Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego na przykładzie zakładu górniczego KWB Bełchatów

Transkrypt

1 Mat. Symp. str Grzegorz DAWIDZIAK*, Zbigniew SKALSKI** *Poltegor-Projekt sp. z o.o., Wrocław **Kopalnia Węgla Brunatnego Bełchatów S.A., Rogowiec Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego na przykładzie zakładu górniczego KWB Bełchatów Streszczenie KWB Bełchatów wyróżnia się spośród innych odkrywkowych zakładów górniczych przede wszystkim rozmiarami wyrobisk i wielkością przemieszczanych mas ziemnych. Prowadzenie eksploatacji wiąże się także z koniecznością wypompowania z górotworu, w procesie odwodnienia, ogromnych ilości wody. To z kolei prowadzi do powstania bardzo dużego leja depresyjnego, który ma bezpośredni wpływ na ustalenie granic terenu górniczego. Dodatkowym elementem pogarszającym warunki zabudowy na tym terenie jest pojawienie się wyjątkowej aktywności sejsmicznej w bezpośrednim sąsiedztwie prowadzonych robót górniczych. Ta wyjątkowa, jak na warunki polskie, sejsmiczność ma swoje uzasadnienie w budowie geologicznej i warunkach geotechnicznych panujących w tym rejonie. Niniejsze opracowanie traktuje o sposobie określania granic terenów górniczych oraz o prognozach oddziaływania eksploatacji górniczej na obiekty budowlane znajdujące się w granicach terenów górniczych pola Bełchatów i Szczerców. Autorzy opracowania sygnalizują również problem zasadności sporządzania planów zagospodarowania przestrzennego terenu górniczego dla terenów o określonych wpływach robót górniczych jedynie dla terenów o znaczących szkodliwych wpływach robót górniczych. 1. Wiadomości ogólne 1.1. Wybrane informacje z działalności zakładu górniczego Odkryte w 1960 r. w rejonie Bełchatowa zasoby złoża węgla brunatnego udokumentowane zostały w trzech polach pole Bełchatów o zasobach ca 1,2 mld ton, pole Szczerców ca 750 mln ton i pole Kamieńsk ca 250 mln ton, z których tylko dwa pierwsze przewidziane zostały do przemysłowego zagospodarowania. Udostępnienie pola Bełchatów nastąpiło w czerwcu 1977 r. w dwa lata po rozpoczęciu odwadniania złoża. W latach na zwałowisku zewnętrznym zdeponowano 1,3 mld m 3 nadkładu. W połowie 1989 r. rozpoczęto równolegle zwałowanie wewnętrzne nadkładu. Do końca 2003 r. z pola Bełchatów wydobyto 655 mln ton węgla i zdjęto 2,8 mld m 3 nadkładu oraz wypompowano z górotworu 5,2 mld m 3 wody. W październiku 2002 r. nastąpiło udostępnienie pola Szczerców (odwodnienie złoża ruszyło we wrześniu 2000 r). Do końca 2003 r. z pola Szczerców zdjęto 27,8 mln m 3 nadkładu oraz wypompowano 52 mln m 3 wody. 67

2 G. DAWIDZIAK, Z. SKALSKI Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego Charakterystyka budowy geologicznej rejonu Złoże węgla brunatnego Bełchatów zalega w rowie Kleszczowa występującym w północnej części elewacji radomszczańskiej, rozdzielającej nieckę miechowską od niecki łódzkiej. Przebiega on generalne równoleżnikowo osiągając, długość około 78 km. W obrazie strukturalnym rowu Kleszczowa i elewacji radomszczańskiej zaznaczają się strefy tektoniczne oraz struktury fałdowe. Występujące strefy tektoniczne są strukturami młodymi i charakteryzują się występowaniem nie do końca zrelaksowanych naprężeń tektonicznych. Szczególne predyspozycje do niestabilnego zachowania się mają struktury najmłodsze, które pod wpływem dodatkowego czynnika zewnętrznego (prace górnicze) zmieniają stan równowagi sił i są przyczyną aktualnie występujących wstrząsów sejsmicznych. Między polem Bełchatów i polem Szczerców, na przecięciu się kierunków stref tektonicznych wskutek osłabienia pokrywy mezozoicznej, nastąpiło wypiętrzenie ciała solnego i utworzył się wysad solny Dębina. W budowie geologicznej wyróżnia się: osady czwartorzędu z dwoma piętrami strukturalnymi o różnym stopniu zaangażowania tektonicznego, osady trzeciorzędu, mezozoik Tereny górnicze KWB Bełchatów KWB Bełchatów posiada