INŻYNIERÓW I TECHNIK SZY T S

Transkrypt

1 ISSN X INŻYNIERÓW STOWARZYSZENIE I TECHNIKÓW GÓRNICTWA

2

3 PRZEGLĄD Nr 12 GÓRNICZY 1 założono r. MIESIĘCZNIK STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW GÓRNICTWA Nr 12 (1128) grudzień 2016 Tom 72 (LXXII) UKD : : Historia eksploatacji górniczej, deformacji powierzchni i ich skutków w budynku kościoła The history of mining exploitation, surface deformation and their effects on the church building Dr hab. inż. Andrzej Kowalski, prof. GIG* ) ( ) jedyną naprawdę niezrozumiałą rzeczą jest to, że rzeczy da się zrozumieć A. Einstein Treść: W artykule przedstawiono uwarunkowania geologiczne i górnicze mające istotne znaczenie dla ochrony powierzchni spowodowane eksploatacją górniczą z zawałem stropu w otoczeniu budynku kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała w Bytomiu - Miechowicach. W szczególności opisano narastanie odkształceń poziomych o charakterze rozciągania na podstawie pomiarów i obliczeń teoretycznych. Przedstawiono także uszkodzenia w budynku kościoła. W zakończeniu porównano deformacje prognozowane z pomierzonymi i dokonano oceny trafności prognozy. Abstract: This paper presents the geological and mining conditions, which are significant for the surface protection, caused by mining with roof caving in the vicinity of the Corpus Christi Church in Bytom - Miechowice. In particular, it describes the increase of stretching horizontal strains on the basis of measurements and theoretical calculations. The damage to the church building is also presented. At the end of the paper the predicted and measured deformations are compared and the accuracy evaluation of the prognosis is conducted. Słowa kluczowe: górnictwo podziemne, deformacje powierzchni, prognoza, pomiar, uszkodzenia budynku Key words: underground mining, surface deformations, prognosis, measurement, building damage 1. Wstęp Pod dzielnicą Miechowice w Bytomiu zalega bogate złoże węgla kamiennego eksploatowane w 10 pokładach o sumarycznej grubości około 30 m, na głębokości od 400 do 800 m. Dla starszej, historycznej zabudowy dzielnicy, w 1965 r. ustanowiono filar ochronny, w którym jest kontynuowana eksploatacja górnicza. W obrębie terenu chronionego (rys.1) znajdują się trzy zabytkowe kościoły: w części północnej pod wezwaniem Bożego Ciała (1), parafii ewangelicko- -augsburskiej wraz zespołem zabytkowych budynków przy ul. Matki Ewy (2), w centrum dzielnicy pod wezwaniem Św. Krzyża (3). Przedmiotem publikacji były już doświadczenia i wyniki geodezyjnych pomiarów deformacji powierzchni, jak i uszkodzeń kościoła przy ul. Matki Ewy, między innymi (Florkowska, Kanciruk 2012, Klabis, Kowalski 2013, * ) Główny Instytut Górnictwa w Katowicach Niemiec, Gruchlik 2015), kościoła Świętego Krzyża, między innymi przez (Kowalski 2015, Słowik, Chomacki, Szołtysek 2015). Natomiast nie są opisane doświadczenia z ujawniania się deformacji i uszkodzeń kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała. Celem artykułu jest przedstawienie warunków geologicznych i górniczych oraz wyników kształtowania się deformacji powierzchni, spowodowanych dokonaną eksploatacją w rejonie kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała oraz jego uszkodzeń. Przykład ten charakteryzuje się specyfiką oddziaływania odkształceń poziomych, inną niż na kościoły przy ul. Matki Ewy i Św. Krzyża, na które oddziaływały głównie odkształcenia poziome o charakterze ściskania i krzywizna wklęsła. Na kościół pod wezwaniem Bożego Ciała oddziaływały i oddziałują narastająco odkształcenia poziome o charakterze rozciągania oraz krzywizna wypukła, co wynika z położenia parcel eksploatacyjnych względem budynku kościoła.

4 2 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 1. Teren chroniony dzielnicy Miechowice: 1 - kościół Bożego Ciała, 2 - ewangelicko-augsburski, 3 - Św. Krzyża i 4 - zlikwidowany szyb Północny Fig. 1. The protected area of Miechowice district: 1 - the Corpus Christi Church, 2 - the Evangelical Lutheran Church, 3 - the St. Cross Church and 4 - the liquidated North shaft Przedstawiono także porównanie obniżeń prognozowanych (a priori) i pomierzonych pod dzielnicą Miechowice spowodowane ostatnią eksploatacją dolnej warstwy pokładu 510. Wykazano występowanie dalekich zasięgów deformacji, które w standardowej prognozie deformacji, przy zastosowaniu teorii Knothego-Budryka, nie są w pełni przewidywane. Artykuł przygotowano na podstawie analiz, jakie są wykonywane w Głównym Instytucie Górnictwa w związku z wykonywaniem opracowań dotyczących eksploatacji pod Bytomiem i jego dzielnicami. 2. Budynek kościoła i jego uszkodzenia Kościół został zbudowany w latach Jest trójnawową bazyliką w kształcie krzyża łacińskiego o wymiarach 48 m długości i 29 m szerokości. Wieża ma wysokość 47 m (fot.1). Kościół jest murowany z cegły, otynkowany. Wystrój kościoła, będący połączeniem nowoczesnego funkcjonalizmu z neobarokiem, został wykonany w okresie międzywojennym, (fot. 2). Do rejestru zabytków województwa katowickiego

5 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 3 Kościół nie jest zabezpieczony tak zwaną opaską (zewnętrzną płytą usztywniającą, wykonaną wokół kościoła), jak dwa pozostałe kościoły w Miechowicach. Jest wewnątrz skotwiony wiotkimi ściągami (fot. 2), do których wcześniej podwieszane były siatki ochronne (zdjęte po remoncie w 1989 r.). Ostatni remont kościoła ( ) obejmował między innymi: naprawę murów wewnątrz i zewnątrz, wieży, pokrycia dachowego i wymianę posadzki. Po 2012 r., w kościele wystąpiły kolejne uszkodzenia: liczne spękania murów zarówno na zewnętrz jak i wewnątrz kościoła (fot. 3 4 i 5), występujące i widoczne zwłaszcza od strony północnej, w rejonie połączenia transeptu z nawą (fot. 3). spękania w rejonie transeptu (fot. 6). spękania posadzki, pojedyncze rysą są widoczne w rejonie prezbiterium (fot. 7). W czerwcu 2016 r. rozpoczęto kolejny, piąty remont, który obejmuje: naprawę ścian kościoła, przez likwidację spękań murów na zewnątrz, poprzez wycinanie bruzd i zbrojenie ścian (fot. 8-9). tynkowanie i malowanie naprawionych powierzchni ścian wewnątrz i na zewnątrz kościoła. 3. Warunki geologiczne i górnicze w rejonie kościoła 3.1. Warunki geologiczne Fot. 1. Widok budynku kościoła od strony północno-wschodniej (wikipedia) Photo 1. The view of the church building from the north east side (śląskiego) został wpisany w 1996r. Z powodu powstałych deformacji powierzchni był kilkakrotnie remontowany, w latach: , , , Budynek kościoła znajduje się w północno-zachodniej części filara ochronnego dla dzielnicy Miechowice, na północny-wschód od zlikwidowanego w 1997 r. szybu Północnego (rys.1). Nadkład górotworu karbońskiego budują utwory triasu i czwartorzędu. Utwory czwartorzędowe stanowią ciągłą warstwę, której miąższość wynosi średnio 15 m, są zbudowane głównie z piasków i glin, sporadycznie z łupków. Trias Fot. 2. Widok na prezbiterium Photo 2. The view of the presbytery

6 4 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Fot. 3. Spękania na połączeniu transeptu i nawy od strony północnej Photo 3. Cracks between transept and the north side of the aisle Fot. 4. Widok napraw na południowej ścianie kościoła Photo 4. The view of repairs on the southern wall of the church jest zbudowany z wapieni i dolomitów oraz słabo zwięzłych piaskowców. Jego miąższość wynosi około 180 m. Pod starą zabudową dzielnicy (i w rejonie budynku kościoła) nie prowadzono w przeszłości eksploatacji triasowych złóż rudy cynku i ołowiu. Karbon produktywny reprezentowany jest przez warstwy rudzkie i siodłowe. Warstwy rudzkie osiągają miąższość około Fot. 5. Odkryte spękania murów na zewnątrz kościoła Photo 5. Cracks on external walls of the church 400 m, a głębokość zalegania ich spągu dochodzi do 600 m. Występują w nich oprócz cienkich pokładów węgla kamiennego: iłowce, mułowce i piaskowce. Najbardziej węglonośne są warstwy siodłowe, zbudowane z grubych ławic piaskowców przewarstwionych iłowcami i mułowcami oraz z pokładów węgla od 501 do 510 (rys. 2). Odległość pionowa między pokładami 507, 509 i 510 wynosi 10 m.

7 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 5 Fot. 6. Spękania wewnątrz kościoła Photo 6. Cracks on internal walls of the church Fot. 7. Spękania podsadzki w prezbiterium (widok z góry) Photo 7. Cracks on floor in the presbytery (view from the top) Fot. 8. Bruzdowanie murów Photo 8. Gaps in walls Fot. 9. Zbrojenie murów w rejonie szczelin Photo 9. Wall reinforcement near gaps Rys. 2. Przekrój geologiczny W-E w pokładach siodłowych przez zlikwidowany filar ochronny dla szybu Północnego, na południe od kościoła pw. Bożego Ciała. Lokalizację przekroju wskazano na rys. 3 i 4 Fig. 2. W-E geological cross-section in saddle series through the liquidated safety pillar of the North shaft, to the south of the Corpus Christi church. The location of the cross-section is shown in Fig. 3. and 4

8 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rozciągłość pokładów węgla kamiennego ma kierunek SW-NE, a upad na SE, pod średnim kątem około 6 stopni Warunki górnicze Charakterystykę dokonanej eksploatacji górniczej w otoczeniu budynku kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała przedstawiono w tabeli 1. Wynika z niej, że w otoczeniu budynku kościoła była prowadzona eksploatacja w różnym zakresie i czasie. Okresy eksploatacji można podzielić na trzy etapy: pierwszy, obejmujący eksploatację prowadzoną w pokładach rudzkich, najpłycej zalegających, rozpoczętą już w latach trzydziestych ubiegłego stulecia z zawałem stropu, w pewnym oddaleniu od kościoła. Potem prowadzono eksploatację zarówno na północ, jak i na wschód od kościoła, drugi, w latach pod budynkiem kościoła oraz w jego otoczeniu, kiedy eksploatowano pokłady 501, 503 i 504 z podsadzką hydrauliczną na sumaryczną wysokość około 8,0 m, co zobrazowano na przekroju geologicznym (rys. 2), trzeci, od 1996 do 2015 r. bezpośrednio na południe od budynku kościoła w sześciu warstwach w pokładach eksploatowanych dwoma warstwami 507 (ściany 71 i 71a oraz 72 i 72a), 509 (ściany 99 i 99a oraz 97 i 97a) i 510 (ściany 20 i 20a oraz 18 i 18a) z zawałem stropu na sumaryczną wysokość 12 m, (rys. 2 i 3), we wschodniej i zachodniej części filara. Natomiast na rys. 4 przedstawiono położenie parcel eksploatowanych w pokładzie 510 warstwa dolna (ściany 18a, 30a i 31a) w ostatnich w latach Z uwagi na lokalizację parcel eksploatacyjnych, budynek kościoła znajduje się w partii nieeksploatowanej w pokładach 412, 414/3. Eksploatacja pokładów 507, 509 i 510, spowodowała powstawanie deformacji powierzchni w rejonie kościoła, głównie odkształceń poziomych o charakterze rozciągań i wypukłej krzywizny. Z tabeli 1 oraz rys. 3 i 4 wynika, że do 1969 r. eksploatacja koncentrowała się pod kościołem i w jego otoczeniu, natomiast po 1996 r. głównie na południe i południowy wschód od kościoła. Ostatnio eksploatowano dolną warstwę pokładu 510 ścianą 18a w latach oraz dalej na południowy wschód od kościoła ściany 30a i 31a w latach Pomierzone wskaźniki deformacji powierzchni spowodowane dokonaną eksploatacją górniczą 4.1. Sieć pomiarowa W obrębie dzielnicy Miechowice są prowadzone geodezyjne obserwacje deformacji powierzchni na sieci pomiarowej, złożonej z linii oraz punktów rozproszonych, reperów na budynkach. Linie pomiarowe zostały założone dopiero w 1965 r. wzdłuż głównych ulic, najbliżej kościoła wzdłuż ul. Reptowskiej (kierunek N-S) oraz ul. Dalekiej (kierunek W-E), (rysunki 1, 7 i 9). Wcześniej przed 1965 r.,prowadzono wyłącznie obserwacje wysokościowe reperów na budynkach. Najdłużej, od 1927 r. jest obserwowany reper 503 (rys.5), znajdujący się na południowo-wschodnim narożu kościoła (rys. 6 i 7), potem 4 repery w pobliżu kościoła (504, 508, 512 i 513) obserwowane Tabela 1. Dokonana eksploatacja i jej położenie względem budynku kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała Table 1. Completed exploitation and its position towards the Corpus Christi Church building Pokład, nr ściany Grubość, m Głębokość, m Okres eksploatacji, lata Sposób kierowania stropem Położenie względem budynku kościoła ,4-1, zawał stropu 400 m na południowy wschód 414/ ,0 2,0 2,2 2,0 1,7 1,9 2, ,6 3,0 2, , ,7 2,6 507w.g w.d. wg.ść.72 wd. 72a 509w.g w.d wg. 97 w.d. 97a 510 w.g. ść.18 w.d 18a ść.30, 31 ść.30a, 31a 2, ,0 2,0 2,4 2,4 2,0 2,0 4,8 2,0 2,0 2,4 2,0-2, zawał stropu zawał stropu zawał stropu podsadzka hydrauliczna zawał stropu zawał stropu zawał stropu zawał stropu podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna podsadzka hydrauliczna zawał stropu z doszczelnianiem zawał stropu z doszczelnianiem zawał stropu podsadzka hydrauliczna zawał stropu z doszczelnianiem zawał stropu podsadzka hydrauliczna zawał stropu z doszczelnianiem zawał stropu z doszczelnianiem zawał stropu ponad 200 m na północ 200 m na południowy wschód bezpośrednio pod i na wschód ponad 250 m na południowy wschód bezpośrednio pod i na północny wschód 150 m na południowy wschód 150 m na północ bezpośrednio pod i na wschód na południowy zachód bezpośrednio i na wschód 50 m na zachód bezpośrednio pod i na wschód na południowy zachód 80 m na wschód 80 m na wschód 40 m na południe 60 m na południe 40 m na wschód 40 m na wschód bezpośrednio na południe 40 m na południe 80 m na wschód pod i na południe 120 m na południe 350 m na południowy wschód 400 m na południowy wschód

9 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 7 Rys. 3. Krawędzie parcel eksploatacyjnych w zlikwidowanym filarze ochronnym szybu Północnego w pokładach: 507, 509 oraz 510 (lata ), a także lokalizacja kościołów Fig. 3. Edges of longwall panels in the liquidated safety pillar of the North shaft in coal seams no. 507, 509 and 510 (years ), and the location of the churches Rys. 4. Wycinek mapy pokładu 510 w warstwie dolnej oraz lokalizacja kościołów: 1- Bożego Ciała, 2 - ewangelicko-augsburski, 3 - Świętego Krzyża, 4 - szyb Północny Fig. 4. Map section with the seam no. 510 in the lower layer and the location of churches: 1 - the Corpus Christi Church, 2 - the Evangelical Lutheran Church, 3 - the St. Cross Church, 4 - the North shaft

10 8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 od 1939 r., a także dwa repery 495 i 494 (ul. Daleka) od 1962 r. Pomiary prowadzono z częstością raz na rok. Od 1965 r. sieć jest obserwowana dwa razy w roku, w cyklu wiosennym (kwiecień-maj) i jesiennym (październik-listopad). Ostatni pomiar (objęty analizą) był wykonany jesienią 2015 r Pomierzone wskaźniki deformacji Na rys. 5 przedstawiono obniżenia reperu 503 na kościele od 1927 r. do 2015 r., na rys. 6 izolinie obniżeń w rejonie kościoła określone na podstawie pomiarów prowadzonych od 1927 i 1939 r., a na rys. 7 określone na podstawie pomiarów prowadzonych od 1965 r. Z rys. 5-7 wynika, że: budynek kościoła w okresie 88 lat obniżył się 7,4m, prędkość narastania obniżeń była zróżnicowana, zależała od natężenia oddziaływania eksploatacji (jej położenia, powierzchni parcel, grubości pokładów lub warstw oraz sposobu likwidacji przestrzeni poeksploatacyjnej). Największa prędkość wynosiła w okresie: mm/rok, mm/rok, mm/rok. W nawiązaniu do współczesnych doświadczeń, prędkość narastania deformacji jest mała (średnio, poniżej 1,4 mm/ dobę). W okresie eksploatacji od roku 1927 (lub 1939) do 2015r. najmniejsze sumaryczne obniżenie 5,76 m wystąpiło w rejonie ul. Dalekiej, na północ i południe obniżenia rosną. Na północy, na kościele wynoszą 7,40 m, a rejonie ul. Kasztanowej 8,37 m, natomiast na południe (od ul. Dalekiej) obniżenia wynoszą do 6,68 m w rejonie ul. Jaskółczej, rys. 6. W rejonie kościoła występuje krzywizna wypukła, której promień jest rzędu 10 km. Największe nachylenia kościoła wynoszą 11,4 mm/m w kierunku północno-wschodnim. Za okres od 1965 do 2015, (rys.7) największe obniżenia w rejonie kościoła wynoszą 3,8-4,0 m i narastają w kierunku południowym, gdzie osiągają wartość 20 m i znajdują się na południowy wschód od kościoła, w odległości ponad 550 m oraz około 14 m w rejonie na południowy zachód w odległości 350 m. Rys. 6. Izolinie obniżeń powierzchni spowodowane dokonaną eksploatacją w latach 1927(39) 2015 Fig. 6. Isolines of the surface subsidence caused by the completed mining exploitation in the years 1927(39) Obliczone wskaźniki deformacji W celu pełniejszej oceny wpływu dokonanej eksploatacji na powierzchnię terenu w rejonie budynku kościoła wykonano obliczenia teoretyczne deformacji, tzw. reprognozę, albo obliczenia wsteczne, w postaci izolinii ekstremalnych wskaźników, rys. 8a-8d. Rys. 5. Wykres obniżeń punktu 503 na budynku kościoła w zależności od czasu Fig. 5. Chart with 503 point subsidence on the church building depending on time

11 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 9 Obliczenia wykonano wzorami teorii Knothego-Budryka dla parametrów: parametr górotworu dla eksploatacji z zawałem stropu tgβ = 2,0, a dla eksploatacji z podsadzką tgβ = 1,5, współczynniki dla eksploatacji z zawałem stropu a = 0,7 0,9, współczynnik dla eksploatacji z podsadzką hydrauliczną a = 0,25, współczynnik przemieszczeń poziomych B = 0,32 r, gdzie r parametrem teorii. Z wyników obliczeń wynika, że w otoczeniu budynku kościoła, eksploatacja górnicza prowadzona w latach spowodowała deformacje: obniżenia 2,0-4,0 m, (z pomiaru 3,8-4,0 m), nachylenia około 15 mm/m, odkształcenia poziome o charakterze rozciągania +9,0 mm/m, odkształcenia o charakterze ściskania praktycznie nie występowały. Reasumując, w rejonie budynku kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała wystąpiły deformacje o charakterze poziomego rozciągania do 9 mm/m. Numerycznie określona krzywizna pionowa była wypukła, jej promień wynosi 9-10 km. 5. Porównanie obniżeń prognozowanych i pomierzonych pod dzielnicą Miechowice Porównanie obniżeń prognozowanych i pomierzonych pod dzielnicą Miechowice wykonano dla ostatniej (prowadzonej w latach ) eksploatacji pokładu 510 w warstwie dolnej ścianami 30a i 31a pod dzielnicą Miechowice, rys. 9. Do prognozy deformacji (w planie ruchu) przyjęto wcześniej wyznaczone parametry teorii Knothego Budryka z dokonanej eksploatacji ścianą 18a w dolnej warstwie pokładu 510 (Klabis, Kowalski 2013). Były to: współczynnik eksploatacyjny a=0,94 oraz parametr górotworu tgβ=2,3. Po zakończonej eksploatacji ścian 30a i 31a dokonano ich weryfikacji przez porównanie obniżeń pomierzonych i prognozowanych. Wyznaczone wówczas (a posteriori) parametry są następujące: współczynnik eksploatacyjny a=0,96,parametr górotworu tgβ= 2,2. Wyniki porównania prognozy obniżeń z wynikami pomiarów przedstawiono na rysunku 9. Prognozowane obniżenia są udokumentowane izoliniami, a pomierzone wartościami obniżeń w punktach. Z porównania obniżeń łącznie w 190 punktach sieci, wyróżniono: Rys. 7. Izolinie obniżeń powierzchni w latach Rys. 7. Isolines of the surface subsidence in the years

12 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 a) b) c) d) Rys. 8. Izolinie ekstremalnych wskaźników deformacji w rejonie budynku za okres od 1965 do 2015 r.: a obniżenia, b nachylenia, c maksymalne odkształcenia poziome (o charakterze rozciągania), d minimalne odkształcenia poziome (o charakterze ściskania) Fig. 8. Isolines of extreme deformation indicators in the vicinity of the church building from 1965 to 2015.: a subsidence, b tilt, c maximum horizontal strains (loosening), d minimum horizontal strains (compression)

13 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 11 obniżenia pomierzone mniejsze od prognozowanych lub większe, co najwyżej 200 mm (10% wartości maksymalnych obniżeń), występują na 141 punktach, oznaczono kolorem zielonym, co stanowi 74% wszystkich punktów, obniżenia pomierzone większe od prognozowanych, co najmniej o 201 mm i co najwyżej o 400 mm - od 10% do 20% wartości maksymalnych obniżeń, występują na 32 punktach pomiarowych, które oznaczono kolorem żółtym, co stanowi 17% wszystkich punktów, obniżenia pomierzone większe od 401 mm od prognozowanych, ponad 20% wartości maksymalnych obniżeń, występują na 17 punktach, które oznaczono kolorem czerwonym, co stanowi 9% wszystkich punktów. Największe odchyłki (w pom - w prog > 0,4 m) występują w części południowo-zachodniej zrobów ścian 30a i 31a i wynikają z: reaktywacji zrobów porudnych, które występują poza terenem chronionym lub/i oddziaływania eksploatowanej w 2013 roku ściany 4 w pokładzie 503 (rys. 9), tzw. obniżenia resztkowe - rezydualne. Pomimo wykazania w północnej części terenu chronionego (rejon kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała) dobrej zgodności obniżeń prognozowanych i pomierzonych stwierdza się występowanie różnicy. Dla budynku kościoła prognozowano obniżenia wynoszące mniej niż 10 mm, natomiast pomiarem wykazano 119 mm. W analizowanym przykładzie promień zasięgu wpływów wynosi 350 m i jest tożsamy z odległością poziomą od budynku kościoła do krawędzi eksploatacyjnej w pokładzie 510 (ściany 31a rys. 3 i 9). Występowanie różnic obniżeń pomierzonych i prognozowanych na granicy teoretycznego zasięgu wpływów (promienia zasięgu wpływów głównych) jest częste, zwłaszcza kiedy jest eksploatacja wielokrotna, dla której obserwuje się nad calizną większy zasięg (parametr tgβ<2,0), a nad zrobami mniejszy (tgβ>2,0). Na problem uwzględniania deformacji na granicy zasięgu, zwrócono uwagę już w instrukcji GIG Nr 12, pt.: Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych. Główny Instytut Górnictwa, str. 13. Zapisano tam ( ) Poza granicą istotnego wpływu eksploatacji na obiekty, określoną w punkcie (granica pomiędzy 0 a I kategorią, przyp. Autor.), nie można wykluczyć niekorzystnego wpływu eksploatacji na obiekty będące w złym stanie technicznym oraz obiekty o szczególnym znaczeniu z uwagi na ich wartość użytkową lub architektoniczną. W związku z tym, w pasie poza tą granicą, o szerokości 0,5 H, zaleca się dokonać przeglądu takich obiektów w aspekcie ich ochrony. Problem dalekich zasięgów deformacji sygnalizowany jest już o dawna w publikacjach J. Białka, który podał sposób poprawy opisu wpływów dalekich (Białek 1993). Rys. 9. Porównanie obniżeń prognozowanych (udokumentowanych izoliniami) i pomierzonych w punktach Fig. 9. Comparison of the predicted subsidences (documented by isolines) with measured subsidence of points

14 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Zakończenie Literatura Analizowany przykład pokazuje narastanie deformacji w długim okresie czasu (77 lat), których oddziaływanie z uwagi na ochronę kościoła pod wezwaniem Bożego Ciała, zwłaszcza w ostatnich 16 latach nie było korzystne. W podłożu budynku narastały odkształcenia poziome o charakterze rozciągania i dodatnia (wypukła) krzywizna. Ich wpływ na rozległy w rzucie poziomym i pionowym budynek kościoła powodował jego uszkodzenia, głównie w postaci spękań i powstawaniu szczelin w murach oraz spękań ścian i posadzki. Kościół nie był zabezpieczony tzw. opaską (zewnętrzną płytą usztywniającą, wykonaną wokół kościoła), co powodowało, że koniecznym było wykonywanie w nim kilku napraw polegających na zbrojeniu murów na zewnątrz i klejenia ścian wewnątrz kościoła. Wykonanie opaski ograniczyłoby uszkodzenia budynku kościoła. Analiza deformacji powierzchni pod dzielnicą Miechowice wskazuje na znaczenie pomiarów do weryfikacji a posteriori prognoz deformacji, która powinna być prowadzona. Każda prognoza jest obarczona pewną odchyłką, której przyczyna powinna być wyjaśniona po zakończeniu eksploatacji górniczej, a jej wyniki wykorzystane w kolejnych prognozach. Z przykładu wynika również wpływ eksploatacji na obiekty w pasie poza granicą zasięgu (0<ε< 0,3 mm/m), o szerokości 0,5 H (głębokość eksploatacji), gdzie zaleca się dokonywanie oceny ich odporności, w aspekcie ochrony tych obiektów (Kwiatek 2000). Według Kawuloka (Kawulok 2015) przy dopuszczaniu eksploatacji górniczej, kiedy ocenia się przewidywane skutki deformacji w obiektach budowlanych i ewentualne działania profilaktyczne, powinno być uwzględnione rozproszenie losowe, zarówno prognozowanych wskaźników deformacji, jak i odporności obiektu budowlanego. Jest to ekspercka ocena, która powinna być kontrolowana przez obserwacje budowlane w czasie ujawniania się deformacji. BIAŁEK J Sposób poprawy opisu dalekich wpływów. Przegląd Górniczy nr 3. FLORKOWSKA L., KANCIRUK A System zdalnego monitorowania deformacji obiektów budowlanych. W: Praca zbiorowa pt. Ochrona obiektów na terenach górniczych. Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa. Katowice, s HEJMANOWSKI R., MALINOWSKA A Ocena wiarygodności prognozy przemieszczeń pionowych w oparciu o przestrzenną analizę statystyczną. Miesięcznik Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 2, s KAWULOK M Szkody górnicze w budownictwie. Instytut Techniki Budowlanej. Warszawa KLABIS L. KOWALSKI A Deformacje powierzchni spowodowane eksploatacją pojedynczej ściany z zawałem stropu. Przegląd Górniczy nr 8, s KOWALSKI A Nieustalone górnicze deformacje powierzchni w aspekcie dokładności prognoz. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa. Nr 871. Katowice. KOWALSKI A Deformacje powierzchni w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Monografia. Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa. Katowice, s NIEMIEC T., GRUCHLIK P Rektyfikacja kościoła w Bytomiu Miechowicach i wyniki skanowania laserowego 3D. Konferencja XIII Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych. Krynica. KWIATEK J. (red) Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych. Nr 12, Główny Instytut Górnictwa. SŁOWIK L., CHOMACKI L., SZOŁTYSEK D Doświadczenia z eksploatacji górniczej pod obiektem Kościoła pw. Świętego Krzyża w Bytomiu Miechowicach. Przegląd Górniczy nr 3, s Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

15 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 13 UKD : : Wpływ wstrząsu górniczego o energii 2x10 8 J na stan zabudowy powierzchni w kontekście skali GSI GZWKW The impact of mining tremor with energy of 2x10 8 J on the surface buildings condition in the context of GSI GZWKW scale Prof. dr hab. inż. Jan Białek* ) Mgr inż. Leszek Chomacki** ) Mgr inż. Beata Parkasiewicz** ) Treść: W artykule przedstawiono wpływ wstrząsu górniczego na zabudowę powierzchni zlokalizowaną w jego bezpośrednim sąsiedztwie. Wstrząs o energii 2x10 8 J, który wystąpił na głębokości ok. 550 m spowodował drgania gruntu o zarejestrowanych w odległości ok. 850 m od jego epicentrum, prędkościach dochodzących do 25 mm/s oraz o przyspieszeniach do 850 mm/s 2. Odtworzona maksymalna prędkość drgań wskutek wstrząsu osiągnęła wartość 45 mm/s, co przy zarejestrowanym czasie drgania wynoszącym 2,3 s wskazuje, iż wstrząs ten zawierał się w górnej granicy III stopnia intensywności drgań w skali GSI GZWKW Bezpośrednio po wystąpieniu wstrząsu przeprowadzono przegląd 56 budynków o zróżnicowanych funkcjach oraz 13 obiektów inżynierskich, zwracając szczególną uwagę na stan uszkodzeń mogących powstać na skutek wstrząsu oraz mniejszą uwagę na odczuwalność wstrząsu przez mieszkańców. Na skutek wstrząsu zaobserwowano nowe uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych budynków oraz intensyfikację istniejących uszkodzeń elementów niekonstrukcyjnych, a także konstrukcyjnych. Spośród wszystkich uszkodzeń wybrano cztery przykładowe, które zostały przedstawione i opisane. Poddano weryfikacji zgodność stopnia intensywności drgań skali GSI GZWKW ze stopniem uszkodzeń budynków oraz stopniem odczuwalności wstrząsu przez mieszkańców, w wyniku której ponad 90% przypadków nie przekroczyło przypisanego stopnia intensywności. Abstract: This paper presents the impact of the mining tremor on the buildings located in its immediate vicinity. The tremor energy 2x108J, which occurred at depth of approx. 550m, caused ground vibrations registered approx. 850m from the epicenter, of speeds up to 25 mm/s and accelerations up to 850mm/s2. The reconstituted maximum speed of vibration due to tremor reached 45mm/s, which registered at the time of vibration 2,3s indicates that the tremor is contained in the upper limit of the third degree vibration intensity on the scale of GSIGZWKW Directly after the tremor occurred, a review of 56 buildings with different functions and 13 engineering objects, paying special attention to the damage that may arise as a result of the tremor, and less attention to feeling the tremor by residents. As a result of the tremor, new damages in non-structural elements of buildings and intensification of existing damages in structural and non-structural elements, have been obsereved. Four examples out of all damages were selected, presented and described. The compatibility of the degree of vibrations intensity of the scale GSIGZWKW-2012 was verified with the degree of damages in buildings and the degree of tremor perceptibility by residents. As a result in more than 90% of the cases the assigned level of intensity has not been exceeded. Słowa kluczowe: eksploatacja górnicza, uszkodzenia budynków, wstrząs górniczy, budownictwo na terenach górniczych Key words: mining exploitation, damages of buildings, mining tremors, buildings on mining areas 1. Wstęp Podziemna eksploatacja górnicza węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym wiąże się z ujawnianiem jej skutków na powierzchni terenu, które są niejednokrotnie bardzo negatywne dla zabudowy powierzchni (Kawulok i in. 2013, Tatara, Pachla 2012). W obszarach poddanych * ) Politechnika Śląska, Gliwice ** ) Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa wpływom wysokoenergetycznych wstrząsów górniczych, poza typowymi wskaźnikami deformacji terenu górniczego takimi jak nachylenie, krzywizna czy poziome odkształcenie, duże znaczenie mają wielkości parametrów opisujących drgania, takich jak amplituda prędkości drgań poziomych gruntu, przyspieszenie drgań poziomych w paśmie częstotliwości do 10Hz oraz czas trwania drgań. Z uwagi na zabudowę powierzchni obiektami różniącymi się: rozmiarami, wiekiem, rozwiązaniami konstrukcyjnymi

16 14 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 i materiałowymi oraz stanem technicznym, skutki możliwe do wystąpienia w efekcie wstrząsu górniczego potrafią być bardzo zróżnicowane. Samo wskazanie uszkodzenia, przyczyną powstania którego jest wstrząs górniczy jest zadaniem trudnym i niejednokrotnie niejednoznacznym. Dotyczy to szczególnie zabudowy, nad którą nie są prowadzone obserwacje stanu zabudowy powierzchni podczas prowadzonej przez przedsiębiorcę górniczego eksploatacji. Do oceny wpływu oddziaływań drgań wywołanych wstrząsami górniczymi najbardziej popularna aktualnie jest skala GSI (Górnicza Skala Intensywności) opracowana w Głównym Instytucie Górnictwa (Dubiński i in. 2013). Jej najnowsza wersja opracowana w 2012 roku wyróżnia pięć stopni (od 0 do IV) i jest podzielona na dwa rodzaje: prędkościowa i przyspieszeniowa. W skali tej znajdują się opisy poszczególnych stopni intensywności z uwzględnieniem oddziaływania drgań na budynki, liniowe obiekty infrastruktury podziemnej, a także odczuwalności drgań przez ludzi. Przy okazji przeprowadzania oceny wpływu wstrząsu górniczego na zabudowę powierzchni naturalne jest korzystanie z Górniczej Skali Intensywności. Zastosowanie skali GSI pozwala na weryfikację zgodności zaobserwowanych uszkodzeń i odczuć z opisem przedstawionym w skali. Tego typu weryfikacje zostały już przeprowadzone i opublikowane (Jaśkiewicz-Proc 2014, Tatara 2013), a co również jest jednym z efektów tej publikacji. 2. Wstrząs górniczy o energii 2x10 8 J Potrzeba przeprowadzenia przeglądu zabudowy powierzchni wynikła z wystąpienia wstrząsu górniczego o energii 2x108J, który miał miejsce na głębokości ok. 550 m (Bańka i in. 2015). Analizowany wstrząs prawdopodobnie był skutkiem uaktywnienia się warstwy piaskowca zalegającego nad pokładem 503. Maksymalne zarejestrowane w odległości ok. 950 m od epicentrum przyspieszenia drgań wyniosły do 850 mm/s 2, natomiast amplituda prędkości drgań do 25 mm/m. Na podstawie przeprowadzonej reprognozy z wykorzystaniem danych zarejestrowanych na 5 stanowiskach aparatury Amax, oszacowana została możliwa do wystąpienia prędkość drgań powierzchni w epicentrum, która wyniosła ok. 45 mm/m. Wartość ta, przy uwzględnieniu czasu trwania drgania wynoszącego ok. 2,3 s, pozwala stwierdzić, iż wystąpiły maksymalne drgania o intensywności odpowiadającej górnemu zakresowi III stopnia wg skali GSIGZWKW V (rys. 1). Mapę powierzchni z naniesionymi stopniami drgań, miejscem lokalizacji epicentrum oraz usytuowaniem najbliższej aparatury pomiarowej przedstawiono na rys Przegląd zabudowy 3.1. Opis zabudowy Teren objęty największymi wpływami znajduje się w obszarze słabo zurbanizowanym. Są to głównie tereny leśne i strefy zadrzewione, częściowo rolnicze, poprzecinane przez szlaki komunikacyjne. Podjęto decyzję o przeglądzie zabudowy zlokalizowanej w strefie oddziaływań stopnia III i II, usytuowanej najbliżej epicentrum wstrząsu. W skład zinwentaryzowanej zabudowy weszło 69 obiektów, w tym: budynki mieszkalne wielorodzinne i jednorodzinne wzniesione w technologii tradycyjnej murowanej od lat 20. XX w. (wielorodzinne - rys. 3) lub od II połowy XX w. (jednorodzinne) oraz towarzysząca im zabudowa gospodarcza, kościół (rys. 4) wzniesiony w technologii tradycyjnej w 1928 roku, budynek biurowy oraz hotele (rys. 5) wzniesione w technologii uprzemysłowionej w latach 70. XX w., Rys. 1. Stopnie intensywności drgań według skali GSI GZWKW V (Dubiński i in. 2013) Fig. 1. Degrees of tremors intensity of vibrations according to the scale GSI GZWKW V (Dubiński i in. 2013)

