrzebne kruszywo mocnych skał o granulacji w klasie orzech-kostka (od 30 mm do 120 mm) w ilości około 65 m 3.Zasypanie zapadliska w narożu budynku mieszkalnego nr 9 przy ulicy Wojska Polskiego należy prowadzić wg wskazań podanego w ekspertyzie stanu technicznego rozdział 2, str. 6. Są one istotne dla zbliżonego odtworzenia zniszczonej powierzchni ogrodowej. Do zasypania zapadliska może być potrzebne kruszywo mocnych skał o analogicznej klasie granulacji, w ilości ok. 45 m³, piasku ziarnistego w ilości 10 m 3 oraz warstwę rudnej ziemi w ilości 4 m 3. W miarę postępującego procesu zagęszczania utworów nasypowych, ewentualne ubytki należy uzupełniać. Zalecane przesypywanie kruszywa piaskami różnoziarnistymi i polewanie roztworem gliny-iłów ma na celu upodobnienie nasypowych utworów do naturalnego podłoża w zakresie wgłębnej infiltracji wód opadowych. Wskazane jest dokumentowanie czynności związanych z likwidacja zapadlisk Z-1 i Z-2. Analiza uwarunkowań górniczo-geologicznych wskazuje że może mieć miejsce postępująca ekspansja pustek poeksploatacyjnych w zasięgu oddziaływania pola dokonanej eksploatacji blendy, ale w perspektywie upływu ok. 160 lat oddziaływania skutkuje ona objawami małych deformacji ciągłych. Stanowią one jedynie uciążliwość w użytkowaniu budynków. 5. Wnioski Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych odwzorowanej sytuacji górniczej w rejonie posesji nr 13, nr 11, i nr 9 w Tarnowskich Górach oraz wykonanych badań geofizycznych wskazują na potrzebę w pierwszej kolejności: odwzorowania sytuacji górniczej krzyżujących się wyrobisk korytarzowych i wydrążonych z nich nadsięwłomów, przeglądu wskazanych zagrożeń na powierzchni, w zakresie stanu sprawnegoszczelnego biegu wód, ogrodzenia-wyłączenia z użytkowania miejsca możliwego powstania zapadliska (np. teren szkolny, przedszkola itp.). Obszar objęty badaniami geofizycznymi stanowi małą część powierzchni zabudowy miejskiej w której w XIX wieku prowadzono eksploatację galeny oraz żelaziaka brunatnego. 424

23 WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Zatem w tym obszarze występują wszystkie możliwe zagrożenia dla powierzchni przyporządkowane opisanym elementom sytuacji górniczej. Należy mieć na uwadze, że dalsze sąsiadujące zabudowane tereny objęte były analogiczną eksploatacją rudną. Z Wniosków z badań geofizycznych wynika wskazanie, że obszary o zwiększonych mikrograwimetrycznych anomaliach ujemnych, potwierdzone badaniami georadarowymi, wymagają szczegółowego rozpoznania otworami wiertniczo-kontrolnymi w celu likwidacji zagrożenia powierzchni terenu powstaniem deformacji nieciągłych na badanym obszarze. Oznacza to także kosztowne prace w zakresie likwidacji i doszczelnienia pustek w naruszonym górotworze. Prace badawcze dla oceny i likwidacji zagrożeń górniczych dla powierzchni stanowić będą znaczne obciążenie dla Gminy. Ewentualnych środków finansowych należy poszukiwać w interpretacji Ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo Geologiczne i Górnicze art. 96. Z uwagi na społeczne znaczenie problemu poszukiwać należy innych możliwości finansowania np. ze środków Unijnych, Ochrony Środowiska itp. Względy bezpieczeństwa wymagają pilnych i racjonalnych działań. W zaistniałej sytuacji konieczne są doraźne działania w zakresie postępowania profilaktycznego. W dalszym profilaktycznym postępowaniu jako zasadę należy przyjąć: 1. Typizację obszarów powierzchni możliwego największego zagrożenia dla użytkowników powierzchni (przedszkola, szkoły, budynki mieszkalne itp.), 2. Dokonanie dla takiej rejonizacji odwzorowania szczegółowych warunków górniczo-geologicznych na mapy powierzchni i wskazanie możliwości wystąpienia zagrożenia dla powierzchni ze strony: nadsięwłomów i krzyżujących wyrobisk korytarzowych, starych szybów porudnych, pól dokonanej eksploatacji rudnej. 