Stan obecny i nowo projektowane zabezpieczenie komory Saurau wraz z wyrobiskami przylegającymi

Transkrypt

1 45 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 1 (86) 2018, s Stan obecny i nowo projektowane zabezpieczenie komory Saurau wraz z wyrobiskami przylegającymi Dawid GRADECKI 1), Jan KUCHARZ 2), Michał LIPNIARSKI 1), Józef PARCHANOWICZ 1) 1) KGHM CUPRUM sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław, d.gradecki@cuprum.wroc.pl 2) Kopalnia Soli Wieliczka S.A. Streszczenie Komora Saurau należy do jednych z największych komór w kopalni Soli Wieliczka. Zlokalizowana jest pomiędzy poziomami II niższym i III kopalni oraz stanowi podziemny obiekt Muzeum Żup Krakowskich. Komora ta jest jednym z ostatnich wyrobisk eksploatacyjnych, w których sól pozyskiwano tradycyjną ręczną techniką urabiania, stosowaną w kopalni przez setki lat. Wraz z upływem czasu w komorze pojawiały się lokalnie symptomy wzmożonego ciśnienia górotworu. Zakres destrukcji, w aspekcie wieloletniego utrzymania dobrego stanu komory, stanowił podstawę do podjęcia decyzji o dodatkowym zabezpieczeniu komory, z uwzględnieniem zaleceń konserwatorskich Małopolskiego Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków w Krakowie, m.in. zachowania dotychczasowego wystroju komory, jej walorów zabytkowych oraz widokowych. W trakcie prowadzonych prac zabezpieczających stwierdzono potrzebę modyfikacji opracowanego projektu technicznego. Artykuł omawia walory historyczne komory Michał-Saurau oraz niezbędne, nowo projektowane zabezpieczenie przedmiotowego obiektu wraz z wyrobiskami przylegającymi. Słowa kluczowe: historia górnictwa, górnictwo soli, kopalnia Wieliczka, zabezpieczanie wyrobisk historycznych Current condition and newly designed reinforcement of Saurau chamber and its neighbouring excavations Abstract Saurau chamber is one of the largest excavations in Wieliczka salt mine. It is located between 2 nd lower and 3 rd level of the mine as an underground object of Museum Żup Krakowskich. The chamber is one of the last excavations, where salt was exploited with traditional, manual exploitation method, used in the mine for hundreds of years. Recently, local symptoms of rock mass pressure were observed in the chamber. Scope of destruction, considered with a need to maintain good condition of the chamber, was a basis for the decision of carrying out additional reinforcement works in the chamber. That works have to be carried out with consideration of Voivodeship Conservation Officer suggestions, regarding preserving chamber s unique advantages and decor. During carrying out the works additional impaired locations were spotted, what lead to project modifications. Article presents historical aspects of Saurau chamber and newly projected reinforcement works in the chamber and its neighbouring excavations. Key words: history of mining, salt mining, Wieliczka salt mine, reinforcement of historic excavations

2 46 Wstęp Komora Saurau jest jednym z najważniejszych i najokazalszych wyrobisk Kopalni Soli Wieliczka i Muzeum Żup Krakowskich. Zlokalizowana jest na głębokości poziomów II niższego oraz III. Główne wejście do komory znajduje się na poziomie III, od strony poprzeczni Kaniów, prowadzącej do szybu Daniłowicz (rys. 1). Ponadto, na poziomie II niższym dostęp do wyrobiska zapewniony jest zejściem schodowym, od strony poprzeczni Rarańcza. Komorę można podzielić na dwie części, połączone ze sobą przewężeniem o szerokości od około 2 do około 2,5 m zachodnią, pierwotnie zwaną Michał, oraz wschodnią, pierwotnie zwaną Saurau. Rys. 1. Lokalizacja komory Michał Saurau na tle mapy wyrobisk poziomów IIn i III [2] Komora powstała w wyniku eksploatacji bryły soli zielonej, prowadzonej od lat 20. XIX wieku. Roboty wybierkowe trwały przez kolejne 50 lat i były prowadzone tradycyjną, ręczną metodą urabiania. Swoją nazwę komora zawdzięcza Franciszkowi von Saurau, który sprawował obowiązki premiera i ministra spraw wewnętrznych Austrii w latach W kilka lat po zakończeniu eksploatacji, tj. już pod