17 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 15 Rys. 2. Stopnie intensywności drgań gruntu (wg skali GSI GZWKW V) wywołanych wstrząsem z uwzględnieniem czasu trwania drgań Fig. 2. Degrees of tremors intensity of vibrations (according to the scale GSI GZWKW V) induced by the tremor, taking into account the duration of the tremor stacja paliw, warsztaty oraz hurtownia wzniesione w technologii uprzemysłowionej od lat 70. XX w., 13 obiektów inżynierskich, tj. 12 wiaduktów (rys. 6) oraz tunel. W wyznaczonym obszarze znalazły się również zabudowania kopalniane, jednakże z uwagi na zapewnienie zarządu kopalni o braku wystąpienia uszkodzeń w obiektach zakładu górniczego, nie poddano ich przeglądowi. Rys. 3. Zabudowa mieszkalna Fig. 3. Residential buildings Rys. 4. Budynek kościoła Fig. 4. The building of the church Rys. 5. Budynek hostelu Fig. 5. The hostel building Rys. 6. Wiadukt nad linią kolejową Fig. 6. The viaduct over the railway line

18 16 PRZEGLĄD GÓRNICZY Uszkodzenia spowodowane wpływem analizowanego wstrząsu Należy podkreślić, że przeglądy przeprowadzano już po wstrząsie, nie znając wcześniejszego stanu uszkodzeń tych obiektów. W takich przypadkach możliwa jest tylko metoda dedukcyjna, polegająca na powiązaniu możliwych skutków w budynku z zaistniałym wstrząsem. Na podstawie makroskopowych oględzin zdecydowanej większości zaobserwowanych uszkodzeń można było sądzić, że wystąpiły one już dużo wcześniej. Tym samym nie miały powiązania skutkowo-przyczynowego z zaistniałym wstrząsem. Uszkodzenia nowe mają bowiem inny wygląd aniżeli uszkodzenia występujące od dłuższego już czasu. Należy jednak podkreślić, że był to czynnik, który uwzględniono, jeżeli nie budził wątpliwości. Zwrócić trzeba uwagę na fakt, że wiele przeglądanych budynków podlegało wcześniej wpływom górniczych deformacji powierzchni, których skutki, do czasu wykonywania przeglądu, nie zostały usunięte. W budynkach stwierdzono również uszkodzenia o charakterze termicznym, skurczowym lub z wadami konstrukcyjnymi. W ocenie czynnika sprawczego brano pod uwagę: a) charakter uszkodzeń i ich morfologię, b) umiejscowienie uszkodzeń w budynku, c) zastosowane rozwiązanie konstrukcyjne i jakość wykonawstwa budynków, d) ogólny stan techniczny budynków i rodzaj materiałów użytych do budowy, e) stan konserwacji budynków. Przykładowe uszkodzenia, które prawdopodobnie powstały na skutek analizowanego wstrząsu, a które zostały zaobserwowane na budynkach poddanych przeglądowi, zostały przedstawione na rys Rys. 7. Poluzowanie się i odpadnięcie pojedynczych dachówek Fig. 7. Loosening and falling off of individual roof tiles Rys. 8. Obwodowe zarysowanie faset w mieszkaniu na parterze Fig. 8. Circumferential facets scratches in an apartment on the ground floor

19 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 17 Rys. 9. Zarysowanie tynku ściany wewnętrznej Fig. 9. The plaster scratch on the inside walls niekonstrukcyjnych, jak i konstrukcyjnych. Wstrząs nie spowodował uszkodzeń, które mogłyby wpływać na warunki pracy konstrukcji, a nawet nie przyczynił się do powiększenia istniejących przed wstrząsem uszkodzeń w stopniu stanowiącym zagrożenie dla konstrukcji. Poniżej, w tabeli 1 zostały zestawione stopnie intensywności drgań w skali GSIGZWKW-2012 ze stopniami szkodliwości uszkodzeń w budynkach, które opisowo są przedstawione w tej skali. Tabela 1. Zestawienie stopnia intensywności drgań oraz stopnia szkodliwości uszkodzeń w budynkach skala GSI GZWKW Table 1. Summary of the degree of tremors intensity of vibrations and the degree of harmfulness of damage in buildings - scale GSI GZWKW Stopień Stopień szkodliwości uszkodzeń w budynkach intensywności drgań 0 I II III IV suma IV III II suma Rys. 10. Intensyfikacja spękań tynku ściany wewnętrzenej Fig. 10. Intensification of plaster scratches on the inside walls Reasumując ocenę uszkodzeń, można stwierdzić, że nowe uszkodzenia w budynkach, zakwalifikowane jako możliwy skutek wstrząsu, występują głównie w elementach drugorzędnych budynków tynkach, płytkach ceramicznych itp. Nie można wykluczyć, iż na skutek wstrząsu zintensyfikowały się istniejące w budynkach uszkodzenia w elementach zarówno Z powyższej tabeli można sformułować następujące spostrzeżenia odnośnie uszkodzeń budynków w stosunku do stopnia intensywności drgań: w stopniu III ok. 9% (3/34) odpowiada temu stopniowi uszkodzeń, a przeważają mniejsze uszkodzenia odpowiadające stopniowi II (21% - 7/34) lub stopniowi 0 (70% - 24/34), w stopniu II uszkodzenia w ok. 14% (3/22) odpowiadają temu stopniowi, w 14% (3/22) zakwalifikowano do stopnia III, a w pozostałych 72% (16/22) nie zaobserwowano uszkodzeń na skutek wstrząsu, nie wystąpiły uszkodzenia IV stopnia szkodliwości uszkodzeń, w 29% (16/56) budynków zaobserwowano wpływ wstrząsu na stan uszkodzeń,

20 18 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 w 95% (53/56) przypadków stopień szkodliwości uszkodzeń nie przekroczył stopnia intensywności drgań. W obiektach inżynierskich nie zaobserwowano uszkodzeń, które mogły być skutkiem analizowanego wstrząsu górniczego Odczucia mieszkańców spowodowane wpływem analizowanego wstrząsu Praktycznie w każdym z przeglądniętych budynków, w których w trakcie wstrząsu znajdowali się ludzie, odczuwalny był wstrząs. W ok. 30% wystąpił silny przestrach wśród ludzi, lub odczucia mu zbliżone, które są kwalifikowane do III stopnia odczuwalności. W dwóch przypadkach odczucia zakwalifikowano na granicy III i IV stopnia odczuwalności. Generalnie obserwowano stopień odczuwalności drgań przez ludzi niższy lub równy stopniowi intensywności wg skali GSI, z pięcioma przypadkami jego przekroczenia był to zazwyczaj II lub III stopień szkodliwości odczuwalności. W związku z powyższym można stwierdzić, że w 91% (51/56) przypadków stopień odczuwalności wstrząsu nie przekroczył stopnia intensywności drgań. 4. Podsumowanie Na skutek wystąpienia wysokoenergetycznego wstrząsu górniczego o energii 2x10 8 J poddano szczegółowemu przeglądowi 69 obiektów znajdujących się w III i II strefie stopnia intensywności drgań skali GSI GZWKW (Bańka i in. 2015). Zaobserwowane w obiektach uszkodzenia nie przekraczają III stopnia szkodliwości uszkodzeń skali GSI, a jedynie w trzech przypadkach stopień szkodliwości uszkodzeń przekroczył stopień intensywności drgań. Odczuwalność drgań z wyjątkiem pięciu przypadków nie przekroczyła odpowiadającego jej stopnia uciążliwości. Podsumowując, można stwierdzić, iż stopień intensywności drgań skali GSI GZWKW w 95% był niższy od stopnia szkodliwości uszkodzeń, a w 91% nie przekroczył stopnia odczuwalności wstrząsu, co wskazuje na dużą zgodność wykorzystanej skali z zaistniałym wstrząsem w analizowanym przypadku. Literatura BAŃKA P., BIAŁEK J., CHOMACKI L., KAWULOK M., KOŁODZIEJCZYK P., PARKASIEWICZ B., SŁOWIK L Sprawdzenie prawidłowości rozwiązań technicznych, zastosowanych w pewnym zakładzie górniczym, praca niepublikowana. Instytut Techniki Budowlanej. Oddział Śląski, Katowice. DUBIŃSKI J., MUTKE G., TATARA T., MUSZYŃSKI L., BARAŃSKI A., KOWAL T Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w zakładach górniczych Kompanii Węglowej S.A. na obiekty budowlane i na ludzi. Praca niepublikowana. Główny Instytut Górnictwa, Katowice. JAŚKIEWICZ-PROĆ I Korelacja oceny oddziaływania drgań według skali GSI-2004/11 z uszkodzeniami budynków po wstrząsach górniczych w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym. P rzegląd Górniczy nr 6. KAWULOK M., CHOMACKI L., PARKASIEWICZ B., SŁOWIK L Wyburzenie 25 budynków mieszkalnych spowodowane intensywnymi wpływami eksploatacji górniczej. Materiały z XXVI Konferencji Naukowo-Technicznej: Awarie budowlane, Międzyzdroje TATARA T Proponowane kierunki dalszej modyfikacji skali GSI- GZW/KW. Przegląd Górniczy nr 11. TATARA T., PACHLA F Uszkodzenia w obiektach budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych. Przegląd Górniczy nr 7. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

21 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 19 UKD : : Analiza uszkodzeń w obiektach budowlanych wskutek wstrząsów górniczych The analysis of damages to buildings as a result of mining tremors Dr hab. inż. Violetta Sokoła-Szewioła, prof. nzw. w Pol. Śl.* ) Mgr inż. Monika Żogała* ) Treść: W artykule przedstawiono wyniki analizy uszkodzeń w obiektach budowlanych posadowionych na terenie górniczym powodowanych drganiami gruntu wywołanymi wstrząsami indukowanymi eksploatacją prowadzoną w jednej z kopalń ROW. Uwzględniono wstrząsy o energii sejsmicznej nie niższej od 10 7 J. Wartości maksymalnych amplitud wypadkowych poziomych składowych przyspieszeń (prędkości) drgań powierzchni terenu wykorzystano do oceny wpływu szkodliwości drgań na obiekty powierzchniowe. W artykule przedstawiono szczegółowo wyniki analizy uszkodzeń w obiektach, które wystąpiły wskutek wielokrotnego oddziaływania wstrząsów górniczych. Określone zgodnie z Górniczą Skalą Intensywności GSI GZWKW (GSI GZWKW V oraz GSI GZWKW A) skutki wystąpienia drgań powierzchni terenu porównano ze stwierdzonymi uszkodzeniami w obiektach. Abstract: This paper presents the results of the analysis of damage to buildings situated in the mining area, caused by ground vibrations caused by the induced tremors of the operation conducted by one of the coal mine ROW. The included tremors of seismic energy are not less than 10 7J. The values of maximum amplitudes of the resultant of horizontal components of the acceleration (speed) of surface area vibrations were used to the assessment of the impact of the harmfulness of vibration on buildings. This paper presents in detail the results of the analysis of damages to the buildings that occurred as the result of repeated impact of mining tremors. The effects of surface vibrations occurrence, determined in accordance with the Mining Scale of Intensity GSIGZWKW (GSIGZWKW V and GSIGZWKW A) were compared with the discovered building damages. Słowa kluczowe: górnictwo, wstrząsy górnicze, intensywność drgań, przyspieszenie i prędkość drgań, skale oceny oddziaływania wstrząsów Key words: mining, mining tremors, vibration intensity, acceleration and velocity of vibrations, the assessment scales of tremors impact 1. Wprowadzenie Według rocznego raportu o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego w rejonie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego można szacować, iż udział wydobycia węgla z zagrożonych tąpaniami pokładów w wydobyciu ogółem wynosi około 50 %. Związany jest z tym także wzrost liczby wstrząsów wysokoenergetycznych indukowanych eksploatacją górniczą. W roku 2013 w GZW zarejestrowano 1427 takich wstrząsów, a w roku 2014 aż 1765 (Kabiesz 2015). Problem wpływu oddziaływania wstrząsów górniczych na zabudowę powierzchniową jest zagadnieniem bardzo złożonym i stanowi przedmiot szerokich badań prowadzonych między innymi przez Główny Instytut Górnictwa, * ) Politechnika Śląska, Gliwice Politechnikę Krakowską, Instytut Techniki Budowlanej, Akademię Górniczo-Hutniczą, Wyższy Urząd Górniczy oraz Politechnikę Śląską. Wyniki tych badań zaprezentowano w pracach (Bryt-Nitarska 2011, Kwiatek 1997, Mirek, Oset 2014, Tatara 2012, Tatara, Pachla 2012, Tatara 2001). Jedną z możliwości szacowania ryzyka zagrożenia budynków wskutek silnych wstrząsów jest ich diagnozowanie poprzez ocenę i rejestrację uszkodzeń powstałych wskutek wstrząsów. Umożliwia ona wspomaganie prac związanych z projektowaniem eksploatacji górniczej w rejonie, w którym istnieje zagrożenie występowania sejsmiczności indukowanej (Sokoła-Szewioła, Żogała 2016). Artykuł przedstawia wyniki analiz uszkodzeń w obiektach budowlanych, zarówno budynkach mieszkalnych, jak i obiektach użyteczności publicznej posadowionych na powierzchni terenu górniczego, wskutek oddziaływania wstrząsów wysokoenergetycznych. Pod uwagę zostały wzięte wstrząsy o ener-

22 20 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 gii sejsmicznej 107 J i wyższej, które zarejestrowano w latach na terenie górniczym jednej ze śląskich kopalń. Dokonano analizy uszkodzeń, uwzględniając w szczególności fakt wielokrotnego oddziaływania wstrząsów górniczych na ww. obiekty oraz porównania stwierdzonych uszkodzeń ze skutkami wystąpienia drgań powierzchni terenu określonymi zgodnie z górniczą skalą GSIGZWKW. Wyniki badań stanowią wstępny etap przygotowania nowej metody oceny skutków wstrząsów górniczych na obiekty budowlane. 2. Materiał obserwacyjny W obszarze badań w latach zarejestrowano 8 wstrząsów górniczych o energii sejsmicznej nie niższej niż ustalony próg energetyczny. Po ich wystąpieniu wykonano ponad 300 wizji lokalnych w obiektach budowlanych posadowionych na powierzchni. Analiza dostępnych materiałów pozwoliła wykazać, iż wskutek tych wstrząsów uszkodzeniu uległo ponad 200 obiektów. 36 obiektów to budynki użyteczności publicznej, pozostałe to budynki mieszkalne. Określono także liczbę obiektów, które uległy uszkodzeniu wskutek wielokrotnego oddziaływania drgań gruntu powodowanych wstrząsami, tj. 8 obiektów użyteczności publicznej i 25 budynków mieszkalnych. Wizji dokonano w wyniku zgłoszenia telefonicznego uszkodzeń przez właścicieli obiektów, ze względu na fakt, iż były to budynki użyteczności publicznej lub z uwagi na położenie obiektów w rejonie epicentrum wstrząsu. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie liczby budynków, które uległy uszkodzeniu wskutek poszczególnych wstrząsów. W tabeli 2 zawarto liczbę obiektów, które uległy wielokrotnemu uszkodzeniu wskutek wstrząsów, z podziałem na krotność uszkodzeń oraz rodzaj obiektów. Tabela 1. Liczba obiektów, które uległy uszkodzeniu wskutek drgań wywołanych poszczególnymi wstrząsami Table 1. The number of buildings which were damaged as a result of vibrations caused by particular tremors Data wstrząsu Liczba obiektów użyteczności publicznej Liczba budynków mieszkalnych Tabela 2. Liczba obiektów, które uległy wielokrotnemu uszkodzeniu wskutek drgań wywołanych wstrząsami górniczymi Table 2. The number of buildings affected by repeated damage as a result of vibrations caused by mining tremors Krotność uszkodzenia obiektu Liczba obiektów użyteczności publicznej Liczba budynków mieszkalnych Ocena oddziaływania drgań wywołanych wstrząsami górniczymi na obiekty budowlane, w rejonie badań została przeprowadzona z wykorzystaniem Górniczej Skali Intensywności GSI GZWKW Jest to skala empiryczno- -pomiarowa. Umożliwia ona przybliżoną ocenę wpływu oddziaływania wstrząsów na budynki, począwszy od drgań nieszkodliwych, tych, które powodują uszkodzenia elementów wykończeniowych oraz drgań powodujących uszkodzenia o charakterze konstrukcyjnym (Dubiński i in. 2013). Skala ta ze względu na parametry opisujące drgania, jak i warunki prowadzonej oceny wstrząsów na powierzchnię została podzielona na dwa rodzaje: GSI GZWKW V- ten rodzaj skali oparto na maksymalnej wartości wypadkowej amplitudy prędkości drgań poziomych gruntu (PGV Hmax ) oraz czasie ich trwania (t HV ). W Kompani Węglowej S.A. stosowana jest ona jako skala podstawowa. Skala podzielona została na 5 stopni, dla których określono w korelacji z parametrami drgań: wpływ oddziaływania drgań na budynki oraz liniowe obiekty infrastruktury podziemnej, odczuwalność drgań przez człowieka, uciążliwość użytkowania. GSI GZWKW A - jest to skala pomocnicza. Parametrami, na których opiera się skala są maksymalna wartość wypadkowej amplitudy przyspieszenia drgań składowych poziomych (PGA H10 ) oraz czas trwania składowej poziomej przyspieszenia drgań (t Ha ). Ten rodzaj skali również wyróżnia 5 stopni intensywności. Ich opis jest zgodny z opisem w skali GSI GZWKW V. Wartości maksymalnych amplitud przyspieszeń drgań, jak również maksymalnych amplitud prędkości drgań powierzchni oraz stopnia intensywności drgań według dwóch skal: GSI GZWKW Vi GSI GZWKW A, w miejscu posadowienia poszczególnych obiektów obliczono na podstawie regionalnych zależności opracowanych przez G. Mutke (1991), programem Drgania 2015 autorstwa P. Banki (2015). Wpływ rodzaju i budowy warstw skalnych czwartorzędu na intensywność drgań gruntu w rejonie badań uwzględniono wykorzystując współczynnik amplifikacji drgań Wf. Określone zgodnie z Górniczą Skalą Intensywności GSI GZWKW (GSI GZWKW V oraz GSI GZWKW A) skutki wystąpienia drgań powierzchni terenu w rejonie badań na obiekty porównano ze stwierdzonymi uszkodzeniami. Zakres parametrów drgań zarejestrowanych na stanowiskach sieci obserwacyjnej od rozpatrywanych wstrząsów wynosił: pikowe amplitudy prędkości drgań składowych poziomych PGV do 0,0541 m/s, czas trwania drgań na zapisie prędkościowym od 1,27 s do 4,52 s, pikowe amplitudy przyspieszeń drgań składowych poziomych do 1,2043 m/s 2, czas trwania na zapisie przyspieszeniowym od 0,85 s do 4,17 s, energia sejsmiczna wstrząsów od 2,0*10 7 J do 1,0*10 8 J. 3. Wyniki przeprowadzonych analiz Głównym celem badań było przeprowadzenie analizy uszkodzeń w obiektach budowlanych wskutek oddziaływania wstrząsów górniczych ze szczególnym uwzględnieniem tych obiektów, które uległy wielokrotnemu oddziaływaniu wstrząsów górniczych. Istotny element badań stanowi analiza porównawcza oddziaływania drgań na obiekty budowlane określonych z wykorzystaniem skali GSI GZWKW i uszkodzeń stwierdzonych w tych obiektach. W analizach uwzględniono także stan techniczny obiektów przed wstrząsem.

23 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 21 W przypadku obiektów, które uległy uszkodzeniu na skutek jednokrotnego oddziaływania wstrząsu najmniejsza odległość obiektu od epicentrum wstrząsu wynosiła ok. 57m, ponad połowa obiektów objętych analizą położona była w odległości do 1000 m od epicentrum wstrząsu. Dla najdalej położonego budynku odległość od epicentrum wstrząsu wynosiła ok m. Obliczone maksymalne prędkości drgań powierzchni w miejscu posadowienia obiektu wyniosły do 0,02064 m/s, zaś maksymalne przyspieszenia drgań powierzchni w miejscu posadowienia budynku wynosiły 0,62883m/s 2. W przypadku obiektów uszkodzonych wskutek jednorazowego oddziaływania wstrząsu stwierdzono, iż 38% obiektów znajdowało się w zakresie oddziaływania drgań 0 stopnia w skali intensywności drgań GSI GZWKW V, 33% w zakresie I stopnia, pozostałe w przedziale II stopnia. Analizując uszkodzenia obiektów, można stwierdzić, iż najczęściej było to uszkodzenie polegające na pojawieniu się zarysowań tynków wewnętrznych i zewnętrznych oraz faset i stropów, powiększenie się istniejących już wcześniej zarysowań tynków ścian oraz stropów, w pojedynczych przypadkach stwierdzono pęknięcia tynków na kominie, odspojenie się płytek podłogowych i deformacje posadzki cementowej. W przypadku obiektów uszkodzonych wskutek wielokrotnego oddziaływania wstrząsów najmniejsza odległość budynku od epicentrum wstrząsu wynosiła ok. 76 m. Dla najdalej położonego budynku odległość od epicentrum wstrząsu, który na niego oddziaływał wynosiła ok m.obliczone maksymalne prędkości drgań powierzchni w miejscu posadowienia obiektu wyniosły do 0,02035 m/s, zaś maksymalne przyspieszenia drgań powierzchni wynosiły 0,62221m/s 2. W tabeli 3 zawarto podstawowe dane uwzględnione w badaniach. Tabela 3. Zestawienie danych o obiektach, które uległy wielokrotnemu uszkodzeniu wskutek drgań wywołanych wstrząsami górniczymi Table 3. Data sheet concerning buildings affected by repeated damage as the result of vibrations caused by mining tremors Nr obiektu 1 Rodzaj obiektu budynek mieszkalny 2 budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny Data wstrząsu Energia wstrząsu Stopień intensywności drgań wg skali GSI Opis uszkodzeń ,8 * 10 7 J II nowe zarysowania tynków ścian wewnętrznych, w fasetach, na stopkach dźwigarów stalowych ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń nowe zarysowania i drobne pęknięcia na tynkach zewnętrznych, ,8 * 10 7 J II tynkach wewnętrznych faset i na stykach płyt gipsowo - kartonowych ,2 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ścian i stropu, nowe zarysowania ścian i stropów ,8 * 10 7 J II nowe pęknięcia gładzi gipsowych ,0 * 10 8 J II nowe zarysowania tynków ścian, faset, podsufitek, styków płyt gipsowo-kartonowych ,8 * 10 7 J II nowe zarysowania tynków ścian wewnętrznych i zewnętrznych ,2 * 10 7 J I powiększenie zarysowań i pęknięć tynków ścian i na elewacji ,1 * 10 7 J I powiększenie zarysowań, nowe zarysowania i pęknięcia tynków ścian ,8 * 10 7 J II powiększenie pęknięć tynków ścian ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń ,2 * 10 7 J II niewielkie powiększenie uszkodzeń ,2 * 10 7 J II powiększenie zarysowań tynków ścian i stropów, wzdłuż stopek dźwigarów stalowych ,8 * 10 7 J II powiększenie pęknięć tynków ścian ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń ,8 * 10 7 J II powiększenie pęknięć tynków ścian ,0 * 10 8 J I nowe spękania kominów ponad dachem ,8 * 10 7 J II powiększenie pęknięć tynków ścian, nowe pęknięcia tynków ścian ,0 * 10 8 J I powiększenie się uszkodzeń, nowe zarysowania tynków ścian i stropów ,1 * 10 7 J I nowe: zarysowania i pęknięcia tynków ścian ,8 * 10 7 J II powiększenie pęknięć tynków ścian ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń ,8 * 10 7 J I powiększenie pęknięć tynków ścian ,0 * 10 8 J I powiększenie uszkodzeń ,8 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ,0 * 10 8 J I powiększenie uszkodzeń ,8 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków na stropach drewnianych ,0 * 10 8 J I powiększenie uszkodzeń

24 22 PRZEGLĄD GÓRNICZY budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek użyteczności publicznej budynek użyteczności publicznej budynek użyteczności publicznej budynek użyteczności publicznej budynek mieszkalny budynek użyteczności publicznej budynek mieszkalny ,8 * 10 7 J II nowe zarysowania tynków ścian ,0 * 10 8 J II nowe zarysowanie tynków ścian i stropów ,8 * 10 7 J II powiększenie zarysowań tynków ,0 * 10 8 J I powiększenie uszkodzeń ,8 * 10 7 J I powiększenie tynków, nowe zarysowania elementów wykończeniowych ,0 * 10 8 J I nowe zarysowanie tynków ścian i stropów nowe zarysowania i pęknięcia tynków na ścianach ,8 * 10 7 J II wewnętrznych i stropach, zarysowania z wykruszeniem farby w fasetach, pojedyncze pęknięcia ścian ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń, nowe zarysowania tynków ścian i stropów, pojedyncze pęknięcia nadproża i stropu ,4 * 10 7 J I nowe pojedyncze zarysowania tynków ściany i nadproża nowe: pojedyncze zarysowania i pęknięcia tynków ścian ,4 * 10 7 J I i stropów, odspojenie wypraw malarskich, pojedyncze pęknięcia płytek ceramicznych ściennych, zarysowania i odpadnięcie wypraw malarskich na stropie zwiększenie się zakresu i skali istniejących zarysowań ścian ,1 * 10 7 J II i tynków sufitów, nowe pęknięcia i odspojenia kilku płytek ceramicznych okładziny ścian ,8 * 10 7 J II powiększenie zarysowań i pęknięć tynków ścian, nowe pęknięcie tynku stropu na łączeniu płyt gipsowo-kartonowych ,0 * 10 8 J II nowe: drobne zarysowania tynków ścian, na stykach płyt kartonowo-gipsowych, pojedyncze pęknięcia ścian powiększenie zarysowań ścian, zwiększenie zakresu i skali ,0 * 10 7 J I zarysowań tynków sufitu, nowe zarysowania i odspojenie tynków ścian w rejonie przerwy dylatacyjnej ,4 * 10 7 J II powiększenie zarysowań ścian ,4 * 10 7 J I nowe: pojedyncze zarysowania na stykach płyt gipsowokartonowych ,2 * 10 7 J I niewielkie powiększenie zarysowań, nowe pęknięcia tynków ścian, drobne pojedyncze pęknięcia ścian wewnętrznych ,1 * 10 7 J II powiększenie pęknięć ścian, faset, stropów ,2 * 10 7 J II nowe pojedyncze, drobne zarysowania tynków ścian, faset i sufitów ,8 * 10 7 J II powiększenie zarysowań i pęknięć tynków ścian wewnętrznych, nowe zarysowania tynków ścian i faset ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń, nowe zarysowania i pęknięcia tynków ścian ,0 * 10 7 J I nowe zarysowania ,4 * 10 7 J I nowe: zarysowania tynków ścian ,2 * 10 7 J I powiększenie zarysowań, nowe pęknięcia tynku, pęknięcia tynków ścian i sufitów ,1 * 10 7 J II pęknięcia poprzeczne tynków stropu, nowe drobne zarysowania tynku w fasetach, odspojenie tynków przyokiennych ,2 * 10 7 J I nowe odspojenie tynku nadproża w jednej sali, pojedyncze drobne zarysowania tynków ścian i sufitów powiększenie zarysowań i pęknięć tynków ścian i faset, nowe ,8 * 10 7 J II zarysowania i pęknięcia tynków ścian, faset, drobne zarysowania stropów, pojedyncze pęknięcia ścian ,0 * 10 8 J II powiększenie uszkodzeń, nowe drobne zarysowania i pęknięcia tynków ścian, faset i stropów, zarysowanie posadzki ,8 * 10 7 J 0 powiększenie uszkodzeń ,4 * 10 7 J 0 nowe drobne zarysowania tynków ,8 * 10 7 J II powiększenie uszkodzeń ,0 * 10 8 J II nowe zarysowanie górnej części przypory przy wejściu bocznym na zewnątrz budynku ,0 * 10 7 J II nowe zarysowanie wzdłuż spoiny w górnej części zewnętrznej przypory nowe pojedyncze pęknięcia tynków ścian na przewodzie ,2 * 10 7 J I kominowym z odspojeniem tynku, faset i na stykach płyt kartonowo-gipsowych, pojedyncze zarysowania na tynkach sklepień z wykruszeniem farby ,1 * 10 7 J II pojedyncze, drobne zarysowania tynku sufitu sklepień ,0 * 10 8 J II powiększanie zarysowań tynków ścian i faset niewielkie powiększenie uszkodzeń, nowe pęknięcia ,2 * 10 7 J I i zarysowania tynków ścian, uszkodzenia elementów wyposażenia

25 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek użyteczności publicznej budynek użyteczności publicznej budynek użyteczności publicznej budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny budynek mieszkalny ,0 * 10 8 J II powiększenie zarysowań tynków ścian i faset, nowe zarysowania tynków ścian ,0 * 10 7 J I powiększenie pęknięć i zarysowań ,1 * 10 7 J II powiększenie zarysowań, nowe zarysowania tynków ścian ,0 * 10 8 J I nowe: pęknięcia ścian, tynków faset, przewodów kominowych ,2 * 10 7 J I niewielkie powiększenie uszkodzeń, nowe: pęknięcia tynków ścian, faset, zarysowania na styku płyt gipsowo-kartonowych ,0 * 10 7 J I nowe: pojedyncze zarysowania tynków ścian ,4 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń, nowe: pojedyncze zarysowania tynków ścian i faset ,0 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ścian i stropów ,2 * 10 7 J I nowe: pęknięcie tynków ścian wewnętrznych i zewnętrznych, tynków stropów, płytek ściennych ,4 * 10 7 J 0 powiększenie zarysowań tynków, styków ze stolarką, nowe: drobne zarysowania tynków ,2 * 10 7 J 0 powiększenie zarysowań tynków ścian ,4 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ścian, stropu ,4 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń ,2 * 10 7 J I nieznaczne powiększenie uszkodzeń ,4 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ścian, stropu ,1 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń ,2 * 10 7 J I powiększenie zarysowań tynków ścian, faset ,4 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń ,1 * 10 7 J II uszkodzenie dachu ,4 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń, nowe: pojedyncze zarysowania tynków ścian i faset ,2 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń ,4 * 10 7 J I powiększenie uszkodzeń, nowe: pęknięcia ścian zewnętrznych ,2 * 10 7 J I nowe: drobne pęknięcia ścian zewnętrznych i wewnętrznych niewielkie powiększenie uszkodzeń, nowe: pęknięcie ,2 * 10 7 J I i zarysowanie tynków ścian, stropów i wzdłuż złączy płyt kartonowo-gipsowych ,1 * 10 7 J II powiększenie zarysowań, nowe: odspojenie tynków, zarysowanie tynków W przypadku obiektów uszkodzonych wskutek wielokrotnego oddziaływania wstrząsów na podstawie prędkości drgań stwierdzono, iż obiekty te znalazły się w zakresie oddziaływania drgań 0, I i II stopnia w skali intensywności drgań GSI GZWKW V. Na podstawie analiz stwierdzonych uszkodzeń wyróżniono dwie przeważające ich grupy: uszkodzenia nowe, tj. zarysowania tynków ścian wewnętrznych i zewnętrznych oraz stropów, zarysowania w fasetach oraz na stopkach dźwigarów stalowych, zarysowania i pęknięcia na płytach gipsowo-kartonowych, zarysowania tynków podsufitek, zarysowania elementów wykończeniowych oraz posadzki, zarysowania z wykruszeniem farby w fasetach, zarysowania i odpadnięcie wypraw malarskich na stropie, zarysowania tynków styków ze stolarką, pojedyncze pęknięcia ścian oraz nadproży i stropu, odspojenie wypraw malarskich oraz tynków przyokiennych, pojedyncze pęknięcia płytek ceramicznych, spękanie kominów ponad dachem, pojedyncze pęknięcia tynków ścian na przewodzie kominowym z odspojeniem tynku, uszkodzenia elementów wyposażenia, uszkodzenie dachu. intensyfikacja uszkodzeń wcześniej już występujących polegających na zwiększeniu się zarysowań lub pęknięć np. na ścianach wewnętrznych lub zewnętrznych, faset, elewacji i stropów. Analiza porównawcza uszkodzeń stwierdzonych w wyniku oględzin oraz uszkodzeń wskutek oddziaływania drgań na obiekty budowlane, określonych z wykorzystaniem skali GSIGZWKW, wykazała brak istotnych rozbieżności. Przedstawione analizy można uznać za pozytywną weryfikację danych empiryczno-pomiarowych ze stopniami skali GSI GZWKW dla wstrząsów z obszaru stanowiącego przedmiot badań. 4. Podsumowanie Oddziaływania sejsmiczne wywołane działalnością górniczą mają duży wpływ na obiekty znajdujące się na powierzchni, dlatego bardzo istotna jest odpowiednia diagnostyka. Opierać się ona powinna na dokładnym przeglądzie stanu uszkodzeń obiektów, które znajdują się zarówno w rejonie epicentrum wstrząsu, jak i tych zgłoszonych przez poszczególnych właścicieli. Istotne jest również, by prognozy oddziaływań sejsmicznych na powierzchnię oraz oceny skutków oddziaływania wstrząsów górniczych na powierzchnię cechowały się wysokim stopniem wiarygodności. Artykuł przedstawia wyniki analizy uszkodzeń, powodowanych drganiami gruntu wywołanymi wstrząsami indukowanymi eksploatacją prowadzoną przez jedną z kopalń ROW, które wystąpiły w obiektach budowlanych posadowionych na powierzchni terenu górniczego. Badania wykazały, iż zakres uszkodzeń budynków, które zakwalifikowano jako wynik oddziaływania zarejestrowanych wstrząsów górniczych jest zasadniczo zgodny z opisem uszkodzeń powodowanych drganiami gruntu zgodnie ze skalą GSI GZWKW. Analizowane wstrząsy spowodowały drgania gruntu z zakresu 0, I i II stopnia ww. w skali. Istotny element badań stanowiła analiza uszkodzeń obiektów, które uległy wielokrotnemu oddziaływaniu wstrząsów. Także w tym wypadku nie stwierdzono istotnych rozbieżności pomiędzy stwierdzonymi uszkodzeniami oraz zakresem