dwa tereny górnicze: teren górniczy Pole Bełchatów dla złoża węgla brunatnego Bełchatów pole Bełchatów utworzony decyzją Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z r. zmieniającą koncesję nr 120/94 z r. Teren ten ma powierzchnię ca 557 km 2 i jest położony na obszarze 15 gmin; teren górniczy Pole Szczerców dla złoża węgla brunatnego Bełchatów pole Szczerców utworzony koncesją nr 25/96 wydaną przez Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa w dniu r. Teren ten ma powierzchnię ca 515 km 2 i jest położony na obszarze 12 gmin. Wyżej wymienione tereny górnicze posiadają część wspólną, która wynosi ca 370 km 2. Tereny górnicze KWB Bełchatów charakteryzują się dużą rozległością, którą powoduje znaczny zasięg prognozowanego leja depresyjnego, będącego skutkiem odwodnienia górotworu. Tereny górnicze zostały wyznaczone w oparciu o przewidywany szkodliwy wpływ robót górniczych KWB Bełchatów wg zasad określonych w opracowaniu zespołu prof. A. Szczepańskiego z AGH Kraków [18] Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego terenu górniczego Przewidziany w art. 53 Prawa geologicznego i górniczego, w sposób bezwzględny, obowiązek sporządzania dla terenu górniczego miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego powinien zapewnić integrację wszelkich działań podejmowanych w granicach terenu górniczego w celu: wykonania uprawnień określonych w koncesji, zapewnienia bezpieczeństwa powszechnego, 68

3 ochrony środowiska, w tym obiektów budowlanych. (Prawo gig, art. 53 ust. 2). Wspomniana wyżej integracja zakłada możliwość wprowadzenia dwukierunkowych ograniczeń: właścicielowi nieruchomości w zakresie wykorzystania dóbr znajdujących się w obrębie terenu górniczego w postaci np. zakazu zabudowy nieruchomości bądź konieczności zastosowania wzmocnień konstrukcyjnych budowanych lub istniejących obiektów budowlanych zmierzających do zapobieżenia szkodzie, przedsiębiorcy w zakresie ograniczenia jego uprawnień przez np. konieczność prowadzenia eksploatacji górniczej w sposób, który nie doprowadzi do przekroczenia określonych wielkości wpływów na nieruchomości gruntowe i umożliwi utrzymanie ich dotychczasowego przeznaczenia. Omawiany plan powinien spełniać wymagania przewidziane zarówno przepisami dotyczącymi zagospodarowania przestrzennego, jak i wynikającymi z prawa geologicznego i górniczego. Dotyczy to wymagań o charakterze tak procesowym ( dotyczących trybu sporządzania planu) jak i materiałowym (odnoszącym się do wymagań stawianym takim planom). Powstaje jednak sporo wątpliwości, kiedy tereny górnicze usytuowane są na kilku gminach (w KWB Bełchatów odpowiednio T.G. Pole Bełchatów na 15 gminach, T.G. Pole Szczerców na 12 gminach), na której z nich spoczywa obowiązek spełnienia wymagań związanych z podjęciem procedury planistycznej oraz uchwalenie planu. Możliwe są tu cztery potencjalne rozwiązania, polegające na tym, że: każda gmina sporządzi wspomniany plan wyłącznie dla tej części terenu górniczego, który znajduje się na jej terytorium, zainteresowane gminy podejmą wspólne czynności planistyczne i łącznie doprowadzą do uchwalenia planów (każda na swoim terytorium), dojdzie do utworzenia związku międzygminnego, w skład którego wejdą gminy objęte terenem górniczym, w celu realizacji tegoż planu, zainteresowane gminy doprowadzą do powierzenia jednej z nich określonych przez nie zadań publicznych. Wydaje się, że procedura planistyczna powinna być wszczynana uchwałą rady gminy (z własnej inicjatywy lub na wniosek wójta, burmistrza, prezydenta miasta) niezwłocznie po utworzeniu terenu górniczego, chociaż przepisy tego terminu nie zakreślają. Procedura planistyczna rozpoczyna się uchwałą rady gminy o przystąpieniu do sporządzenia Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego. Studium powinno uwzględnić m.in.: obszary występowania naturalnych zagrożeń geologicznych, udokumentowanych