3 47 koniec XIX wieku, komora została po raz pierwszy udostępniona zwiedzającym i od tej pory stanowi jeden z najbardziej znanych obiektów wielickiej kopalni. Spągowa część komory znajduje się na głębokości poziomu III, natomiast część stropowa na głębokości poziomu II niższego, co oznacza, że jej wysokość dochodzi do 30 m. Z tego powodu była ona wielokrotnie wykorzystywana jako plener filmowy, fotograficzny czy teatralny. W toku ponad stuletniego użytkowania komory jako atrakcji turystycznej wielokrotnie dochodziło do konieczności lokalnego lub bardziej kompleksowego wzmocnienia komory. Dlatego też dla zapewnienia wieloletniego zabezpieczenia wyrobiska, Kopalnia Soli Wieliczka podjęła decyzję o zaprojektowaniu i wykonaniu kompleksowych robót zabezpieczających komorę, które obecnie są prowadzone. W ich toku napotkano na kolejne miejsca wymagające wzmocnienia, co powoduje konieczność bieżącego aktualizowania projektu. 1. Rys historyczny komory Na początku eksploatacji roboty wybierkowe prowadzono w dolnej części bryły solnej, tworząc komorę zwaną dzisiaj Saurau Dolny. Wykonywano z niej chodniki rozpoznawcze w kierunku centralnej części bryły, a urobek transportowano poprzecznią Lichtenfels II do szybika Aleksandrowice [1]. W latach 20. XIX wieku górną partię bryły solnej udostępniono na poziomie IIn poprzecznią Rarańcza, drążoną od strony szybika Aleksandrowice. Następnie, w latach 30. XIX wieku, zaprojektowano wykonanie komory kieratowej i szybika Saurau do centralnej części bryły solnej. Komorę kieratową zlokalizowano w taki sposób, aby maszyna wyciągowa mogła jednocześnie obsługiwać nowo powstały szybik Saurau i istniejący szybik Kraj, prowadzący do sąsiadującej komory Kraj, zlokalizowanej między poziomem III a międzypoziomem Lichtenfels. Opisana inwestycja pozwoliła na intensyfikację robót wybierkowych w komorze. Bałwany solne oraz powstająca w trakcie ich wycinania sól beczkowa transportowane były szybikiem Saurau na poziom IIn i dalej kierowane do szybika Antonia. Pozwoliło to na znaczne skrócenie drogi odstawy urobku z komory Saurau. Roboty eksploatacyjne w komorze zakończono w roku 1870, a już siedem lat później po raz pierwszy udostępniono ją zwiedzającym. W roku 1914 podjęto jeszcze próbę dalszej eksploatacji bryły, w której została wykonana komora, poprzez wykonanie wcinki rozpoznawczej o długości około 2 m, we wschodniej części ociosu południowego. Roboty te prowadzono zapewne w celu zbadania grubości solnej łuski ochronnej i ewentualnego pozyskania z niej soli, potrzebnej w związku z rozpoczęciem I wojny światowej. Jednakże wykonano jedynie dwa zabiory eksploatacyjne i nie podjęto szerszego zakresu robót wybierkowych z użyciem środków strzałowych. W okresie międzywojennym komora nosiła imię generała Józefa Hallera, na pamiątkę jego pobytu w kopalni w lipcu 1919 roku [1]. Roboty wybierkowe w komorze Saurau prowadzono tradycyjną, ręczną metodą urabiania, stosowaną od początku istnienia kopalni. Był to jednocześnie jeden z ostatnich przypadków zastosowania tej metody, polegającej na wykonywaniu wrębów przy użyciu kilofów, a następnie odrywaniu prostopadłościennych bloków żelaznymi klinami. W przedmiotowej komorze stosowano obie znane odmiany tej techniki, tj. odspajano od ociosów bloki stojące, tzw. kłapcie lub od spągu, tzw. ławy. Z nich formowano kilofami tzw. bałwany solne, czyli bryły w kształcie walca o wadze od około 300 kg do ponad 2000 kg. Na stropie i ociosach komory zachowały się wyraźne ślady robót wybierkowych prowadzonych przy użyciu powyższej metody.