26 24 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 uszkodzeń powodowanych drganiami gruntu zgodnie ze skalą GSI GZWKW. Analiza potwierdziła także wpływ następujących czynników na rodzaj i wielkość uszkodzeń: odległość od epicentrum wstrząsu, stan techniczny budynku przed wystąpieniem wstrząsu oraz stopień intensywności drgań. Wyniki zaprezentowane w artykule stanowią wstępny etap badań nad możliwością wykorzystania systemów informacji przestrzennej do wspomagania oceny oddziaływania wstrząsów na obiekty budowlane. Literatura BAŃKA P Podręcznik użytkownika program DRGANIA Gliwice. BRYT NITARSKA I Wnioski z diagnozowania budynków po silnych wstrząsach górniczych. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, z. 2/1. DUBIŃSKI J., MUTKE G., TATARA T., MUSZYŃSKI L., BARAŃSKI A., KOWAL T Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w zakładach górniczych Kompanii Węglowej S.A. na obiekty budowlane i na ludzi. Katowice. KABIESZ J. (red.) Raport roczny o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego. GIG Katowice. KWIATEK J. (red.) Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych, GIG, Katowice. MIREK A., OSET K Ocena oddziaływania sejsmiczności indukowanej działalnością górniczą na obiekty budowlane na podstawie wybranych skał. Przegląd Górniczy nr 6. MUTKE G Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW. Praca doktorska (niepublikowana). GIG, Katowice. SOKOŁA-SZEWIOŁA V., ŻOGAŁA M The adoption of the ARCGIS system to support the analysis of the mining tremors influence on the facilities construction. Management Systems in Production Engineering, Nr 4 (24). TATARA T Odporność dynamiczna obiektów budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych. Politechnika Krakowska im. T. Kościuszki. Kraków. TATARA T. PACHLA F Uszkodzenia w obiektach budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych. Przegląd Górniczy nr 7. TATARA T Przybliżona ocena wpływu drgań od wstrząsów górniczych na budynki. Inżynieria i Budownictwo nr 1. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

27 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 25 UKD : /.84: Uwarunkowania budowlane dalszej eksploatacji górniczej w obszarze lokalizacji kościoła pw. Św. Krzyża w Bytomiu-Miechowicach Construction conditions of further mining operations in the area of the Holy Cross Church in Bytom-Miechowice Dr hab. inż. Marian Kawulok, prof. ITB* ) Dr inż. Leszek Słowik* ) Mgr inż. Leszek Chomacki* ) Treść: Artykuł dotyczy budynku sakralnego o monumentalnej bryle, wzniesionego ponad 150 lat temu, który od wielu lat znajduje się w zasięgu oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej. Dotychczas prowadzone roboty górnicze powodowały, że budynek znajdował się w zasięgu wklęsłej niecki górniczej, a na jego konstrukcję oddziaływały przede wszystkim odkształcenia poziome powodujące zagęszczenie gruntu. Konsekwencją tych oddziaływań były liczne uszkodzenia konstrukcji świątyni, w następstwie których została ona wzmocniona. Projektowana jest dalsza eksploatacja górnicza, która może spowodować zmiany wytężenia istniejącego usztywnienia obiektu, założonego w poziomie głowic filarów. W tej sytuacji zachodzi potrzeba oceny zachowania elementów wzmacniających budynek oraz wpływu przyrostu nachylenia terenu na wychylone filary wewnątrz świątyni. Abstract: This paper presents a sacral building with monumental block, built over 150 years ago, which for many years is in the reach of influence of underground mining. Mining works carried out so far caused that the building was within a concave mining basin, and its design was influenced primarily by horizontal deformation causing soil compaction. The consequence of these interactions were numerous structural temple damages following which it was strengthened. Further mining activities are prepared, which may result in the effort change of the existing stiffening of the building founded at the level of pillars heads. In this situation it is necessary to evaluate the behavior of the building reinforcing elements and the impact of the terrain slope increase on the tilted pillars inside the temple. Słowa kluczowe: eksploatacja górnicza, uszkodzenia budynków, budownictwo na terenach górniczych Key words: mining exploitation, damages of buildings, buildings in mining areas 1. Wstęp Budynki sakralne, cechujące się monumentalną budową i zazwyczaj znacznymi wymiarami, są szczególnie narażone na niekorzystne oddziaływania powodowane podziemną eksploatacją górniczą. Tematyka ta została już dość szeroko opisana w literaturze (Ledwoń 1983, Kawulok 2015) i innych. Bezpieczeństwo użytkowników świątyni i samej konstrukcji budynku jest zasadniczym i niezwykle ważnym elementem ochrony zabudowy na terenach górniczych. Przykładem szczególnych zabiegów z zakresu profilaktyki budowlanej i górniczej jest świątynia pw. Św. Krzyża w Bytomiu-Miechowicach. * ) Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa W artykule przybliżone zostały zagadnienia dotyczące bieżącej eksploatacji górniczej, pomiarów geodezyjnych oraz zastosowanych wzmocnień w budynku. Zasadniczy problem, opisany w artykule, dotyczy oceny skuteczności wybranych elementów zabezpieczenia konstrukcji kościoła, tj. jego usztywnienia w poziomie wezgłowi sklepień oraz filarów wewnętrznych, w aspekcie projektowanej eksploatacji górniczej. Dotychczas na świątynię oddziaływały wpływy eksploatacji związane z wklęsłą niecką górniczą i poziomym odkształceniem gruntu powodującym jego zagęszczenie (Słowik i in. 2015). Z kolei projektowana eksploatacja górnicza w dwóch parcelach spowoduje, że na obecną nieckę wklęsłą, jaka istnieje w obrębie budynku nałoży się obrzeże niecki wypukłej, przy

28 26 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 jednoczesnej zmianie nachylenia terenu mogącej spowodować wzrost wychylenia obiektu. W ramach nadzoru prowadzonego przez Instytut (Raport ), poddano ocenie makroskopowej stan elementów ściągów stalowych i usztywnienia konstrukcji kościoła, wykonanych w poziomie głowic filarów kościoła oraz przeprowadzono szacunkowe sprawdzenie usztywnienia na siły rozciągające, jakie prawdopodobnie mogą w nim wystąpić. Ocenę przeprowadzono na podstawie analizy prognozowanych zmian wygięcia konstrukcji. Ponadto przedstawiono obliczenia dotyczące warunku stateczności najbardziej wychylonego, wolno stojącego filara wewnętrznego. W podsumowaniu podane zostały uwagi dotyczące przeprowadzonej oceny skuteczności analizowanego zabezpieczenia, jak również możliwego do wystąpienia wychylenia filarów, z uwagi na zachowanie warunków stateczności. 2. Charakterystyka konstrukcji kościoła Konstrukcja budynku kościoła pw. Św. Krzyża w Bytomiu- Miechowicach opisana została m.in. w (Kawulok 2015, Słowik i in. 2015, Kawulok, Sobik 2007). Jest to świątynia w stylu neogotyckim, wzniesiona w latach sześćdziesiątych XIXw. Rzut poziomy budynku w kształcie krzyża ma wymiary gabarytowe wynoszące około 27 x 49 m (rys. 1) i jest symetryczny względem osi podłużnej równoległej do kierunku wschód-zachód. Rys. 1. Rzut poziomy kościoła (Sobik 2006) Fig. 1. Plan of the church (Sobik 2006) Konstrukcję nośną kościoła stanowią ściany murowane z cegły na zaprawie cementowo-wapiennej oraz wewnętrzne filary ceglane, które pod względem funkcjonalnym wydzielają nawę główną o wysokości 13,0 m i nieco niższe (11,0 m) nawy boczne. Nad wejściem do świątyni od strony zachodniej dominuje wieża o konstrukcji murowej, której wysokość mierzona od poziomu terenu do podstawy krzyża wieńczącego ośmioboczny dach wynosi ok. 60 m. Filary w kierunku poprzecznym rozstawione są w odległości 8,5 m, a w kierunku podłużnym co 5,5 m i 8,5 m (w transepcie). W liniach filarów zewnętrzne ściany świątyni wzmocnione zostały przyporami. Na filarach oraz ścianach zewnętrznych wsparte zostały sklepienia żebrowe typu gwieździstego, których konstrukcję stanowią żebra o wymiarach 24 x 24 cm i powłoka grubości 12 cm. Sklepienia wykonane zostały z cegły dziurawki. Pod częścią centralną transeptu wykonana została podziemna krypta. Ściany fundamentowe wykonane zostały z piaskowca. Budynek kościoła na przestrzeni lat został wzmocniony z uwagi na nadprogramowe obciążenia obiektu wynikające z wpływów eksploatacji górniczej. W konstrukcji wykonane zostały następujące wzmocnienia: wiotkie ściągi stalowe 32 założone w poziomie głowic filarów w kierunku podłużnym i poprzecznym, ściągi rozpory założone w poziomie posadowienia w liniach filarów, także w kierunku podłużnym i poprzecznym, zewnętrzna płyta (tarcza) usztywniająca, wykonana wokół kościoła, według koncepcji prof. Ledwonia [2], sztywne rozpory w kierunku podłużnym i poprzecznym, a także ściągi wiotkie przekątniowe, założone w poziomie głowic filarów (Sobik 2006, Praca nr OSG ) (rys. 2). Wzmocnienie to wykonane zostało jako ostatnie po znacznych uszkodzeniach kościoła powstałych po eksploatacji prowadzonej w latach Przyjęte rozwiązanie, po uwzględnieniu istniejących ściągów wiotkich miało zabezpieczyć świątynię zarówno przed oddziaływaniem wklęsłego, jak i wypukłego profilu niecki górniczej. Szczegóły zabezpieczenia dla dwóch przykładowych miejsc, oznaczonych na rys. 2a jako A i B, pokazane zostały na rys. 2c i 2d. 3. Warunki górnicze i pomiary geodezyjne 3.1. Aktualnie prowadzona eksploatacja górnicza Na budynek kościoła ma wpływ obecnie prowadzona eksploatacja górnicza w pokładzie 503, ścianami 5 i 6 (rys. 3). Eksploatacja w parceli 5 pokładu 503 rozpoczęta została w marcu 2016 r. (Ocena ) systemem z zawałem stropu. Długość ściany wynosi 270 m, a jej docelowy wybieg przy planowanym zakończeniu w październiku 2017 r m. Ściana 6 eksploatowana jest od września bieżącego roku, na wybiegu ograniczonym do 440 m. Zakończenie eksploatacji ściany zaplanowane zostało w odniesieniu do powierzchni terenu, 100 m przed północnym obrysem kościoła. Wysokość furt eksploatacyjnych w parcelach 5 i 6 ustalona została na poziomie 2,3 m, a średnia głębokość eksploatacji wynosi około 700 m. Z prognozy górniczej (Ocena ) wynika, że wskaźniki deformacji terenu od eksploatacji ścianami 5 i 6 w pokładzie 503, w rejonie lokalizacji kościoła osiągnąć mogą wielkość: w = 800 mm maksymalne obniżenie terenu, a przyrosty wskaźników deformacji terenu mogą wynosić: R = 49 km promień wygięcia profilu niecki górniczej, T = 4,8 mm/m nachylenie terenu, e+ = 2,5 mm/m odkształcenia poziome powodujące rozluźnienie gruntu Wybrane wyniki pomiarów geodezyjnych Wyniki pomiarów geodezyjnych prowadzonych przez służby działu TMG kopalni przedstawiono w odniesieniu do wybranych reperów oraz filara wewnętrznego oznaczonych na rys. 4. W tabeli 1 podane zostały wartości zmiany promienia krzywizn konstrukcji, ustalonej na podstawie pomiarów geodezyjnych prowadzonych w latach Filar wewnętrzny świątyni, który z uwagi na obciążenia konstrukcji, poddany został analizie stateczności, w stanie obecnym wykazuje wychylenie T b = 29,8 mm/m.

29 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 27 Rys. 2. Stężenie budynku kościoła w poziomie głowic filarów: a) schemat stężenia, b) widok fragmentu konstrukcji (Słowik i in. 2015), c) szczegół A, d) szczegół B (Sobik 2006, Praca nr OSG ) Fig. 2. The stiffening of the church building at the level of pillars heads: a) stiffening scheme b) partial construction view (Słowik et al. 2015), c) detail A, d) detail B (Sobik 2006, Praca nr OSG ) Tabela 1. Zmiany dotyczące wygięcia konstrukcji w latach Table 1. Changes in the radius curvature of the construction in the years Analizowany profil konstrukcji kościoła Numeracja punktów pomiarowych (oznaczenie na rys. 4) Zmiany w latach Promienia R b,ist [km] Krzywizny K b,istn = 1/R b [1/km] Podłużny, ściana północna ,47-0,054 Podłużny, ściana południowa ,51-0,095 Poprzeczny, przekrój zachodni ,44-0,225 Poprzeczny, ściana wschodnia ,85 +1,176 Poprzeczny, przekrój środkowy ,14 +0,010

30 28 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 3. Parcele eksploatacyjne ściany 5 i 6 Fig. 3. Parcels of exploitation walls 5 and 6 Rys. 4. Oznaczenie punktów pomiarowych oraz analizowanego filara Fig. 4. Indication of measurement points and the analyzed pillar

31 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Ocena skuteczności wybranych elementów zabezpieczenia świątyni i stateczności filara 4.1. Uwagi ogólne Ocena skuteczności wybranych elementów zabezpieczenia świątyni zdeterminowana została wynikami oceny makroskopowej systemu stężenia świątyni, wykonanego w poziomie głowic filarów (Raport ). Z przeglądu stanu wszystkich ściągów wiotkich wynikło, że praktycznie niemożliwa jest korekta ich naciągu w miarę zachodzących zmian wygięcia konstrukcji kościoła i w ten sposób dostosowania ich do roli założonej w projekcie (Praca nr OSG ). Na rys. 5 i 6 pokazano ściągi wiotkie, w odniesieniu do których stwierdzono brak możliwości korekty ich naciągu. W tej sytuacji przeanalizowano możliwość przejęcia przez stalowe usztywnienie zmiennych sił powstających wraz ze zmianą wygięcia konstrukcji. Analizie stateczności poddany został również najbardziej wychylony od pionu wolno stojący wewnętrzny filar oznaczony na rys. 4. W kontekście prognozowanych wpływów od prowadzonej eksploatacji górniczej, jego wychylenie może jeszcze wzrosnąć Ocena wytężenia usztywnienia w poziomie głowic filarów Brak możliwości korekty ściągów wiotkich spowodował, że dokładnie zinwentaryzowano stan zakotwienia sztywnych rozpór w poziomie głowic filarów wraz z ich zamocowaniem w konstrukcji kościoła. Kontroli poddane zostały połączenia usztywnienia z filarami wewnętrznymi konstrukcji oraz ze ścianami zewnętrznymi. W obszarach tych zakotwień nie zaobserwowano żadnych uszkodzeń, względnie oznak jakichkolwiek przemieszczeń elementów w stosunku do projektu (Praca nr OSG ) (rys. 7). Rys. 5. Przykład braku możliwości naciągu ściągu wiotkiego z uwagi na zniszczenie gwintu Fig. 5. Example of inability to tension the slim tie due to the destruction of the thread Rys. 6. Przykład trudności w naciągu ściągów wiotkich: a) koniec gwintu, b) bliska kolizja prętów Fig. 6. Example of the difficulty of the slim ties tension: a) the end of the thread, b) close collision rods Rys. 7. Nieuszkodzona konstrukcja nośna kościoła w sąsiedztwie oparcia usztywnienia na ścianach Fig. 7. Undamaged support church structure in the vicinity of stiffening base on the walls

32 30 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Przekroje obiektu o krzywiźnie wklęsłej W stanie obecnym konstrukcja kościoła wykazuje już pewną krzywiznę ΔK b,istn, określoną w tabeli 1. Wychodząc z założenia, że na analizowaną konstrukcję oddziaływała będzie, w następstwie prowadzonych robót górniczych, krzywizna wypukła o promieniu R = 49 km, przyjęto najniekorzystniejszą zmianę promienia krzywizny konstrukcji równą promieniowi obliczeniowemu terenu: R obl,ter = R prog,ter /γ = 49,0 km/1,7 = 28,8 km, co odpowiada zmianie krzywizny konstrukcji równej ΔK b = +0,0347 1/km. Oceniona w ten sposób zmiana krzywizny konstrukcji jest mniejsza od wszystkich bezwzględnych wartości zmian wklęsłego wygięcia konstrukcji, jakie miały miejsce w okresie lat , podanych w tabeli 1. Wynika z tego, że konstrukcja znajdowała się już w stanie prognozowanego wygięcia, co schematycznie obrazuje rys. 8, gdzie N oznacza siłę ściskającą w rozporze. Spełnia ona zależność: N 0(2006) < N 2(2017) < N 1(2015) W tej sytuacji można stwierdzić, że prognozowana krzywizna konstrukcji od prowadzonej eksploatacji górniczej, nie powinna mieć wpływu na podłużne profile kościoła oraz poprzeczny przekrój zachodni. Zmiany promienia krzywizny terenu jakie mogą wystąpić w wyniku bieżącej eksploatacji są mniejsze od tych, które wystąpiły w latach Oznacza to, że w usztywnieniu nie wystąpią siły rozciągające, co pozwoli na bezpieczne przejęcie prognozowanych wpływów. Jedyną zmianą, którą należy tutaj rozpatrywać, jest prawdopodobne zmniejszenie się sił osiowych w elementach usztywnienia. Nie powinno to mieć wpływu na stan zakotwienia prętów usztywnienia. W tym celu przewiduje się prowadzenie częstych kontroli stanu zakotwień stężenia. Przekroje obiektu o krzywiźnie wypukłej Na wstępie należy stwierdzić, że wygięcie prezbiterialnej części kościoła w kierunku poprzecznym do krzywizny wypukłej jest najprawdopodobniej spowodowane podpiwniczeniem tej części budynku (krypta) i zmianą sztywności przestrzennej konstrukcji w stosunku do pozostałej części świątyni. Trudno w tej sytuacji określić jak konstrukcja zachowa się w warunkach prognozowanych deformacji terenu, odpowiadających parametrom krzywizny wypukłej. W przeprowadzonej analizie przyjęto nakładanie się prognozowanych deformacji terenu na istniejące krzywizny konstrukcji. W obiektach sztywnych zwykle przyjmuje się, że R b 2R ter. Zakładając, że analizowane przekroje konstrukcji w przybliżeniu spełniają ten warunek, możliwą do wystąpienia zmianę promienia krzywizny w tych profilach można oszacować na poziomie: R obl,b = 2 R obl,ter = 2 28,8 km = 57,6 km gdzie: R obl,b obliczeniowa wartość promienia krzywizny ściany wschodniej i przekroju środkowego, R obl,ter obliczeniowa wartość promienia krzywizny terenu. Jednocześnie nosność analizowanego usztywnienia, wynikającą z jego zamocowania w ścianach zewnętrznych, ustalono na poziomie 8 kn (Praca nr OSG ). Na podstawie (Sobik 2006) pozwoliło to oszacować zmiany promienia krzywizny w kierunku poprzecznym obiektu, odpowiadające tej wartości, która wynosi ΔR 54 km. Ocena stanu wytężenia konstrukcji usztywnień wykazała, że w przypadku profili poprzecznych kościoła wyznaczonych dla ściany wschodniej i przekroju środkowego (rys. 4) nieznacznie może zwiększyć się krzywizna profili. Wartość R obl,b =57,6 km jest praktycznie równa wartości dopuszczalnej wynoszącej 54,0 km, w związku z czym analizowane profile powinny także bezpiecznie przejąć prognozowane wpływy. W celu kontroli tego stanu należy także przewidzieć okresowe obserwacje Stateczność filara wychylonego z pionu Ocena stateczności przeprowadzona została dla filara oznaczonego na rys. 4, którego pomierzone wychylenie wynosi 29,8 w kierunku wschodnim oraz 0,2 w kierunku południowym. Dla sprawdzenia warunków stateczności filara niezbędne jest zestawienie obciążeń przypadających na analizowany filar, które podane zostało w tabeli 2. Rys. 8. Zmiana promienia krzywizny konstrukcji kościoła Fig. 8. Changing the radius of curvature of the construction of the church

33 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 31 Tabela 2. Zestawienie obciążeń ze sklepień przypadających na analizowany filar Table 2. Summary of loads of the vaults per analyzed pillar Rodzaj obciążenia Obciążenie charakterystyczne [kn/m 2 ] zaprawa cementowa 0,01 m 21,0 kn /m 3 0,21 cegła dziurawka 0,12 m 14,0 kn /m 3 1,68 tynk cem.-wap. 0,015 m 19,0 kn /m 3 0,285 2,175 powierzchnia sklepienia przypadająca na filar wynosi: 7,15 m 6,50 m 46,48 m 2, obciążenie charakterystyczne wynosi: 46,48 m 2 2,175 kn /m 2 101,09 kn, na obciążenie filara przypada również 8 dochodzących do niego żeber, od których siła pionowa wynosi: 0,24m 0,24m (7,15m+6, ,66m) 14,0kN/ m 3 =26,59 kn, obciążenie od pokrycia dachowego z blachy cynkowej wynosi: 46,48 m 2 0,35 kn /m 2 = 16,27 kn, sumaryczne szacunkowe obciążenie filara wynosi: N g = 101, , ,27 = 143,95 kn. Analizę stateczności filara przeprowadzono przy założeniu, że jest on utwierdzony u podstawy oraz nie występuje możliwość przesuwu poziomego w płaszczyźnie jego głowicy. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że dla istniejącego wychylenia filara wynoszącego 29,8 w podstawie nie występują naprężenia rozciągające, a siła pozioma w płaszczyźnie głowicy filara, może mieć wartość na poziomie 3,39 kn. Dopiero dla wychylenia filara na poziomie T teoret,b = 45,4, teoretycznie w płaszczyźnie głowicy może wystąpić siła o wartości 8,14 kn, a więc przekraczająca nośność kotew mocujących ściągi do konstrukcji kościoła o wielkości 8,0 kn. Dla takiego wychylenia w podstawie filara również nie wystąpią naprężenia rozciągające. Podana w p. 3.1 wartość prognozowanego nachylenia terenu T = 4,8 może faktycznie spowodować w obiekcie nachylenie: T obl,b = T γ = 4,8 1,5 = 7,2 gdzie: T obl,b obliczeniowa wartość wychylenia budynku, T prognozowana wartość nachylenia terenu, γ częściowy współczynnik bezpieczeństwa. Biorąc pod uwagę maksymalne istniejące wychylenie analizowanego filara, musi być spełniony warunek: T istn,b = T obl,b < T teoret,b gdzie: T teoret,b wychylenie filara, dla którego przekroczony jest warunek nośności. W analizowanym przypadku warunek nośności jest spełniony: T istn,b + T obl,b = 29,8 + 7,2 = 37 < T teoret,b = 45,4 5. Podsumowanie W artykule przedstawiony został przykład budynku sakralnego zabezpieczonego przed negatywnymi skutkami oddziaływań ciągłych deformacji terenu, powodowanymi podziemną eksploatacją górniczą. Opisana w artykule ocena skuteczności zabezpieczenia (rozpór stalowych) w poziomie głowic filarów na wpływy prowadzonej eksploatacji górniczej wykazała, że rozwiązanie to powinno przenieść siły jakie wystąpią od wypukłego profilu niecki górniczej. W celu oceny rzeczywistego zachowania się konstrukcji świątyni w obliczu ujawniających się wpływów górniczych, aktualnie prowadzony jest nadzór budowlany, podczas którego szczególną uwagę zwraca się na stan głowic filarów, wezgłowi sklepień oraz samych sklepień. Możliwe do wystąpienia wychylenie filarów nie stworzy zagrożenia ich konstrukcji, na co wskazały szacunkowe obliczenia stateczności. Literatura 1. KAWULOK M Szkody górnicze w budownictwie. ITB, Warszawa. 2. LEDWOŃ J.A Budownictwo na terenach górniczych. Arkady, Warszawa. 3. SŁOWIK L., CHOMACKI L., SZOŁTYSEK D Doświadczenia z eksploatacji górniczej pod obiektem kościoła pw. Św. Krzyża w Bytomiu Miechowicach. Przegląd Górniczy nr Raport 5 z prowadzonego nadzoru dotyczącego oceny skuteczności zabezpieczenia obiektu kościoła pw. Św. Krzyża w poziomie wezgłowi sklepień oraz oceny wychylenia filarów w aspekcie projektowanej w latach eksploatacji górniczej. ITB. Katowice, 2016 (materiały niepublikowane) 5. KAWULOK M., SOBIK K Wzmocnienie budynku sakralnego na oddziaływania intensywnej krzywizny terenu górniczego. XIII Konferencja Naukowo-Techniczna: Awarie Budowlane. Zapobieganie. Diagnostyka. Naprawy. Rekonstrukcje. Szczecin-Międzyzdroje, maja Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej. 6. SOBIK K Projekt uzupełniającego zabezpieczenia budynku kościoła w Miechowicach na wpływ krzywizny terenu o promieniu R = 4km. Praca dyplomowa inżynierska, Politechnika Śląska: Promotor: dr hab. inż. Marian Kawulok, Rybnik. 7. Praca nr OSG-586/P/2005 pt.: Analiza wpływu dokonanej i projektowanej eksploatacji górniczej na Kościół pw. Św. Krzyża w Bytomiu- Miechowicach wraz z oceną stateczności obiektu, projektem budowlanym zabezpieczenia kościoła na wpływy eksploatacji docelowej ze wskazaniem dotychczasowych skutków eksploatacji i sposobem naprawy. ITB, Oddział Śląski. Katowice 2005 (niepublikowana). 8. Ocena możliwości i warunków eksploatacji prowadzonej przez Węglokoks Kraj Sp. z o.o. KWK Bobrek-Piekary na lata w aspekcie ochrony powierzchni. Konsorcjum GIG-ITB. Katowice, czerwiec 2016 (niepublikowana). Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

34 32 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 UKD : : /.84 Eksperymentalna częściowa eksploatacja pokładu 712/1-2, doświadczenia i wyniki pomiarów deformacji Experimental partial extraction of the seam no. 712/1-2, experience and results of deformation observations prof. dr hab. inż. Jan Białek*) dr hab. inż. Ryszard Mielimąka*) mgr inż. Adam Robakowski**) mgr inż. Jacek Kowalczuk**) Treść: W artykule przedstawiono wyniki i analizę pomiarów deformacji uzyskanych z dwóch linii pomiarowych biegnących w przybliżeniu prostopadle nad polami pierwszych wyeksploatowanych ścian M-4 i M-5 w pokładzie 712/1-2 części macierzystej KWK Marcel. Eksploatacja tego pokładu prowadzona jest w sposób eksperymentalny, ścianami o długości m z pozostawieniem pasów węgla o szerokości 70 m. Taki sposób eksploatacji ma zapewnić, że wpływy na powierzchni terenu nie przekroczą II kategorii. Analiza liniowych i wysokościowych obserwacji geodezyjnych po wybraniu pierwszych trzech ścian umożliwiła weryfikację prognozy wpływów eksploatacji pokładu 712/1-2 na powierzchnię terenu wykonanej na etapie opracowywania projektu tej eksploatacji. Pozwoliło to stwierdzić, że zastosowanie eksploatacji pasowej może stanowić właściwy element profilaktyki górniczej pod terenami zabudowanymi. Abstract: This paper presents and analyzes the results of measurements of the land surface deformations obtained from two observational lines aligned substantially perpendicularly over fields of the first extracted longwalls M-4 and M-5 in the seam no. 712/1-2 of the primordial part of the coal deposit of the mine Marcel. Extraction of this seam is carried out in an experimental way by longwalls of the length of m with leaving belts of non-extracted deposit of the 70 m width. This way of mining operations should ensure that mining impact on the surface will not exceed the limit of the 2nd category of mining areas deformations. The analysis of linear and altitudinal results of geodetic measurements, after extraction of the first three longwalls, allowed for verification of the prediction of mining operations impact on the land surface. This allowed to state that belt-type mining operations may be an appropriate part of the prevention of mining in built-up areas. Słowa kluczowe: szkody górnicze, deformacje powierzchni terenu, częściowa eksploatacja górnicza, pasowa eksploatacja górnicza Key words: mining damage, deformations of the land surface, partial mining operations, belt-type mining operations *) Politechnika Śląska, Gliwice **) Polska Grupa Górnicza, Katowice

35 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Wprowadzenie KWK ROW Ruch Marcel od 2012 roku prowadzi eksploatację pokładu 712/1-2 eksperymentalnym systemem polegającym na wybieraniu krótkich metrowych ścian z pozostawieniem pasów węgla o szerokości ok. 70 m. Taki sposób eksploatacji w zamierzeniu autorów projektu ma zapewnić, że wpływy na powierzchni terenu nie przekroczą II kategorii. Z pierwotnie przewidzianych do wyeksploatowania w tym rejonie pięciu ścian w pokładzie 712/ 1-2 do końca 2015 r. wybrano ściany M-5 i M-4 oraz w znacznej części ścianę M-3. Wpływy tych wybrań na powierzchnię terenu obserwowane były cyklicznie na dwóch liniach pomiarowych C i J, założonych w przybliżeniu poprzecznie i wzdłuż pól ścian M-5 i M-4 oraz na zespole prawie 300 punktów rozproszonych, zastabilizowanych na budynkach położonych w terenie górniczym. Przebieg deformacji po wybraniu pierwszych dwóch ścian (ściany M-5, M-6) został opisany w pracy (Białek i in. 2015). Zebrany dotychczas materiał obserwacyjny pozwala na weryfikację prognozy wpływów wykonanej na etapie opracowywania projektu eksploatacji. 2. Stan zagospodarowania powierzchni terenu Przeznaczone do wybrania złoże pokładu 712/ 1-2 zlokalizowane jest w zachodniej części miasta Rybnika, w dzielnicy Niedobczyce oraz w północno-wschodniej części miasta Radlina. Jest to teren zabudowany głównie domami jednorodzinnymi ulokowanymi wzdłuż dróg po jego zachodniej i północno-zachodniej stronie, oraz silnie zurbanizowany we wschodniej i południowo-wschodniej części. W tej części tego terenu znajdują się osiedla mieszkaniowe, z których najważniejsze to: Zabytkowe osiedle Barbary zlokalizowane w rejonie ulic: Obrońców Pokoju, Paderewskiego i Gen. Andersa, składające się między innymi ze starszych domów wielorodzinnych (tzw. familoki) z obszaru byłej kopalni Rymer. Są to obiekty dwukondygnacyjne z początku ubiegłego wieku, wykonane w konstrukcji murowane z cegły. Wszystkie budynki zostały dodatkowo zabezpieczone na wpływy eksploatacji górniczej za pomocą stalowych kotwień. Ich odporność na wpływy statyczne jest na poziomie 2 kategorii. Osiedle im. Wojciecha Korfantego zlokalizowane w rejonie ul. Górnośląskiej. Są to obiekty pięciokondygnacyjne wykonane w technologii wielkopłytowej, wzniesione na początku lat osiemdziesiątych. Ich odporność na wpływy statyczne jest na poziomie 3 kategorii. Oprócz budynków mieszkalnych w przedmiotowym rejonie występują również obiekty użyteczności publicznej, takie jak: kościół, szkoły, przedszkola, dom kultury, przychodnie lekarskie, hale warsztatowe oraz pawilony handlowo-usługowe. 3. Warunki geologiczno-górnicze W budowie geologicznej przedmiotowego rejonu do głębokości 1000 m udział biorą następujące ogniwa stratygraficzne: czwartorzęd i trzeciorzęd, stanowiące nadkład karbonu oraz karbon produktywny, stanowiący właściwe złoże. Utwory czwartorzędowe wykształcone są w postaci glin piaszczystych i pyłów lessopodobnych o grubości 2-6 m, podścielonych różnoziarnistymi żwirami i piaskami akumulacji rzeczno-lodowcowej grubości do około m. Utwory trzeciorzędowe mają maksymalną miąższość dochodzącą do 48 m i są wykształcone w postaci szaro-zielonych iłów przynależnych stratygraficznie do miocenu. Utwory karbonu produktywnego reprezentowane są w tym rejonie przez warstwy porębskie (grupa pokładów 600 od pokładu 602 do pokładu 630/2) oraz warstwy jaklowieckie (grupa pokładów 700). Zapadają one ze wschodu na zachód z nachyleniem około W rejonie dzielnicy Niedobczyce miasta Rybnika prowadzono od 1813 r. okresowo bardzo intensywną eksploatację górniczą realizowaną historycznie przez różne podmioty gospodarcze. Do 1991 r. objęła ona pokłady grupy 600, od 602 do 626/1-2, a następnie do 2012 r. eksploatację pokładów 703/1-2 i 707/2 prowadziła w tym rejonie KWK Marcel. Eksploatacja po 1946 r. realizowana była głównie systemem ścianowym z zawałem stropu na głębokości od ok. 90 m do ok m. Od 2012 r. KWK Marcel (obecnie Ruch Marcel KWK ROW ) wybiera w tym rejonie pokład 712/ Projekt eksploatacji pokładu 712/1-2 krótkimi ścianami z pozostawieniem pasów calizny pierwotna prognoza wpływów wykonana w 2012 r. Wstępna analiza możliwości pełnej (bez pasów calizny) eksploatacji pokładu 712/1-2 o grubości ok. 3 m wykazała, że w rejonie chronionych osiedli mogą wystąpić wpływy III kategorii. Z tego powodu projekt pełnej eksploatacji tego pokładu nie uzyskał akceptacji władz miasta Rybnika, czego konsekwencją była konieczność opracowania nowego projektu eksploatacji pokładu 712/1-2, który uwzględniałby następujące założenia (Białek i in. 2005): eksploatacja powinna być prowadzona z zawałem stropu na całą grubość pokładu, wpływy statyczne na powierzchni nie powinny przekroczyć II kategorii, obniżenia w rejonie rzeki Nacyny mogą być tylko nieznaczne. Opracowany w oparciu o te założenia projekt eksploatacji pokładu 712/1-2 zakłada jego wybranie pięcioma krótkimi ścianami (M-1, M-2, M-3, M-4 i M-5) o długości 130 m (ściany M-5 i M-4), 140 m (ściana M-2) oraz 150 m (ściany (M-3 i M-1), z pozostawieniem pomiędzy nimi filarów węgla o szerokości 70 m (rys. 1). Eksploatacja tych południkowo rozciągających się ścian jest prowadzona z północy na południe. Wysokość ścian jest równa 3,0 m, zaś średnia głębokość ich położenia wynosi od ok m (ściana M-1) do ok m (ściana M-5). Wybiegi ścian M-4 i M-5 były równe ok m, wybieg ściany M-3 będzie wynosił ok. 930 m, zaś wybiegi ścian M-1 i M-2 będą równe 1020 m. Wykorzystując wyniki badań nad asymetrią niecek obniżeniowych związaną z kolejnością eksploatacji (Mielimąka 2009, 2013) założono dodatkowo, że eksploatacja poszczególnych ścian odbywać się będzie w kolejności odwrotnej do numeracji ścian, co będzie prowadzić do zmniejszenia deformacji w najbardziej chronionym rejonie zabytkowego osiedla przy ulicach Andersa i Barbary. Dla takiego projektu eksploatacji wykonano w 2012 r. prognozę wpływów statycznych, przy przyjęciu następujących wartości parametrów: parametr teorii S. Knothego tgβ=2,8, obrzeże d=25 m, współczynnik osiadania a=0.85. Z prognozy tej wynika, że realizacja przedstawionego projektu eksploatacji spowoduje deformacje powierzchni terenu o następujących maksymalnych wartościach:

36 34 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 maksymalne obniżenia nie przekroczą wartości ok. 1,15 m, maksymalne zmiany nachyleń będą mieściły się w granicach II kategorii, ekstremalne w czasie odkształcenia poziome osiągną wartości odpowiadające II kategorii. 5. Geodezyjne pomiary deformacji, wyznaczenie parametrów teorii wpływów 5.1. Geodezyjne pomiary deformacji Wpływy eksploatacji ścian M-5, M-4 i M-3 w pokładzie 712/ 1-2 na powierzchnię terenu były obserwowane wysokościowo i liniowo na dwóch prostopadłych liniach obserwacyjnych założonych wzdłuż ulicy Janasa linia J, oraz wzdłuż ulic Chodkiewicza i Wypandów linia C, a także wysokościowo na zespole ponad 300 reperów rozproszonych, zastabilizowanych na budynkach znajdujących się w granicach prognozowanych wpływów eksploatacji w pokładzie 712/ 1-2 (rys. 1). Linia J biegnie ze wschodu na zachód, w przybliżeniu prostopadle do krawędzi ścian M-4 i M-5 nad początkowymi częściami ich pól i składa się z 42 punktów ziemnych. Linię C, odchodzącą od punktu 15 linii J na południe, tworzą główna linia C złożona z 54 punktów ziemnych oraz krótka sześciopunktowa linia prostopadła do niej wychodząca od punktu 24 linii C na zachód. Punkty linii J zastabilizowane są w odległościach od ok. 26 m do ok. 90 m (średnio co ok. 36 m), zaś punkty linii C w odległościach od ok. 17 m do ok. 42 m (średnio co ok. 26 m). Rys. 1. Opracowany w 2012 r. projekt eksploatacji pokładu 712/ 1-2, z naniesionym stanem eksploatacji na koniec 2015 r. Fig. 1. Project of mining operations of the seam no. 712/ 1-2 developed in 2012 with applied state of mining operations progress at the end of 2015

37 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 35 Tablica 1. Maksymalne wartości pomierzonych obniżeń po wybraniu kolejnych ścian w pokładzie 712/ 1-2 Table 1. Maximal values of measured subsidences after extraction of successive longwalls in the seam no. 712/ 1-2 Zakres eksploatacji Obniżenie w [mm] Miejsce wystąpienia Linia obserwacyjna C Po ścianie M Punkt 22 Po ścianach M-5 i M Punkt 19 Po ścianach M-5, M-4 i M Punkt 25 Linia obserwacyjna J Po ścianie M Punkt 19 Po ścianach M-5 i M Punkt 19 Po ścianach M-5, M-4 i M Punkty 18 i 19 W czasie prowadzenia eksploatacji M-3, M-4 i M-5 w pokładzie 712/1-2 na linii J zostało wykonanych 9 cykli pomiarowych w okresach półrocznych (cykl wyjściowy r., zaś cykl dziewiąty r.), natomiast na linii C zrealizowano 8 cykli obserwacyjnych (cykl pierwszy r., zaś cykl ósmy r.), również w okresach półrocznych. Wykresy wyników pomiarów geodezyjnych na liniach C i J pokazano na rysunkach 2, 3 i Wyznaczenie parametrów teorii wpływów Do wyznaczenia parametrów teorii wpływów posłużono się obniżeniami zarejestrowanymi na liniach J i C oraz na punktach rozproszonych w okresie od r. do r. Obniżenia te obejmują wpływy eksploatacji ścian M-4 i M-5w pokładzie 712/1-2 oraz eksploatacji ściany M-3 na wybiegu 830 m. Wartości parametrów wzoru S. Knothego (tgβ, a) oraz wartość szerokości obrzeża d wyznaczono programem EDBJT.EXE, opracowanym w Zakładzie Geodezji i Ochrony Terenów Górniczych Politechniki Śląskiej (Białek 1991, Białek, Mielimąka 2001). Wartości tych parametrów wyznaczane są poprzez minimalizację wariancji resztkowej obniżeń pomierzonych i obliczonych teoretycznie. W obliczeniach uwzględniono dewiację wpływów o wartości p m, oraz obrzeże geometryczne (rys. 1). W wyniku obliczeń otrzymano następujące wartości parametrów: tgβ = 3,184; a = 0,737, d = 20 m. Dopasowanie obniżeń teoretycznych do pomierzonych charakteryzuje błąd średni σ = 92,0 mm, oraz współczynnik korelacji R = 0,9517. Wysoka wartość parametru tgβ wynika z relatywnie małej wartości wyznaczonego współczynnika osiadania a. Ponieważ dla eksploatacji wielokrotnej w większości opracowań autorzy przyjmują, że współczynnik osiadania wynosi średnio a = 0.85, w następnej próbie wyznaczania wartości parametrów teorii, w obliczeniach a priori narzucono tę wartość parametru a. Uzyskano wówczas następujące wartości parametrów: tgβ = 2,95, a = 0,85, d = 20 m. Dopasowanie to charakteryzuje błąd średni σ = 95,7 mm oraz współczynnik korelacji R = 0,9486. Widzimy, że przy wyższej wartości współczynnika osiadania a zmniejszeniu uległa wyznaczona wartość parametru tgβ. Jest to zrozumiałe, gdyż maksymalne nachylenie zbocza niecki obniżeniowej jest proporcjonalne do iloczynu wartości parametru tgβ i współczynnika osiadaniaa. Ostatecznie do prognozy deformacji powodowanych eksploatacją ścian M-1 M-5 w pokładzie 712/ 1-2 przyjęto następujące parametry: parametr teorii tgβ = 2,95, współczynnik eksploatacyjny a = 0,85, szerokość obrzeża geometrycznego d = 20 m, współczynnik dewiacji wpływów k = 0,9, współczynnik odkształcenia poziomego B/r = 0,32. Prognoza wykonana przy zastosowaniu wymienionych wartości parametrów jest prognozą wykonaną z pewnym nadmiarem. 6. Analiza wyników geodezyjnych pomiarów wysokościowych i liniowych przeprowadzonych na liniach obserwacyjnych J i C Na rys. 2 i 3 pokazano przebiegi obniżeń punktów zarejestrowanych na liniach C i J po wybraniu w pokładzie 712/1-2 kolejno ścian: M-5, M-4 i M-3 do wybiegu 830 m oraz odpowiadający im przebieg obniżeń teoretycznych. Na rys. 4 przedstawiono wykres całkowitych odkształceń poziomych zarejestrowanych w poszczególnych cyklach pomiarowych na odcinkach linii obserwacyjnej C, na której pomierzono większe odkształcenia poziome niż na linii J. Analiza pomierzonych deformacji na liniach C i J pozwala stwierdzić, że: zaobserwowane pomiarami geodezyjnymi profile niecek obniżeniowych cechuje bardzo duży rozrzut wartości w stosunku do ich przebiegu średniego. Jest to spowodowane znacznym i nierównomiernym zdegradowaniem górotworu wielopokładową eksploatacją, nakładaniem się krawędzi eksploatacji w pokładach 703/1-2, 707/2 i 712/1-2, relatywnie małą dokładnością prowadzonych pomiarów geodezyjnych oraz prawdopodobnymi uszkodzeniami punktów pomiarowych położonych wzdłuż ruchliwych ulic, pomierzone odkształcenia poziome przyjmują wartości zawierające się w I i II kategorii wpływów. Jedynie na 4 odcinkach linii C (na 51 rozpatrywanych) osiągają one wartości przekraczające granicę II kategorii. Na tych odcinkach pomierzone maksymalne wartości odkształceń poziomych wynoszą: -3,87 mm/m (odcinek C8-C9), +3,58 mm/m (odcinek C9-C10), +3,13 mm/m (odcinek C10-C11) i -4,34 mm/m (odcinek C11-C12). Charakter zmian odkształceń poziomych wzdłuż tych odcinków (duże wartości odkształceń nieuzasadnione przewidywaną zmiennością wpływów o podobnych wartościach i przeciwnych znakach) wskazuje na uszkodzenia punktów C-9 i C-11. Porównanie deformacji pomierzonych na liniach obserwacyjnych C i J z teoretycznymi pokazuje trudności przy prognozowaniu końcowych wpływów w niepełnych nieckach obniżeniowych (Białek, Mierzejowska 2012). Na wielkość obniżeń w niepełnych nieckach obniżeniowych w sposób

38 36 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 2. Pomierzone i teoretyczne obniżenia punktów linii C po wybraniu kolejnych ścian Fig. 2. Measured and theoretical subsidences at points of the observational line C after extraction of successive longwalls Rys. 3. Pomierzone i teoretyczne obniżenia punktów linii J po wybraniu kolejnych ścian Fig. 3. Measured and theoretical subsidences at points of the observational line J after extraction of successive longwalls Rys. 4. Pomierzone odkształcenia poziome odcinków linii C Fig. 4. Measured horizontal displacements of stages of the observational line C

39 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 37 przeciwstawny działa wzrost szerokości obrzeża d i wzrost wartości współczynnika osiadania a. Dodatkowo sprawę komplikuje czasowe opóźnienie wpływów. Wstępna analiza wskazuje, że jest ono większe niż w przypadku pełnej eksploatacji ścianowej. Dopiero po wybraniu trzech ścian maksymalne obniżenia pomierzone są zbliżone do teoretycznych. 7. Reprognoza wpływów eksploatacji w pokładzie 712/ 1-2 wykonana przy zastosowaniu wyznaczonych wartości parametrów Stosując wartości parametrów tgβ = 2,95, a = 0,85, d = 20 m, B/r=0,32 wykonano programem EDBJ (Białek, Mielimąka 1999, Białek 2003) reprognozę wpływów eksploatacji ścian M-5, M-4 i M-3 do wybiegu 830 m. Na rys. 5 pokazano w formie mapy warstwicowej prognozowane obniżenia i końcowe odkształcenia poziome. Zgodnie z tą reprognozą zrealizowana do końca 2015 r. eksploatacja w pokładzie 712/1-2 spowodowała deformacje o następujących maksymalnych wartościach: obniżenia ok. 1,16 m, zmiany nachyleń ok mm/m (II kategoria), końcowe odkształcenia poziome -2,50 mm/m w zakresie ściskań i +2,17 mm/m w zakresie rozciągań (II kategoria). Należy zaznaczyć, że obliczone końcowe odkształcenia poziome są mniejsze od pomierzonych (rys. 4 i 5). Analiza dotychczasowych i przewidywanych maksymalnych obniżeń wskazuje, że eksploatacja ścian o długo- Rys. 5. Reprognozowane obniżenia i odkształcenia poziome terenu górniczego Fig. 5. Results of re-predicted subsidences and horizontal displacements of the mining area

40 38 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 ści od 130 m do 150 m z pozostawieniem pasów calizny o szerokości 70 m pozwala zmniejszyć maksymalne deformacje o 40% 50% w porównaniu z pełną eksploatacją zawałową. 7. Podsumowanie Z uwagi na konieczność ochrony powierzchni KWK Marcel prowadzi w partii macierzystej złoża eksploatację pokładu 712/ 1-2 eksperymentalnym systemem polegającym na wybieraniu wąskich metrowych ścian z pozostawieniem pasów węgla o szerokości ok. 70 m. Zgodnie z projektem z 2012 r. przewidziano wybranie w tej partii złoża 5 ścian, z których do końca 2015 r. wyeksploatowano ściany M-5, M-4 i M-3. Wpływy eksploatacji tych ścian na powierzchnię terenu były cyklicznie obserwowane na dwóch liniach pomiarowych (linie C i J ), założonych w przybliżeniu poprzecznie i wzdłuż pól ścian M-5 i M-4. Analiza obserwacji geodezyjnych przeprowadzonych na liniach C i J, weryfikacja parametrów teorii wpływów i wyniki wykonanej przy ich zastosowaniu reprognozy deformacji na powierzchnię terenu pozwalają na następujące stwierdzenia: 1. Zaobserwowane na liniach pomiarowych J i C w okresie prowadzenia eksploatacji ścian M-5, M-4 i M-3 profile niecek obniżeniowych cechuje bardzo duży rozrzut wartości w stosunku do ich przebiegu średniego. Jest to spowodowane głównie znacznym i nierównomiernym naruszeniem górotworu dokonaną eksploatacją górniczą. 2. Określone na podstawie pomierzonych obniżeń punktów linii obserwacyjnych i reperów rozproszonych wartości parametrów teorii wpływów po wybraniu 3 ścian wynoszą: tgβ = 2,95, a = 0,85, obrzeże geometryczne d = 20. W miarę eksploatacji kolejnych ścian obserwuje się zmniejszanie szerokości obrzeża d, co należy uzasadniać wzrostem naprężeń w rejonie pozostawionych pasów calizny węglowej. 3. Pomierzone na linii C końcowe odkształcenia poziome przyjmują wartości zawierające się w zasadzie w I kategorii wpływów i tylko na jednym odcinku (na 51 rozpatrywanych) nieznacznie przekraczają graniczną wartość tej kategorii. Odkształcenia te są mniejsze od końcowych odkształceń teoretycznych. Analiza dotychczasowych i przewidywanych maksymalnych obniżeń wskazuje, że eksploatacja ścian o długości od 130 do 150 m z pozostawieniem pasów calizny o szerokości 70 m pozwala zmniejszyć maksymalne deformacje o 40% 50% w porównaniu z pełną eksploatacją zawałową. Może zatem stanowić właściwy element profilaktyki górniczej pod terenami zabudowanymi. Zmniejszenie wpływów na powierzchni terenu zależy, przy takim sposobie eksploatacji, od procentu wybrania złoża i od szerokości obrzeża eksploatacyjnego. Literatura BIAŁEK J Opis nieustalonej fazy obniżeń terenu górniczego z uwzględnieniem asymetrii wpływów końcowych. Zeszyty Naukowe Pol. Śl., s. Górnictwo z. 194, Gliwice. BIAŁEK J Algorytmy i programy komputerowe do prognozowania deformacji terenu górniczego, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice. BIAŁEK J., MIELIMĄKA R Możliwości zwiększenia dokładności prognoz deformacji terenu górniczego wykonanych przy użyciu powszechnie stosowanych programów komputerowych. Zeszyty Naukowe Pol. Śl., s. Górnictwo z BIAŁEK J., MIELIMĄKA R Próba weryfikacji parametrów teorii prognozowania wpływów eksploatacji na teren górniczy. Zeszyty Naukowe Pol. Śl., s. Górnictwo z. 250, s BIAŁEK J., MIELIMĄKA R., BADAJ A., KUZIAK A Projekt eksploatacji pokładu 712/1-2 KWK Marcel w rejonie dzielnicy Niedobczyce miasta Rybnika uwzględniający minimalizację wpływów na powierzchnię terenu. Problemy eksploatacji górniczej pod terenami zagospodarowanymi. Prace naukowe GIG, Katowice. BIAŁEK J., MIELIMĄKA R., ROBAKOWSKI A., KUZIAK A Wstępna analiza wyników pomiarów deformacji powodowanych eksperymentalną eksploatacją częściową pokładu 712/1-2 KWK Marcel. Materiały: XIII Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych, Krynica-Zdrój, czerwca BIAŁEK J., MIERZEJOWSKA A Oszacowanie dokładności parametrów tgb, Aobr, a wyznaczonych na podstawie pomiarów niepełnych niecek obniżeniowych. Przegląd Górniczy nr 8, s MIELIMĄKA R Wpływ kolejności i kierunku eksploatacji prowadzonej frontami ścianowymi na deformacje terenu górniczego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice. MIELIMĄKA R Wpływ kolejności i kierunku eksploatacji górniczej na kształt niecki obniżeniowej w świetle obserwacji geodezyjnych. Przegląd Górniczy nr 8. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

41 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 39 UKD /.14: : Pozyskanie odpadów wydobywczych z nieeksploatowanych, cennych przyrodniczo obiektów unieszkodliwiania Acquisition of mine waste from closed deposition facilities of high natural value mgr Izabela Kotarska* ) mgr inż. Barbara Mizera* ) Treść: W artykule przedstawiono rozwiązania pozwalające na prowadzenie wydobycia odpadów ze wzbogacania rud miedzi z nieeksploatowanego obiektu odpadów wydobywczych z zachowaniem cennych przyrodniczo stanowisk bytowania chronionych gatunków zwierząt. Prezentowany projekt jest przykładem prowadzenia działalności przemysłowej na terenach obiektów objętych sukcesją naturalną, związanych z przemysłem wydobywczym, zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju. Abstract: This paper describes solutions of sustainable extraction of copper ore processing waste in the area of inoperative mining waste facility, simultaneously preserving valuable habitats of legaly protected animals. The presented project illustrates the way of running business activity in mining areas covered by natural succession, in accordance with the principles of sustainable development. Słowa kluczowe: obiekt unieszkodliwiania odpadów wydobywczych, odpady ze wzbogacania rud miedzi, odzysk odpadów, ochrona chronionych gatunków zwierząt na terenach górniczych Key words: mining waste facility, copper ore processing waste, waste recovery, preservation of legally protected animal species in mining areas 1. Wprowadzenie Zdeponowane w ubiegłym stuleciu w obiektach unieszkodliwiania odpady wydobywcze (OUOW) mogą stanowić wartościowy substytut naturalnych surowców mineralnych. Ich wykorzystanie zgodne jest zarówno z ustawową hierarchią postępowania z odpadami, jak i zasadami zrównoważonego rozwoju, nakazującymi ochronę zasobów surowców naturalnych. Jednocześnie w wyniku sukcesji naturalnej na nieeksploatowanych przez dziesięciolecia obiektach unieszkodliwiania odpadów, obserwowane jest powstawanie cennych przyrodniczo siedlisk, stanowiących miejsca bytowania chronionych gatunków zwierząt, co może stanowić kolizję w przypadku planowania wydobycia zdeponowanych w obiekcie odpadów. Taka sytuacja ma miejsce na terenie nieeksploatowanego od blisko 40 lat obiektu unieszkodliwiania odpadów ze wzbogacania rud miedzi Gilów. Dlatego też zaprojektowanie wydobycia zdeponowanego materiału mineralnego z OUOW Gilów wymaga szczególnego zaplanowania pod kątem zachowania walorów przyrodniczych obiektu i dobrostanu chronionych gatunków zwierząt. * ) KGHM CUPRUM S. z o.o., CBR, Wrocław 2. Charakterystyka obiektu OUOW Gilów o powierzchni 600 ha zlokalizowany jest w województwie dolnośląskim, na terenie dwóch gmin: Lubin i Polkowice. Jest to obiekt nadpoziomowy, od zachodu, południa i południowego wschodu ograniczony zaporą o długości 6,76 km. W latach deponowane w nim były odpady z flotacji piaskowcowych i węglanowych rud miedzi o kodzie Zdeponowane odpady o kodzie jw. składają się z krzemionki, węglanów, krzemianów oraz glinokrzemianów. W składzie mineralnym odpadów z rudy piaskowcowej dominuje kwarc (44,5%), dolomit (30,0%) i kalcyt (7,5%). W odpadach z rudy węglanowej przeważa dolomit (58,%). Podstawowe parametry omawianego obiektu podano poniżej (Kotarska i in. 2016): powierzchnia obiektu (wraz z infrastrukturą) ok.600 ha, (715,14 ha), objętość zdeponowanych odpadów ( ) 65 mln m 3, ilość zdeponowanych odpadów ( ) 100 mln Mg, rzędna korony zapory 179 m n.p.m., maksymalna wysokość zapory 22,0 m.

42 40 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 1. Lokalizacja OUOW Gilów Fig. 1. Location of mine waste facility Gilów Mimo że obiekt Gilów i jego otoczenie stanowią teren poprzemysłowy o znacznym stopniu przekształcenia, to blisko 40 lat spontanicznej sukcesji (wspomaganej w początkowym okresie świadomie prowadzoną zabudową biologiczną) (Krajewski i in. 1998) pozwoliło przyrodzie na szybką regenerację i wytworzenie specyficznego, postantropogenicznego ekosystemu o wysokim poziomie złożoności i wysokiej jakości. Szczególnie cennym jego elementem jest bogaty zespół gadów i płazów, w tym stabilnej od wielu lat populacji gniewosza plamistego, wymagającego ochrony strefowej zgodnie z prawem krajowym. Obecność tych gatunków świadczy o wysokiej biomasie fauny bezkręgowej, którą płazy i gady odżywiają się w pierwszym rzędzie musi również przyciągać szereg drapieżników. Mamy więc do czynienia z faktycznie funkcjonującym układem ekologicznym, w którym wykształciły się zależności troficzne typowe dla ekosystemu o charakterze naturalnym. Z uwagi na opisaną specyfikę walorów przyrodniczych obiektu, stanowił on przedmiot zainteresowania licznych zespołów badawczych. Wyniki wykonanych obserwacji (Aktualizacja , Inwentaryzacja 1997, Program 2006, Waloryzacja 2011) posłużyły za podstawę do wyznaczenia miejsc występowania na OUOW Gilów chronionych gatunków roślin i zwierząt. W granicach obiektu zanotowano obecność: 3 gatunków roślin objętych ochroną częściową: kocanki piaskowe (Helichrysum arenarium), centuria pospolita (Centarium erythraea), rokietnik pospolity (Pleurozium schreberi), 4 gatunków ptaków lęgowych: lerka (Lullula arborea); świergotek polny (Anthus campestris), sieweczka rzeczna (Charadrius dubius), żuraw (Grus grus), co najmniej 17 gatunków migrujących gatunków ptaków, z których cześć osiąga na przelotach znaczące koncentracje ( osobników), 3 gatunków gadów: gniewosz plamisty (Coronella austriaca), jaszczurka zwinka (Lacerta agilis), zaskroniec zwyczajny (Natrix natrix), 5 gatunków płazów: ropucha zielona Pseudepidalea viridis (Bufo viridis), ropucha paskówka Epidalea calamita (Bufo calamita), ropucha szara (Bufo bufo), żaba moczarowa (Rana arvalis), grzebiuszka ziemna (Peloba tes fuscus), 3 gatunków ssaków: nietoperze - karlik malutki (Pipistrellus pipistrellus), nocek Natterera (Myotis nattereri), borowiec wielki (Nyctalus noctula). Występowanie ww. gatunków przedstawiono na rysunku 2. Znaczny udział powierzchni obiektu Gilów stanowią zadrzewienia, przy czym występują one nierównomiernie, tworząc zarówno skupiska o dużym zagęszczeniu, jak i stanowiska pojedyncze, na obszarach bezdrzewnych. Na terenie obiektu utrzymywany jest akwen wody opadowej o zmiennej powierzchni, przeciętnie 35 ha. 3. Wyznaczanie miejsc bezkolizyjnego dla walorów przyrodniczych wydobywania odpadów Przystępując do wyznaczenia obszarów wydobycia odpadów, sformułowano założenia, pozwalające na uznanie analizowanego areału za bezkolizyjny w odniesieniu do walorów przyrodniczych zidentyfikowanych w granicach obiektu. Były to: brak skupisk drzew, ewentualnie występowanie pojedynczych drzew,

43 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 41 Rys. 2. Lokalizacja zinwentaryzowanych chronionych gatunków roślin i zwierząt Fig. 2. Location of legally protected species of plants and animals according to archival stocktacking możliwość wdrożenia metod i środków pozwalających na zachowanie stanu populacji chronionych gatunków, możliwy dostęp istniejącymi drogami. Kryteriami pozaprzyrodniczymi branymi pod uwagę przy wyznaczaniu miejsc wydobycia odpadów były: wielkość powierzchni pozwalająca na racjonalne prowadzenie procesu wydobycia, bezpieczeństwo w aspekcie warunków hydrotechnicznych. Pierwszym krokiem wyznaczenia miejsc możliwego wydobycia odpadów były prace kameralne mające na celu wskazanie i wykreślenie na podkładach mapowych obszarów, które spełniają ww. założenia (rys. 3). Następnie, podczas wizji terenowych zweryfikowano wyznaczone na ortofotomapie bezleśne obszary pod kątem występowania pojedynczych drzew lub krzewów, których wycinka wymagałaby uzyskania pozwolenia i wniesienia stosownej opłaty wynikającej z art. 84 ustawy o ochronie przyrody.

44 42 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 W przypadku stwierdzenia występowania na wyznaczonych powierzchniach drzew i krzewów stanowiących kolizje, przeprowadzono korektę zarysu obszaru przeznaczonego do eksploatacji przy wykorzystaniu pomiarów opartych na wskazaniach satelitarnego systemu pozycyjnego GPS. Przykładowy wynik kartowania bezdrzewnych obszarów na powierzchni OUOW Gilów przedstawiono na rysunku 4. Ostatecznie, uwzględniając wyniki prac kameralnych i terenowych, wyznaczono 4 obszary, w których możliwe jest bezkolizyjne wydobywanie odpadów zdeponowanych w OUOW Gilów. Łączna powierzchnia wyznaczonych obszarów wynosi 27,26 ha, ich krótką charakterystykę podano w tabeli 1. Rys. 3. Powierzchnie weryfikowane w terenie Fig. 3. The areas verified during field works Tabela 1. Charakterystyka miejsc wyznaczonych do wydobywania odpadów z obiektu unieszkodliwiania odpadów wydobywczych Gilów Table 1. Characteristics of places of waste extraction from the mining waste facility Gilów Nr miejsca wydobycia Lokalizacja odpadów Wzdłuż zachodniej granicy obiektu, na granicy gmin Polkowice i Lubin, na działkach nr 391/33 1 Obręb Szklary Górne, gmina Lubin i nr 316/4, obręb Żelazny Most, gmina Polkowice 2 Po zachodniej stronie obiektu, na terenie gminy Lubin, na działce nr 391/33, obręb Szklary Górne, gmina Lubin W północnej części obiektu, na terenie gminy 4 Lubin, na działce nr 391/33, obręb Szklary Górne, gmina Lubin Powierzchnia [ha] Szacunkowa masa odpadów do wydobycia [m 3 ] [Mg] 7, , , ,

45 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 43 Rys. 4. Obszar 5 (wyjściowy i po weryfikacji w terenie). Ze względu na występowanie we wschodniej części obszaru drzew wymagających uzyskania zgody na wycinkę, przeprowadzono korektę pierwotnego zarysu Fig. 4. Area no. 5 (baseline and after verifying in the field). Beacuse in the eastern part of the area of trees requiring tree cutting permit were identifierd, correction of the baseline outline was conducted 4. Techniczny sposób wydobycia odpadów z ww. powierzchni Ukop odpadów z wyznaczonych powierzchni prowadzony będzie warstwami w wykopie szerokoprzestrzennym koparkami podsiębiernymi. Odpad będzie załadowywany na samochody samowyładowcze przy stanowisku koparki i wyznaczonymi drogami wywożony poza OUOW Gilów. Z uwagi na rodzaj odpadów przyjmuje się bezpieczne, zachowujące stateczność, nachylenie skarpy 1 : 3. Aby wody opadowe nie niszczyły surowych skarp w trakcie wydobycia, wokół zewnętrznych obrysów miejsc wydobywania odpadów, w odległości do kilku metrów od korony skarp należy wykonać rów ujmujący spływające po terenie wody opadowe i odprowadzający je na dno wykopu. 5. Działania zmierzające do zachowania chronionych gatunków w obszarach operacyjnych związanych z wydobywaniem odpadów Pierwszym etapem projektowania właściwych działań chroniących bytujące w granicach obiektu populacje cennych gatunków zwierząt było sporządzenie mapy obrazującej ich występowanie na ww. powierzchniach (rys. 5). Na obszarach 2 i 3 stwierdzono występowanie centurii pospolitej (Centaurium erythraea) i kocanki piaskowej (Helichrysum arenarium). Ponieważ jednak siedliska te zostały zinwentaryzowane w 1997 r., a ich obecność nie została potwierdzona podczas inwentaryzacji przeprowadzanych w latach kolejnych (Waloryzacja 2011), uznano, iż wyznaczone granice obszarów 2 i 3 nie wymagają modyfikacji. W sąsiedztwie wyznaczonych pól eksploatacyjnych stwierdzono możliwość występowania licznych gatunków płazów i gadów objętych ochroną. Zwierzęta te żerują i migrują na odległości do 4400 m od zbiorników wodnych (Kurek i in. 2011). Na terenie miejsc wydobycia będzie pracował ciężki sprzęt budowlany do robót ziemnych, stanowiący zagrożenie dla bytujących w sąsiedztwie płazów i gadów, zwłaszcza w okresie ich wzmożonej aktywności (migracji wiosennych i jesiennych). Wobec powyższego, zarówno dla etapu prac przygotowawczych i eksploatacyjnych planowanego wydobycia odpadów zaprojektowano działania pozwalające na zachowanie istniejących populacji na OUOW. Do działań tych należą: stosowanie ogrodzeń tymczasowych do zabezpieczenia powierzchni wydobycia odpadów. Aby chronić płazy przed swobodnym wchodzeniem na zagrożony teren, wokół zewnętrznych obrysów miejsc wydobywania odpadów w odległości kilku metrów zostaną zabudowane ekrany/ ogrodzenia uniemożliwiające ich wtargnięcie na pole operacyjne. Budowa ogrodzeń ochronnych ma na celu ograniczenie śmiertelności płazów w wyniku kolizji z pojazdami i maszynami wydobywającymi odpady. Ogrodzenia tego rodzaju spełniają dwie funkcje: zatrzymują przemieszczające się osobniki oraz zmieniają kierunek ich ruchu (Aresco 2005, Hoffman 2003). Ogrodzenia tymczasowe powinny być wykonane z następujących materiałów:

46 44 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 5. Lokalizacja obszarów operacyjnych wobec zinwentaryzowanych, chronionych roślin i zwierząt Fig. 5. Location of operating areas in relation to the documented, legally protected plants and animals siatka metalowa bądź siatka polimerowa, folia, tkaniny, włókniny polimerowe, płyty polimerowe, przy czym, w przypadku osiatkowania pola operacyjnego należy stosować ogrodzenie o odpowiedniej gęstości oczek (nie większej niż 5 mm). Należy również podkreślić, iż z uwagi na niebezpieczeństwo utknięcia w nawet tak drobnej siatce osobników młodocianych siatki mogą być stosowane w odległości większej niż 500 m od zbiornika wodnego. Zalecana wysokość ogrodzeń tymczasowych to cm (rys. 6). prowadzenie transportu wyłącznie po wyznaczonych drogach, na terenie obiektu występują drogi gruntowe i dukty stanowiące drogi serwisowe o różnej nawierzchni. Nie przewiduje się zabezpieczania tymczasowymi ogrodzeniami dróg istniejących, gdyż spowodowałoby to odcięcie zwierząt od zbiorników wodnych. po zakończeniu wydobycia zostawienie wykopu w takim stanie, żeby nie stanowił pułapki dla zwierząt. Powierzchnie skarp ukopu po zakończeniu wydobywania odpadów zostaną zabezpieczone przed erozją powierzchniową poprzez pokrycie ich biowłókniną zawierającą nasiona traw, zabudowaną w warstwie humusu lub matą antyerozyjną wypełnioną humusem i obsianą mieszanką traw. Tymczasowe ogrodzenie pola operacyjnego zostanie zdemontowane, co otworzy płazom dostęp do nowo powstałego siedliska. Na dnie miejsca wydobywania odpadów będą gromadzić się wody opadowe, na początku występujące tylko okresowo po intensywnych opadach deszczu, jednak z upływem czasu dno będzie się uszczelniać

47 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 45 Rys. 6. Przykłady ogrodzeń tymczasowych dla ochrony płazów (Kurek i in.2011) Fig. 6. Examples of temporary fences for amphibia preservation i powstanie stały akwen stanowiący nowe siedlisko dla roślin i zwierząt. przed likwidacją (zasypaniem) wykopów odwadniających - sprawdzenie dna i ścian pod kątem obecności w nich zwierząt i ich bezpieczna ewakuacja. Poza ww. środkami mającymi na celu ochronę zwierząt bytujących w granicach OUOW Gilów, przewidziano również działania ograniczające oddziaływania planowanego wydobywania odpadów na stan czystości powietrza atmosferycznego i klimat akustyczny, którymi są: ograniczenie prac wydobywczych do pory dziennej, przykrywanie plandeką transportowanych odpadów, stosowanie środków zmniejszających pylenie z powierzchni pylących (np. przez zraszanie wodą) w przypadku występowania niekorzystnych warunków atmosferycznych podczas prac wydobywczych. Inne rozwiązania przewidziane w celu ochrony środowiska to: prowadzenie ukopu na sucho (tj. powyżej zwierciadła wody), wykonywanie prac konserwacyjnych urządzeń i maszyn wykorzystywanych przy pracach wydobywczych w warsztatach naprawczych zlokalizowanych poza terenem OUOW Gilów, sukcesywny wywóz powstających ścieków bytowych do uprawnionego odbiorcy. realizacja poszerzenia pasa drogowego w kontekście ewentualnej, niezbędnej wycinki drzew i krzewów zgodnie z zapisami w ustawie o ochronie przyrody (Dz.U ). Dla tak zaprojektowanych warunków wydobycia odpadów z OUOW Gilów Marszałek Województwa Dolnośląskiego dnia 15 lipca 2016 r. wydał decyzję nr WO 14/2016, będącą zgodą na wydobywanie odpadów. 5. Podsumowanie Przedstawiony sposób prowadzenia wydobycia odpadów z nieczynnego obiektu ich unieszkodliwiania na cennych przyrodniczo terenach poprzemysłowych stanowi przykład działalności gospodarczej zgodnej z zasadą zrównoważonego rozwoju. Pozwala bowiem na pozyskanie materiału mogącego zastąpić surowce naturalne z równoczesnym zachowaniem walorów przyrodniczych obszarów poprzemysłowych poddanych sukcesji naturalnej, na których wytworzyły się złożone ekosystemy. Literatura Aktualizacja inwentaryzacji przyrodniczej Gminy Polkowice BULiGL Oddział w Brzegu 2012 r. ARESCO M.J Mitigation measures to reduce highway mortality of turtles and other herpetofauna at a north Florida lake. Journal of Wildlife Management, 69: HOFFMAN N Frog fence along Vermont Rt. 2 in sandbar wildlife management area: collaboration between Vermont Agency of Transportation and Vermont Agency of Natural Resources. International Conference on Ecology and Transportation (ICOET 2003). Inwentaryzacja przyrodnicza gminy Lubin Fundacja Ekologiczna Ziemi Legnickiej, Zielona Akcja, Legnica KRAJEWSKI J., TASZ W., ZAJĄC M., KASZUBKIEWICZ J Dokumentacja robót odnawiających i uzupełniających rekultywacyjno