złóż kopalin oraz zasobów wód podziemnych, a także obecne i przyszłe potrzeby ich eksploatacji, istniejące tereny górnicze, obiekty lub obszary, dla których wyznacza się w złożu kopaliny filar ochronny. Studium nie jest przepisem gminnym, ale jego sporządzenie jest niezbędną przesłanką powstania planu miejscowego. Plan zagospodarowania przestrzennego powinien z kolei określać m.in. granice i sposoby zagospodarowania terenów (obiektów) podlegających ochronie, ustalone na podstawie odrębnych przepisów, w tym terenów górniczych (co koresponduje z art.53 Prawa G i G), a także narażonych na niebezpieczeństwo powodzi oraz zagrożonych obsuwaniem się mas ziemnych. Mimo istnienia art.53 Prawa G i G od 1994 r. organy gmin leżących na terenach górniczych KWB Bełchatów do tej pory nie sporządziły stosownych planów zagospodarowania 69

4 G. DAWIDZIAK, Z. SKALSKI Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego... przestrzennego, co nie jest odstępstwem od praktyki w całej Polsce. Ponadto w sytuacji prawnej po r., w której straciły ważność miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego uchwalone przed 1995 r., a gminy nie uchwaliły nowych planów miejscowych, brak jest podstaw prawnych wydawania dla tych terenów decyzji o warunkach zabudowy (art.62 ustawy o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym z 27 marca 2003 r.) Taki stan praktycznie uniemożliwia, za wyjątkiem inwestycji celu publicznego, zabudowę terenów górniczych i tym samym wymusza pilną potrzebę sporządzenia dla tych terenów miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. 2. Przewidywane szkodliwe wpływy robót górniczych zakładu górniczego 2.1. Odwodnienie górotworu Przewidywane obniżenie zwierciadła wód podziemnych o ponad 250 m zrodziło obawy odnośnie możliwości wystąpienia znacznych osiadań powierzchni terenu oraz możliwości wystąpienia odkształceń terenu mogących niekorzystnie wpływać na istniejącą i projektowaną zabudowę. Dla pomiaru tych osiadań oraz uściślania prognoz na dalsze lata, przed rozpoczęciem odwadniania odkrywki założona została odpowiednia siec pomiarowa obejmująca obszar cały obszar prognozowanego leja depresji. Pomiary przeprowadzone zostały w latach: 1978, 1979, 1981, 1983, 1985,1987, 1989, 1993 i Maksymalne wartości osiadań pomierzone zostały w roku 1993 i osiągnęły maksymalnie wartości rzędu 0,7 m obserwowane na filarze między odkrywką, a zwałowiskiem zewnętrznym tj. w rejonie, gdzie występuje największa miąższość osadów kenozoicznych. Pomiary przeprowadzone w 1999 r. wykazały, że w części terenu, gdzie zwierciadło wód podniosło się na skutek zaprzestania odwadniania, zaobserwowano również podnoszenie się powierzchni terenu. Prace nad prognozą wielkości osiadań wywołanych odwodnieniem odkrywki Bełchatów oraz ich wpływu na obiekty budowlane prowadzone były w Poltegorze od połowy lat siedemdziesiątych. Pracami tymi kierował prof. Jacek Wojciechowski, których wyniki przedstawiane były w szeregu prac. Podsumowaniem tych prac są wytyczne prognozowania odkształceń terenu w zasięgu leja depresji KWB Bełchatów [3]. Przedstawione w wytycznych założenia teoretyczne i zalecana w nich metodyka była podstawą do opracowanych przez Poltegor-Projekt prognoz: z 1993 [4], nieuwzględniającą odwodnienia wywołanego budową odkrywki Szczerców oraz z roku 2000 [5] uwzględniającą wyniki pomiarów do roku 1999 r, oraz wpływ odwodnienia związanego również z budową odkrywki Szczerców. W obliczeniach osiadań zakłada się podział górotworu na warstwy: drenujące, konsolidowane i praktycznie nieodkształcalne. Proces konsolidacji odbywa się jednocześnie ze spadkiem ciśnienia w warstwach drenujących. Wyprowadzony przy przyjęciu powyższych założeń wzór na osiadanie w i-tej warstwie dla j-tego okresu przedstawia się następująco: gdzie: du i, j gw S i, j h i, j (2.1) Me i, j dus Me i, j 0, 5 du i, j du ( i1, j) i, j Ai Bi ( si, j Ui, j (2.2) ) (2.3) 70