4 48 2. Warunki geologiczno-górnicze w rejonie komory Komora Saurau została wykonana w bardzo dużej bryle soli zielonej typowej ZBt. Bryła ta w przekroju NE SW ma kształt wydłużonej soczewki, pochylonej w kierunku północnym pod kątem około 45o. W przekroju poziomym dłuższa oś bryły rozciąga się na kierunku NW SE i ma długość około 55 m (rys. 2 i 3). Rys. 2. Mapa geologiczna górotworu w otoczeniu komory Saurau na poz. III [2] Rys. 3. Przekrój geologiczny pionowy C-C przez górotwór w otoczeniu komory Saurau [2]

5 49 Otoczenie bryły solnej, w której wykonano komorę, stanowią skały płonne typu zubrów solnych, a także bryły soli zielonej typowej ZBt oraz wielokrystalicznej ZBw. Północne sąsiedztwo przedmiotowej bryły stanowi bryła soli zielonej komory Kraj, natomiast po północno-zachodniej stronie zlokalizowana jest prawdopodobnie największa, według obecnego stanu rozpoznania górotworu, bryła soli zielonej typowej, rozciągająca się od poziomu I do międzypoziomu Lichtenfels. Komora Michał Saurau zlokalizowana jest w części złoża, która z uwagi na izolację od wód pozazłożowych oraz brak naturalnych, wewnętrznych zbiorników wód, została zaliczona do I stopnia zagrożenia wodnego. W sąsiedztwie komory zlokalizowanych jest kilka wycieków o wielkościach dopływu nieprzekraczających 0,5 l/min, jednakże w samej komorze nie obserwuje się żadnych zjawisk związanych z zagrożeniem wodnym. Kubatura komory wynosi około m 3, natomiast jej wysokość około 30 m. Długość komory w części spągowej (na poz. III) wynosi około 56 m, natomiast w części stropowej (na poz. IIn) około 46 m. Szerokość wyrobiska w części stropowej wynosi od około 7 do około 16 m, natomiast w części spągowej od około 10 do około 19 m. Powyższe wartości wynikają z kształtu bryły solnej, w której wykonana została komora. W związku z odchyleniem bryły w kierunku północno-wschodnim, ociosy komory nachylone są w tym samym kierunku pod kątem około o. Dolna część komory, zlokalizowana na międzypoziomie Lichtenfels, powinna być traktowana jako oddzielne wyrobisko i obecnie nazywana jest komorą Saurau Dolny. Została ona wykonana metodą eksploatacji ręcznej klinowej. Wyrobisko to połączone jest z poziomem III (komorą Saurau) szybikiem pionowym oraz połączeniem schodowym. Po stronie północnej sąsiedztwo komory na poziomie III stanowi komora Kraj, natomiast po stronie zachodniej znajdują się wyrobiska udostępniające komorę poprzecznia Kaniów na poziomie III oraz poprzecznia Rarańcza na poziomie IIn (rys. 1). 3. Opis dotychczasowych robót zabezpieczających Komora Saurau została po raz pierwszy włączona do trasy turystycznej już w roku Od tego czasu, z uwagi na postępujące pogarszanie się stanu technicznego wyrobiska, wielokrotnie dochodziło do konieczności jego lokalnego wzmocnienia lub przebudowy. Pod koniec XIX wieku turyści zwiedzali komorę, przechodząc zejściem schodowym od strony poprzeczni Rarańcza na poz. IIn do spągowej części komory, zlokalizowanej na poz. III (rys. 4). Stan ten trwał do około 1930 r., kiedy to po raz pierwszy, z uwagi na pogarszający się stan techniczny komory, konieczne było wyłączenie jej z przebiegu trasy turystycznej [1].

