Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym"

Adrian Malinowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 Mat. Symp. str Jarosław ZAJĄC Geopartner sp. z o.o., Kraków Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym Streszczenie Powierzchniowe badania georadarowe wraz z tradycyjnymi badaniami punktowymi mogą być zastosowane na terenach prowadzonej lub planowanej eksploatacji złóż metodą odkrywkową do rozpoznania zmian miąższości warstw nadkładu, ich rodzaju, ciągłości oraz warunków strukturalno geologicznych, zmian litologicznych, warunków hydrogeologicznych i geotechnicznych badanych złóż. Informacje uzyskane z profili georadarowych pozwalają na lepsze rozplanowanie lokalizacji punktowych badań geotechnicznych oraz ograniczenie ich liczby. 1. Wstęp Powszechnie wiadomo, że tradycyjne otworowe metody oceny warunków geologicznych ośrodka gruntowego pod względem jego ciągłości, jednorodności, zmian litologicznych i występowania obcych elementów nie dają obiektywnego odwzorowania jego budowy. Metody falowe, do których zalicza się min. metodę georadarową, coraz częściej stosuje się do ciągłego odwzorowania budowy i właściwości ośrodka (np. Pilecki 1999; Bylica i in. 2001; Dziewański i Pilecki 2002; Karczewski i Ziętek 2002). Technika georadarowa (GPR) jest bezinwazyjną metodą diagnostyki płytkiego ośrodka geologicznego. W trakcie pomiaru wykorzystuje się generowanie i wysyłanie impulsu fali elektromagnetycznej o odpowiedniej częstotliwości. W badanym ośrodku sygnał ulega tłumieniu, załamaniu oraz odbiciu na kolejnych granicach ośrodka o różnych własnościach dielektrycznych. Kolejne refleksy sygnału rejestrowane są w domenie czasu. Georadar jest bardzo czuły na zmianę stałej dielektrycznej w ośrodku na drodze propagacji fali elektromagnetycznej. Stała dielektryczna ośrodka dywersyfikuje typy litologiczne, zmiany stanu nasycenia gruntów oraz defekty w ich strukturze. 2. Problem rozpoznania budowy geologicznej na obszarach prowadzonej lub planowanej eksploatacji odkrywkowej Szczegółowe rozpoznanie zmian miąższości warstw nadkładu, ich rodzaju oraz ciągłości jest konieczne dla właściwego zaprojektowania procesu eksploatacji złoża oraz kalkulacji ekonomicznej tego przedsięwzięcia. Przy tradycyjnym podejściu rozpoznanie miąższości nadkładu oraz granic złoża metodami otworowymi jest kosztowne i częstokroć obarczone dużym błędem. Interpolacja międzyotworowa litologii nie jest w stanie ujawnić lokalnych wewnętrznych zmian i jest trudna do odtworzenia i zobrazowania metodami punktowymi. 603