5 s 0, g l g (2.4) i, j 5 i, j i 1 k k1 gdzie: l i miąższość warstwy, U i, j ciśnienie wody w porach danej warstwy w danym okresie, du i. j wzrost ciśnienia w wyniku odwodnienia, g i ciężar objętościowy gruntu, Ai, B parametry modułu ściśliwości gruntu danej warstwy, i gw ciężar objętościowy wody, h i, j współczynnik konsolidacji jest funkcją T j, Cvi, Hw (dla warstwy drenującej h i i, j = 1,0), T j czas odwadniania podawany w latach, Cv i stała konsolidacji danego gruntu w warstwie, Hw i droga drenowania: k dla warstwy jednostronnie drenowanej Hw i = l i dla warstwy dwustronnie drenowanej Hw i = 0,5 l i Osiadanie w danym punkcie powierzchni terenu stanowi suma osiadań w poszczególnych wydzielonych warstwach. Jest ona podstawą do sporządzenia prognozy lokalnych maksymalnych odkształceń. Jak wynika z powyższego dla określenia wartości prognozowanych osiadań, niezbędna jest znajomość następujących elementów: budowy geologicznej, położenia zwierciadła wody w danym okresie czasowym, parametrów gruntu (moduł ściśliwości, stała konsolidacji). Największe, więc znaczenie dla trafności prognozy osiadań, oprócz dokładnego określenia wielkości depresji, ma prawidłowe ustalenie parametrów gruntów, a w szczególności modułu ściśliwości i stałej konsolidacji. Od początku eksploatacji prowadzone są regularne pomiary geodezyjne osiadań, a w ślad za nimi prowadzone były analizy umożliwiające korygowanie parametrów gruntów w miarę uzyskiwania nowych danych, co pozwala na uściślanie prognozy osiadań. W sumie do uściślenia parametrów wykorzystanych zostało około 730 otworów wiertniczych, dla których przyporządkowano wartości rzeczywistych osiadań w oparciu o mapy osiadań sporządzone przez Kopalnię, obejmujące pomiary z lat 1978, 1979, 1981, 1983, 1985, 1987, 1989, 1993 i 1999 z oraz dla tych samych okresów przyporządkowano pomierzony poziom zwierciadła wody. Dane odnośnie litologii i stratygrafii w poszczególnych otworach pobierane były z bazy danych geologicznych (zbiory BT10, BT20, SZ10 i SZ20). Dla zrealizowania tego zadania, opracowany został program komputerowy, wyliczający zgodnie z podanymi wyżej założeniami wartości osiadań, porównujący je z rzeczywistymi osiadaniami oraz korygujący wartości parametrów gruntu niezbędnych do uzyskania obliczeniowych wartości osiadań. 71

6 G. DAWIDZIAK, Z. SKALSKI Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego... Obliczenia wykonane przy pomocy przedstawionej powyżej metodyki umożliwiły uzyskanie parametrów gruntu, przy których średnia różnica osiadań między wartościami obliczonymi, a pomierzonymi była minimalna i wynosiła 0,67 mm, przy średniej wartości pomierzonych osiadań 120 mm. Średnie odchylenie między osiadaniami obliczonymi, a pomierzonymi wynosi DS = 4,4 mm. Przeprowadzona analiza wyników pomiarów powierzchni terenu wykazała, że w rejonie zwałowiska zewnętrznego O/Bełchatów, gdzie nastąpiła odbudowa zwierciadła wody, w kilku otworach zaobserwowano podnoszenie się terenu sięgające od kilku do 100 mm. Analizując te nieliczne punkty można stwierdzić, że dynamika podnoszenia się powierzchni terenu w stosunku do odbudowującego się zwierciadła wody w części z nich jest znaczna, procentowo zbliżona do osiadań przy podobnych przyrostach depresji. Ze względu na brak szerszych danych, dla bezpieczeństwa w obliczeniach przyjęto założenie, że grunt będzie się zachowywał jak ciało sprężyste, tzn. po zmniejszeniu obciążenia, na skutek powrotu zwierciadła wody, powierzchnia terenu będzie z opóźnieniem powracała całkowicie do stanu pierwotnego w identyczny sposób jak ma to miejsce w przypadku osiadań tylko w przeciwnym kierunku Prognoza osiadania W oparciu o zebrane dane, jak również w oparciu o prognozę położenia zwierciadła wody, sporządzona została prognoza osiadań na lata: 2002, 2005, 2020 i na koniec eksploatacji przewidywany na rok 2038 r. Do prognozy