6 50 Rys. 4. Zdjęcie komory Saurau wykonane przez Awita Szuberta w 1892 r. Komora pozostawała niedostępna dla zwiedzających aż do lat 60. XX wieku. Wówczas została ona przejęta przez Muzeum Żup Krakowskich. Po przeprowadzeniu koniecznego zakresu robót zabezpieczających komorę ponownie udostępniono dla ruchu turystycznego. Jednakże już w drugiej połowie lat 70. stwierdzono poważne objawy zagrożenia zawałowego, co doprowadziło do ponownego wyłączenia komory z trasy turystycznej. Pod koniec lat 70. XX wieku rozpoczęto wykonywanie szerokiego zakresu robót zabezpieczających komorę. Zastosowano obudowę kotwową z kotew szkłoepoksydowych o długości do 10 m, zabudowywanych w rozstawie od 1,0 x 1,0 m do 1,5 x 1,5 m i wklejanych przy użyciu żywic według receptury wykonawcy. Połogie płaszczyzny stropu i ociosów zabezpieczano siatką nylonową, którą następnie pokryto betonem natryskowym (torkretem). Technika kotwienia jako zabezpieczenie wyrobisk zabytkowych została zastosowana po raz pierwszy w historii wielickiej kopalni. Kotwy zabudowano z dużą starannością i maskowano miejsca ich wlotów. Dla wzmocnienia stropu centralnej części komory, na caliźnie solnej zabudowano betonowy filar podpierający strop. Jego ściany obudowano murem z kostki solnej, a od jego północnej strony zabudowano dwie wiązki stojaków drewnianych, dodatkowo wzmacniających strop (rys. 5). Pod koniec lat 80. odtworzono jeszcze obudowę typu

7 51 podporowo-koszykowego oraz zabudowano dwie, wysokie wiązki drewnianych stojaków w północno-zachodniej części komory, a także wykonano kaszt pełny w miejscu północnego szybika stropowego. Ponowne udostępnienie komory dla zwiedzających nastąpiło w listopadzie 1989 r. Rys. 5. Widok komory z rejonu wejścia od poprzeczni Kaniów na poz. III w 1996 r. Pocztówka wydana przez Muzeum Żup Krakowskich [5] 4. Charakterystyka projektowanych robót zabezpieczających W ostatnich latach, w komorze Saurau, prowadzono pomiary i obserwacje jej stanu technicznego. Po analizie tych danych, z uwagi na pojawiające się symptomy lokalnych osłabień stropu i ociosów wyrobiska, Kopalnia Soli Wieliczka S.A., wraz z Muzeum Żup Krakowskich podjęły decyzję o zaprojektowaniu i wykonaniu kompleksowych robót zabezpieczających w komorze. Projekt tych robót został wykonany przez KGHM Cuprum CBR w 2012 r. i aktualnie na jego bazie prowadzone są roboty. W trakcie ich wykonywania, w komorze Saurau oraz wyrobiskach przylega-

8 52 jących napotykano na kolejne miejsce wymagające wzmocnienia. W związku z tym, na początku 2017 r., dokonano aktualizacji ww. projektu zabezpieczenia komory Projekt zabezpieczenia komory z roku 2012 Zasadniczy projekt robót zabezpieczających w komorze Saurau obejmuje zabezpieczenie i wzmocnienie stropu, ociosów i filarów zabudowanych w komorze poprzez (rys. 6) [2]: zabezpieczenie stropu południowej części komory obudową kotwową, zabezpieczenie ociosu południowego komory obudowy kotwową, zabezpieczenie filara centralnego komory poprzez jego upodatnienie i wzmocnienie obudową kotwową, zabezpieczenie filara solnego pomiędzy poprzecznią Rarańcza a komorą kieratową na poz. IIn obudową kotwową, wzmocnienie wiązek stojaków zabudowanych przy filarze centralnym, lokalne zabezpieczenie stropu komory w jej części północnej, nad zejściem schodowym z poz. IIn na poz. III, przebudowę filarów drewnianych zlokalizowanych w środkowej i zachodniej części komory, wzmocnienie ociosów szybika z atrapą zjazdu górników na linie, zlokalizowanego pomiędzy poziomem III, a komorą kieratową na poz. IIn, lokalne wzmocnienia istniejącej obudowy drewnianej. Powyższy zakres robót realizowany jest w komorze Saurau od 2014 r. Rys. 6. Lokalizacja robót zabezpieczających uwzględnionych w projekcie z 2012 r. [2]