2 J. ZAJĄC Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień... Właściwe lokalizacje otworów rozpoznawczych powinny być ustalone na podstawie informacji ze wstępnego rozpoznania ośrodka metodami geofizycznymi Przydatność ciągłej metody georadarowej do rozpoznania geologii obszaru eksploatacji Pierwsze pomiary w warunkach wyrobisk odkrywkowych wskazały na liczne zalety metody georadarowej dla rozpoznania warunków geologicznych, hydrogeologicznych i geotechnicznych nadkładu i pokładu. Korzystne w tym przypadku wydaje się zastosowanie metody georadarowej w celu odwzorowania zmienności nadkładu oraz głębokości zalegania stropu pokładu. Takie podejście pozwala na lepszą lokalizację punktowych badań geotechnicznych oraz na ograniczenie ich liczby. Badania otworowe powinny być wykonywane w miejscach dopasowanych do zakresu i wielkości zmian w strukturze badanego ośrodka na odcinkach o jednorodnej strukturze zdecydowanie rzadziej niż w strefach wyraźnych zmian. Przez strukturę ośrodka w aspekcie badań georadarowych należy rozumieć układ geometryczny warstw o różnych własnościach dielektrycznych, ich wzajemne przenikanie i ciągłość, stan zagęszczenia, defekty, osłabienia i inne niejednorodności w badanym przekroju. Wyniki wykonanych pomiarów potwierdzają przydatność metody georadarowej w zagadnieniach związanych z górnictwem odkrywkowym. W zakresie identyfikacji miąższości płytkich pokładów, ich ciągłości, przewarstwień, miąższości nadkładu oraz innych naturalnych zjawisk występujących w pokładach, a trudnych do określenia w tradycyjny otworowy sposób, georadar może być bardzo efektywny. Typowym przykładem są zjawiska krasowe towarzyszące eksploatacji pokładów gipsu. Istotnym zagadnieniem jest identyfikacja poziomów wodonośnych lub podpowierzchniowych cieków wodnych, które w sposób skuteczny mogą utrudnić lub uniemożliwić wydobycie. Ze względu na szerokie możliwości metody, badania georadarowe mogą być wykorzystywane nie tylko przy rozwiązywaniu problemów związanych bezpośrednio z eksploatacją złóż, ale również z całą infrastrukturą otaczającą i niezbędną przy wydobyciu. Do takich problemów należy min. identyfikacja osadów w zbiornikach poflotacyjnych, badanie obwałowań tych zbiorników itp Ogólne założenia badań georadarowych Podstawowymi kryteriami optymalnego zaprojektowania badań georadarowych są: - wymagana rozdzielczość liniowa wzdłuż profilu, która decyduje o gęstości tras georadarowych na 1 m profilu, - wymagana rozdzielczość poprzeczna między profilami, która decyduje o ilości linii pomiarowych na danym obszarze, - wymagany zakres głębokościowy odwzorowania ośrodka (funkcja energii i częstotliwości sygnału georadarowego), - oczekiwana pionowa rozdzielczość sygnału (szerokość impulsu ) umożliwiająca odpowiednią szczegółowość odwzorowania. 3. Przykłady profili georadarowych zarejestrowanych na terenach kopalni odkrywkowych Na rysunkach 3.1a i 3.1b przedstawiono wyniki interpretacji profili georadarowych wykonanych na terenie kopalni dolomitu w części dotychczas nie eksploatowanej. Celem badań była lokalizacja głębokości zalegania stropu złoża. Na profilach zaznaczono granice 604

litologiczne, a strop złoża dolomitu zaznaczono grubą przerywaną linią. Ponadto widoczne są strefy frakcji kamienno żwirowej w nadkładzie oraz nieciągłości w złożu. Rys. 3.1a.

An example of georadar section (the roof of deposit of dolomite) cross section Rys. 3.1b.

3 litologiczne, a strop złoża dolomitu zaznaczono grubą przerywaną linią. Ponadto widoczne są strefy frakcji kamienno żwirowej w nadkładzie oraz nieciągłości w złożu. Rys. 3.1a. Przykład profilu georadarowego wykonanego w celu lokalizacji głębokości zalegania stropu złoża dolomitu, profil poprzeczny Fig. 3.1a. An example of georadar section (the roof of deposit of dolomite) cross section Rys. 3.1b. Przykład profilu georadarowego wykonanego w celu lokalizacji głębokości zalegania stropu złoża dolomitu, profil podłużny Fig. 3.1b. An example of georadar section (the roof of deposit of dolomite), longitudinal section Na rysunkach 3.2a i 3.2b przedstawiono zinterpretowane profile georadarowe wykonane w kopalni gipsu, na obszarze prowadzonej eksploatacji. Celem badań było zlokalizowanie pustek krasowych w złożu zagrażających bezpieczeństwu eksploatacji. Elipsami zaznaczono strefy potencjalnie niebezpieczne, zweryfikowane następnie metodą otworową. 605

J. ZAJĄC Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień... Rys. 3.2a. Przykład profilu georadarowego wykonanego w celu lokalizacji pustek krasowych w złożu gipsu, profil nr 1 Fig. 3.2a. An example of georadar section in deposit of gypsum section no.

Podsumowanie Problem rozpoznania warunków geologicznych, w jakich występuje złoże jest zagadnieniem podstawowym na obszarach planowanej lub prowadzonej eksploatacji metodą odkrywkową m.in.

4 J. ZAJĄC Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień... Rys. 3.2a. Przykład profilu georadarowego wykonanego w celu lokalizacji pustek krasowych w złożu gipsu, profil nr 1 Fig. 3.2a. An example of georadar section in deposit of gypsum section no. 1 Rys. 3.2b. Przykład profilu georadarowego wykonanego w celu lokalizacji pustek krasowych w złożu gipsu, profil nr 2 Fig. 3.2b. An example of georadar section in deposit of gypsum, section no Podsumowanie Problem rozpoznania warunków geologicznych, w jakich występuje złoże jest zagadnieniem podstawowym na obszarach planowanej lub prowadzonej eksploatacji metodą odkrywkową m.in. dla właściwego planowania ruchu kopalni, czy określenia kosztów robót przygotowawczych. Wykonane ciągłe pomiary georadarowe w warunkach wyrobisk odkrywkowych 606

5 wskazały na przydatność metody przy identyfikacji warunków strukturalno geologicznych, zmian litologicznych, warunków hydrogeologicznych i geotechnicznych nadkładu i złoża. W celu korelacji obrazu georadarowego z litologią badanego obszaru oraz potwierdzenia zmian widocznych na profilach georadarowych zaleca się wykonanie badań otworowych. Badania te należy wykonać w zależności od warunków geologicznych na odcinkach o jednorodnej strukturze zdecydowanie rzadziej niż w strefach wyraźnych zmian. Kompleks informacji uzyskanych z pomiarów georadarowych i badań geotechnicznych daje bardziej pełny obraz warunków strukturalno geologicznych oraz ich zmian. Literatura [1] Bylica K. i in. 2001: Zastosowanie metody georadarowej w górnictwie węglowym do badania zaburzeń geologicznych. Materiały VI konf. Naukowo Techniczna Profilaktyka oraz usuwanie ujemnych wpływów eksploatacji górn. na środowisko w Rybnickim Okręgu Przemysłowym. [2] Dziewański J., Pilecki Z. 2002: Ocena warunków geologiczno-inżynierskich na terenie powierzchniowych ruchów masowych na przykładzie osuwiska w Zgłobicach. Studia, rozprawy, monografie, zeszyt 109. [3] Karczewski J. Ziętek J. 2002: Wykorzystanie metody georadarowej w geofizyce środowiska. Badania geofizyczne środowiska geologicznego M-27 (352). [4] Pilecki Z. 1999: Perspektywy badań geofizycznych w kopalniach Rybnickiego Okręgu Węglowego. Kwartalnik AGH Geologia tom 25, zeszyt 1, The usefulness of georadar method in solving the geological and engineering problems in opencast mining The article presents surface georadar surveys together with traditional drillings on area of the led or planned exploitation of deposits, method can be applied to recognition of the thickness of layers, their changes, their types, continuity as well as deep identification, the conditions the structural and geological, the litology changes and hydrogeological conditions. The information got from GPR (Ground Penetrating Radar) sections will permit on better planning out the location of drillings, as well as limitation of their quantity. Przekazano: 29 marca 2004 r. 607

Podobne dokumenty

Badania geofizyczne dróg i autostrad

Badania geofizyczne dróg i autostrad Z ostatniego raportu Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA) o stanie dróg krajowych wynika, iż ponad połowa dróg krajowych wymaga przeprowadzenia różnego