osiadań wykorzystane zostały wszystkie otwory wiertnicze dowiercone do podłoża mezozoicznego znajdujące się na obszarze objętym odwodnieniem, za wyjątkiem terenu przewidzianego do eksploatacji. W sumie pod uwagę wzięte zostały 754 otwory. Obliczenia przeprowadzono przy wykorzystaniu opracowanego do tego celu programu komputerowego wykorzystującego bazę danych geologicznych oraz zakodowanych w odrębnym zbiorze danych odnośnie prognozowanego położenia zwierciadła wody w tych otworach. Wielkości prognozowanych osiadań kształtują się w pobliżu odkrywki na poziomie mm, lokalnie w miejscach o dużej miąższości kenozoiku są większe i sięgają mm. W miarę oddalania się od odkrywki wielkości prognozowanych osiadań maleją Prognoza odkształceń terenu Podstawą do określenia wielkości odkształceń terenu w rejonie KWB Bełchatów oraz zakwalifikowania poszczególnych obszarów do odpowiedniej kategorii terenów górniczych były przeprowadzone obliczenia prognozowanych wielkości osiadań w rozpatrywanych okresach obliczeniowych. Jak już wspomniano na istniejącą zabudowę niekorzystny wpływ ma nie tyle wielkość osiadań, co różnice w osiadaniach w obrębie danego obiektu. Wobec tego, dla zapewnienia maksymalnego bezpieczeństwa przyjęto tutaj najbardziej niekorzystne założenie, że pomiędzy każdym punktem obliczeniowym (otworem) zlokalizowany jest uskok lub forma erozyjna podłoża mezozoicznego o stromo nachylonych ścianach, gdzie następuje lokalne skupienie się całej różnicy osiadań określonych dla tych punktów. Stwarza to warunki na powierzchni terenu zbliżone do panujących nad wyrobiskami górniczymi, gdzie odkształcenia wywołane są eksploatacją podziemną. Obserwacje poczynione na odsłoniętych odcinkach zboczy wskazują, że powierzchnie 72

7 uskokowe były poddawane erozji, w wyniku czego obecnie nie mają charakteru pionowych ścian, lecz są w znacznym stopniu złagodzone. Dla uwzględnienia tego w obliczeniach założono, że powierzchnie uskokowe mają nachylenie 60 o. Profil stosownej niecki osiadań ilustruje rysunek 2.1. rr S1 S2 Zg Zd dz Rys Profil niecki osiadań nad uskokami, przyjęty do obliczeń odkształceń między sąsiadującymi otworami Fig Profile of subsidence trough above faults as used for calculation of deformations between adjoining holes Wzory do obliczeń przedstawiają się następująco: rr Zg tg Zd tg 73 Zd 0 tg60 (2.5) ds T rr (2.6) 0, 6T (2.7) rr R 0,66 (2.8) ds gdzie: Zg głębokość zalegania nieściśliwego podłoża na wyniesionym skrzydle uskoku, Zd głębokość zalegania nieściśliwego podłoża na zrzuconym skrzydle uskoku, ds różnica osiadań między sąsiednimi punktami obliczeniowymi, dz zeskok podłoża nieściśliwego (różnica głębokości zalegania podłoża między rozpatrywanymi punktami), kąt zasięgu (rozproszenia) szkodliwych wpływów dla utworów czwarto i trzeciorzędowych przyjęto = 60 o. Wielkości T, i R stanowią podstawę do klasyfikacji danego terenu do odpowiedniej kategorii terenu górniczego zgodnie z Zasadami oceny możliwości prowadzenia podziemnej 2

8 G. DAWIDZIAK, Z. SKALSKI Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego... eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych opracowanymi przez Główny Instytut Górnictwa w styczniu 2000 r. [7], w których ewentualny wpływ powstających w wyniku odwodnienia odkształceń na obiekty budowlane, wyznacza zasięg prognozowanej I kategorii terenu górniczego, zaś dalej do granic terenu górniczego przyjmuje się 0 kategorię terenu górniczego, w obrębie której wpływ odkształceń na obiekty budowlane można uznać za pomijalny. Dla prowadzenia obliczeń opracowany został program komputerowy łączący poszczególne sąsiadujące otwory w pary, obliczający w oparciu o dane geologiczne i wyniki obliczeń osiadań wartości T, i R, a następnie kwalifikujący na ich podstawie obszar między tymi otworami do odpowiedniej kategorii. Wobec faktu, że prognoza ma służyć dla podejmowania decyzji odnośnie stosowania dodatkowych zabezpieczeń w nowo wznoszonych obiektach, odkształcenia powstałe przed rozpoczęciem budowy tego obiektu nie będą miały na niego wpływu. Dla uwzględnienia tego założenia w obliczeniach odkształceń dla danego roku, rozpatrywany jest okres między danym rokiem, a końcem eksploatacji. Po określeniu kategorii terenu dla danego roku, ze względu na fakt, że w całym przedziale czasowym może występować wahanie się zwierciadła wody, dla każdego roku obliczeniowego sprawdzano, czy w okresie późniejszym nie wystąpią wyższe kategorie. W takim przypadku do prognozy przyjmowana była najwyższa wartość występująca w całym przedziale czasowym do końca eksploatacji. Wartości odkształceń posłużyły do wyznaczenia na mapach zasięgu poszczególnych kategorii terenu górniczego. Osiadania powstające w wyniku odwodnienia nie powinny wywoływać wartości odkształceń przekraczających dopuszczalne dla I kategorii terenu górniczego. Zasięg terenu I kategorii ogranicza się do pasa przylegającego do odkrywki (maksymalnie do około 3 km w południowej części obszaru). Pozostałą część terenu górniczego (do jego granic) zakwalifikowano do 0 kategorii. Trzeba tutaj zwrócić uwagę, że powyższa prognoza nie dotyczyła: powierzchni zwałowiska zewnętrznego O/Bełchatów, gdzie odkształcenia są spowodowane głównie przez konsolidowanie się zezwałowanego materiału, ewentualnych odkształceń powierzchni terenu wywołanych wymywaniem soli z wysadu solnego Dębina, gdzie w odrębnej prognozie [9] przewidziano możliwość wystąpienia odkształceń kwalifikujących teren do III kategorii terenów górniczych, ewentualnych odkształceń powierzchni terenu w wyniku naruszenia robotami górniczymi istniejącej równowagi górotworu w obrębie wysadu solnego Dębina obecnie prowadzone są w tym kierunku prace badawcze Wstrząsy sejsmiczne Pojawienie się pod koniec lat siedemdziesiątych bardzo wyraźnej i okresami intensywnej sejsmiczności w odkrywkowej kopalni węgla brunatnego Bełchatów było dużym zaskoczeniem tak dla górników jak i sejsmologów. W 2001 r. dotychczasowe wstrząsy zostały poddane kolejnej ocenie specjalistów Głównego Instytutu Górnictwa [17], w wyniku, której przedstawiono prognozę zjawisk sejsmicznych KWB Bełchatów. Stwierdzono, że brak jest korelacji występującej sejsmiczności rejonu odkrywki Bełchatów z robotami górniczymi w określonych fazach rozwoju eksploatacji, ani z ilością odpompowanej wody. Podłożem zaistniałej sejsmiczności było współdziałanie istniejących w tym rejonie naprężeń tektonicznych z naprężeniami i zmianami fizyko-mechanicznymi skał wywołanymi pracami górniczymi. 74

9 Prognozę oddziaływania wstrząsów na powierzchnie [17] ilustrują mapy prognozowanych amplitud przyspieszenia i prędkości drgań gruntu dla projektowanej eksploatacji w polu Bełchatów i w polu Szczerców. W trakcie projektowanej eksploatacji należy się liczyć z wystąpieniem przyspieszeń rzędu ponad 500 mm/s 2 w obrysie odkrywki Bełchatów i odkrywki Szczerców (VII stopień intensywności drgań w skali MSK-64), rzędu mm/s 2 do 1 km od obrysu granic obu odkrywek (VI stopień intensywności drgań), mm/s 2 do około 2 km poza granicą odkrywek (V stopień intensywności drgań) oraz z przyspieszeniami mm/s 2 do 6 7 km poza granice obrysu odkrywek (IV stopień intensywności drgań). Maksymalne amplitudy prędkości drgań gruntu w zakresie mm/s mogą wystąpić w obrysie granic odkrywki Bełchatów i odkrywki Szczerców. Do 1 km poza granicami obrysu można się liczyć z amplitudami prędkości na poziomie mm/s, natomiast do 2 km poza obrys granic odkrywek mogą zaistnieć amplitudy prędkości ponad 12 mm/s. Obliczone amplitudy przyspieszenia i prędkości drgań mogą być podstawą do oszacowania prognozowanych skutków sejsmiczności w rejonie odkrywki Bełchatów i odkrywki Szczerców na zabudowę powierzchniową terenu. Ogólne rozpoznanie oceny skutków drgań na zabudowę, środowisko naturalne i ludzi można przeprowadzić w oparciu o skale sejsmometryczne oraz znajomość prognozowanych parametrów drgań powierzchni. 