9 Nowo projektowane dodatkowe roboty zabezpieczające (2017) W trakcie realizacji zakresu robót, wskazanego w podrozdziale 4.1., a także podczas wizji lokalnych napotkano na kolejne lokalizacje w rejonie komory Saurau, wymagające zabezpieczenia górniczego. Polecono również rezygnację bądź zmianę sposobu zabezpieczenia niektórych, wcześniej planowanych elementów. Szczególną uwagę zwrócono na [3]: wypiętrzenie spągu na poz. IIn, w sąsiedztwie poprzeczni Rarańcza i szybika prowadzącego na poz. III, połączone ze zniekształceniem położonych na spągu desek, spękania górnej części ociosów ww. szybika, spękania ociosów ww. szybika na wysokości około 6,0 m powyżej poz. III, spękania zawilgoconej stropowej półki solnej nad zejściem schodowym, w rejonie filara centralnego, nieco poniżej poz. IIn, spękania ociosu zachodniego komory w rejonie poprzeczni Kaniów, przy płaskorzeźbie z obrazem św. Michała, na poz. III. Podczas projektowania robót zabezpieczających, z uwagi na rozproszoną lokalizację ww. miejsc, pogrupowano je w czterech rejonach (rys. 7 i 8) [3]: rejon A dotyczy okolic wlotu szybika północnego na poz. IIn, rejon B dotyczy lokalnego osłabienia stropu w pobliżu filara centralnego, rejon C dotyczy dojścia do szybiku północnego na poz. III i jego podszybia, rejon D dotyczy zachodniego ociosu komory w rejonie poprzeczni Kaniów na poz. III. Rys. 7. Lokalizacja projektowanych robót na poz. IIn [3]

10 54 Rys. 8. Lokalizacja projektowanych robót na poz. III [3] W rejonie A (rys. 7) zaprojektowano zabezpieczenie górnej części ociosów szybika północnego obudową z kotew szkłoepoksydowych o długości 2,0 i 6,0 m, wraz z wypełnieniem istniejących szczelin spoiwem mineralnym (rys. 9). Ponadto projekt objął przebudowę podłogi drewnianej w rejonie szybika i poprzeczni Rarańcza poprzez demontaż dotychczasowej podłogi, niwelację spągu i ułożenie nowej konstrukcji podłogi z krawędziaków 20 x 20 cm i desek podłogowych o grubości 4 cm. Zaprojektowano również zabezpieczenie wlotu szybika przy zastosowaniu uchylnej klapy drewnianej i dookólnej barierki drewnianej (rys. 10). Po konsultacji z Muzeum Żup Krakowskich, w celu lepszego wyeksponowania komory, zdecydowano również o przycięciu kasztu, zlokalizowanego pomiędzy poprzecznią Rarańcza a komorą kieratową, oraz wysunięciu pomostu widokowego około 1 m do wnętrza komory.

11 55 Rys. 9. Zabezpieczenie ociosów szybika północnego obudową kotwową [4] Rys. 10. Przekrój A-A przez nadszybie i górną część szybika północnego z widoczną projektowaną barierką zabezpieczającą szybik [4]

12 56 W rejonie B (rys. 8) zaprojektowano zabezpieczenie lokalnego osłabienia stropu nad zejściem schodowym przy zastosowaniu konstrukcji podporowej drewnianej, w postaci dwóch stropnic z kwadraciaków 25 x 25 cm, posadowionych na stojakach i w gniazdach ociosowych, obustronnie wzmocnionych zastrzałami. Dodatkowo przewidziano ułożenie na ww. konstrukcji wykładki z desek drewnianych grubości 5 cm (rys. 11). Rys. 11. Zabezpieczenie osłabienia stropu na zejściem schodowym [4] W rejonie C (rys. 8) zaprojektowano przebudowę chodnika dojściowego na odcinku około 5,0 m oraz podszybia szybika północnego na poz. III. Roboty w chodniku dojściowym obejmą demontaż dotychczasowej drewnianej obudowy, przybierkę stropu i ociosów chodnika dla uzyskania wysokości 2,2 m oraz szerokości 1,8 m i zabudowę nowych odrzwi drewnianych z okrąglaków o średnicy 20 cm, w rozstawie 0,8-1,0 m. W rejonie podszybia szybika północnego zaprojektowano analogiczny zakres robót, z tym że odrzwia drewniane zostaną zabudowane organowo, a przybierka stropu zostanie wykonana w większym zakresie do uzyskania wysokości 2,5 m (rys. 12).