3. Dla odwzorowanych warunków górniczo-geologicznych i wskazanych możliwości wystąpienia potencjalnego zagrożenia należy dokonać wyboru metod badań (geofizycznych, wiertniczych itp.), 4. Zabezpieczenie wykonawstwa ustaleń wynikających z odwzorowania sytuacji górniczej oraz zastosowanej metodyki badań. Przedstawiona publikacja została wykonana m in. w ramach projektu badawczego KBN 8T12 A (um ). Literatura [1] Fajklewicz Z. 1964: Badanie możliwości zastosowania pomiarów mikrograwimnetrycznych w celu wykrywania pustek zawałowych na terenie miasta Chorzowa. Arch. KWK Barbara Wyzwolenie, Chorzów. [2] Fajklewicz Z., Mój H., Paul J., Radomiński J. 2000: Zastosowanie mikrograwimetrii do eliminacji zagrożeń wynikających z dokonanej eksploatacji górniczej w budowie obwodnic Bytomia i Piekar Śląskich, Mat. Symp. Warsztaty 2000 nt Zagrożenia naturalne w górnictwie, [3] Fajklewicz Z. 1967: Zastosowanie metod geofizycznych do wykrywania uskoków i pustek w górotworze Ochrona Terenów Górniczych. Wyższy Urząd Górniczy w Katowicach, nr 2. [4] Fajklewicz Z. 1980: Mikrograwimetria górnicza. Wyd. Śląsk Katowice, stron

24 Z. FAJKLEWICZ, J. PAUL, J. RADOMIŃSKI, E. STEWARSKI Analiza skuteczności badań... [5] Fajklewicz Z. 1990: Application of Microgravimetry Method to Detection of Subsurface Cavities and Prediction of Rock Bursts. Advances in Coal Geophysics, Editor R.K.Verma, AEG-India, Hyderabad, [6] Fajklewicz Z., Radomiński J. 1999: Mikrograwimetryczna ocena zagrożenia powierzchni terenu nie zlikwidowanymi szybami górniczymi. Archiwum Górnictwa AGH, [7] Fajklewicz Z. 2001: Znaczenie badań geofizycznych w procesie przywracania wartości użytkowych terenom naruszonym dokonaną eksploatacją górniczą. Konf. Geofizyka w inżynierii i ochronie środowiska dla potrzeb samorządności lokalnej, Dębe, marzec 2001, Mat. Symp. Warsztaty 2001 Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym, Wieliczka 29 maj 1 czerwiec, Wieliczka, [8] Karczewski J., Tomecka-Suchoń S., Ziętek J. 1999: On some problems to localize post-exploitation mining holes with Ground Penetrating Radar, Acta Geodetica and Geophysica Hungarica, vol. 34, [9] Karczewski J., Ziętek J. 2002: Wykorzystanie metody georadarowej w geofizyce środowiska, Publ. Of the Inst. of Geoph. Polish Academy of Science, Warszawa. [10] Karczewski J., Ziętek J., Tomecka-Suchoń S. 2001: Zastosowanie metody georadarowej do rozwiązywania zagadnień geotechnicznych, Konf. Nauki o Ziemi w badaniach podstawowych, złożowych i ochronie środowiska na progu XXI wieku, Kraków. [11] Radomiński J. 2002: Rola metody mikrograwimetrycznej w ocenie zagrożenia powierzchni terenu zjawiskami zapadliskowymi. Międzynarodowa Konferencja. pt. Europejskie dziedzictwo górnictwa złota na terenie Głuchołaz i Zlatych Hor. Współpraca merytoryczna Katedra Geomechaniki Budownictwa i Geotechniki oraz Zakład Geofizyki AGH w Krakowie. Głuchołazy marzec 2002 r. Efficacy of the geophysical research due to minimalized of building catastrophe on the post exploited areas in Tarnowskie Góry The microgravity and georadar measurements were made for detection of ground surface discontinual deformations due to existence of underground mining exploitation which caused the buildings catastrophe, site Tarnowskie Góry. Przekazano: 28 marca 2003 r. 426