3. Warunki prowadzenia zabudowy na terenach objętych wpływem kopalni 1. Dla nowobudowanych obiektów lokowanych na terenie górniczym zalecono stosowanie wymagań techniczno-budowlanych ITB [8] odpowiednio dla danej kategorii prognozowanej dla tego terenu. Opierając się o nie i uzyskane doświadczenia można stwierdzić, że: wpływ odkształceń występujących na terenie górniczym zaklasyfikowanym do 0 kategorii na obiekty budowlane można uznać za pomijalny, dla obiektów budowlanych lokowanych na terenie I kategorii nie wymaga się stosowania dodatkowych zabezpieczeń, poza wynikającymi ze stosowania ogólnych zasad kształtowania obiektów budowlanych, obiekty lokowane na terenach o wyższej kategorii wymagają stosowania dodatkowych zabezpieczeń zgodnie z zaleceniami ITB. 2. Opierając się o istniejące obecnie dane stwierdzono, że prowadzenie zabudowy na obszarze terenu górniczego jest dopuszczalne: wokół odkrywki Bełchatów i odkrywki Szczerców do pasa bezpieczeństwa o szerokości minimum 150 m wyznaczonego od górnej krawędzi tych odkrywek, w rejonie zwałowiska zewnętrznego O/Bełchatów i zwałowiska wewnętrznego uformowanego powyżej powierzchni terenu, prowadzenie zabudowy jest możliwe do granic pól osadowych dla wód spływających ze zwałowisk, w rejonie zwałowiska zewnętrznego O/Szczerców należy zachować pas bezpieczeństwa o szerokości co najmniej 150 m od stopy tego zwałowiska, do czasu uzyskania wiarygodnych prognoz odnośnie wzajemnego oddziaływania odkrywek Bełchatów i Szczerców jak i ich wpływu na wysad solny Dębiny, w obrębie filara rozdzielającego te odkrywki nie zaleca się prowadzenia zabudowy, powyższe ograniczenia nie dotyczą własnych obiektów KWB Bełchatów S. A. 3. W oparciu o prognozę oddziaływania wstrząsów na powierzchnię [17] można stwierdzić, że projektowane obiekty budowlane na terenach poza izolinią przyspieszeń drgań gruntu 75

10 G. DAWIDZIAK, Z. SKALSKI Warunki zabudowy i zagospodarowania terenu górniczego mm/s 2 nie powinny ulegać uszkodzeniom, i stąd nie wymagają stosowania dodatkowych zabezpieczeń. W obszarze między izoliniami przyspieszeń mm/s 2 można się liczyć z lekkimi uszkodzeniami jedynie obiektów o średniej odporności (budowane z cegły, elementów prefabrykowanych lub kamienia pasowanego). 4. Wnioski 1) Dla obszarów zaliczanych do 0 kategorii terenu górniczego istnieją przesłanki do podjęcia przez rady gmin uchwał o odstąpieniu, w oparciu o art. 53, ust. 6 Prawa gig, od sporządzania planów zagospodarowania przestrzennego terenu górniczego, gdyż wpływy szkodliwego oddziaływania robót górniczych, zarówno w wyniku odwodnienia górotworu jak i wstrząsów sejsmicznych, są pomijalne dla zabudowy terenu. 2) Biorąc pod uwagę fakt wykonywania robót górniczych zarówno na polu Bełchatów jak i polu Szczerców przez jeden zakład górniczy (KWB Bełchatów ), a przede wszystkim nakładanie się lejów depresji aktualnie eksploatowanej odkrywki Bełchatów i budowanej odkrywki Szczerców, zasadnym wydaje się, aby w przyszłości został utworzony jeden wspólny teren górniczy dla obydwu pól górniczych. Literatura [1] Wojciechowski J., Serewko K. 1981: Aktualizacja prognozy osiadań i odkształceń terenu w zasięgu oddziaływania KWB Bełchatów i Szczerców na podstawie pomiarów ZNB COBPGO Poltegor, Wrocław, (nr proj. PR , nr arch.38334). [2] Wojciechowski J., Serewko K. 1985: Aktualizacja prognozy osiadań i odkształceń powierzchni terenu w wyniku odwodnienia oraz zasady interpretacji. ONB COBPGO Poltegor, Wrocław, (nr proj. PR , nr arch. 25/ONB). [3] Wytyczne prognozowania odkształceń terenu i zabezpieczeń obiektów przeciw szkodom górniczym w zasięgu leja depresji KWB Bełchatów. COBPGO Poltegor Wrocław Zatwierdzone przez Dyrektora Ogólnokrajowego Gwarectwa Węgla Brunatnego jako obowiązujące do stosowania w Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów i zalecone do wykorzystywania w innych kopalniach odkrywkowych. [4] Dawidziak G. 1994: Uściślenie prognozy osiadań i odkształceń terenu w obszarze zasięgu oddziaływania KWB Bełchatów oraz interpretacja wyników na podstawie pomiarów do 1993 r. POLTEGOR-Projekt, Wrocław, (nr proj i 211). [5] Dawidziak G., Szczepiński J. 2000: Prognoza osiadań i odkształceń związanych z budową O/Szczerców. POLTEGOR-Projekt, Wrocław (nr proj ,231). [6] Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych. Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. J. Kwiatka, Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice 1998 r. [7] Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych. Główny Instytut Górnictwa Katowice styczeń 2000 r. Seria: instrukcje, Nr 10. Zatwierdzone do stosowania przez Komisję do spraw Ochrony Powierzchni przy Wyższym Urzędzie Górniczym w dniu 16 grudnia 1999 r. [8] Wymagania techniczno-budowlane dla obiektów budowlanych wznoszonych na terenach podlegających wpływom eksploatacji górniczej. Instytut Techniki Budowlanej Warszawa 1975 r. [9] Dawidziak G. 1990: Określenie wielkości i zasięgu deformacji powierzchni terenu wywołanych lejem depresji wokół wysadu solnego Dębina. COBPGO Poltegor, Wrocław (nr proj ). [10] Założenia Techniczno-Ekonomiczne budowy Odkrywki Szczerców. Poltegor-projekt Sp. z o.o., Wrocław, 1997, nr proj [11] Aktualizacja ZTE budowy O/Szczerców do wprowadzenia II układu KTZ włącznie. Tom II. Zeszyt 2. Poltegor- projekt Sp. z o.o., Wrocław, 1999, nr proj ,

11 [12] Projekt dyrektywny wydobycia do końca eksploatacji O/Bełchatów w rowie II rzędu. Poltegorprojekt Sp. z o.o., Wrocław, 1998, nr proj [13] Badania modelowe O/Szczerców dla potrzeb prognozowania leja depresyjnego i odwadniania odkrywki. POLTEGOR-Projekt Sp. z o.o., Wrocław, 1999, nr proj [14] POLTEGOR-Projekt Sp. z o.o., Wrocław, 1996: Opracowanie modelu warunków hydrogeologicznych z uwzględnieniem odwodnienia O/Bełchatów i bariery ochronnej wysadu solnego. Nr proj [15] Studium określenia granicy zasięgu leja depresyjnego O/Bełchatów. POLTEGOR-Projekt, Wrocław, 1993, nr proj [16] POLTEGOR-Projekt Wrocław, 1999: Koncepcja wyrobiska końcowego. Nr proj [17] Główny Instytut Górnictwa Katowice, 2001, Ocena i prognoza zjawisk sejsmicznych w rejonie KWB Bełchatów. Nr pracy w GIG: [18] Szczepański A. 1995: Zasięg przewidywanych wpływów robót górniczych Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów dla ustalenia granic terenu górniczego. Kraków. Conditions for development and management of mining area taking Bełchatów surface lignite mine as example From among other surface mining plants, the Bełchatów surface lignite mine distinguishes it self, first of all by sizes of its open pits and volume of earth mass removal. The exploitation carried out requires also to pump out huge amounts of water from the rock mass during the dewatering process. In turn, this brings about formation of a big cone of depression which directly influences the delinitation of mining area. An additional element making the development conditions in this area worse is occurrence of an unusual seismic activity in the immediate vicinity of mining operations carried out. This unusual seismicity, considering seismic prevailing in Poland, has its grounds in the geological structure and geotechnical conditions prevailing this region. This paper presents method for delinitation of mining areas and prediction of mining impact on building facilities located within the limits of mining areas in Bełchatów and Szczerców fields. Also, the authors of this paper indicate a problem wether mining area spatial development plans have their grounds to prepare them for areas with definite impacts of mining operations or for areas with considerable harmful impacts of mining operations only. Przekazano: 25 marca 2004 r. 77