13 57 Rys. 12. Zabezpieczenie chodnika dojściowego oraz podszybia szybika północnego na poz. III [4] W rejonie D (rys. 8) zaprojektowano wzmocnienie ociosu zachodniego poprzeczni Kaniów obudową kotwową, w celu zahamowania procesu odspajania się i pękania ociosu, a tym samym ochronę znajdującego się na tym ociosie obrazu z wizerunkiem św. Michała wraz z płaskorzeźbą. W celu przeprowadzenia robót konieczne będzie usunięcie kasztu znajdującego się pod obrazem. W następnej kolejności zabudowanych zostanie 12 kotew szkłoepoksydowych o długości 6,0 m, odchylonych o kąt około 10o od pionu w ociosie za obrazem oraz 4 kotwy szkłoepoksydowe w ociosach po obu stronach wnęki (rys. 13). Rys. 13. Zabezpieczenie zachodniego ociosu poprzeczni Kaniów i komory Michał Saurau na poz. III [4]

14 58 Podsumowanie Komora Saurau jest jednym z najbardziej okazałych i znanych wyrobisk historycznych wielickiej kopalni. Z uwagi na swoje okazałe wymiary, a także 140-letni okres wykorzystania w ruchu turystycznym, dotąd wielokrotnie pojawiała się konieczność wykonania różnorodnego zakresu robót zabezpieczających. Po raz ostatni duży zakres ww. robót został przeprowadzony w latach 80. ubiegłego wieku. Niemal trzydziestoletni okres, który upłynął od tego czasu, a także chęć zachowania walorów widokowych komory były podstawą podjęcia decyzji o zaprojektowaniu i wykonaniu kompleksowych robót zabezpieczających w komorze. Projekt zabezpieczenia komory Saurau został wykonany przez KGHM Cuprum CBR w 2012 r. i od 2014 r. na jego podstawie prowadzone są roboty. W ich toku ujawniono kolejne, nieuwzględnione wcześniej miejsca, wymagające zabezpieczenia, w związku z czym ww. projekt jest aktualizowany. Ostatnia aktualizacja, opracowana pod koniec 2016 r. i na początku 2017 r., objęła zabezpieczenie czterech lokalnych osłabień w komorze i wyrobiskach przylegających. Opisywana komora jest przykładem zastosowania niemal wszystkich stosowanych w kopalni Wieliczka metod zabezpieczania wyrobisk, w tym m.in.: kotew szkłoepoksydowych, stropnic drewnianych, betonu natryskowego, kasztów drewnianych, wiązek drewnianych stojaków czy betonowego filara. Większość z tych rozwiązań sprawdziła się i wykazała dużą trwałością, jednakże gabaryty wyrobiska warunkują okresową konieczność uzupełniania zabezpieczeń. Bibliografia [1] Jodłowski A., 2010, Informacje i dane historyczne dotyczące komory Michał-Saurau, Muzeum Żup Krakowskich, Wieliczka. [2] Parchanowicz J. i inni, 2012, Projekt zabezpieczenia górniczego komory Michał Saurau, Praca niepublikowana, KGHM Cuprum sp. z o.o. CBR, Wrocław. [3] Parchanowicz J. i inni, 2016, Aktualizacja projektu zabezpieczenia górniczego komory Michał Saurau na poziomie III Kopalni Soli Wieliczka S.A., Praca niepublikowana KGHM Cuprum sp. z o.o. CBR, Wrocław. [4] Parchanowicz J. i inni, 2017, Aneks do aktualizacji PT zabezpieczenia górniczego komory Michał Saurau na poziomie IIn i III Kopalni Soli Wieliczka S.A., Praca niepublikowana KGHM Cuprum sp. z o.o. CBR, Wrocław. [5] Witryna internetowa: