Wieliczka - mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego

Transkrypt

1 WARSZTATY 2001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Mat. Symp., str Zbigniew FAJKLEWICZ Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Wieliczka - mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego Streszczenie W pracy zreasumowano wyniki badań geofizycznych głównie mikrograwimetrycznych wykonanych na obszarze Kopalni Soli Wieliczka. Główny kierunek badań wiązał się z możliwością prognozowania zagrożeń powierzchni terenu, jej deformacjami powstającymi w wyniku procesów sufozyjnych zachodzących w utworach mioceńskich. Wyniki przedstawionych prac wykorzystywane są przy ocenie zagrożenia budowli i infrastruktury miasta w wyniku tych procesów. Praca podsumowuje wyniki wykonanych badań geofizycznych dla potrzeb miasta i Kopalni Soli Wieliczka. Dorobek manifestuje się dokumentacjami i publikacjami podanymi w spisie literatury. Na podstawie badań grawimetrycznych powstał pierwszy zintegrowany obraz struktur budujących centralną część obszaru górniczego Kopalni Soli Wieliczka. Sprecyzowano kierunek zapadania podłoża jurajskiego z NW -SE w centralnej części ob.- szaru górniczego (rys. 1). Uzupełniono również informacje o budowie geologicznej złoża i jego północnego przedpola. Rozpoznano podczwartorzędowe wychodnie warstw chodenickich, którym odpowiadają rozległe, względnie ujemne anomalie siły ciężkości o przebiegu z północnego zachodu na południowy wschód wzdłuż północnej granicy złoża, którą opisują anomalie C i J (rys. 2). Dzięki badaniom udało się uchwycić kierunki zasilania i strefy akumulacji wód zagrażających gwałtownymi wypływami w poprzeczni Mina. Czasowe zmiany anomalii siły ciężkości ujawniły rejony powstawania form sufozyjnych w wyniku dopływu wód do kopalni z północy (anomalie E, K, D rys. 2). W procesie interpretacji wyników badań geofizycznych szczególną uwagę zwrócono na możliwość wystąpienia form antropogenicznych w badanym górotworze. Powyżej poziomu I złoża (65 m p.p.t.) a powierzchnią terenu wykryto nierozpoznane, wyeksploatowane przestrzenie, które w przyszłości mogą stanowić zagrożenie dla ciągłości powierzchni terenu w rejonie występowania anomalii A rys. 2. Badania grawimetryczne wykazały fakt istnienia złożonych elementów budowy geologicznej północnego przedpola złoża uzupełniły więc dotychczasową wiedzę geologiczną tego obszaru. Rejon ten jak wykazały badania grawimetryczne jest aktywnym, złożonym zbiornikiem wód dopływających do złoża. Można więc było na powierzchni terenu ponad rejonami czwartorzędowych wychodni spękanych, porowatych i poprzerywanych nieciągłościami warstw chodenickich prowadzić obserwacje grawimetryczne. W obrazie czasowych zmian ano- 285

2 Z. FAJKLEWICZ Wieliczka mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego Rys.1 Rozkład anomalii siły ciężkości w redukcji Bouguera. Wieliczka, październik 1992, seria 3 Fig. 1 Gravity Bouguer s anomalies over the central part of Wieliczka town, October 1992, series 3 286

3 WARSZTATY 2001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Rys. 2 Rozkład anomalii rezydualnych siły ciężkości. Wieliczka, październik 1992, seria 3 Fig. 2 Gravity residual anomalies over the central part of Wieliczka town, October 1992, series 3 287

4 Z. FAJKLEWICZ Wieliczka mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego Rys. 3 Rozkład anomalii różnicowych siły ciężkości 2 1 obliczony dla miasta Wieliczki na podstawie wyników badań: seria 1 - lipiec 1992, seria 2 wrzesień 1992 roku Anomalie ujemne różnicowe wskazują na proces sufozji w wyniku migracji wód w okresie od wylewu w poprzeczni Mina w kwietniu 1992 roku Fig. 3 The course of gravity changes with time since July, 1992 to September, 1992 Negative anomalies point to zones of underground erosion process due to waterflood from Mina crossgallery in Wieliczka. April

5 WARSZTATY 2001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Rys.4 Rozkład anomalii różnicowych siły ciężkości: seria 10 - seria 4 (wrzesień, październik marzec, kwiecień 1993). Wieliczka - wrzesień, październik 1999 Fig. 4 The course of gravity changes with time since March 1993 to October Wieliczka September, October

6 Z. FAJKLEWICZ Wieliczka mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego Rys. 5 Niecka osiadania powierzchni terenu powstała w okresie od czerwca do września 1992 r. po wycieku w poprzeczni Mina w Kopalni Soli Wieliczka w kwietniu 1992 Fig. 5 Subsidence basin of ground surface arose from June to September 1992 due to waterflood from Mina crossgallery at Wieliczka Salt Mine of April

7 WARSZTATY 2001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Rys. 6 Niecka osiadania powierzchni terenu powstała w okresie od czerwca 1992 r. do stycznia 1993 r. po wyciekach w roku 1992 w poprzeczni Mina w Kopalni Soli Wieliczka Fig. 6 Subsidence basin of ground surface arose from June 1992 to January 1993 due to waterfloods 1992 from Mina crossgallery at Wieliczka Salt Mine 291

8 Z. FAJKLEWICZ Wieliczka mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego malii siły ciężkości uzyskano informacje o dynamice zjawisk zachodzących w górotworze wielickim (rys. 3 i 4). Obserwowano strefy ubytku mas w obrębie zbiornikowych warstw chodenickich od katastrofalnego wypływu wód w poprzeczni Mina w 1992 roku. Rozkład czasowych zmian anomalii siły ciężkości opisuje rozwój sufozji w górotworze w okresie ostatnich 7 lat (rys. 4). W rozkładach anomalii dominują trzy pola względnie ujemnych anomalii: - rejon ulicy Kosiby, - rejon na zachód od zabudowań zespołu klasztornego w rejonie dawnego osuwiska przy ulicy Narutowicza, - rejon warzelni oraz otoczenie dawnego szybu Goryszowski. Pola te łączy rozwijająca się ujemna różnicowa anomalia E. Jej systematyczny rozwój przebiega w kierunku anomalii A (strefa najstarszej eksploatacji złoża). Anomalię różnicową E zarejestrowano bezpośrednio po katastrofalnym wypływie w poprzeczni Mina w połowie 1992 roku (rys. 3). Obecnie maksymalna amplituda różnic w jej obrębie wynosi 0,09 mgal (rys. 4). Mapa różnic dokumentuje proces sufozji związany z systematycznym ubytkiem masy spowodowanym przepływem wód z kierunku północnego. Uchwycono na podstawie analizy wyników badań grawimetrycznych relację pomiędzy strefami ubytku masy w górotworze a geodezyjnie wyznaczoną niecką osiadania powierzchni terenu. Strefy ubytku są rozleglejsze niż indukowana niecka osiadań rys. 4 i 5. Czasowe zmiany anomalii siły ciężkości niosą informację-prognozę o rozwoju procesu odkształceń powierzchni terenu. Informacja ta zawarta jest w pogłębiających się ujemnych, różnicowych anomaliach siły ciężkości. Oś strefy ubytku masy biegnie wzdłuż linii umieszczonej pomiędzy ulicą Kosiby a torem kolejowym. Przechodzi ona przez ekstrema ujemnych mikroanomalii siły ciężkości zaznaczone na rys. 4. Literatura Prace niepublikowane [1] Fajklewicz Z., Jakiel K., Madej J. 1996: Sprawozdanie z działalności statutowej nr Geneza anomalii siły ciężkości w redukcji Bouguera w rejonach historycznej eksploatacji złoża soli, AGH, Kraków. [2] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Kucharska S., Porzucek S. 1993: Badania geoelektryczne w otoczeniu zespołu klasztorno-kościelnego oo.franciszkanów-reformatów w Wieliczce. ZBG, Kraków. [3] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Kucharska S., Porzucek S. 1994a: Badania geoelektryczne w ob.- szarze górniczym Kopalni Soli Wieliczka w Wieliczce VII etap badań. [4] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Kucharska S., Porzucek S. 1994b: Badania geoelektryczne w centralnej części obszaru górniczego Kopalni Soli Wieliczka, ZBG, Kraków. [5] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1993a: Badania grawimetryczne w celu prognozowania destrukcji powierzchni terenu w obszarze górniczym Kopalni Soli Wieliczka" w Wieliczce - V etap badań grawimetrycznych. ZBG, Kraków. [6] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1993b: Badania grawimetryczne w celu prognozowania destrukcji powierzchni terenu w obszarze górniczym Kopalni Soli "Wieliczka" w Wieliczce - VI etap badań grawimetrycznych. ZBG, Kraków. [7] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1994a: Badania grawimetryczne w obszarze górniczym Kopalni Soli Wieliczka w Wieliczce VIII etap badań ZBG, Kraków. [8] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1994b: Badania grawimetryczne w zachodniej części obszaru górniczego Kopalni Soli Wieliczka w Wieliczce, ZBG, Kraków. [9] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1995a: Badania geoelektryczne w rejonie niecki sufozyjnej na obszarze górniczym Kopalni Soli Wieliczka ZBG, Kraków. 292

9 WARSZTATY 2001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym [10] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1995b: Powierzchniowe badania grawimetryczne we wschodniej części obszaru górniczego Kopalni Soli Wieliczka obejmujące rejony występowania komór o predyspozycjach zapadliskowych 1995 r., ZBG, Kraków. [11] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1996a: Badania grawimetryczne w centralnej części obszaru górniczego Kopalni Soli Wieliczka wraz z podziemnymi badaniami mikrograwimetrycznymi w rejonie szybu Goryszowski 1995 r., ZBG, Kraków. [12] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1996b: Powierzchniowe badania mikrograwimetryczne w rejonie komór o predyspozycjach zapadliskowych KSAWER, SCHMIDT w nawiązaniu do wyróżnionej ujemnej anomalii grawimetrycznej na obszarze osiedla Asnyka II w Wieliczce 1996 r., ZBG, Kraków. [13] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1999: Badania grawimetryczne w celu prognozowania skutków eksploatacji otworowej na powierzchnię oraz deformacji górotworu w strefie filara granicznego pomiędzy kopalnią otworową Barycz a kopalnią podziemną Wieliczka ZBG, Kraków. [14] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 2000: Badania grawimetryczne na północnym przedpolu Kopalni Soli Wieliczka w rejonie poprzeczni Mina wraz z podziemnymi badaniami mikrograwimetrycznymi, ZBG, Kraków. [15] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S., Radomiński J. 1992a: Bazowe, powierzchniowe badania grawimetryczne w celu wykrycia deformacji nieciągłych górotworu indukowanych wyciekiem wody w chodniku "Mina" - Kopalnia Soli Wieliczka". ZBG, Kraków. [16] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S., Radomiński J. 1992b: Badania grawimetryczne 2 serii w celu wyznaczenia stref dynamicznych zmian w górotworze indukowanych wyciekiem wody w chodniku Mina" - Kopalnia Soli Wieliczka". ZBG, Kraków. [17] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S., Radomiński J. 1992c: Powierzchniowe badania grawimetryczne w obszarze górniczym Kopalni Soli Wieliczka" - rejon piaskowni Psia Górka" i na wschód od niego w północnej części Wieliczki. III etap badań grawimetrycznych. ZBG, Kraków. [18] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S., Radomiński J. 1993: Badania mikrograwimetryczne w zespole klasztorno-kościelnym oo.franciszkanów-reformatów w Wieliczce. ZBG, Kraków. [19] Madej J., Jakiel K. 1997: praca własna nr Model budowy geologicznej złoża soli w obrębie szybu Goryszowski w świetle wielopoziomowego zdjęcia grawimetrycznego modelowanie grawimetryczne. I etap 1997; Opis rejonu eksploatacji i jej skutków. Rozpoznanie grawimetryczne rejonu szybu Goryszowski modelowanie grawimetryczne, AGH, Kraków. [20] Madej J., Jakiel K. 1997: działalność statutowa. Model budowy geologicznej wielickiego złoża soli w obrębie szybu Goryszowski w świetle wielopoziomowego zdjęcia grawimetrycznego I etap 1997, AGH, Kraków. [21] Madej J., Jakiel K. 1998: działalność statutowa. Analiza możliwości metody mikrograwimetrycznej w badaniu zagrożenia powierzchni ze strony historycznej eksploatacji złoża solnego, AGH, Kraków. Prace publikowane [1] Brudnik K., Jakiel K., Przybyło J. 1995: Charakterystyka hydrogeologiczna północnego przedpola poprzeczni Mina. Konferencja: "Likwidacja zagrożenia wodnego dla zabezpieczenia Kopalni Soli Wieliczka", Polskie Stowarzyszenie Górnictwa Solnego, Wieliczka, , [2] Brudnik K., Fajklewicz Z., Jakiel K. 1997: Grawimetryczny obraz zagrożeń wodnych w obszarze górniczym KS Wieliczka. Konferencja - Szkoła Eksploatacji Podziemnej 97, Szczyrk, luty Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej, [3] Fajklewicz Z. 1993: Prognozowanie zagrożeń powierzchni terenu w Wieliczce metodą mikrograwimetryczną. III Konferencja n.t.: Sozologia na obszarze antropopresji - przykład Krakowa, Kraków, kwietnia, [4] Fajklewicz Z., Jakiel K., Madej J., Porzucek S. 1994: Wyniki grawimetrycznej prognozy zagrożenia powierzchni terenu w centrum Wieliczki po wypływie w poprzeczni Mina w 1992 r. Konferencja: Ekologia w górnictwie, a geofizyka", Ustroń-Zawodzie, październik 1994, [5] Fajklewicz Z., Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 1995: Dotychczasowe wyniki badań grawimetrycznych w OG KS Wieliczka po wypływach w poprzeczni Mina od 1992r. Konferencja: Likwidacja zagrożenia wodnego dla zabezpieczenia Kopalni Soli Wieliczka", Polskie Stowarzyszenie Gór- 293

10 Z. FAJKLEWICZ Wieliczka mikrograwimetria a zagrożenia powierzchni terenu górniczego nictwa Solnego, Wieliczka, , [6] Fajklewicz Z., Jakiel K., Kucharska S. 1995: Przepływ wody w ośrodku przypowierzchniowym w centralnej części OG KS Wieliczka w świetle badań geoelektrycznych po wypływie w poprzeczni Mina w 1995r. Konferencja: Likwidacja zagrożenia wodnego dla zabezpieczenia Kopalni Soli Wieliczka", Polskie Stowarzyszenie Górnictwa Solnego, Wieliczka, , [7] Fajklewicz Z., Jakiel K., Madej J., Porzucek S. 1996: Teoria informacji w grawimetrycznym prognozowaniu wystąpień deformacji nieciągłych powierzchni terenu. Konferencja Naukowo-Techniczna: Informatyka w geodezji górniczej, Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH. Zakład Geodezji Górniczej. Kraków, październik 1996, [8] Madej J., Jakiel K., Porzucek S. 2000: Doświadczenia z badań grawimetrycznych nad zagrożeniem powierzchni w różnych warunkach geologiczno-górniczych. Mat. Symp. Warsztaty 2000 Zagrożenia naturalne w górnictwie, Ustroń Śl maj 2000, Ustroń Śl., Wieliczka town microgravity results and safety hazard for mining ground surface The paper summarizes of the geophysical research mainly microgravity over the mining area of Salt Mine of Wieliczka. Essential target of these works concerned with mining ground surface safety hazard due to underground erosion in Miocene sedimentary formation. The results are utilized in estimation process of the safety hazard for buildings and infrastructure of town. Przekazano: 22 marca