48 46 PRZEGLĄD GÓRNICZY stabilizacyjnych na powierzchni składowiska odpadów flotacyjnych Gilów, KGHM Cuprum, listopad 1998 r. KUREK R., RYBACKI M., SOŁTYSIAK M Ochrona dziko żyjących zwierząt w projektowaniu inwestycji drogowych. Problemy i dobre praktyki. Poradnik ochrony płazów. Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot, Bystra. KOTARSKA I., MIZERA B. i inni Przygotowanie wniosku na wydobywanie odpadów z obiektu unieszkodliwiania odpadów wydobywczych Gilów na podstawie wyników prac kameralnych i terenowych ETAP I Wybór miejsca wydobycia odpadów. KGHM CUPRUM CBR, Wrocław. Program ochrony przyrody Nadleśnictwa Lubin BULiGL Oddział w Brzegu 2006 r. Waloryzacja przyrodnicza terenu górniczego Lubin-Małomice wraz z oceną potencjalnych zmian siedliskowych oraz propozycjami działań minimalizujących Agata Kowalska Via Naturae, Wrocław grudzień 2011 r. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku Zwiększajmy prenumeratę najstarszego czołowego miesięcznika Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa! Liczba zamawianych egzemplarzy określa zaangażowanie jednostki gospodarczej w procesie podnoszenia kwalifikacji swoich kadr! Zapraszamy do publikacji artykułów w wersji angielskojęzycznej

49 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 47 Radosnych, pełnych rodzinnego ciepła Świąt Bożego Narodzenia, wszystkiego co wyjątkowe i świąteczne w ten niezwykły czas oraz wszelkiej pomyślności i zdrowia w nadchodzącym Nowym Roku 2017 życzy zespół Redakcji Przeglądu Górniczego

50 48 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 UKD : : Analiza porównawcza fragmentacji urobku na przykładzie jednej z kopalń dolomitu Comparative analysis of the muck pile fragmentation illustrated with the example of one of the dolomite open pit mines dr inż. Andrzej Biessikirski* ) mgr inż. Michał Dworzak* ) dr inż. Józef Pyra* ) Treść: Wykorzystywanie programów komputerowych jako pośredniej metody analizy fragmentacji urobku znajduje coraz szersze zastosowanie podczas oceny rezultatów robót prowadzonych z użyciem materiałów wybuchowych. W publikacji (Biessikirski i in. 2016) autorzy zauważają, że aktualnie stosowane oprogramowanie wykorzystywane do prowadzenia analiz fotogrametrycznych pozwala jedynie na ocenę rozdrobnienia urobku, znajdującego się na powierzchni usypu. W artykule przedstawiono zmodyfikowany sposób oceny polegający na porównaniu fragmentacji surowca znajdującego się na powierzchni usypu z materiałem znajdującym się w jego przekroju (profilu). Do analizy wykorzystano sporządzony w warunkach terenowych materiał fotograficzny dla robót strzałowych, prowadzonych z zastosowaniem metody długich otworów w jednej z kopalń dolomitu, zaś samą analizę przeprowadzono z użyciem oprogramowania komputerowego Split Desktop 2.0. Abstract: The application of computer software in assessment of the effect of blasting works is being now widely used. This paper (Biessikirski et al. 2016) highlights that computer software, which supports photogrammetric techniques, analyzes only material that is on the surface of the mock pile. In this paper, the development of modified fragmentation s assessment was described. The comparative analysis of fragmentation between the debris, which was on the surface of the mock pile and in mock pile s cross-section, was presented. The photographic documentation was used in long hole blasting works, performed at one of the dolomite open pit mines. The analysis of the photographic material was performed with the aid of Split Desktop 2.0 software. Słowa kluczowe: fragmentacja, krzywa składu ziarnowego, Split Desktop 2.0, roboty strzałowe Key words: fragmentation, cumulative size distribution, Split Desktop 2.0, blasting works 1. Wprowadzenie * ) AGH w Krakowie Bezpośrednia ocena rozdrobnienia urobku polega na określeniu wielkości ziaren danego materiału przy pomocy zestawu sit kontrolnych. Biorąc pod uwagę ilość koniecznego do przeanalizowania urobku i czasochłonność wykonywanych badań wpływających w sposób bezpośredni na czynnik ekonomiczny, metoda ta staje się mało praktyczna w skali technicznej (Biessikirski i in. 2016, Esen, Bilgin 2001). Wymusza to konieczność coraz częstszego stosowania metod pośrednich, opartych m.in. na fotogrametrii, w celu oceny potencjalnej fragmentacji materiału skalnego (Aler i in. 1996, Faramarzi i in. 2013, Farmer i in. 1991, Maerz i in. 1987). Należy zaznaczyć, że fotogrametria polega głównie na ocenie urobku, znajdującego się na powierzchni usypu (Biessikirski i in. 2016). Celem przeprowadzenia bardziej miarodajnej analizy efektów wykonywanych robót strzałowych, konieczne staje się dokładne zbadanie materiału skalnego znajdującego się wewnątrz usypu. Jedną z możliwości jest stosowanie różnych systemów optycznych zlokalizowanych m.in. na przenośnikach taśmowych transportujących urobek (Bouajilai i in. 2000, Dance 2001, Maerz 2001, Maerz 2007). Zaletą takiego systemu jest sposobność dostosowania natężenia światła, co ma znaczenie przy wykonywaniu dokumentacji fotograficznej. Jednak jak zauważono w pracy (Maerz 2007), transportowany urobek najczęściej zostaje wcześniej poddany procesom przeróbczym (wstępne kruszenie). Należy również zauważyć, iż przenośnik taśmowy może transportować urobek pochodzący z różnych

51 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 49 usypów. Powoduje to, że powyższa metoda uniemożliwia ocenę stopnia rozdrobnienia po pojedynczym odstrzale. Kolejny sposób analizy przewiduje montaż systemów optycznych na wozidłach technologicznych oraz w osprzęcie koparek. Ouchterlony opisuje trójstopniowy sposób oceny, którego celem jest poprawa fragmentacji urobku w perspektywie zwiększenia efektywności pracy młynów (Ouchterlony i in. 2007). Należy jednak zauważyć, że wykonanie zdjęcia materiału znajdującego się w skrzyni ładunkowej wozidła technologicznego polega ponownie na analizie urobku zlokalizowanego na powierzchni pryzmy. Dlatego coraz częstsze staje się sporządzanie dokumentacji fotograficznej w trakcie wyładunku urobku (Maerz 2007). Innym, proponowanym przez autorów sposobem oceny zmiany fragmentacji materiału skalnego w strukturze usypu, jest sporządzanie dokumentacji fotograficznej do dalszej analizy z częściowo odebranego usypu. Na potrzeby artykuły wykonano dokumentację fotograficzną odebranego w około 50% usypu. Wyniki przeprowadzonych analiz dla otrzymanego profilu porównano z rezultatami oceny fragmentacji urobku na powierzchni usypu, które zamieszczone zostały w publikacji (Biessikirski i in. 2016). 2. Opis stanowiska pomiarowego Analizę fragmentacji urobku przeprowadzono dla jednej z kopalń dolomitu, znajdującej się w województwie małopolskim. Analizowane usypy, otrzymane w wyniku odpalenia serii metodą długich otworów, znajdowały się w niewielkiej odległości względem siebie (rysunek 1). W analizowanym rejonie złoże charakteryzuje się brakiem wyraźnej zmienności geologicznej oraz deformacji tektonicznych. Seria I (rysunek 1. - kolor zielony) odpalona została we wrześniu 2014 roku. Dokumentacja fotograficzna została sporządzona przed odstawą urobku. Z powyższego względu, uzyskane wyniki analiz z serii I przedstawione w publikacji (Biessikirski i in. 2016), stanowiły materiał referencyjny dla serii II. Seria II (rysunek 1. - kolor czerwony) odpalona została na przełomie lipca i sierpnia 2014 roku. W okresie poprzedzającym sporządzenie dokumentacji fotograficznej (wykorzystanej do przeprowadzenia dalszych analiz), urobek znajdujący się w otrzymanym usypie został odebrany w około 50%. Na podstawie sporządzonej dokumentacji fotograficznej, przy użyciu oprogramowania Split Desktop 2.0. wykonano analizę fotogrametryczną urobku, co pozwoliło na uzyskanie krzywych składu ziarnowego usypów Parametry geometryczne serii Obie serie robót strzałowych poddanych analizie odpalono zgodnie z parametrami przedstawionymi w tabeli 1 oraz w tabeli 2 w pracy (Biessikirski i in. 2016). Konstrukcje ładunków w obu przypadkach były identyczne Metodyka pomiaru fragmentacji urobku Ocena rozdrobnienia urobku została wykonana z wykorzystaniem programu komputerowego SPLIT Desktop 2.0. Pierwszym etapem prac było sporządzenie niezbędnej dokumentacji fotograficznej zgodnie z zaleceniami opisanymi w pracach (Batko, Sołtys 2007, Biessikirski, Biessikirski 2012, Esen, Bilgin 2001, Ouchterlony i in. 2007). Na podstawie wykonanych fotografii, powierzchnię usypu otrzymaną po częściowym odebraniu materiału skalnego podzielono na kilka sektorów pomiarowych. W przypadku serii I otrzymano 8 sektorów pomiarowych (rys. 2), zaś seria II została podzielona na 7 sektorów ( rys. 3). Dla każdego analizowanego sektora wykonano po 10 fotografii, z których wybrano po 5, celem poddania późniejszej obróbce, aby spełniały wymagania oprogramowania komputerowego. Program SPLIT Desktop 2.0 samodzielnie dostosowuje wprowadzone zdjęcia do dalszej analizy poprzez przetworzenie kolorów do skali szarości. W programie wykonano skalowanie materiału fotograficznego oraz dokonano manualną delineację. Przykładowe okonturowanie urobku dla wybranych sektorów przedstawiono na rysunku 4a i 4b. Na rysunkach 4c oraz 4d zaprezentowano przetworzone graficznie przez program Split Desktop 2.0. fotografie sektorów badawczych. Rys. 1. Miejsce odpalania analizowanych serii Fig. 1. Areas of blasting works

52 50 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 2. Podział usypu urobku na sektory badawcze (seria nr I) Fig. 2. The analyzed sectors of mock pile (series no. I) Rys. 3. Podział przekroju usypu urobku na sektory badawcze (seria nr II) Fig. 3. The analyzed sectors of mock pile (series no. II) Porównując okonturowanie urobku na rysunku 4a oraz 4c, zauważono wyraźną różnicę we fragmentacji analizowanego urobku, m.in. w ilości frakcji najdrobniejszej (0 4,75 mm por. czerwone pola na rysunku 4). Po wykonaniu okonturowania, użytkownik inicjuje w programie funkcję oceny fragmentacji na przykładzie rozkładu Schumanna. W wyniku przeprowadzonej analizy uzyskuje się logarytmiczno-liniowy wykres, przedstawiający krzywą składu ziarnowego badanego obszaru usypu. Przykładową krzywą składu ziarnowego otrzymanego z serii II dla sektora I przedstawiono na rysunku 5. Na podstawie rys. 5 zauważa się, że ilość brył nadgabarytowych (frakcji powyżej 500 mm) w usypie wynosi ok. 8%. Średnica największego ziarna (Top size - rys. 7) jest równa ok. 760,09 mm. Dodatkowo, ilość występującej frakcji najdrobniejszej poniżej 4,75 mm, wynosi około 17,5% Wyniki analizy rozdrobnienia urobku Jak zauważono w publikacji (Biessikirski i in. 2016), analiza fragmentacji urobku jest metodą dającą wyniki przybliżone w związku z analizą urobku znajdującego się tylko i wyłącznie na powierzchni usypu. W celu zbadania fragmentacji urobku znajdującego się wewnątrz usypu został on w 50% usunięty. Analizę fragmentacji dla serii II przeprowadzono zgodnie z metodyką opisaną w publikacji (Biessikirski i in. 2016). Dokładne wyniki w formie tabelarycznej średniego, procentowego udziału wielkości ziaren dla poszczególnych sektorów dla serii I przedstawiono w publikacji (Biessikirski i in. 2016). Na podstawie przeprowadzonych analiz metodą fotogrametryczną, otrzymano wyniki średnich procentowych udziałów wielkości ziaren urobku w poszczególnych sektorach oraz całej serii badawczej (seria II), które zaprezentowano w tabeli 1 oraz na rysunkach 6a i 6b.

53 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 51 Rys. 4. Okonturowanie urobku: a) wykonane przez użytkownika dla serii II, b) przetworzone przez program dla serii II, c) wykonane przez użytkownika dla serii I, d) przetworzone przez program dla serii I Fig. 4. Output delineation: a) performed by the user for series no. II, b) processed by the computer for series no. II, c) performed by the user for series no. I, d) processed by the computer for series no. I Rys. 5. Krzywa składu ziarnowego dla przekroju usypu urobku sektor 1 seria nr II Fig. 5. Cumulative size distribution for the cross-section in the 1st sector - series no. II

54 52 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Tabela 1. Średni procentowy udział wielkości ziaren urobku dla wszystkich sektorów - seria II Table 1. The average percentage of the output particle size for all sectors Graniczny rozmiar ziarna Suma procentowych udziałów frakcji dla poszczególnych sektorów badawczych: Wartość średnia dla serii II mm % % % % % % % % < 4,75 5,02 28,56 42,7 26,97 34,63 20,7 5,62 23,46 < 6,70 6,08 32,35 44,47 29,36 37,59 24,45 7,7 26,00 < 9,50 7,4 36,1 46,38 30,97 39,46 28,98 10,64 28,56 < 13,20 8,91 40,04 48,28 30,56 41,3 34,04 14,41 27,22 < 19,00 11,03 45,25 50,49 34,57 43,6 40,67 20,22 35,12 < 26,50 13,43 50,69 52,6 36,57 45,93 47,83 27,56 39,23 < 37,50 16,52 57,16 54,91 38,82 48,52 56,63 38,07 44,38 < 53, 00 20,32 64,5 57,2 41,24 51,29 66,79 52,52 50,55 < 75,00 25,01 72,84 59,55 43,84 54,25 79,69 63,57 56,96 < 100,00 29,71 80,56 61,79 46,16 56,85 89,63 73,8 62,64 < 125,00 33,94 84,79 64,02 47,99 58,95 94,93 81,56 66,60 < 250,00 51,27 87,13 74,04 54,49 65, ,7 75,60 < 500,00 76,53 90,79 85,4 63,91 73, ,72 < 750,00 90,99 94,92 95,46 73,63 79, ,80 < ,26 97, ,75 83, ,97 < , ,52 < ,00 Rys. 6. Krzywe składu ziarnowego: a) w poszczególnych sektorach, b) całej serii Fig. 6. The cumulative size distribution: a) in each sector, b) for the whole series Wyniki analizy składu ziarnowego (rys. 6a) dla sektorów 1 7 serii II, charakteryzują się większym stopniem wzajemnego dopasowania, niż ma to miejsce w przypadku wyników otrzymanych dla serii nr I (Biessikirski i in. 2016). Na tak dużą zmienność wyników wpłynęło częściowe odebranie urobku. Zauważalna jest niewielka zbieżność wyników rozkładu dla sektorów 4 i 5, jak również zbliżona tendencja dla rozkładów opisujących sektory 2 i 3. Ponadto w sektorach 6 i 7 zauważalny jest brak występowania frakcji powyżej 500 mm. Na podstawie przeprowadzonych analiz (tabela 1, rys. 6b) zauważa się, że bryły nadgabarytowe stanowią ok. 13% całego urobku. Średnia zawartość frakcji najdrobniejszej stanowi około 23,5% urobku, a jej największa ilość zlokalizowana jest zwłaszcza w sektorach 2 5. Celem dokładnego porównania otrzymanych wyników, na rys. 7 zestawiono krzywe składów ziarnowych dla serii nr I oraz serii nr II. Na podstawie przeprowadzonych analiz zauważono, że mimo zbliżonych warunków geologiczno-górniczych oraz zastosowanych analogicznych parametrów robót strzałowych wyniki składów ziarnowych porównywanych serii są odmienne. Analizowana fragmentacja w przekroju usypu (seria II) charakteryzuje się znacznie większą zawartością frakcji najdrobniejszej (ok. 23,5%) w stosunku do analizy składu ziarnowego dla powierzchni usypu dla serii I (ok. 4%) (rys. 7). Najprawdopodobniej jest to spowodowane przedostawaniem się mniejszych ziaren do wnętrza usypu przez luki powstałe między urobkiem o większej średnicy. Dodatkowo, jak wi-

55 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 53 średnicy. Ponadto, w przypadku obu usypów obserwuje się podobne tendencje do występowania frakcji najdrobniejszej w górnych sektorach (2, 3, 4, 5). Zauważalną wadą programu Split Desktop 2.0, był brak możliwości zdefiniowania przez użytkownika własnych zakresów granicznych rozmiarów ziarna. Spostrzeżenie to znalazło się w publikacji (Biessikirski i in. 2016). Badania zostały zrealizowane w ramach działalności statutowej AGH nr Literatura Rys. 7. Porównanie krzywych uziarnienia na powierzchni oraz wewnątrz urobku Fig. 7. The comparison of cumulative size distributions of surface debris and cross-section material dać na rys. 7 dla serii II zauważa się mniejszą ilość urobku o rozmiarze ziarna powyżej 500 mm, niż dla serii I. Jest to spowodowane częściowym odebraniem urobku znajdującego się na powierzchni usypu, który stanowił frakcje o największych zakresach średnicy ziaren. 3. Wnioski Zbadanie przekroju usypu dostarcza dodatkowych informacji odnośnie oceny otrzymanego urobku. Można przewidywać, że dalsze postępowanie (odbieranie urobku i badanie kolejnego profilu usypu) przybliżałoby uzyskany wynik metodą fotogrametryczną do metody bezpośredniej (z wykorzystaniem sit). Na podstawie przeprowadzonych analiz dla serii II zauważa się, że frakcja powyżej 500 mm stanowi ok. 13% całego urobku. Natomiast zawartość frakcji najdrobniejszej stanowi około 23,5%. Należy zauważyć, że w sektorach 6 oraz 7 (środkowa część usypu) nie występuje frakcja powyżej 500 mm. Można przypuszczać, że podobny skład ziarnowy co w sektorze 6 oraz 7, będzie występował po odebraniu urobku w pozostałych sektorach, a zwłaszcza odnosić się to może do frakcji o największym uziarnieniu. Porównując otrzymaną fragmentację z dwóch serii o takich samych parametrach siatek strzałowych i bardzo zbliżonych warunkach geologicznych, obserwuje się wystąpienie wyraźnych różnic w rozdrobnieniu analizowanych usypów (seria I i seria II). Zauważa się, że w przekroju urobku w serii II znajduje się znacznie większa zawartość frakcji najdrobniejszej. Jest to spowodowane przedostawaniem się mniejszych ziaren do wnętrza usypu przez luki między urobkiem o większej ALER J., DU MOUZA J., ARNOULD M Measurement of the fragmentation efficiency of rock mass blasting and its mining applications. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Geomech. Abstr, nr 33, s BATKO P., SOŁTYS A O sposobach określania składu ziarnowego urobku po strzelaniu. Magazyn WUG : Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 9/1, s BIESSIKIRSKI A., BIESSIKIRSKI R Wpływ warunków geologiczno-górniczych na fragmentację urobku w kopalniach wapienia. Magazyn WUG : Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 12, s BIESSIKIRSKI A., DWORZAK M., PYRA J Pośrednia analiza fragmentacji urobku otrzymanego w wyniku robót strzałowych wykonywanych w kopalni dolomitu. Przegląd Górniczy nr 7. BOUAJILA A.,BARTOLACCI G.,KOCH N., CAYOUETTE J., COTE C Toward the improvement of primary grinding productivity and energy investigation consumption efficiency. Mine to Mill 2000, Finland.5., nr. 33, s DANCE A The importance of primary crushing in the mill feed size optimization. SAG, s ESEN S., BILGIN, H.A Effect of Explosive on Fragmentation. Materiał internetowy: ( mm_proc.nsf/webwid/wtb f60f1c/$file/esen_fragmentation_2001.pdf); FARAMARZI F., MANSOURI H., EBRAHIMI FARSANGI M.A A rock engineering systems based model to predict rock fragmentation by blasting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, nr 60, s FARMER I.W., KEMENY J.M., MCDONIEL C Analysis of rock fragmentation in bench blasting using digital image processing. Materiały konferencyjne International Congress on Rock Mechanics, Aachen, Germany, s MAERZ N.H Automated online optical sizing analysis. SAG, s MAERZ N.H Optical sizing analysis of blasted rock: lesson learned. Materiały konferencyjne 4th EFEE World Conference of Explosives and Blasting in Vienna, s MAERZ N.H., FRANKLIN J.A., COURSEN D.L Fragmentation measurments for experimental blasting in Virgina. S.E.E. Materiały konferencyjne: 3rd Mini-Symp. on Explosives and Blasting Research, s OUCHTERLONY F., NYBERG U., BERGMAN, P., ESEN S Monitoring the blast fragmentation of Boliden Mineral s Aitik mine. Materiały konferencyjne 4th EFEE World Conference of Explosives and Blasting in Vienna, s Artykuł wpłynął do redakcji lipiec 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

56 54 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 UKD 331: : Postawy i normy społecznego postepowania jako element kultury bezpieczeństwa pracy próba diagnozy problemu Attitudes and standards of social demeanour as a part of the culture of safety at work - an attempt to diagnose the problem dr Marta Stasiła-Sieradzka* ) dr hab. Małgorzata Dobrowolska* ) Treść: Tematyka postaw i kształtowania się norm społecznego postępowania w zawodach wysokiego ryzyka, jako elementu kultury bezpieczeństwa pracy w organizacji, jest przedmiotem zainteresowań psychologii pracy od wielu już lat. Postawy wobec bezpieczeństwa mogą przekładać się na kształtowanie norm społecznego postepowania, które z kolei służą wzmocnieniu lub ograniczeniu bezpieczeństwa pracy w danej organizacji. Artykuł stanowi próbę poznania postaw i norm związanych z bezpieczeństwem w grupie pracowników zatrudnionych w górnictwie, jako ważnego aspektu służącemu kształtowaniu pożądanej kultury bezpieczeństwa w organizacji. Abstract: Attitudes and norms of social demeanour in high-risk occupations, as a part of safety culture at work in the organization, have been a subject matter of occupational psychology for many years. Attitudes towards security may translate into a factor shaping the standards of social demeanour, and those standards, in turn, may strengthen or reduce the safety at work in a given organization. This paper is an attempt to identify the attitudes and safety standards among workers employed in the mining industry, as an important aspect of shaping the desired safety culture in the organization. Słowa kluczowe: kultura bezpieczeństwa, postawy wobec bezpieczeństwa Key words: safety culture, attitudes towards safety 1. Postawy i normy a bezpieczeństwo pracy W roku 1997 Health & Safety Executive (HSE), angielski instytut zajmujący się problematyką bezpieczeństwa pracy, zaproponował analizowanie kultury bezpieczeństwa pracy jako indywidualnych i grupowych wartości, postawy, umiejętności oraz norm postępowania, które wpływają na styl, jakość i skuteczność zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy w przedsiębiorstwie (Lis 2013) Uzupełniając tę definicję, R. Kennedy i B.Kirwan (1998) przedstawili kulturę bezpieczeństwa jako subelement ogólnej kultury organizacyjnej, która jest wynikiem połączenia indywidualnych i grupowych procesów myślowych, uczuć i zachowań, które z kolei wywołują szczególny sposób patrzenia na różne sprawy w organizacji. Według licznych badaczy (Geller 1996, Milczarek 2002, Oleszak 2012) kształtowanie kultury bezpieczeństwa pracy * ) Uniwersytet Śląski, Katowice w przedsiębiorstwie jest procesem ciągłym, skoncentrowanym na nakłanianiu pracowników do postępowania nastawionego na ochronę zdrowia i życia swojego, współpracowników oraz innych osób, na które w jakikolwiek sposób wpływa funkcjonowanie firmy. Kultura bezpieczeństwa pracy kształtowana jest poprzez oddziaływanie na samo środowisko pracy (bezpieczne narzędzia, maszyny, organizacja stanowisk pracy), jak i pracowników (przepisy bhp, współpraca, demonstrowanie troski o bezpieczeństwo, dbałość o wiedzę i kompetencje pozwalające na bezpieczną pracę, wzbudzanie motywacji ku zachowaniom bezpiecznym). Tematyka postaw i kształtowania się norm społecznego postepowania w zawodach wysokiego ryzyka, jako elementu kultury bezpieczeństwa pracy w organizacji, jest przedmiotem zainteresowań psychologii pracy już od wielu lat. Do zdefiniowania postawy pracownika względem bezpieczeństwa pracy można posłużyć się definicją zaproponowaną przez A. Szczygielską i J. Wrzesińską (2009) mówiącą, że przez postawę pracownika względem bezpieczeństwa pracy

57 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 55 można rozumieć względnie trwałą organizację przekonań odnoszących się do bezpieczeństwa i higieny pracy, predysponującą tego pracownika do organizowania i wykonywania pracy w sposób bezpieczny. Jak podkreślają badaczki w strukturze postaw względem bezpieczeństwa pracy można wyróżnić trzy czynniki (zwane także komponentami): emocjonalno-oceniający (zwany afektywnym), poznawczy oraz behawioralny. Komponent poznawczy prezentuje wiedzę jednostki o różnym stopniu pewności, co jest prawdziwe, dobre, pożądane lub co jest fałszywe, złe lub niepożądane w przedmiocie postawy. Może go stanowić wiedza pracownika z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy, dostarczana podczas szkoleń, obserwacji zachowań innych osób podczas pracy. Komponent emocjonalno-oceniający zawiera uczucia pozytywne lub negatywne względem przedmiotu postawy. W przypadku bezpieczeństwa pracy może to być emocjonalny stosunek pracownika do przestrzegania zasad bhp, do informowania go przez pracodawcę o ryzyku związanym z pracą, o zagrożeniach i sposobach ochrony przed ich skutkami. Komponent behawioralny wynika z faktu, iż poglądy pracownika oraz emocjonalne nastawienie mogą go skłaniać do określonego reagowania, czyli określonego zachowania się względem bezpieczeństwa pracy, wyrażonego w formie werbalnej lub w formie czynnej (działania). Posiadana wiedza oraz pozytywne nastawienie do wykonywania pracy w sposób bezpieczny mogą skutkować takim właśnie zachowaniem pracownika. Z drugiej strony zachowania niezgodne z zasadami bhp, pomimo posiadanej wiedzy z tego zakresu, mogą być wynikiem negatywnego nastawienia pracownika, który uważa, że wymaganie wykonywania pracy w sposób bezpieczny skutkuje zmniejszoną efektywnością i słabszymi wynikami (co przekłada się bezpośrednio na wysokość zarobków). Postawy wobec bezpieczeństwa mogą przekładać się na kształtowanie norm społecznego postepowania, które z kolei służą wzmocnieniu lub ograniczeniu bezpieczeństwa pracy w danej organizacji. Jak podkreśla Studenski (1992, 2000), obowiązujące prawa oraz różne formy zwyczajowego zachowania określające co i kiedy trzeba oraz czego nie wolno stanowią element ukształtowanych społecznie zewnętrznych regulatorów zachowania. Są one niezwykle ważne, koncentrują uwagę pracownika na występujących zagrożeniach, dają wskazówki jak należy się zachować w sytuacji zagrożenia. Jednak najważniejszym procesem jest ich internalizacja, a więc pełne ich zrozumienie i przyjęcie jako ważne dla zachowania własnego bezpieczeństwa zasady postepowania. W wyniku internalizacji, tj. po zaakceptowaniu i przyswojeniu obowiązujących nakazów i zakazów, są one traktowane, jako potrzebne i pożądane. Stają się wewnętrznymi regulatorami zachowania niewymagającymi zewnętrznej kontroli dla ich stosowania. Zdaniem badacza ogół norm dotyczących bezpieczeństwa pracy można podzielić na formalne i nieformalne, a treść obu wyróżnionych rodzajów norm jest odbiciem kulturowych wzorów zachowania się, znajomości negatywnych skutków zagrożeń towarzyszących pracy, warunków jej realizacji (np. stosowanych technologii, zagrożeń naturalnych), a także ekonomicznej oceny podejmowanego ryzyka. Normy formalne stanowią zbiór przepisów właściwych dla danej formy pracy i towarzyszących jej zagrożeń, są systematycznie rozwijane i wdrażane na gruncie praktycznych rozwiązań wspomagających bezpieczeństwo pracy, mają postać spisanych dyrektyw i aktów prawnych właściwych dla danej branży, organizacji, a nawet konkretnego odcinka i zakresu realizowanych w niej prac. Natomiast normy nieformalne kształtują się w obrębie danej grupy, nie zawsze maja postać homogeniczną w odniesieniu do całej organizacji, często zawierają sprzeczne ze sobą opinie na temat wartości zdrowia i życia, niosą odmienne wskazówki dotyczące oceny zagrożenia i stopnia podejmowanego ryzyka, zasadności i konieczności stosowania się do norm formalnych. Zdaniem Studenskiego (1992) można wymienić następujące nieformalne normy bhp: ogólne oceny ujmujące wartość ludzkiego życia i zdrowia ( życie masz tylko jedno, człowiek nie ma części zamiennych ), które nakazują rozwagę, ostrożność, szacunek dla zdrowia; ogólne wzorce określające sposób postepowania w obliczu zagrożenia ( kto nie ryzykuje, ten nic nie ma, strach ma wielkie oczy, kto się raz sparzył, ten na zimne dmucha ), które zachęcają do działań ryzykownych, obniżania wielkości ryzyka lub przeciwnie, zachowania ostrożności i korzystania z doświadczeń innych osób w tym zakresie; szczegółowe oceny zagrożeń i wzorce zachowań odnoszące się do konkretnych sytuacji zawodowych ( kto chce sobie skrócić drogę, może sobie skrócić życie ), które określają stosunek do specyficznych zagrożeń w danym miejscu pracy i konsekwencje lekceważenia zagrożeń; stwierdzenia określające stosunek do norm formalnych ( kto stosuje przepisy bhp, ten niewiele zrobi, przepisy bhp niejednemu uratowały życie ), które można podzielić na aprobujące zasadność ich stosowania oraz brak takiej konieczności. Badania dotyczące związku pomiędzy postawami i normami społecznymi a wypadkowością są prowadzone od wielu lat w różnych obszarach aktywności człowieka, np. w ruchu drogowym (Bąk Gajda, Bąk 2009, Wontorczyk 2012, Baran 2015), górnictwie (Pisiewicz 1978, Studenski 1992, Stasiła-Sieradzka, Dobrowolska 2015), a ich wyniki skłaniają do nieustającej eksploracji tej tematyki. Tworzenie i upowszechnianie wzorców zachowań akcentujących ostrożność i powszechne stosowanie formalnych norm bhp jest procesem długotrwałym, wymagającym zaangażowania na każdym szczeblu organizacyjnym przedsiębiorstwa. Natomiast niekorzystna zmiana ukształtowanych i pozytywnych wzorców odnoszących się do bezpieczeństwa pracy może dokonać się szybko i wręcz samoistnie jako element dynamicznych procesów grupowych. Wypływające z badań wnioski zwracają uwagę na indywidualność tego procesu i skłaniają jednocześnie do ciągłego monitorowania postaw i norm dotyczących bezpieczeństwa w ramach konkretnej branży, a następnie organizacji i samej grupy (wydziału, brygady) celem szczegółowego diagnozowania determinant niebezpiecznego zachowania. Niezwykle ważne jest więc uwzględnianie specyfiki pracy w danej branży oraz struktury społecznej przedsiębiorstwa m.in. składu osobowego pracowników stanowiącego jego załogę. 2. Metodologia badań własnych W celu zainicjowania prac na rzecz poznania norm grupowych oraz postaw wobec bezpieczeństwa pracy w branży wydobywczej, w pierwszej kolejności przeprowadzono wywiady grupowe realizowane podczas szkoleń dotyczących kształtowania kultury bezpieczeństwa organizowane dla tej grupy zawodowej. Celem tego etapu prac było wygenerowanie stwierdzeń dotyczących obowiązujących nieformalnych norm oraz prezentowanych przez pracowników postaw wobec zagrożeń charakterystycznych dla tej branży. W wywiadach wzięło udział 100 pracowników podzielonych na 10-osobowe zespoły. Uzyskany zbiór 35 stwierdzeń został zweryfikowany pod względem językowym oraz tematycznym przez dwóch

58 56 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 psychologów posiadających specjalizację w zakresie psychologii pracy i organizacji, którzy wykluczyli także stwierdzenia odnoszące się do tego samego problemu. W efekcie pozostawiono 27 stwierdzeń opisujących postawy i normy dotyczące bezpieczeństwa pracy. Kolejny etap badań pozwalających na poznanie stosunku pracowników przemysłu wydobywczego do wygenerowanych stwierdzeń, został zrealizowany poprzez przygotowany kwestionariusz. Respondentów proszono o ustosunkowanie się do każdego ze stwierdzeń poprzez zaznaczenie swojego wyboru na pięciostopniowej skali Likerta, gdzie 1 oznaczało zdecydowanie się nie zgadzam, a 5 zdecydowanie się zgadzam Charakterystyka badanej grupy W badaniach kwestionariuszowych wzięły udział 494 osoby, pracowników przemysłu wydobywczego (kopalnie odkrywkowe i podziemne). Średni wiek badanych wyniósł 39 lat, natomiast średni staż pracy 17,1. W badanej grupie 244 (49,4%) osoby pracowały wcześniej w innej branży niż górnictwo, 250 (50,6%) badanych od początku swojej drogi zawodowej związanych było z tą branżą Uzyskane wyniki W tabeli 1 zaprezentowano uzyskane wyniki, stwierdzenia uszeregowano, począwszy od tych, co do których badane osoby wyrażały największą zgodność. Prezentowane wyniki badań mają charakter jakościowy, należy je traktować jako wstępny etap diagnozy postaw i norm wobec bezpieczeństwa, służący dalszej analizie uwzględniającej specyfikę struktury badanej grupy (ulokowanie organizacyjne danej jednostki, wydziału, wiek i staż badanych osób) oraz będący podstawą do stworzenia narzędzia badawczego służącego tym celom w przyszłości. 3. Dyskusja Stwierdzenia dotyczące postaw wobec bezpieczeństwa i norm bezpiecznego postepowania wypowiadane przez badane osoby, które zaliczono do 27 stwierdzeń wykorzystanych w kwestionariuszu, można podzielić na kilka kategorii. Wydają się one być zbieżne z podziałem zaproponowanym przez Studenskiego (1992), odnoszącym się do kategoryzacji nieformalnych norm bezpieczeństwa pracy. Do głównych, zaobserwowanych grupy zaliczyć można: dobre relacje w zespole i budowanie atmosfery zaufania, odpowiedzialność za własne bezpieczeństwo i świadomość zagrożeń, brak wpływu na bezpieczeństwo i zależność od losu, zadaniowy stosunek do pracy z pominięciem przepisów BHP. Z danych przedstawionych w tabeli wynika, iż badane osoby prezentują postawy świadczące o dużej świadomości wpływu działań indywidualnych oraz grupowych na bezpieczeństwo pracy. Duże znaczenie ma wzajemne zaufanie, wsparcie i gotowość do przestrzegania formalnych norm bezpieczeństwa. Najniższy stopień zgodności z przekonaniami badanych osób zyskały stwierdzenia odnoszące się do braku internalizacji zasad bezpieczeństwa oraz zadaniowego podejścia do pracy z wykluczeniem stosowania obowiązujących przepisów. Uzyskane wyniki mogą przemawiać za stwierdzeniem, iż badane osoby posiadają wiedzę na temat zagrożeń występujących w ich codziennej pracy oraz rozumieją konieczność i zasadność stosowania wymaganych przepisów BHP. Dalsza eksploracja badawcza tej problematyki uwzględniać musi dynamikę procesów grupowych, ale także zmienność funkcjonowania samej organizacji. Jak podkreślają badacze tego zagadnienia (Studenski 1999, Szczygielska 2011, Lis 2013, Stasiła-Sieradzka 2013, Rakowska 2013), na kształt postaw wobec bezpieczeństwa pracy wpływ wywiera zarówno kultura społeczności, w której jednostka lub grupa uczestniczy, jak i obowiązujące w niej wzorce zachowań i systemy wartości. Okazuje się bowiem, że nie tylko postawa determinuje zachowanie pracownika, ale także zachowanie wymuszone przez władzę, sytuację, kulturę organizacji czy system wzmocnień kształtuje postawę wobec bezpieczeństwa pracy. Wśród znanych mechanizmów kształtowania postaw wyliczyć można m.in.: socjalizację, naśladownictwo, identyfikację i system wzmocnień (karanie i nagradzanie). Działania na rzecz monitorowania postaw i norm związanych z bezpieczeństwem są niezwykle ważne z punktu widzenia kształtowania bezpieczeństwa pracy, szczególnie w odniesieniu do pracowników młodych, którzy nie posiadają jeszcze doświadczeń związanych z pracą, a także faktycznej świadomości skutków lekceważenia zagrożeń w środowisku pracy. Grupa ta jest szczególnie podatna na działania kształtujące postawy i normy grupowe. Niebagatelny wpływ odgrywają w tym procesie zachowania pracowników z długim stażem pracy, z którymi młodzi mają kontakt i od których przejmują wzorce zachowań. Dalsze prace badawcze autorek będą więc nakierowane na eksplorację zaprezentowanej problematyki z uwzględnieniem czynników różnicujących badane osoby, głównie z uwagi na ich staż pracy i wiek. Tabela 1. Postawy i normy bezpieczeństwa pracy, wyniki badań Table 1. Attitudes and work safety standards, test results Lp. Stwierdzenie N M Me SD Min Max Alkohol przeszkadza w bezpiecznym wykonywaniu pracy Dobra atmosfera w pracy wpływa na bezpieczeństwo pracy Każdy jest odpowiedzialny za własne życie i bezpieczeństwo Dla bezpieczeństwa pracy ważne jest zaufanie i wsparcie wśród pracowników Nawet najlepsze przepisy BHP nie uchronią ludzi od wypadków, jeśli nie będzie się wymagało ich bezwzględnego przestrzegania Pracownicy, którzy ryzykują wpływają na obniżenie bezpieczeństwa pracy innych 494 4,65 5,00 0,87 1,00 5, ,46 5,00 0,82 1,00 5, ,43 5,00 0,96 1,00 5, ,26 4,00 0,89 1,00 5, ,19 4,00 0,96 1,00 5, ,13 4,00 0,92 1,00 5,00

59 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 57 cd. Tabela Odpowiedzialni ludzie stosują się do przepisów BHP, nie oglądając się na resztę Wypadki były, są i będą mimo wprowadzania przepisów BHP Wypadki zdarzają się nawet najbardziej ostrożnym, bez ich winy Nikt nie wie, co komu pisane, wypadek może się zdarzyć każdemu Jeśli widzimy, że ktoś łamie przepisy BHP to powinniśmy to zgłosić przełożonemu Stosowanie się do zasad BHP nie jest gwarancją bezpieczeństwa, wypadki zdarzają się nawet ostrożnym Ryzykowne zachowania wynikają z niskiej wiedzy o zagrożeniach w miejscu pracy Ludzie ryzykują w pracy, bo nie zdają sobie sprawy z możliwych konsekwencji swojego zachowania Zdrowy rozsądek jest ważniejszy niż przepisy BHP Wypadki mają miejsce, gdy pracownicy naśladują w pracy innych, nawet gdy wiedzą, że pracując, łamią oni przepisy BHP Każdy sam wie na ile sobie może pozwolić, podejmując ryzyko Przepisy wydłużają i komplikują wykonywanie pracy Codzienna praca jest często wykonywana inaczej niż to nakazują przepisy BHP Większość pracowników nie przestrzega przepisów BHP, jeśli nie jest kontrolowana Stosowanie się do wszystkich przepisów BHP uniemożliwia wykonanie pracy Ludzie są leniwi i wolą wykonywać pracę na skróty z narażeniem się na wypadek Ludzie nie stosują się do przepisów BHP z uwagi na ich nieżyciowy charakter Ludzie stosują przepisy w obawie przed kontrolą, a nie dla własnego bezpieczeństwa Nie jest możliwe przestrzeganie przepisów BHP w codziennej pracy Przepisy przeszkadzają w uzyskaniu dobrych zarobków 494 3,89 4,00 1,17 1,00 5, ,84 4,00 1,05 1,00 5, ,82 4,00 1,07 1,00 5, ,76 4,00 1,23 1,00 5, ,74 4,00 1,01 1,00 5, ,60 4,00 1,24 1,00 5, ,56 4,00 1,14 1,00 5, ,48 4,00 1,10 1,00 5, ,37 3,00 1,23 1,00 5, ,33 3,00 1,02 1,00 5, ,09 3,00 1,17 1,00 5, ,97 3,00 1,18 1,00 5, ,90 3,00 1,24 1,00 5, ,88 3,00 1,16 1,00 5, ,86 3,00 1,31 1,00 5, ,83 3,00 1,20 1,00 5, ,74 3,00 1,10 1,00 5, ,67 3,00 1,21 1,00 5, ,55 2,00 1,24 1,00 5, ,37 2,00 1,17 1,00 5,00 27 Przepisy można łamać, ale mądrze 494 2,36 2,00 1,17 1,00 5,00 Źródło: opracowanie własne Literatura BARAN P Kwestionariusze zachowań w ruchu drogowym KZD i KZD-P: pomiar ryzyka u kierowców. Czasopismo Psychologiczne nr 2, (t. 21), s BĄK- GAJDA D., BĄK J Psychologia transportu i bezpieczeństwa ruchu drogowego.warszawa, Difin. GELLER E.S Psychology of Safety.Pennsylvania: Chilton Book Company. KENNEDY R., KIRWAN B Development of a Hazard and Operability- Based Method for Identifying Safety Management Vulnerabilities in High Risk Systems. Safety Science. No.30, s LIS K Kultura i klimat bezpieczeństwa pracy. Stodia Oeconomica Posnaniesia. Nr 7(256), s MILCZAREK M Kultura bezpieczeństwa pracy. CIOP, Warszawa. OLESZAK W Kultura bezpieczeństwa w środowisku pracy. Edukacja Humanistyczna nr 1(26), s PISIEWICZ K Ocena ryzyka wypadku przy pracy jako wyznacznik bezpiecznych zachowań. Przegląd Górniczy nr 10, s RAKOWSKA A. (red) Kultura bezpieczeństwa w przedsiębiorstwie. Modele, diagnoza, kształtowanie. CeDeWu Sp.z o.o., Warszawa. STASIŁA- SIERADZKA M Udział psychologii pracy i organizacji w kreowaniu bezpiecznego środowiska pracy. W: Współczesne standardy w zakresie zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy. Możliwości i zagrożenia. Red. J. Lewandowski, M. Znajmiecka-Sikora Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej Łódź, s STASIŁA-SIERADZKA M., DOBROWOLSKA M Kultura bezpieczeństa w pracy oraz jej związek z klimatem bezpieczeństwa i tożsamością organizacyjną - tło teoretyczne pojęć. W: Światowy Dzień Bezpieczeństwa i Ochrony Zdrowia w Pracy. Budujemy wspólnie kulturę bezpieczeństwa pracy. Red. Babicz W., Zadros K. Wydawnictwo

60 58 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Wydziału Zarządzania Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, s STUDENSKI R Kultura bezpieczeństwa Polaków i Brytyjczyków. Atest nr 3, s STUDENSKI R Kultura bezpieczeństwa pracy w przedsiębiorstwie. Bezpieczeństwo Pracy nr 9, s STUDENSKI R Społeczne wzory postępowania a wypadkowość. W: Psychologia i bezpieczeństwo pracy. Red. T. Tyszka, Instytut Psychologii PAN, Warszawa, s SZCZYGIELSKA A Poznawcze, behawioralne i społeczne podejście do zmiany postaw wobec bezpieczeństwa pracy. Bezpieczeństwo Pracy nr 4, s SZCZYGIELSKA A., WRZESIŃSKA J Kształtowanie pozytywnej postawy pracowników wobec bezpieczeństwa pracy. Bezpieczeństwo Pracy nr 12, s WONTORCZYK A Niebezpieczne zachowania kierowców. Psychologiczny model regulacji zachowań w ruchu drogowym. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku Szanowni Czytelnicy! Przypominamy o wznowieniu prenumeraty Przeglądu Górniczego Informujemy też, że od 2009 roku w grudniowym zeszycie P.G. zamieszczamy listę naszych prenumeratorów.

61 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 59 UKD : : (049.5) Bytom wobec nowych wyzwań po restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum w świetle opinii ekspertów Bytom towards new challenges after the restructuring of the Bobrek-Centrum mine in the light of opinion of experts Dr Ryszard Marszowski* ) Obraz miasta to nie tylko zewnętrzne piękno ulic, placów i budynków, ale nade wszystko kształt życia jego mieszkańców i to zarówno w wymiarze materialnym jak i duchowym. Jan Paweł II The image of the city is not only external beauty of streets, squares and buildings, but especially its residents form of life and both in material and spiritual. Pope John Paul II Treść: Artykuł skupia się na ocenie nowych wyzwań społecznych i gospodarczych dla miasta Bytomia. Wynikają one z nowej sytuacji, którą kształtują zmiany w zakresie funkcjonowania ostatniego wielkiego zakładu pracy w mieście, tj. kopalni Bobrek-Centrum oraz przyznania miastu wsparcia w wysokości 100 mln euro na jego rewitalizację. Abstract: This paper focuses on the assessment of new social and economic challenges facing Bytom. They result from a new situation, which is shaped by changes in functioning of the last huge plant in the city Bobrek-Centrum mine and granting the city 100 million financial support on its revitalization. Słowa kluczowe: człowiek, region, strategia, metoda Key words: human being, region, strategy, method 1. Wprowadzenie Bytom jest jednym z najstarszych miast w Polsce, funkcjonującym na prawach powiatu. Jego historia sięga XII wieku, ale prawa miejskie otrzymał w 1254 roku (Drabina 2000). Bytom sąsiaduje z ośmioma miastami. Najważniejszymi atutami lokalizacyjnymi miasta są przede wszystkim centralne położenie w województwie śląskim, bliskość autostrady A4, drogi ekspresowej nr 1 oraz międzynarodowego lotniska w Pyrzowicach. Obecnie Bytom liczy niewiele ponad 172 tys. mieszkańców i jest siódmym co do wielkości zaludnienia miastem województwa śląskiego. W grudniu 2015 roku wśród miast na prawach powiatu województwa śląskiego Bytom miał najwyższy wskaźnik obciążenia bezrobociem, który był w tym okresie sześciokrotnie większy od wskaźnika dla Katowic (Liczba ). Dotychczasowe, przemysłowe oblicze miasta zanika, co m.in. wiąże się z włączeniem Bytomia w Obszar Strategicznej Interwencji (dalej OSI) (Strategia a). Z uwagi na sytuację społeczno-gospodarczą miasta należy zwrócić uwagę na dokumenty, w których znajdują się programy wskazujące cele i działania. Ich realizacja jest gwarancją rozwoju miasta. Głównym w tym obszarze dokumentem jest Strategia (2014) Rozwoju Miasta Bytom Jej wdrożenie polega na skoncentrowaniu działań wokół tych * ) Główny Instytut Górnictwa, Katowice wartości, które nie zostaną osiągnięte w sposób ewolucyjny, czyli wymagających interwencji w procesy zachodzące w naturalny sposób. Wydaje się, że czynnikiem decydującym o osiągnięciu założonych celów strategicznych w perspektywie 2020 roku może być partnerski system jej wdrażania, który opiera się na założeniu, że skuteczność implementacji strategii może być oceniana jedynie przez pryzmat oczekiwań mieszkańców. 2. Charakterystyka danych i cel badań W artykule wykorzystane zostały wyniki wywiadów przeprowadzonych wśród 15 bytomskich ekspertów w ramach zrealizowanej na zlecenie Powiatowego Urzędu Pracy w Bytomiu w IV kwartale 2015 roku pracy badawczej o tytule Rynek pracy Bytomia wobec szans rozwojowych panorama ex post. Głównym celem wywiadów eksperckich była próba oceny wpływu restrukturyzacji kopalni Bobrek- Centrum na mogące zachodzić w strukturze społecznej i gospodarczej Bytomia zmiany. Szczególnie ważnym w tej próbie było wskazanie potencjalnych zmian wywoływanych restrukturyzacją kopalni w jej otoczeniu. Odnosi się to do firm, które swoją działalnością kreują gospodarkę i rynek pracy Bytomia. W tym kontekście została sformułowana następująca teza główna, która wyznaczyła zakres badań podjęcie działań restrukturyzacyjnych wobec kopalni Centrum-Bobrek

62 60 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 może doprowadzić do zmian w obszarze życia społeczno-gospodarczego Bytomia, wpływając negatywnie na aktywność społeczną i zawodową mieszkańców miasta, sąsiadujących powiatów oraz stan i perspektywy rozwojowe bytomskich przedsiębiorstw. Wywiady zostały zrealizowane techniką Computer Assisted Web Interviews dalej CAWI (Net-ankiety.pl). Badania pełne zostały poprzedzone dwoma wywiadami pilotażowymi. Eksperci uczestniczący w badaniach w kontekście zajmowanego stanowiska pracy związani byli z: instytucjami samorządu terytorialnego i lokalnego, lokalnym szkolnictwem, lokalnymi przedsiębiorcami, lokalnymi stowarzyszeniami pracodawców i przedsiębiorców. Z uwagi na płeć w badaniach uczestniczyło pięć kobiet i dziesięciu mężczyzn. Wszyscy respondenci zajmowali kierownicze stanowiska, w tym byli to prezesi, dyrektorzy, naczelnicy. Dwóch respondentów w dniu badania pełniło funkcję radnego Rady Miejskiej w Bytomiu. Kwestionariusz wywiadu został podzielony na trzy autonomiczne i jednocześnie uzupełniające się części poznawcze, którymi są: lokalna gospodarka Bytomia, lokalny rynek pracy Bytomia, przewidywane zmiany w strukturze społecznej i gospodarczej Bytomia do 2020 roku. Ogółem kwestionariusz wywiadu zawiera 33 pytania otwarte i jedno pytanie metryczkowe. 3. Wyniki badań Gospodarka Bytomia a restrukturyzacja kopalni Bobrek- Centrum Uzyskane z realizacji wywiadów eksperckich wyniki wskazują na liczne prawidłowości, które odnoszą się do zakreślonych tematyką badań obszarów problemowych. W kontekście wpływu restrukturyzacji kopalni Bobrek Centrum na gospodarkę Bytomia w ocenie ekspertów obecność kopalni ma znaczenie dla funkcjonowania miasta. Jest to uwarunkowane faktem, że po likwidacji pozostałych zakładów górniczych i hutniczych to górnictwo i energetyka nadal stanowi trzon bazy ekonomicznej miasta. Po likwidacji kopalni Bobrek-Centrum miasto całkowicie pozbawione byłoby bazy ekonomicznej. Pomimo zauważalnej, malejącej roli przemysłu wydobywczego ma on wciąż bardzo duże znaczenie zarówno dla Bytomia, jak i dla innych miast aglomeracji śląskiej. W górnictwie węgla kamiennego we wrześniu 2015 roku pracowało osób (Informacja ). Natomiast w sekcji górnictwo i wydobywanie według stanu na koniec III kwartału 2015 roku liczba pracujących wyniosła 118 tys. osób (Aktywność ). Jak zauważają eksperci kopalnia Bobrek-Centrum zapewnia pracę i dochody wielu mieszkańcom, co niewątpliwie ma wpływ na rozwój Bytomia. Nie można też zapomnieć o miejscach pracy w zakładach obsługujących kopalnię, których funkcjonowanie jest warunkowane jej istnieniem. Zniknięcie tak ważnego zakładu pracy w Bytomiu spowoduje istotny spadek wpływów z tytułu podatków Corporate Income Tax ( dalej CIT) i Personal Income Tax ( dalej PIT) do budżetu miasta, a to nie pozostanie bez wpływu na jakość życia jego mieszkańców. Jak stwierdzają eksperci, restrukturyzacja kopalni Bobrek- Centrum to przede wszystkim utrata zakładu pracy zasilającego bytomski rynek pracy oraz odpowiadającego na potrzeby osób będących w trudnej sytuacji na rynku pracy osób w wieku do 30 lat i 50 lat i więcej (Czarnik, Turek 2012). Sytuacja, w której określona grupa osób traci pracę zawsze jest zjawiskiem negatywnym, szczególnie wówczas, gdy osoby te nie posiadają innych kwalifikacji niż te wykorzystywane w pracy w ogóle (Dobrowolska 2011, 2012, 2013, Nowak 2010). W ocenie ekspertów skutkiem restrukturyzacji może być więc wzrost bezrobocia, a co za tym idzie innych negatywnych zjawisk społecznych, takich jak: migracje, ubóstwo czy wykluczenie społeczne (Dobrowolska 2014, Rzechowska 2013). W tym świetle zdaniem ekspertów istnieje obawa, że znaczna część zwolnionych pracowników zgłosi się po pomoc do Miejskiego Ośrodka Pomocy Rodzinie (dalej MOPR) lub Powiatowego Urzędu Pracy (dalej PUP), co będzie oznaczać dodatkowy koszt dla budżetu gminy i państwa. Jak oceniają eksperci, grupami szczególnego ryzyka utraty pracy będą ludzie młodzi i kobiety pracownice działów usługowo-administracyjnych. Natomiast pracownicy dołowi i zatrudnieni bezpośrednio w procesie wydobycia węgla zostaną objęci wcześniejszymi emeryturami górniczymi, urlopami górniczymi lub będą mieli zagwarantowaną pracę w innych kopalniach (Marszowski 2015). Eksperci wskazują, że wynikające z restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum skutki przede wszystkim dotkną firmy bezpośrednio z nią kooperujące, które w szczególności mogą popaść w liczne problemy finansowe i kłopoty zatrudnieniowe wynikające m.in. z zaniku dotychczasowego odbiorcy ich produktu i usług. Należy podkreślić, że jest to ściśle zdefiniowana grupa firm, kooperująca długotrwale z kopalnią. Do tej grupy należy zaliczyć firmy zabezpieczające dostawę maszyn, usługi naprawczo-remontowe, podzespoły, bezpieczeństwo i higienę pracy, dostarczające żywność, zaopatrujące kopalnię w media, przedsiębiorstwa budowlane, odzieżowe oraz tartaki. Znaczącym aspektem restrukturyzacji kopalni Bobrek- Centrum jest problem spadku popytu na dobra i usługi oferowane na bytomskim rynku. W opinii ekspertów głównym determinantem tego zjawiska może okazać się ubożejący portfel finansowy bytomianina oraz mogące powstać problemy wiążące się z rezatrudnieniem osób zwalnianych, bądź tracących pracę w firmach kooperujących z kopalnią. Jak zauważają eksperci, ten zbiór negatywnych zjawisk może istotnie przełożyć się na wzrost problemów związanych z obszarem patologii społecznych (Dobrowolska 2011, Mrzygłocka-Chojnacka 2012). Ograniczenie działalności gospodarczej kopalni przełoży się zarówno na spadek zamówień, jak i na redukcję możliwości nabywczych pracowników zakładu (spadek płac, ubożenie, brak możliwości spłaty zaciągniętych zobowiązań kredytowych). W tym kontekście istnieje poważne ryzyko spadku obrotów bytomskich firm, co odbije się na ich możliwościach rozwojowych, o ile w ogóle nie postawi pod znakiem zapytania ich dalszego istnienia. W ocenie ekspertów należy mieć na względzie również nikłe szanse na przejmowanie przez bytomskie firmy odchodzących z kopalni Bobrek-Centrum pracowników. W tym świetle eksperci wyraźnie podkreślają, że skutki restrukturyzacji kopalnia Bobrek-Centrum najbardziej odczują jej kontrahenci, których może dotknąć upadłość oraz firmy kooperujące o charakterze zaopatrzeniowo-handlowym, które świadczą usługi na rzecz kopalni. Z powyżej wskazanymi skutkami będą się wiązać problemy wynikające ze spadku popytu na dobra oferowane przy firmy zabezpieczające potrzeby obecnych pracowników kopalni Bobrek-Centrum, którzy niejednokrotnie sięgają po luksusowe dobra, samochody, korzystają z wczasów, kupują odzież, alkohole, żywność, korzystają z wysoko wyspecjalizowanych usług. Eksperci zauważają w Bytomiu duży deficyt firm z branży wysokich technologii, zatrudniających pracowników o wysokich kwalifikacjach oraz niski poziom ich doinwestowania,

63 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 61 i bardzo niską ich internacjonalizację. W dalszej kolejności do słabych stron bytomskich firm eksperci zaliczyli m.in. brak zdolności do absorpcji innowacji, niski potencjał rozwojowy, brak zdolności do kooperacji, brak jasnej wizji rozwoju (Marszowski 2010). Eksperci wręcz stwierdzają, że bytomskie firmy nie rozwijają się w wyniku ich małej innowacyjności, lokowania się wokół nich szarej strefy, polityki niskich płac, braku zainteresowania zatrudnianiem osób o wysokich kwalifikacjach oraz powszechnie obecnego zjawiska gospodarczej inercji (Strategia ). W tym kontekście eksperci wyraźnie podkreślają niekorzystny wizerunek miasta obciążonego problemami społecznymi, który odstrasza inwestorów, coraz wyraźniejszy proces przenoszenia przez bytomskich przedsiębiorców siedziby swojej firmy do innych, bardziej zawansowanych gospodarczo miast, odpływ najcenniejszego kapitału ludzkiego poprzez migracje zarobkowe oraz wysokie koszty zatrudnienia (Dobrowolska 2014, Kłosowski i in. 2013). Natomiast za sprzyjające rozwojowi bytomskich firm eksperci uznali niskie koszty pracy, niskie ceny nieruchomości, korzystną lokalizację Bytomia w aglomeracji śląskiej i kraju oraz aktywność organizacji zrzeszających lokalnych przedsiębiorców. W kontekście procesów inwestycyjnych w opinii ekspertów w Bytomiu należy zauważyć, że wyraźnie je wyhamowują zbyt płytki rynek lokalnych zamówień oraz brak klimatu inwestycyjnego (Bytom ). Powoduje to brak możliwości kreowania przez bytomskich przedsiębiorców kapitału inwestycyjnego w drodze zamówień publicznych. Generalnie eksperci uznali, że klimat do inwestycji w Bytomiu jest słaby. Przeciwieństwem tak pesymistycznego postrzegania skłonności bytomskich firm do inwestowania jest przykład firmy Petralana ( która w 2015 roku uruchomiła zakład produkcyjny w dzielnicy Bobrek. W klimacie optymistycznego postrzegania skłonności do inwestowania w Bytomiu eksperci podkreślali rolę miasta. Wiąże się ona z inicjatywami w zakresie tworzenia stref ekonomicznych (Bytomski Park Przemysłowy), obszarów pod inwestycje, doradztwa inwestycyjnego (Bytomska Strefa Aktywności Gospodarczej), Akademickich Inkubatorów Przedsiębiorczości, Bytomskiego Klastra Rewitalizacji jako pomysłów na realizację inwestycji w ramach OSI. W ujęciu retrospektywnym eksperci uznali, że do niedawna w Bytomiu najważniejszymi pracodawcami były firmy działające w górnictwie i hutnictwie. Natomiast w ujęciu prospektywnym, że miejsca pracy powstawać będą przede wszystkim w firmach produkcyjno-handlowych związanych z budownictwem, usługami komunalnymi, projektowaniem i działalnością architektoniczną. Kolejnymi branżami pod względem liczby zatrudnionych bytomian są: handel, edukacja i opieka zdrowotna. W tym kontekście należy wyraźnie, zgodnie z ocenami ekspertów uznać, że polityka gospodarcza miasta powinna być zorientowana tak na dużych inwestorów, jak też na przedsiębiorstwa małe i średnie. Wszak te ostatnie, dzięki efektowi skali, są siłą napędową wielu gospodarek europejskich. W ocenie ekspertów społeczność Bytomia charakteryzuje się dużym odsetkiem osób bez zatrudnienia, o niskim potencjale na rynku pracy (niski poziom wykształcenia, małe doświadczenie zawodowe, brak kwalifikacji lub ich niedostosowanie do potrzeb współczesnego rynku pracy, słaba mobilność, niskie kompetencje społeczne (Marszowski 2010). W tej sytuacji jak stwierdzają eksperci oczekiwanym rozwiązaniem jest stworzenie miejsc pracy dla osób dotychczas wykluczonych lub zagrożonych wykluczeniem społeczno-zawodowym. W związku z tym eksperci podkreślają, że Bytom stanął na rozdrożu. Z jednej strony nie może oprzeć swojej gospodarki na górnictwie, z drugiej strony trwałym zjawiskiem jest brak innych zakładów pracy. W ocenie ekspertów Bytom powinien przede wszystkim inwestować w strefy ekonomiczne. W dalszej perspektywie w rozwój ich otoczenia oraz handlu i usług. Aktualnie Bytom przygotowuje się do absorpcji dużych środków finansowych w ramach OSI. W ocenie ekspertów ten fakt powinien determinować inwestycje z obszaru rewitalizacji terenów zdegradowanych społecznie, ekonomicznie i środowiskowo oraz infrastrukturalnie (Strategia ). Mało optymistyczna jest opinia, w której eksperci zauważają, że bytomskie firmy wyłącznie współpracują z PUP. Współpraca koncentruje się przede wszystkim na zgłaszaniu zapotrzebowania na pracowników, udziale w tragach pracy oraz projektach współfinansowanych z funduszy unijnych czy krajowych. W tym kontekście zauważa się współudział bytomskich przedsiębiorców w tworzeniu oferty edukacyjnej dla szkół i uczelni wyższych. Nadal jednak w ocenie ekspertów istnieje niespójność poziomu i kierunków kształcenia z potrzebami bytomskiego rynku pracy. Eksperci obserwują migracje zarobkowe oraz niską mobilność zawodową wpływającą na wysokie bezrobocie (Kłosowski i in. 2013). Jak zauważają eksperci, istnieje potrzeba dalszej intensyfikacji współpracy pracodawców z instytucjami publicznymi, zwłaszcza w kwestii dostosowania oferty edukacyjnej do potrzeb lokalnego rynku pracy. W ich opinii ważną jest również kwestia oceny i analizy skuteczności podejmowanej współpracy (Edukacja ). Wiąże się to z rodzajem wsparcia, usług i instrumentów dostępnych w instytucjach publicznych dla bytomskich firm, w fazie restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum. Na podstawie przeanalizowanych eksperckich ocen można wskazać na następujące ich rodzaje: refundacja kosztów wyposażenia lub doposażenia stanowiska pracy dla skierowanego bezrobotnego, dotacje płacowe dla firm zatrudniających osoby bezrobotne w wieku 50+, szkolenia i kursy przygotowujące do pracy w zawodach, na które pracodawcy zgłaszają zapotrzebowanie, reintegracja zawodowa w ramach Centrum Integracji Społecznej (dalej CIZ). W tym kontekście należy zauważyć, że rodzaje wsparcia, usług lub instrumentów powinny być ukierunkowane na realne potrzeby w zatrudnieniu zgłaszane przez pracodawców. W opinii ekspertów należałoby również rozważyć następującą kwestię. Czy rodzaje wsparcia, usług lub instrumentów powinny być elementem większego planu restrukturyzacji górnictwa determinującego wprowadzenie nowych działalności gospodarczych w mieście przy współudziale Ministerstwa Gospodarki? Czy też powinny zostać one oparte na siłach własnych miasta Bytomia? Eksperci zauważają, że w tym przypadku decydującymi będą wewnętrzne potencjały miasta, takie jak specjalne projekty dla nowo utworzonych małych i średnich przedsiębiorstw w ramach sieci bytomskich parków przemysłowych oraz środki na rozpoczęcie działalności gospodarczej. Rynek pracy Bytomia a restrukturyzacja kopalni Bobrek- Centrum Prowadzone niedawno badania wskazują, że Bytom jest jednym z najszybciej wyludniających się miast w Europie (Strategia ). Przyczyną tego zjawiska jest brak pespektywy na zatrudnienie oraz wysokie bezrobocie rzutujące na poziom życia mieszkańców. Jednakże wiele osób odwiedzających Bytom zauważa też duże pozytywne zmiany, zachodzące w mieście, np. renowacja zabytkowych kamienic Śródmieścia, termomodernizacje, inwestycje w zieleń miejską. Bytom przyciąga też nowych mieszkańców ze względu na ceny wynajmu czy kupna mieszkania. W tym świetle eksperci uznali, że impulsem do dalszego wzrostu atrakcyjności Bytomia będą inwestycje planowane w ramach Regionalnego Programu

64 62 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Operacyjnego Województwa Śląskiego (dalej RPO WSL), w tym na rzecz Bytomia, jako obszaru strategicznej interwencji. W innych ocenach eksperci zauważają, że poziom życia mieszkańców Bytomia wyznacza liczba korzystających z pomocy społecznej oraz liczba osób w wieku produkcyjnym, pobierających emerytury górnicze. Bezrobocie, które jest przyczyną wielu negatywnych zjawisk społecznych, takich jak ubóstwo, uzależnienia czy przestępczość, w opiniach eksperckich jest głównym powodem, dla którego poziom życia w mieście jest niższy od średniej w województwie śląskim, co negatywnie przekłada się na zainteresowanie i chęć zamieszkiwania w Bytomiu. Potwierdza się to w kolejnych ocenach, w których eksperci podkreślają, że poziom życia mieszkańców Bytomia ogólnie jest niski. Wynika to m.in. ze złego stanu zasobów mieszkaniowych przy jednoczesnym wysokim zapotrzebowaniu na nie, ubóstwa, niskich dochodów, lub w ogóle ich braku, zadłużenia kredytowego bytomian, roszczeniowych postaw determinowanych negatywnymi wzorcami rodzinnymi, bezdomności, braku samodzielności powodowanej złym stanem zdrowia (Strategia 2015). W tym kontekście eksperci zauważają, że w mieście brakuje specjalistów o wysokich kwalifikacjach, co nie sprzyja jego rozwojowi. Z innych eksperckich ocen wynika, że poziom wykształcenia i kwalifikacji mieszkańców Bytomia jest jednym z najniższych w regionie. W ich świetle brak chęci mieszkańców Bytomia do przekwalifikowania i podjęcia pracy stanowi istotną barierę w rozwoju miasta, bo podtrzymuje zapotrzebowanie na pomoc społeczną (Kłosowski i in. 2013). Dotyczy to głównie osób powyżej 50. roku życia, które w okresie prosperity górniczo-hutniczej koncentrowały się przede wszystkim na gospodarstwie domowym, zachowując bierną postawę wobec własnego rozwoju (Marszowski 2010). Eksperci wskazują, ze przyszłością miasta stają się ludzie młodzi, dla których jednak brak odpowiedniej oferty pracy niezbędnej dla ich aktywności społecznej i zawodowej. Jak wynika z raportu z badań dotyczących kondycji ekonomiczno-społecznej Bytomia w 2011 roku około 55% społeczeństwa powyżej 20. roku życia miało wykształcenie średnie lub wyższe, zaś 28% zasadnicze zawodowe (Strategia ). W opinii ekspertów kluczem dla rozwoju jest jednak to, by zdobywana wiedza i umiejętności były adekwatne do zapotrzebowania na lokalnym i regionalnym rynku pracy. W tym świetle eksperci zauważają, że wpływ oferty zatrudnieniowej bytomskich firm na pozostawanie w tym mieście ludzi młodych jest dalece niewystarczający. W ich ocenie ten stan kształtują przede wszystkim następujące przesłanki: wyczerpywanie się możliwości absorpcyjnych bytomskiego rynku pracy w relacji do wchodzących na rynek nowych roczników demograficznych, brak ofert pracy dla ludzi o wysokich kwalifikacjach, oczekujących wysokiego wynagrodzenia, niespójność zdobywanych przez młodych ludzi kwalifikacji z potrzebami rynku pracy, bezwładność systemu edukacyjnego, zwłaszcza edukacji publicznej. Jak zostało już zauważone w ocenach eksperckich, system edukacyjny, zwłaszcza publiczny, cechuje się pewną bezwładnością. Reakcje systemowe na zmiany na rynku pracy trwają dość długo i niekiedy nie nadążają za potrzebami rzeczywistości gospodarczej (Dobrowolska 2014, Kotlorz 2012, Wiśniewski, Zawadzki 2011). W tym kontekście eksperci podkreślają, że oferta edukacyjna w Bytomiu jest wystarczająca w zakresie wykształcenia średniego, nie jest jednak wystarczająca w zakresie kształcenia zawodowego. W innych ocenach eksperckich oferta edukacyjna została uznana za bardzo szeroką i powiązana z bliskością renomowanych uczelni wyższych w regionie. Konkludując, oferta edukacyjna i poziom wykształcenia bytomian ulega systematycznej poprawie, przy jednoczesnej luce edukacyjnej związanej z kształceniem zasadniczym zawodowym. Bytom charakteryzuje się bardzo wysoką stopą bezrobocia (Strategia ). Za kluczowe w kształtowaniu jej wielkości eksperci uznali czynniki, które można uporządkować w dwóch zbiorach. Pierwszym jest zbiór czynników o charakterze gospodarczym. Z kolei drugim jest zbiór o charakterze społecznym. Czynniki gospodarcze to: likwidacja kopalń, upadek przemysłu ciężkiego, brak klimatu do inwestowania, brak inwestycji w mieście, niewystarczająca liczba ofert pracy. Z kolei do czynników społecznych należy zaliczyć: ubożejące społeczeństwo, wysoki odsetek osób zatrudnionych "na czarno, w tym podejmowanie przez ludzi młodych nielegalnej pracy, brak dostosowania kwalifikacji zawodowych do realnych potrzeb rynku pracy, niskie kwalifikacje, mała mobilność edukacyjna i zawodowa osób bezrobotnych, brak odpowiednich kwalifikacji oraz motywacji do przekwalifikowania się i podjęcia pracy przez osoby bezrobotne, niska motywacja do podejmowania pracy (syndrom wyuczonej bezradności). Ogólnie eksperci uznali, że sytuacja na bytomskim rynku pracy sprzyja emigrowaniu bytomian poza teren miasta (Kłosowski i in. 2013). Stwierdzili, że na pewno nie można powiedzieć, że bytomski rynek pracy jest atrakcyjny dla kogokolwiek. Pozostają na nim głównie ludzie uzależnieni od wsparcia instytucji publicznych, wycofani społecznie i zawodowo, chorzy, starsi, korzystający z zabezpieczenia społecznego oraz nieprzejawiający aktywności zawodowej. Ten mało optymistyczny stan w ocenie eksperckiej, może ulec zmianie m.in. dzięki następującym rozwiązaniom: ukierunkowanie rozwoju gospodarczego Bytomia na firmy z sektora innowacyjnych technologii, rozwijanie sektora ekonomii społecznej, spółdzielni socjalnych oraz programów aktywnej integracji zawodowej i społecznej, konsekwentne tworzenie programów zachęty dla dużych inwestorów, opracowanie programów pozyskiwania środków unijnych na przygotowanie infrastruktury pod nowe inwestycje, budowanie lokalnych partnerstw nie tylko między przedsiębiorcami, ale i przy udziale organizacji pozarządowych, trwałe podnoszenie kwalifikacji zawodowych osób bezrobotnych poprzez kursy i szkolenia. Według ekspertów ważną kwestią jest również zwrócenie uwagi na sytuację społeczną w mieście, która może wpływać na decyzje przedstawicieli świata biznesu wiążące się z inwestowaniem. Są to widoczny wandalizm, kradzieże złomu, brak dbałości o estetykę przestrzeni, zaniedbania dotyczące kultury życia codziennego. Te czynniki zniechęcają potencjalnych inwestorów do lokowania swojego kapitału w Bytomiu. W tym świetle eksperci zauważają, że ważnym elementem poprawy sytuacji powinna być długofalowa praca na rzecz poprawy relacji społecznych, co powinno się przyczynić do zwiększenia komfortu prowadzenia biznesu w mieście. Ważnym elementem polityki społecznej miasta według wypowiedzi eksperckich jest przygotowanie instytucji publicznych, które są predestynowane do niesienia wsparcia

65 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 63 i pomocy osobom dotkniętym skutkami restrukturyzacji gospodarki miasta. Zdaniem ekspertów w pierwszej kolejności do tych instytucji należy zaliczyć Powiatowy Urząd Pracy, Miejski Ośrodek Pomocy Rodzinie, Centrum Integracji Społecznej, Dzienne Domy Pomocy Społecznej, Środowiskowy Dom Samopomocy, Warsztaty Terapii Zajęciowej, Zakład Aktywności Zawodowej, Noclegownie dla bezdomnych, Ośrodki Interwencji Kryzysowej. Jak oceniają eksperci, wszystkie wymienione wyżej instytucje posiadają wykwalifikowaną kadrę pracowniczą. Jedynym problemem może okazać się zbyt mała jej liczebność i ograniczone środki tych instytucji, tym samym nieadekwatne do liczby osób mogących oczekiwać wsparcia, a także niewystarczająca baza lokalowa tych instytucji, ograniczająca możliwości prowadzenia skutecznych form wsparcia. Do zagrożonych w największym stopniu skutkami restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum eksperci zaliczyli kobiety w wieku produkcyjnym z wykształceniem zawodowym i średnim, mężczyzn o najniższym poziomie wykształcenia. Z kolei w kontekście wykluczenia społecznego najbardziej zagrożonymi tym zjawiskiem grupami społecznymi w ocenie ekspertów są kobiety w wieku lat, młodzi mężczyźni bez kwalifikacji, młodzi ludzie z wykształceniem ogólnym bez kwalifikacji, osoby długotrwale bezrobotne i schorowane oraz w przypadku których występuje utrwalone bezrobocie pokoleniowe. Te grupy społeczne tworzą enklawy biedy oraz główną klientelę MOPR (Strategia ). Jak podkreślają eksperci, restrukturyzacja kopalni Bobrek-Centrum dotyka wszystkie grupy społeczne, gdyż utrata pracy przez część osób stanowi problem nie tylko dla nich, ale także dla ich rodzin, a w dalszej perspektywie także dla mieszkańców miasta. W tym świetle wydaje się, że przy braku u osób zwalnianych skłonności do przekwalifikowania i pozostawaniu bez pracy przez długi okres czasu, cała rodzina osoby tracącej pracę zagrożona jest stopniowym ubożeniem. Zdaniem ekspertów w celu podtrzymania aktywności zawodowej tych osób w pierwszej kolejności powinny być one objęte szkoleniami i przekwalifikowaniami. Przy czym potrzeby szkoleniowe powinny wynikać bezpośrednio z planów restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum, i zapewniać zwalnianym pracownikom pracę w innym miejscu. Eksperci uznali, że poza wykorzystaniem tych form aktywizacji zawodowej należy promować możliwość rozpoczęcia własnej działalności gospodarczej opartej na preferencyjnych warunkach, np. w ramach projektów współfinansowanych z Europejskiego Funduszu Społecznego (dalej EFS). Ważnym jest również zapewnienie osobom zwalnianym poczucia bezpieczeństwa poprzez promowanie programów reintegracji społecznej, zawodowej i zatrudnienia socjalnego. W ocenie ekspertów z tymi formami aktywizacji zawodowej powinny korespondować usługi i instrumenty rynku pracy, które mogą się okazać pomocne w procesie restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum zarówno w odniesieniu do potrzeb pracodawców, jak i odchodzących z zatrudnienia pracowników. Do priorytetowych usług i instrumentów rynku pracy eksperci zaliczyli: dofinansowanie nowo tworzonych miejsc pracy, tworzenie inkubatorów przedsiębiorczości, dotacje na otwarcie działalności i gospodarczej w sektorze ekonomii społecznej, outplacement, przebranżowienie, refundację kosztów zatrudnienia osób w wieku 50+, sfinansowanie kosztów szkolenia, skierowanie na roboty publiczne lub prace interwencyjne, skierowanie na staż, szkolenia dające nowe kwalifikacje, świadczenie usług doradczych oraz wspierających inicjatywy z zakresu przedsiębiorczości, tworzenie autorskich programów dedykowanych ściśle określonej grupie z uwagi na posiadany zawód, kwalifikacje, wiek, płeć, udzielanie preferencyjnego kredytu na utworzenie stanowiska pracy dla osoby tracącej pracę, wsparcie psychologiczne, terapeutyczne skierowane na przeciwdziałanie bierności zawodowej, w szczególności postawie wyuczonej bezradności życiowej. Eksperci zauważyli również problem nierówności szans na bytomskim rynku pracy. W ich opinii nie jest to jednak zjawisko o szerokiej skali oddziaływania. W kontekście tej oceny należy podkreślić, co zostało już wcześniej zauważone, że grupą społeczną szczególnie narażoną na defaworyzowanie na rynku pracy są kobiety, w tym kobiety po 50. roku życia charakteryzujące się wykształceniem podstawowym lub zawodowym. Jak zauważają eksperci, znalezienie pracy przez osoby z tej grupy społecznej graniczy wręcz z cudem. Ten problem wyraźnie się nasila w grupie kobiet powracających na rynek pracy, które przez dłuższy czas zajmowały się wychowaniem dziecka. Przewidywane zmiany do 2020 roku Eksperci uznali, ze Bytom jest dobrze zarządzanym miastem. Jego potencjał społeczny i gospodarczy jest porównywalny z miastami sąsiadującymi. Bytom oferuje nowym inwestorom podobne możliwości rozwojowe jak inne miasta aglomeracji śląskiej. Prowadzi intensywne działania na rzecz zainteresowania inwestorów swoją ofertą. W ocenie ekspertów prowadzona przez władze miasta polityka przyciągania inwestorów powoli zaczyna przynosić efekty. Instytucje publiczne dobrze wykonują swoje zadania i zaspokajają potrzeby mieszkańców Bytomia, mając do dyspozycji dużo niższe środki finansowe, niż ościenne miasta. Potrafią, poczynając od przedszkoli, szkół, poprzez domy pomocy społecznej, domy dziecka prowadzić placówki na poziomie obowiązującego standardu. Wprowadzają innowacje, własne projekty oraz pozyskują środki finansowe dla poprawy jakości świadczonych usług i jakości życia w placówkach. Jednakże trudna sytuacja budżetowa miasta co szczególnie podkreślają eksperci wymusza na instytucjach publicznych dokonywanie wyborów, nie zawsze zgodnych z oczekiwaniami mieszkańców. Eksperci uznali, że Bytom jest miastem, w którym problemy jednych grup społecznych wpływają na inne. Znaczny spadek dochodów budżetowych związany z likwidacją kopalń i hut sprawił, że nie sposób w krótkim czasie zaspokoić wszystkie możliwe potrzeby mieszkańców. Pomimo tego problemu kierunek rozwoju miasta i usług publicznych jest właściwy, natomiast dla jego przyspieszenia potrzebne są inwestycje związane z infrastrukturą społeczną miasta. Również ważną kwestią w ocenie ekspertów w kontekście potencjału rozwojowego Bytomia jest jego negatywny wizerunek, który działa niekorzystnie na potencjalnych inwestorów. Jak zauważają eksperci, dużą rolę w tym obszarze odgrywają, kreujące negatywny wizerunek, ogólnopolskie media. W skrajnej ocenie Bytom to miasto bez pomysłu, bez wizjonerów i bez przyszłości. W tym kontekście uwzględniając budżet wynikający z włączenia miasta do OSI w ocenie ekspertów, koniecznym jest podjęcie przez władze Bytomia: przeprowadzenia kompleksowej rewitalizacji miasta, odbudowania gospodarki Bytomia, radykalnej poprawy jakości przestrzeni publicznych, zwiększenia atrakcyjności miasta dla nowych użytkowników, poprawy bezpieczeństwa publicznego,

66 64 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 likwidacji dysfunkcji społecznych, w tym: zmniejszenie bezrobocia, ograniczenie ubóstwa oraz uzależnień i bezdomności, poprawy oferty mieszkaniowej i kulturalnej, wzmocnienie polityki społecznej, w szczególności w zakresie opieki nad ludźmi starszymi, niepełnosprawnymi oraz niewydolnymi wychowawczo. Na kanwie tych celów Bytom w perspektywie 2020 roku w opiniach eksperckich jawi się jako: dobre miejsce do życia, mieszkania i inwestowania, miasto o proinwestycyjnym budżecie, dodatnim saldzie migracji oraz wysokim kapitale ludzkim i społecznym, krajowy ośrodek zrewitalizowanej przestrzeni publicznej i twórczości kulturalnej. Eksperci podkreślili w sowich wypowiedziach, że szanse rozwojowe dla gospodarki Bytomia tworzyć powinny: budownictwo i usługi, firmy projektowe, architektoniczne oraz działające w sektorze usług energetycznych, oferujące zaawansowane technologicznie produkty i wyspecjalizowane wykonawstwo. W tym świetle jak podkreślają eksperci należy zauważyć wpływ na rozwój gospodarczy Bytomia przewidywanej kompleksowej rewitalizacji miasta wraz z jego przestrzenią publiczną oraz licznych projektów społecznych, w szczególności dedykowanych najbardziej potrzebującym, tj. zagrożonym wykluczeniem lub wykluczonym społecznie. W kontekście zmian społecznych eksperci uznali, że należy się spodziewać przyrostu usług świadczonych na rzecz osób starszych w sektorze silver economy (Kilian 2010). W ich opinii ten kierunek zmian może kreować rozwój organizacji pozarządowych realizujących projekty społeczne, głównie związane z aktywizacją społeczną i zawodową osób starszych, w tym usługami terapeutycznymi. Gospodarka miasta, może rozwijać się w również w kierunku odnawialnych źródeł energii. Niewątpliwie coraz mniejszą rolę będzie spełniał przemysł ciężki (górniczy, hutniczy) a coraz większą firmy handlowe i usługowe, które będą lokowały się wokół działań wynikających z finansowania programu OSI. Renesans będzie przeżywać branża mieszkaniowa, która może okazać się kluczową w kreowaniu dynamiki rozwoju gospodarczego Bytomia. Może to być ważny impuls dla rozwoju mieszkalnictwa niskoczynszowego oraz wykorzystania już istniejących zasobów, które mogą stać się bazą zaspakajającą potrzeby mieszkaniowe osób posiadających zameldowanie w sąsiadujących z Bytomiem miastach. Jak zauważają eksperci, wymagana będzie w tym działaniu szeroko zakrojona akcja promocyjno-informacyjna. Wspomniany już renesans branży mieszkaniowej zapewne będzie posiadał wpływ na rozwój i powstawanie nowych firm budowlanych, i z nimi związanego zaplecza usługowo-handlowego. Eksperci podkreślają, że działania mające na celu kreowanie kierunków rozwoju gospodarczego Bytomia powinny być co najmniej dwutorowe. Z jednej strony konieczne jest dalsze rozwijanie specjalnej strefy gospodarczej, tworzenie ekonomicznych zachęt do inwestowania w Bytomiu, a z drugiej strony dobre wykorzystanie środków unijnych na rewitalizację społeczną i gospodarczą miasta, by odwrócić medialny trend ukazywania Bytomia jako miasta biedy i bezrobocia. Ich zdaniem należy wykorzystać fakt, że miasto położone jest w samym sercu metropolii górnośląskiej i może korzystać z potencjału naukowego np. Uniwersytetu Śląskiego, jak i Politechniki Śląskiej. Stąd pole do rozwinięcia specjalizacji jest bardzo szerokie, i w zasadzie niczym nieograniczone. Eksperci, akcentując kwestie rozwoju społeczno-gospodarczego zauważają, że w perspektywie kilku najbliższych lat sytuacja na bytomskim rynku pracy może (powinna) ulec zmianie. W ich ocenie głównymi przesłankami determinującymi powyższe zmiany są planowane do wydatkowania środki unijne na lata oraz działania związane z rewitalizacją miasta. Dzięki dużym środkom, które będą możliwe do pozyskania, między innymi w ramach OSI oraz innych programów unijnych jest szansa na polepszenie sytuacji na rynku pracy. Udzielana osobom bezrobotnym pomoc w postaci m.in. szkoleń, staży czy sfinansowania rozpoczęcia własnej działalności gospodarczej, powinna przyczynić się do znalezienia przez nich zatrudnienia. Dzięki wspomnianym dużym środkom finansowym w perspektywie roku 2020 jest szansa na odwrócenie się negatywnej sytuacji na bytomskim rynku pracy. W tym kontekście co podkreślają eksperci ważny jest aspekt pracy nad mentalnością osób bezrobotnych, zwłaszcza długotrwale, w celu wzrostu wśród nich poczucia własnej wartości, sprawczości, mobilności zawodowej i edukacyjnej (Strategia ). Eksperci uznali, iż mając na uwadze pozytywne zmiany, bytomskie instytucje i środowiska kreujące politykę rynku pracy powinny inicjować i realizować przy udziale publicznych oraz niepublicznych partnerów, specjalne lokalne programy reintegracji i aktywizacji zawodowej, świadczyć usługi doradcze wspierające inicjatywy gospodarcze z obszaru ekonomii społecznej oraz wykorzystywanie dostępnych uniwersalnych instrumentów rynku pracy. W tym kontekście eksperci zauważają możliwość wystąpienia scenariusza pesymistycznego, w którym kolejny upadek przemysłu górniczego i około górniczego, oraz brak wystarczająco dobrej alternatywy minimalizującej negatywne skutki upadku górnictwa, może doprowadzić do pogorszenia i tak już trudnej sytuacji na bytomskim rynku pracy. W kontekście szans odtworzenia w perspektywie 2020 roku utraconych po roku 1989 miejsc pracy eksperci uznali, że Bytom ma szanse zmienić swój charakter społeczno- -gospodarczy z ośrodka poprzemysłowego na miasto małej i średniej przedsiębiorczości i wyspecjalizowanych usług. W opinii ekspertów możliwym wydaje się scenariusz zmian, w którym dzięki specjalnym środkom na rewitalizację Bytom ma szansę zmienić swój wizerunek. Być miastem przyjaznym dla mieszkańców, przedsiębiorców i inwestorów. Jak już zostało wspomniane, inwestycje wsparte przez fundusze unijne są wielką nadzieją na poprawę sytuacji w mieście, zmniejszenie bezrobocia, zmniejszenie problemów związanych z dysfunkcjami społecznymi oraz poprawą jakości życia społecznego. 4. Wnioski Wśród ekspertów uczestniczących w badaniu przeważał klimat pozytywnego postrzegania przyszłego rozwoju miasta. Jest on jednak uwarunkowany koniecznością zmiany wizerunku Bytomia. Jak zostało już w artykule zauważone, wizerunek Bytomia kształtowany na poziomie odbiorcy lokalnego, regionalnego, skończywszy na odbiorcy ogólnopolskim jest niezmiernie negatywny. Kształtuje on postrzeganie miasta jako ubogiego, bez perspektyw rozwojowych, wyludniającego i starzejącego się, doświadczonego liczną gamą społecznych patologii, którego sytuacja ulegnie drastycznemu pogorszeniu w wyniku restrukturyzacji kopalni Bobrek-Centrum. W ocenie ekspertów ten stan musi ulec radykalnej zmianie na rzecz kreowania wizerunku Bytomia jako ośrodka nowoczesnego, o dużym potencjale rozwojowym. W tym kontekście eksperci zauważają liczne pozytywne zmiany i szanse na poprawę sytuacji społeczno-gospodarczej Bytomia. Wiążą je przede wszystkim z celową interwencją, jaką jest włączenie Bytomia do miast objętych programowo OSI oraz własnymi potencjałami. W odniesieniu do tych

67 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 65 potencjałów jednym z najważniejszych jego zasobów w ocenie ekspertów są lokalni bytomscy liderzy instytucjonalni i środowiskowi. Wydaje się, że ta grupa społeczna, przy sprzyjających jej energii środkach finansowych i zaangażowaniu w zachodzące pozytywne zmiany, jest w stanie pomyślnie zrealizować kompleksową rewitalizację Bytomia, miasta które czeka transformacja i szansa na zmianę swojego wizerunku. W ocenie ekspertów, przy pomyślnym zrealizowaniu planów rozwojowych można założyć, że Bytom nie będzie wyludniającym się miastem, na trwałe dotkniętym skutkami likwidacji przemysłu górniczego i ciężkiego, o jednej z najwyższych stóp bezrobocia w województwie śląskim. Przeciwnie, analiza materiału źródłowego ujawnia szanse na nowe pozytywne oblicze miasta. Bytom od nowa to miasto przyszłości, gdzie rozwijać się będą wszystkie dziedziny życia od mieszkalnictwa, placów zabaw po zakłady pracy, przez małe i średnie przedsiębiorstwa produkcyjno-handlowo- -usługowe, po infrastrukturę dróg, instytucje kultury, nauki, edukacji i sportu. W opinii ekspertów, przed Bytomiem lata pracy na rzecz dobrej polityki społeczno-gospodarczej i sprzyjających przyszłemu rozwojowi miasta inwestorów. Jak stwierdza jeden z ekspertów Bytom w nieodległej przyszłości to miasto gdzie chcę żyć i pracować. Literatura Aktywność ekonomiczna ludności w województwie śląskim w III kwartale 2015 r. Urząd Statystyczny w Katowicach. Katowice Bytom Uwarunkowania społeczno-gospodarcze rozwoju Bytomia jako Obszaru Strategicznej Interwencji, wymagającego kompleksowej rewitalizacji, wyd. Urząd Miejski w Bytomiu, Bytom CZARNIK S., TUREK K Aktywność zawodowa Polaków. Praca zawodowa, wykształcenie, kompetencje, wyd. Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości, Warszawa. DOBROWOLSKA M Flexible form of employment in view of unemployment problems in middle age, wyd. Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków. DOBROWOLSKA M Psychological aspects of corporate social responsibility in light of social and vocational integration of groups threatened by social exclusion a case study, wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa. DOBROWOLSKA M Problemy życia zawodowego pracowników zatrudnionych w elastycznych formach perspektywa psychologiczna, wyd. Instytut Studiów Międzynarodowych i Edukacji Humanum, Warszawa. DOBROWOLSKA M On the issues of employment flexibility. Research and conclusions, wyd. Difin, Warszawa. DRABINA J Historia Bytomia , wyd. Towarzystwo Miłośników Bytomia, Bytom. Edukacja dla pracy. Współpraca pracodawców ze szkołami zawodowymi Teraźniejszość i przyszłość, wyd. Krajowy Ośrodek Wspierania Edukacji Zawodowej i Ustawicznej, Warszawa (dostęp, r.). Informacja o funkcjonowaniu górnictwa węgla kamiennego we wrześniu oraz w okresie styczeń wrzesień 2015, wyd. Ministerstwo Gospodarki, Warszawa KILIAN M Starzenie się społeczeństw wyzwaniem dla współczesnego świata, Praca Socjalna nr 1. KŁOSOWSKI F., PYTEK S., RUNGE A., SITEK S., ZUZAŃSKA-ZYŚKO E Rynek pracy w subregionie centralnym województwa śląskiego. Podręcznik dobrych praktyk, Sosnowiec. KOTLORZ D., (red.) Ekonomiczne i społeczne aspekty funkcjonowania współczesnego rynku pracy, UE w Katowicach, Studia Ekonomiczne nr 110. Liczba bezrobotnych w układzie gmin oraz wskaźniki: bezrobocie rejestrowane i obciążenie bezrobociem w układzie gmin, gov.pl/-/ liczba-bezrobotnych-w-ukladzie-gmin-oraz-wskaznikibezrobocie-rejestrowane-i-obciazenie-bezrobociem-w-ukladzie-gmin (dostęp, ). MARSZOWSKI R., (red.) Rynek pracy Bytomia. Szanse i zagrożenia u progu XXI wieku, wyd. GIG, Katowice. MARSZOWSKI R Zapotrzebowanie na kadry kwalifikowane w górnictwie węgla kamiennego. Stan i perspektywy, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Organizacja i Zarządzanie nr 82, Gliwice. MRZYGŁOCKA-CHOJNACKA J Przeobrażenia lokalnych społeczności górniczych. Teoretyczne podstawy analiz, Opuscula Sociologica, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin. Net-Ankiety.Pl,et-ankiety.pl/index.php?id=27ewyjjw1sjw4wzlsznsjxvuivop7ewco. NOWAK K., (red.) Górnicy wykluczeni, ale niezapomniani. Program pozytywny, wyd. GIG, Katowice. RZECHOWSKA E., (red.) Dojrzały pracownik na rynku pracy: Jak zabezpieczyć przed wykluczeniem społecznym osoby 50+?. Wydawnictwo Lubelskiej Szkoły Biznesu, Lublin. Strategia rozwiązywania problemów społecznych Bytomia na lata , Bytom Strategia Rozwoju Bytomia na lata , wyd. Urząd Miasta Bytom, Bytom Strategia rozwoju miasta. Bytom , wyd. Urząd Miejski w Bytomiu, Bytom Strategia zintegrowanych inwestycji terytorialnych subregionu centralnego województwa śląskiego na lata Związek Gmin i Powiatów Subregionu Centralnego Województwa Śląskiego. Gliwice 2015, s. 35. WIŚNIEWSKI Z., ZAWADZKI K. (red) Efektywność rynku pracy w Polsce, wyd. Wojewódzki Urząd Pracy w Toruniu, UMK, Toruń. Artykuł wpłynął do redakcji lipiec 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

68 66 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 UKD (430)(438)(41): /.88 Limity bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych w trudnych warunkach mikroklimatu Safe working time limits for mine rescuers in difficult microclimate conditions mgr inż. Adam Nowak* ) mgr inż. Jan Syty* ) Treść: Referat zawiera skrótowy opis i wyniki badań przeprowadzonych w Niemczech, Anglii i w Polsce w celu wyznaczenia limitów bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych w trudnych warunkach mikroklimatu. Przedstawiono i porównano przykładowe tabele bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych stosowane podczas podziemnych akcji ratowniczych w kilku krajach europejskich. Zamieszczono wnioski postulowane przez autorów badań na podstawie posiadanego doświadczenia praktycznego oraz analizy i oceny otrzymanych wyników badań. Abstract: This paper includes a brief description and results of research conducted in Germany, England and Poland in order to determine safe working time limits for mine rescuers in difficult conditions of microclimate. Examples of tables of safe working times for mine rescuers used during underground rescue operations in several European countries were presented and compared. Conclusions proposed by the authors of the study were formulated on the basis of their practical experience, as well as analysis and evaluation of the test results were performed. Słowa kluczowe: ratownik górniczy, trudne warunki mikroklimatu, badania ratowników w komorach klimatycznych, limity bezpiecznego czasu pracy ratowników Key words: mine rescuer, difficult conditions of microclimatic, examination of rescuers in climate chambers, safe working time limits for mine rescuers 1. Przyczyny podjęcia badań w celu określenia bezpiecznych limitów czasu pracy ratowników górniczych z użyciem aparatów oddechowych 1.1. Ratownictwo górnicze w Niemczech W latach 50., na podstawie praktycznych doświadczeń oraz publikacji z zakresu fizjologii pracy o międzynarodowym zasięgu zostały tabelarycznie zestawione maksymalne okresy przebywania ratowników górniczych w trudnych warunkach klimatycznych. Nieszczęśliwy wypadek ratownika górniczego w wyniku udaru termicznego w roku 1980, jak również większa liczba prawie wypadków podczas akcji w latach następnych, które należy przypisać niedocenianiu wpływu warunków klimatycznych, spowodowały zlecenie wykonania przedsięwzięcia badawczego. W ramach omawianego przedsięwzięcia został zbadany w latach maksymalny możliwy czas pracy ratowników górniczych w trudnych * ) Centralna Stacja Ratownictwa Górniczego S.A. w Bytomiu warunkach klimatu z użyciem aparatu oddechowego typu BG-174 z uwzględnieniem wpływu odzieży ochronnej oraz możliwości zastosowania kamizelek chłodzących Ratownictwo górnicze w Anglii W wyniku pewnej liczby przypadków zapaści u ratowników, spowodowanej prawdopodobnie wykonywaniem ciężkich prac w środowisku o podwyższonej temperaturze z zastosowaniem aparatów oddechowych, zarządzono serię doświadczeń, aby określić dopuszczalną długość czasu, w którym człowiek może podejmować operacje ratownicze w warunkach środowiska o wysokiej temperaturze. Pierwsze z tych doświadczeń były realizowane na początku lat 50. i obejmowały stosowanie aparatów Proto i Aerophor - poprzedników aparatów Aerorlox. Eksperymenty te uzupełniono w końcu lat 60. po dokonaniu wymiany aparatów Aerophor na aparaty Aerorlox. Ratownicy z Brytyjskiego Ratownictwa Górniczego używali przez wiele lat izolujących aparatów oddechowych pracujących w obiegu zamkniętym. Były to dwa

69 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 67 rodzaje aparatów: Proto ze sprężonym tlenem oraz Aerorlox z ciekłym tlenem. Przy stosowaniu aparatów typu PROTO w podwyższonych temperaturach określono dopuszczalne czasy ich użytkowania, podane w tabelach, które przyjęto jako normę. Tabele te, pochodzące z drugiej połowy lat pięćdziesiątych ubiegłego stulecia noszą nazwę Tablic Linda. W środowiskach ratowniczych zaczęły pojawiać się jednak opinie, według których tablice Linda (które przewidziane są dla najtrudniejszych warunków), zostały nadmiernie zaostrzone dla większości sytuacji. Dotyczy to zwłaszcza przypadków, gdy zastępy ratownicze oraz inne brygady pracujące w szczególnie uciążliwych warunkach przeprowadzają często kontrole i pobieranie prób powietrza w rejonach o stosunkowo małej uciążliwości warunków pracy. W konsekwencji tego faktu, podjęto decyzję odnośnie opracowania tablic dla warunków pracy lekko i silnie uciążliwych. W związku z wprowadzeniem nowego typu aparatu oddechowego SEFA, zarządzono w 1987 r. nową serię eksperymentów w celu ustalenia dopuszczalnych czasów użytkowania tych nowych aparatów w warunkach środowiska o podwyższonej temperaturze i wilgotności Ratownictwo górnicze w Polsce Prowadzona statystyka wypadków dla polskiego górnictwa z lat zawiera informacje o 105 śmiertelnych wypadkach ratowników górniczych. Aż 27 wypadków związanych było z wystąpieniem udaru cieplnego, co stanowi ok. 26% ogółu wypadków śmiertelnych. Udar cieplny spowodowany pracą w trudnych warunkach mikroklimatu z użyciem aparatów oddechowych stanowi drugą w kolejności przyczynę (po wybuchach gazów i pyłu 42%) śmierci ratowników podczas akcji ratowniczych w polskich kopalniach. Bezpośrednim impulsem wprowadzenia nowego sprzętu i przeprowadzenia badań z jego wykorzystaniem była tragedia podczas akcji ratowniczej w KWK Niwka Modrzejów w 1998 r. Wnioski Komisji powołanej przez Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego do zbadania przyczyn i okoliczności wypadku zbiorowego w KWK Niwka Modrzejów w 1998 r. wskazywały, że istotnymi czynnikami mającymi wpływ na wypadki ratowników podczas akcji ratowniczej były podwyższona temperatura (26 C 31,5 C) w wyrobisku górniczym i wysoka wilgotność powietrza (95% 98%). Zasłabnięcia i wypadki śmiertelne wśród ratowników biorących udział w tej akcji wywołane były zarówno trudnymi warunkami wentylacyjno-klimatycznymi, jak i oddziaływaniem gorącego powietrza w aparacie W 70, w którym pracują ratownicy górniczy, podczas akcji prowadzonej w atmosferze niezdatnej do oddychania. Kierownik akcji ratowniczej powinien mieć do dyspozycji precyzyjnie określone warunki, w jakich mogą pracować ratownicy podczas akcji ratowniczej, przy czym warunki te powinny określać zarówno wielkość obciążenia energetycznego, czas pracy w tych warunkach, jak i środki poprawiające komfort pracy w aparatach roboczych. W celu poprawy bezpieczeństwa pracy ratowników w trudnych warunkach mikroklimatu i zrealizowania postulowanych wniosków, Centralna Stacja Ratownictwa Górniczego w Bytomiu wprowadziła do wyposażenia nowe rodzaje aparatów oddechowych oraz sprzęt poprawiający komfort pracy. W latach CSRG w Bytomiu wraz z Centralnym Instytutem Ochrony Pracy przeprowadziła badania w komorze klimatycznej w celu określenia dopuszczalnych limitów czasu pracy w trudnych warunkach mikroklimatu. 2. Zestawienie informacji o warunkach prowadzenia badań w Niemczech, Anglii oraz w Polsce Poniżej w tabelach 1, 2 i 3 zestawione zostały informacje na temat przeprowadzonych badań i analiz w celu wyznaczenia bezpiecznych czasów pracy ratowników zaczerpnięte z: (Bresser, Funkemayer 1990, Graveling, Miller 1989, Badania ). Tabela 1. Zestawienie ogólnych informacji o prowadzonych badaniach Table 1. Summary of general information on the research Lp Rodzaj informacji 1 Okres prowadzenia badań Kraj Niemcy Anglia Polska W latach od 1985 r. do 1988 r. 18 miesięcy od VII 1987 r. do II 1989 r. 10 miesięcy od VI 2000 r. do V 2001 r. 2 Liczba wykonanych badań Liczba ratowników uczestniczących w badaniach 4 Miejsce prowadzenia badań Zakres warunków klimatycznych, w których były prowadzone badania Rodzaje odzieży ochronnej używanej podczas badań Rodzaje aparatów oddechowych używanych podczas badań 8 Rodzaje kamizelek chłodzących Brak informacji Komora klimatyczna w stacji ratowniczej w Herne dla 5 osób Temperatura sucha powietrza T s = C Wilgotność 47 70% Prędkość powietrza poniżej 0,1m/s Dwa rodzaje odzieży: - ubrania lekkie, - ubrania przeciwogniowe (NOMEX) Aparaty regeneracyjne tlenowe: BG 174 Kamizelki wodnolodowe 3 typy 27 zawodowych ratowników i 66 z kopalń Komora klimatyczna w stacji ratowniczej w Doncaster Od najniższej T s =40 C przy T w =28 C, do najwyższych T s = 49 C przy T w =41 C Prędkość powietrza poniżej 0,1 m/s Typowe ubranie do prac w trudnym mikroklimacie: szorty, podkoszulek lub T-shirt, skarpety, buty, hełm Aparaty SEFA ze sprężonym tlenem w dwóch trybach pracy. Dawkowanie tlenu: - 5 litrów/min - 10 litrów/min Nie stosowano 30 zawodowych ratowników Komora klimatyczna w CSRG S.A. Bytom dla 3 osób Temperatura sucha powietrza Ts= C Wilgotność 70 95% Prędkość powietrza poniżej 0,1m/s Kompletne ubranie ratownicze z włókien: - naturalnych (impregnowana bawełna), - chemicznych (NOMEX) Bielizna, koszula, skarpety, buty, hełm Aparaty regeneracyjne tlenowe: W-70,W-70 z SAT 2M BG 4EP z wkładem lodowym, Aparat powietrzny butlowy: APS 3N/4080 Kamizelka z wkładami żelowymi

70 68 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Tabela 2. Porównanie warunków prowadzenia badań Table 2. Comparison of conditions during the research Lp Opis 1 Mierzone parametry fizjologiczne 2 Zakładany czas trwania jednego badania Kraj Niemcy Anglia Polska - tętno, - temperatura wewnętrzna ciała (pomiar w rektum), - pomiar ilości wydzielonego potu 120 min ubrania lekkie, 90 min ubrania ognioochronne 3 Wiek badanych ratowników Brak informacji 4 Wskaźnik sprawności ratowników Ilość kombinacji warunków (klimatu, odzieży, aparatów, ciężkości pracy) w jakich prowadzone były badania Częstotliwość badań dla jednego ratownika Średnia liczba badanych ratowników w identycznych warunkach Brak danych w zakresie metody określenia sprawności (1 rodzaj aparatu, 2 rodzaje odzieży 1 obciążenie pracą) - tętno, - temperatura wewnętrzna ciała (pomiar za pomocą techniki izolowanego przewodu słuchowego), - pomiar ilości wydzielonego potu 60 lub 120 min (zależne od wybranego natężenia przepływu tlenu w aparacie oddechowym) lat Śr. 34 lata Harvard Pack Index opisany przez Robertshaw a (1984), Śr. 86,6 ± 6.89 (w skali 74,5 100,5) 48 (12 warunków klimatu, 2 rodzaje aparatów, 2 obciążenia) - tętno, - temperatura wewnętrzna ciała (pomiar w rektum), - ciśnienie tętnicze krwi, - saturacja SpO 2, - EKG, - pomiar ilości wydzielonego potu 120 min lat Śr. 34,9 lat BMI 22,4 32,1 Śr. BMI 27,4 VO 2 max śr. 50,6 (±8.61) ml/kg/min VO 2 max zakres: ml/kg/min 180 (18 warunków klimatu, 4 rodzaje aparatów, 2 rodzaje odzieży 2 obciążenia) Brak informacji 1 raz na tydzień 1 raz na tydzień Brak informacji 12 6 Tabela 3. Warunki bezpieczeństwa prowadzenia badań Table 3. Conditions of safety during the research Lp Kryteria przerwania badań ratownika w komorze klimatycznej 1 Przekroczenie częstotliwości tętna powyżej 2 Wzrost ciśnienia tętniczego krwi - - Kraj Niemcy Anglia Polska 220 wiek ratownika /min 180 /min 175 /min określane przez lekarza indywidualnie dla każdego ratownika 3 Temperatura wewnętrzna ciała powyżej 38,5 C 38,5 C 38,5 C 4 Zaburzenia rytmu pracy serca EKG - - wg interpretacji lekarza nadzorującego badania 5 Złe samopoczucie ratownika lub wyczerpanie pracą (zmęczenie, uczucie nieznośnego gorąca) na żądanie ratownika na żądanie ratownika na żądanie ratownika Podczas przygotowania badań niezwykle istotnym zagadnieniem było określenie rodzaju i natężenia pracy, jaką powinni wykonywać ratownicy w komorach klimatycznych, aby jak najwierniej odwzorować typowe czynności ratownicze wykonywane w akcjach. W każdym przypadku kierowano się wskazaniami najczęściej wykonywanych (typowych) prac ratowniczych oraz możliwościami technicznymi ustawienia tych samych (powtarzalnych czynności) obciążeń dla wszystkich badanych w komorach klimatycznych ratowników. Wybrany system monitorowania (głównie przewodowy) parametrów fizjologicznych stanowił znaczne ograniczenie możliwych do wykonania prac fizycznych. Poniżej przedstawiono informacje na temat stosowanych obciążeń wysiłkiem fizycznym ratowników podczas badań w poszczególnych krajach Badania niemieckie Zbudowano komorę klimatyczną, wewnątrz której możliwe było przeprowadzenie badań testowych pod obciążeniem zespołu ratowników górniczych złożonego z pięciu osób (rys. 1 i 2). Obciążenie rozłożono w taki sposób, że możliwe było osiągnięcie przemiany energii brutto od ok do 1200 kj/h (300 do 330 Wat) przy zużyciu tlenu wynoszącym ok.1 l/min. W publikacji (Bresser, Kampmann 2000) opisującej badania brak szczegółowych danych na temat czynności wykonywanych przez ratowników w komorze klimatycznej. Ratownicy wykonywali zadania w dwóch rodzajach odzieży. W jednym cyklu badań ratownicy wykonywali zadania ubrani w kompletną odzież chroniącą przed ogniem. W drugim cyklu badań ratownicy ubrani byli jedynie w koszule i lekkie szorty Badania angielskie Lekkie warunki w zakresie uciążliwości pracy Procedura pracy w warunkach lekkiej uciążliwości odwzorowana była przez czynności kontrolne, w trakcie których ratownik wyposażony w aparat oddechowy roboczy wchodzi do strefy zagrożenia, wykonuje różne pomiary powietrza

71 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 69 Rys. 1. Ratownicy w ubraniach lekkich Fig. 1. Rescuers in light flimsy clothing Rys. 2. Ubranie płomienioodporne Fig. 2. Rescuer in flame-retardant clothing i pobiera próbki powietrza w określonych przedziałach czasowych. Ratownicy stosowali tlenowy aparat oddechowy typu SEFA. Jest to angielski aparat nadciśnieniowy, pracujący w układzie zamkniętym na bazie O 2 sprężonego w butli tlenowej. Aparat jest wyposażony w pochłaniacz wielokrotnego użytku zawierający absorbent CO 2. Obudowa aparatu (tornister) wykonana jest ze stali nierdzewnej. Pochłaniacz CO 2 również wykonany jest ze stali nierdzewnej i wypełniony wapnem sodowanym. Aparat wyposażony jest w regulator przepływu tlenu z możliwością nastawy na 5 lub 10 l/min. oraz w worek oddechowy specjalnej konstrukcji i schładzacz powietrza oddechowego. Ciężar aparatu ok.16 kg. Wymiary gabarytowe 520 x 610 x 410 mm. Czas ochronnego działania wynosi: przy małym przepływie tlenu 2 godz minut rezerwy; przy dużym przepływie tlenu 1 godz minut rezerwy. Tabela 4 pokazuje szczegółowo prace i harmonogram czasowy, które zostały wybrane dla ustawienia trybu niskiego natężenia przepływu tlenu. Badani ratownicy, chodząc po ruchomej bieżni z prędkością 5 km na godzinę, zatrzymywali się w określonych przedziałach czasowych, w celu wykonania pomiarów temperatur mokrego i suchego termometru z wykorzystaniem higrometru wirującego, pobrania próbek gazu za pomocą pompy CRE (Gresham) lub dokonania pomiaru stężenia gazu przy pomocy wykrywacza i rurki wskaźnikowej Dragera. Badani ratownicy zostali poinstruowani o konieczności zachowywania się w sposób możliwie najbliższy normalnym procedurom roboczym przy stosowaniu każdego z tych urządzeń. Również instruowano ich, aby dokonywali okresowych kontroli aparatów, które mają miejsce w normalnej praktyce roboczej, zachowując się tak, jak gdyby pracowali sami, a nie jako członkowie zespołu Ciężkie warunki w zakresie uciążliwości pracy W ramach scenariusza protokołu robót w uciążliwych warunkach, przedstawionych w tabeli 5, badane osoby przemieszczały się w komorze, wykonując zwroty, dźwigając różne elementy wyposażenia, co zwykle ma miejsce w pracach zespołu ratowników. Ratownicy cyklicznie przenosili pojemniki z pyłem lub piaskiem (typu Maxman, Novox) oraz bloczki Aglite. Czynności te symulowały standardowe prace wykonywane podczas transportu materiału do budowy tam izolacyjnych. Następnie przez pewien czas ratownicy budowali tamę z bloków Aglite. Po odpowiednio długim czasie budowania, osoby badane miały za zadanie pomagać przy przenoszeniu rannych kolegów poza rejon zagrożenia, po czym ponownie dźwigały nosze i inne elementy wyposażenia. W ramach sesji dla dwugodzinnego (maksymalnie) badania przy niskim natężeniu przepływu tlenu (aparaty SEFA, dawkowanie tlenu 5 litrów/min), część tych sekwencji była powtarzana. W trakcie Tabela 4. Protokół robót w warunkach pracy lekkiej, tryb niskiego natężenia przepływu Table 4. Protocol of works in conditions of light work, low-flow rate mode Chodzenie z prędkością 5 km/godzinę po poziomej bieżni ruchomej Czynność Czas trwania czynności, min Całkowity czas trwania, min Próby higrometryczne 6 0 Chodzenie 12 6 Zatrzymanie 2 18 Pobieranie prób pompką CRE Chodzenie Zatrzymanie 2 47 Pobieranie prób wykrywaczem i próby higrometryczne Chodzenie Zatrzymanie 2 76 Pobieranie prób pompką CRE Chodzenie Zatrzymanie Pobieranie prób wykrywaczem i próby higrometryczne Koniec - 120

72 70 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Tabela 5. Protokół robót w warunkach pracy silnie uciążliwej, tryb wysokiego natężenia przepływu Table 5. Protocol of works in conditions of heavy work, high-flow rate mode Chodzenie z prędkością 3,3 km/godzinę po bieżni o nachyleniu 7% Czynność Czas trwania czynności, min Całkowity czas, min Chodzenie, przenoszenie Maxmana 5 0 Pozostawienie Maxmana, przenoszenie Novoxa 5 5 Zatrzymanie się, wykonanie próby higrometrem, oczyszczenie 5 10 terenu i odpoczynek Budowa tamy Zatrzymanie, wykonanie próby higrometrem i odpoczynek 5 35 Transport noszy przy 0% pochyleniu 4 40 Odpoczynek 1 44 Chodzenie, przenoszenie Maxmana 3 45 Pozostawienie Maxmana, przenoszenie Novoxa 3 48 Zatrzymanie się, higrometr i odpoczynek 3 51 Chodzenie, przenoszenie Maxmana 3 54 Pozostawienie Maxmana, przenoszenie Novoxa 3 57 Koniec sesji - 60 poniższych symulacji, osoba badana rozpoczynała sesję chodząc po bieżni ruchomej o nachyleniu 7% i z prędkością 3,3 km/godzinę. Po przybyciu na miejsce pracy, osoba badana zatrzymywała się, odstawiała pojemnik i wykonywała odczyty temperatur mokrego i suchego termometru z wykorzystaniem higrometru wirującego. Po krótkim odpoczynku, badana osoba przystępowała do budowania tamy. W tym zadaniu należało podnieść 30 bloków kompozytu Aglite, z których każdy ważył około 25 kg, ze stojaka na podłodze komory i przenieść je na odległość około 4 metrów na platformę znajdującą się na wysokości około 85 cm. Bloki miały zostać ułożone na tej platformie w stos w celu zbudowania tamy. Gdy wszystkie bloki zostały przeniesione, badana osoba miała za zadanie powrócić do miejsca wyjściowego. Po krótkim odpoczynku, w którym wykonywany był następny odczyt higrometru, badana osoba chodziła po bieżni dźwigając nosze (rys. 3). W celu zasymulowania transportu na noszach, rama noszy została odcięta, a jedna para nosideł zwisała przykręcona do stojaka sztywno zamocowanego do podłogi i sufitu komory. Ołowiany ciężarek został sztywno zawieszony na noszach dając na uchwycie obciążenie 34 kilogramów, co stanowiło ekwiwalent połowy standardowej wagi człowieka, branej pod uwagę w czynnościach szkoleniowych ratowników. W ten sposób możliwe było zasymulowanie na bieżni przenoszenia noszy przez dwie osoby. Ten element chodzenia realizowany był na bieżni usytuowanej poziomo, wszystkie pozostałe były wykonywane z zastosowaniem pochylenia 7 %. Po wykonaniu swojego zadania z noszami, osoba badana przenosiła pojemniki Maxman i Novox na przemian z zaplanowanymi odpoczynkami, ponawiając symulację normalnej praktyki roboczej pod ziemią. Podobnie jak w przypadku prac o lekkiej uciążliwości, część protokołu została powtórzona w celu zapewnienia minutowego (maksymalnie) czasu trwania dla sesji realizowanej w trybie niskiego natężenia przepływu tlenu w aparatach typu SEFA Badania polskie Rys. 3. Ratownik w lekkim ubraniu w komorze klimatycznej w Doncaster Fig. 3. Rescuer in light clothing in a climatic chamber in Doncaster Tabela 6. Obciążenie pracą umiarkowaną Table 6. Moderate workload W komorze klimatycznej badano trzech ratowników jednocześnie (rys. 4). W czasie badań ratownicy przez 5 nim wykonywali naprzemiennie pracę z zadanym obciążeniem, a następnie przez 2 minuty odpoczywali. Po dwóch pięciominutowych cyklach pracy następowała rotacja ratowników na stanowiskach, co wiązało się z 3-minutową przerwą. Badanie kontynuowano poprzez kolejne cykliczne rotacje ratowników na stanowiskach, z zachowaniem 5-minutowych okresów pracy oraz 2- lub 3-minutowych odpoczynków. Prowadzono odrębne badania dla dwóch różnych poziomów obciążenia. Rodzaj stanowiska Parametr Wartość i jednostka Bieżnia ruchoma Prędkość marszu / nachylenie bieżni 3 km/h, 5% Rower ergometryczny Obciążenie 100 W Podnoszenie sztangi 25 kg Częstotliwość podnoszenia 20 razy/min

73 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 71 Tabela 7. Obciążenie pracą ciężką Table 7. Heavy workload Rodzaj stanowiska Parametr Wartość i jednostka Bieżnia ruchoma Prędkość marszu / nachylenie bieżni 4 km/h, 10% Rower ergometryczny Obciążenie 125 W Podnoszenie sztangi 25 kg Częstotliwość podnoszenia 25 razy/min Rys. 4. Ratownicy na stanowiskach wysiłkowych w komorze klimatycznej w Bytomiu Fig. 4. Rescuers during physical exercises in a climatic chamber in Bytom 3. Analizy wyników badań Uzyskane zbiory wyników badań dla poszczególnych kombinacji warunków środowiska, obciążenia pracą i zastosowanych aparatów oddechowych oraz odzieży poddane zostały analizie statystycznej w celu obliczenia wartości bezpiecznych limitów czasu pracy dla ogółu ratowników górniczych w danym kraju. Dla każdej serii doświadczeń wykonanych w Niemczech został wyliczony średni czas trwania ćwiczenia oraz odchylenie standardowe. Maksymalny czas przebywania w akcji dla tej wartości wynika wówczas ze średniego czasu trwania ćwiczenia pomniejszonego o wielkość odchylenia standardowego. Matematyczna korelacja maksymalnych czasów przebywania w akcji względem warunków klimatycznych została określona za pośrednictwem regresji. W charakterze punktu wyjścia posłużyła tu funkcja potęgowa. Po ustaleniu współzależności matematycznych możliwym stało się zestawienie w tabeli maksymalnego czasu przebywania służb ratowniczych w akcji w zależności od klimatu. W celu matematycznego opisania warunków klimatycznych jako sumaryczny wymiar klimatu został wybrany wskaźnik WD, opisany następującą zależnością: WD = 0,85 T w + 0,15 T s, gdzie: T w temperatura na termometrze wilgotnym (mokrym), C; T s temperatura na termometrze suchym, C. Przydatność wskaźnika WD jako sumarycznego wymiaru klimatu dla omawianych tu pomiarów została zbadana w trzech seriach doświadczeń - przy różnych temperaturach termometru suchego i termometru wilgotnego i jednakowym wskaźniku WD - w trakcie badań 82 osób. Dla omawianych trzech serii doświadczeń określono porównywalne okresy trwania badań; wyniki znajdowały się wewnątrz obrębu

74 72 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 odchyleń standardowych. Tak więc wyniki określone podczas różnych serii doświadczeń w ustalonych warunkach klimatycznych mogą zostać przeniesione do warunków klimatycznych o takim samym wskaźniku WD, lecz o różnych temperaturach termometru suchego i termometru wilgotnego. Badania prowadzone w Anglii pozwoliły na aktualizację dotychczas stosowanych tablic Linda (opracowanych w latach ). Wykresy czasów granicznych w funkcji temperatury klimatu poddane zostały analizie statystycznej w celu wyznaczenia krzywych (rys. 5). Autorzy również posłużyli się wskaźnikiem WD, by opisać warunki klimatyczne. Opisy rozkładu wartości wokół tych krzywych zostały wykorzystane do naniesienia 95% przedziałów ufności. Dolna krzywa (97,5 percentyl) przedziału ufności została wykorzystana do wyprowadzenia czasów roboczych dla serii temperatur termometrów wilgotnego i suchego na wzór oryginalnych tablic Proto, zarówno dla ciężkich, jak i lekkich warunków pracy. Porównanie czasów roboczych dla 97,5 percentylu z maksymalnymi bezpiecznymi okresami dopuszczonymi dla aparatów Proto, wskazało iż te dopuszczone dla aparatów Proto czasy były dłuższe niż czasy dla 97,5 percentylu przy wyższych temperaturach. Ujęto to jako funkcję niższego kryterium granicznego temperatury ciała przyjętego w bieżących badaniach oraz wykorzystania pomiarów temperatury dokonanych w przewodzie słuchowym w miejsce temperatur mierzonych w odbycie. W wyniku tych analiz, Brytyjskie Służby Ratownictwa Górniczego i Służby Medyczne, w konsultacji z Inspektoratem Górnictwa Węglowego i Skalnego oraz przeprowadzającym badania Instytutem Medycyny, zdecydowały o przyjęciu czasów roboczych stanowiących połączenie tych dwóch zestawów danych. Pomocny dla takiej decyzji okazał się brak jakichkolwiek dowodów na istnienie problemów związanych z wysokimi temperaturami przy eksploatacji aparatów Proto od wprowadzenia tych tablic przed ponad 30 laty. Tabela 8. Maksymalny czas przebywania w akcji przy zastosowaniu lekkiego ubrania i ubrania przeciwogniowego Table 8. Maximum residence time in emergency work using light clothing and fire-retardant clothing WD [ C] Osobobadania [n] Odzież lekka Maksymalny czas przebywania w akcji [min] Odzież lekka z kamizelką chłodzącą Osobobadania [n] Maksymalny czas przebywania w akcji [min] Odzież przeciwogniowa Osobobadania [n] Maksymalny czas przebywania w akcji [min] Odzież przeciwogniowa z kamizelką chłodzącą Osobobadania [n] Maksymalny czas przebywania w akcji [min] 23, , , , , , , , , , Rys. 5. Czasy robocze w funkcji wskaźnika WD dla ciężkich warunków pracy (Graveling, Miller 1989) Fig. 5. Working time as a function of WD ratio for heavy operating conditions (Graveling, Miller 1989)

75 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 73 W Polsce, na podstawie przebiegu temperatury wewnętrznej ciała ratownika wyznaczana była prosta regresji o równaniu (rys. 6), y=a+bx gdzie: a temperatura wewnętrzna ciała ratownika, z którą b rozpoczynał badanie. współczynnik dynamiki przyrostu temperatury wewnętrznej ciała ratownika. Następnym krokiem było obliczenie czasu przyrostu temperatury wewnętrznej ciała ratownika od temperatury początkowej do temperatury granicznej 38,5 C, przy której ratownik kończył badanie i był wycofywany z komory (rys. 7). Przekroczenie wartości podanej temperatury granicznej grozi ratownikowi udarem cieplnym. Wyżej wymieniony czas liczony jest z określonym błędem wynikającym z błędu odczytu, niedokładności aparatury pomiarowej oraz z błędu dopasowania prostej regresji y=a+bx do rzeczywistego przebiegu temperatury wewnętrznej. Powyższa analiza przeprowadzana była dla każdego osobo-badania. Kolejnym krokiem jest naniesienie na wykres wszystkich osobo-badań dla danej temperatury, wilgotności, ubrania, aparatu i rodzaju pracy oraz aproksymacja tych danych krzywą funkcji potęgowej, która najlepiej aproksymuje ww. dane. Równanie z założonym przedziałem ufności dla danej populacji ratowników biorących udział w badaniach w danych warunkach pracy i sprzętu służyło do określenia dopuszczalnego czasu bezpiecznego przebywania ratowników w trudnych warunkach mikroklimatu. Podsumowując analizy, zestawiono tabelarycznie wyniki badań dopuszczalnego czasu pracy w: Niemczech (tab. 9), Anglii (tab. 10) i Polsce (tab. 11). Rys. 6. Wyznaczenie regresji liniowej dopasowującej do przebiegu temperatury wewnętrznej ciała ratownika (Badania 2001) Fig. 6. Determination of linear regression conforming to the rescuer s core body temperature (Research 2001) Rys. 7. Czas, w którym temperatura wewnętrzna ciała ratownika osiąga 38,5 C dla aparatu W-70 przy pracy umiarkowanej w ubraniu zwykłym (Badania 2001) Fig. 7. Duration in which rescuer s core body temperature reaches 38.5 C for the breathing apparatus W-70, in usual clothes, middling workload (Research 2001)

76 74 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Tabela 9. Określenie maksymalnego czasu przebywania w akcji w minutach, dla lekkiego ubrania bez użycia oraz z użyciem kamizelki chłodzącej Table 9. Determination of maximum residence time in emergency work in minutes, for light clothing without using a cooling vest Tabela 10. Dopuszczalne czasy robocze dla aparatów SEFA w podwyższonych temperaturach, praca ciężka Table 10. Permissible working times for SEFA apparatuses at elevated temperatures, heavy work T s T w 23 * * * * 120 minut lub dłużej 4. Porównanie stosowanych limitów bezpiecznych czasów pracy dla ratowników górniczych w Niemczech, Anglii i Polsce Zamieszczona poniżej tabela 12 i rys. 8 zawierają przykładowe porównawcze zestawienie przyjętych do stosowania w danych krajach limitów bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych. Porównano limity bezpiecznego czasu pracy dla: typowego zakresu warunków klimatycznych występujących w akcjach ratowniczych, podobnych wartości obciążenia ciężką pracą fizyczną, użytkowania aparatów regeneracyjnych (różnych typów, jednak o podobnym oddziaływaniu na organizm ratownika), odzieży z włókien naturalnych (znaczne różnice wynikające z przyjętych w danym kraju standardów). Różnice limitów bezpiecznego czasu pracy (pokazane na rysunku 8) pomiędzy poszczególnymi krajami zawierają się w zakresie od 50% (dla niższych temperatur) do 5% (dla wyższych wartości temperatur). Prawdopodobnie największy wpływ na rozbieżność wyników miały: przyjęte różne scenariusze obciążenia pracą fizyczną ratowników podczas badań w komorach dla odwzorowania pracy ciężkiej w warunkach kopalnianych, użytkowanie różnych zestawów odzieży z włókien naturalnych i odmienne standardy w zakresie odzieży ochronnej stosowane w różnych krajach, metody pomiaru temperatury wewnętrznej ciała - przyjęta do badań w Anglii metoda pomiaru temperatury w kanale usznym mogła być przyczyną wygenerowania najkrótszych czasów (przyrost temperatury w kanale usznym

77 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 75 Tabela 11. Bezpieczny czas pracy przy obciążeniu pracą umiarkowaną w ubraniu z włókien naturalnych Table 11. Safe working time at moderate workload in clothing made of natural fibers Rodzaj aparatu W-70 W-70 + SAT+ kamizelka BG-4 + kamizelka Aparat powietrzny butlowy W-70 W-70 + SAT+ kamizelka BG-4 + kamizelka Aparat powietrzny butlowy W-70 W-70 + SAT+ kamizelka BG-4 + kamizelka Aparat powietrzny butlowy Ts [ C] 95% 85% 70% Maksymalny czas przebywania w akcji dla aparatów tlenowych 120 min., a dla aparatu powietrznego 90 min szybszy niż w rektum, ze względu na trudności z pełnym wyizolowaniem kanału usznego od wpływu parametrów środowiska zewnętrznego). W przedziale ekstremalnie trudnych warunków mikroklimatu zauważalna jest zbieżność wyników osiągniętych w różnych krajach, co prawdopodobnie związane jest z dominującym wpływem parametrów środowiska na bilans termiczny organizmu. Ustalone krótkie czasy pracy ratowników w tych ekstremalnych warunkach mogą być wydłużone jedynie przez podjęcie dodatkowych działań np. poprzez zastosowanie kamizelek schładzających i środków poprawiających oddychanie w aparatach regeneracyjnych. 5. Wnioski zgłaszane przez prowadzących badania 5.1. Badania niemieckie W przypadku uczestnictwa w akcjach przeprowadzanych w utrudnionych warunkach klimatycznych, podczas których według oceny ogólnych warunków akcji może zostać wykluczone niebezpieczeństwo wystąpienia eksplozji, uczestnicy akcji powinni działać w ubraniach lekkich. W sytuacji występowania zagrożenia wybuchem ratownicy muszą założyć ubrania ognioochronne. Wodnolodowe kamizelki chłodzące mogą zostać założone dodatkowo w przypadku obydwu rodzajów odzieży. Użycie ubrań ognioochronnych wymaga przeprowadzenia badań również przy wartościach wskaźnika WD mniejszych niż 30,5 C, w związku z tym, że izolujące działanie odzieży ochronnej powoduje wytworzenie się pod ubraniem mikroklimatu bardziej uciążliwego dla osoby badanej aniżeli warunki otoczenia. Maksymalny czas przebywania w akcji wynoszący 90 minut osiągany jest dopiero przy wartościach klimatycznych o wskaźniku WD mniejszym niż 22 C. Standardowa odzież ochronna dla członków zespołów ratownictwa górniczego, dająca się w razie zagrożenia wybuchowego szybko przekształcić w kompletne ubranie ognioochronne powoduje przy akcjach ratownictwa górniczego występowanie dużego obciążenia klimatycznego. W związku z tym przyjazd zespołu ratownictwa górniczego wyposażonego w tę odzież jest wprawdzie nie do uniknięcia, jednakże w przypadku akcji w utrudnionych warunkach klimatycznych, w zależności od oceny sytuacji ogólnej, powinna być stosowana, gdy to możliwe, lekka odzież ochronna.

78 76 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Tabela 12. Zestawienie limitów bezpiecznego czasu pracy w różnych krajach* Table 12. Summary of safe working time limits in different countries T s = T w Limit bezpiecznego czasu pracy ratowników [min] [ st. C] Niemcy Anglia Polska *W warunkach % wilgotności, praca ciężka z użyciem aparatów regeneracyjnych, odzież z włókien naturalnych, bez kamizelek chłodzących Przeprowadzono badania porównawcze trzech kamizelek chłodzących wodnolodowych, pochodzących od różnych wytwórców. Okresy trwania doświadczeń dla różnych kamizelek chłodzących w takich samych warunkach klimatycznych nie pozwoliły na stwierdzenie znaczących różnic - kamizelki pod względem skuteczności chłodzącej były równe. Przebieg temperatur ciała charakteryzuje się podobnym tempem wzrostu dla ćwiczeń z kamizelkami chłodzącymi oraz bez nich do trzydziestej minuty przebywania w akcji. Później średnie wartości z kamizelką chłodzącą wykazują bardziej spłaszczony przebieg. W przypadku doświadczeń bez kamizelki chłodzącej granica 38,5 C mierzonej w odbycie temperatury ciała, przy której przerywa się badania, była osiągana wyraźnie wcześniej. Podczas gdy w przypadku doświadczeń bez kamizelki chłodzącej obserwowany był jeszcze dalszy przyrost tej wartości w fazie odpoczynku, spadek wartości przy stosowaniu kamizelki chłodzącej następuje natychmiast po rozpoczęciu fazy odpoczynku. Również średnie wartości częstotliwości bicia serca wykazują mniejszy wysiłek w przypadku noszenia kamizelki chłodzącej. Wszystkie osoby, na których przeprowadzono badania, oceniały noszenie kamizelek chłodzących jako czynnik istotnej poprawy komfortu. W akcjach służb ratownictwa górniczego w utrudnionych warunkach klimatycznych w kilku przypadkach noszono zmoczoną bieliznę frotte. Opierano się przy tym na przekonaniu o ochładzaniu generowanym wskutek parowania mokrej odzieży. Odpowiednio do tego została w komorze klimatycznej przeprowadzona seria doświadczeń z 25 osobo-badaniami w temperaturze 45 C i przy wilgotności względnej 71%. Wyniki tej serii wykazały, że nie występuje odparowanie, dostateczne dla dostrzeganego chłodzenia ciała. W efekcie noszenie przemoczonej odzieży podczas akcji w wyrobiskach podziemnych zostało uznane za mijające się z celem. W 30 osobo-badaniach prowadzonych w odzieży lekkiej wykonano doświadczenia podwójne. Po ćwiczeniu Rys. 8. Porównanie limitów bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych Fig. 8. Comparison of safe working time limits for mine rescuers

79 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 77 w komorze klimatycznej i następującej potem dwugodzinnej przerwie na odpoczynek, przeprowadzano w takich samych warunkach klimatycznych dalsze ćwiczenie. Podczas gdy pierwsze doświadczenie przerwano po osiągnięciu maksymalnego czasu przebywania w akcji, w drugim po przerwie badania przeprowadzono indywidualnie aż do momentu osiągnięcia kryterium przerwania doświadczenia. Przyrosty aktualnej częstotliwości uderzeń serca oraz ciepłoty ciała mierzonej w odbytnicy dla pierwszego i drugiego badania były porównywalne. Wobec tego, że drugie ćwiczenie kontynuowano aż do momentu osiągnięcia kryteriów przerwania doświadczeń, faza odpoczynku wykazuje odpowiednio wyższe wartości dla ćwiczenia drugiego. Zakładany maksymalny czas uczestnictwa w akcji był więc w przypadku drugiego ćwiczenia osiągany bądź też nawet przekraczany. Po wykonanych badaniach można stwierdzić, że czas odpoczynku trwający 2 godziny wystarcza, by możliwe było drugie uczestnictwo w akcji o takim samym okresie trwania Badania angielskie W wyniku badań, podano zalecenie, aby kierownictwo służb ratowniczych dokonało przeglądu procedur przyjętych do oceny kandydatów na ratowników w trakcie wstępnego szkolenia, w celu dokonania próby identyfikacji i eliminacji tych, którzy wydają się być nieodpowiedni do pracy w warunkach podwyższonej temperatury. Można to uznać za pewien rodzaj nieformalnego zastosowania koncepcji testu tolerancji wysokich temperatur. W sprawozdaniach dotyczących przygotowania dopuszczalnych czasów użytkowania dla aparatów Proto i Aerorlox zasugerowano konieczność rozważenia wprowadzenia takich testów. Powinny one wykluczyć ze Służb Ratowniczych osoby szczególnie podatne na oddziaływanie wysokich temperatur, które nie mogą bezpiecznie pracować przez taki sam okres jak inni. Przeprowadzający badania zalecili również dokonanie przeglądu procedur i wytycznych dotyczących egzaminowania ratowników przez Brytyjskie Służby Ratownictwa Górniczego. Zalecono przekazywanie ratownikom wytycznych dotyczących przyjmowania płynów, spożywania alkoholu itp., przed i po użyciu aparatu oddechowego Badania polskie Prace wykonywane przez ratowników w górniczych aparatach regeneracyjnych i powietrznych butlowych podczas akcji ratowniczych: w warunkach temperatury powyżej 25 C, mierzonej termometrem suchym i wilgotności względnej przekraczającej 50 %, w ubraniach z włókien chemicznych, warunkach temperatury powyżej 30 C mierzonej termometrem suchym i wilgotności względnej powyżej 60 %, w ubraniach z włókien naturalnych, należy traktować jako akcje ratownicze prowadzone w trudnych warunkach mikroklimatu. Prace wykonywane przez ratowników górniczych w akcjach ratowniczych w aparatach regeneracyjnych, bez stosowania środków poprawiających komfort oddychania oraz warunki mikroklimatu w miejscu pracy ratowników, można prowadzić wyłącznie w atmosferze, w której temperatura mierzona termometrem suchym nie przekracza 35 C, a wilgotność względna nie przekracza 60 %. Wzrostowi temperatury wewnętrznej ciała (powyżej 1 C) podczas badań w komorze klimatycznej towarzyszył wyraźny wzrost wartości tętna. Analiza wyników badań prowadzona pod tym kątem wskazuje na zależność między wzrostem wartości tętna oraz przyrostem temperatury wewnętrznej ciała. Jednostkowe zużycie powietrza dla aparatów z obiegiem otwartym dobrze odzwierciedla poziom obciążenia ratowników pracą. Analiza wyników badań wykazała jednoczesne zwiększenie średniego zużycia powietrza wraz ze wzrostem obciążenia oraz wyraźny spadek średniego zużycia powietrza w okresach odpoczynku. Z uzyskanych wyników badań można wysnuć wniosek, że czas pracy ratowników w trudnych warunkach mikroklimatu w zakresie temperatur do 33 C i wilgotności do 85% z użyciem aparatów powietrznych o obiegu otwartym jest limitowany głównie zapasem powietrza w butlach. Dla aparatów powietrznych stosowanych w ratownictwie górniczym zużycie powietrza następuje szybciej niż może wystąpić przekroczenie bezpiecznych poziomów parametrów fizjologicznych. Systematyczna kontrola zapasu powietrza stanowi podstawowy element bezpieczeństwa pracy ratowników. Praca ratowników w ekstremalnie trudnych warunkach mikroklimatu, tj. w temperaturach powyżej 33 C i wilgotności powyżej 85% wymaga kontroli parametrów fizjologicznych, gdyż dopuszczalne czasy pracy (ze względu na kryteria fizjologiczne) mogą być krótsze od czasu ochronnego działania aparatów powietrznych butlowych. Praca ratowników z użyciem aparatów regeneracyjnych, tj. z obiegiem zamkniętym (w trakcie badań używano aparaty typu W-70 i BG-4) wymaga monitorowania parametrów fizjologicznych organizmu w całym zakresie temperatur i wilgotności otoczenia zdefiniowanych jako trudne warunki mikroklimatu. Analiza przeprowadzonych wyników badań wykazała dla obu typów aparatów, że czas ich ochronnego działania był zawsze dłuższy niż czas, po którym występują przekroczenia dopuszczalnych wartości parametrów fizjologicznych lub w czasie krótszym niż 120 min następowało wyczerpanie i zmęczenie ratownika. Uzyskane wyniki potwierdzają słuszność przyjętej w przepisach ratowniczych zasady ograniczenia czasu pracy ratownika w aparacie oddechowym do 2 godzin, niezależnie od warunków środowiska, rodzaju odzieży lub ciężkości pracy. Wszyscy uczestnicy badań po przepracowaniu 120 min w komorze klimatycznej określali swój stan jako stan zmęczenia lub wyczerpania sił. Suma procentowego udziału przypadków niebezpiecznego wzrostu wartości tętna i wzrostu ciśnienia tętniczego krwi podczas badań w komorze klimatycznej wyniosła 8,2% ogółu badań i była częstszą przyczyną przerwania badań niż niebezpieczny wzrost temperatury wewnętrznej ciała. Z tego względu należy dążyć do opracowania aparatury i metod ciągłego monitoringu wartości tętna, ciśnienia tętniczego krwi, temperatury wewnętrznej ciała podczas pracy ratowników w trudnych warunkach mikroklimatu. Najczęstszą przyczyną przerwania badań było subiektywnie odczuwane przez ratowników zmęczenie. W wyniku zmęczenia wcześniej (w czasie krótszym niż 120 min) zakończono 47% wszystkich prowadzonych badań. Ratownicy zgłaszający ogólne zmęczenie i wyczerpanie wskazywali jako szczególnie męczące stanowisko podnoszenia sztangi w rytmie podawanym przez metronom. Drugim istotnym powodem przerwania badań na stanowisku w komorze klimatycznej (12,3% ogółu badań) było wyczerpanie zapasu powietrza w stosowanych aparatach butlowych powietrznych. Czas ochronnego działania tych aparatów podawany przez producenta wynosi 130 min dla średniego zużycia powietrza 30 dm 3 /min. Podczas

80 78 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 wykonywania przez ratowników prac na stanowiskach ćwiczebnych w komorze klimatycznej średnie zużycie powietrza dla różnych warunków badań (temperatury, wilgotności, odzieży, ciężkości pracy) zmieniało się w przedziale od 35 dm 3 /min do 60 dm 3 /min. Na podstawie przeprowadzonych badań określono czas ochronnego działania tych aparatów (w warunkach ich zastosowania w górnictwie) do 90 min. Analiza intensywności wydzielania potu przez ratowników wykazała przekroczenia w stosunku do normy PN-EN Ilość potu wydzielona podczas ekspozycji na gorące środowisko u osób zaaklimatyzowanych nie powinna przekraczać 780 g/h, natomiast niebezpieczeństwo stanowi intensywność pocenia 1040 g/h. W przeliczeniu na minutę podane wartości stanowią odpowiednio 13 g/min oraz 17,3 g/min. Podczas badań przy temperaturach powietrza od 22 C do 28 C w większości wyników intensywność wydzielonego potu była mniejsza od 10 g/min. Przy temperaturze powietrza równej 33 C i wyższej ilość wydzielonego potu w większości przypadków przekraczała 10 g/min, często nawet dwukrotnie. Na tej podstawie zasugerowano przyjęcie następującej reguły: W trudnych warunkach mikroklimatu ratownik może być zatrudniony tylko jeden raz w ciągu 24 godzin. Od zasady tej można odstąpić jedynie w razie nagłej konieczności ratowania życia ludzkiego lub w innych uzasadnionych przypadkach, gdy lekarz w bazie nie stwierdzi przeciwwskazań do ponownego zatrudnienia ratowników. 6. Podsumowanie Przedstawione powyżej badania wykonane w celu określenia limitów bezpiecznego czasu pracy ratowników górniczych pokazują dużą złożoność opisywanych mechanizmów fizjologicznych i środowiskowych. Ponadto zastosowanie techniki i materiałów (o nieliniowych charakterystykach pracy), tj: odzieży, aparatów i sprzętu poprawiającego komfort pracy dodatkowo komplikuje opisy zachodzących zjawisk. Charakterystyczne jest występowanie wielu zmiennych mających wpływ na końcowy wynik. Dlatego wyznaczone eksperymentalnie tabele limitów bezpiecznego czasu pracy należy stosować z dużą ostrożnością. Wyniki są sprawdzone i prawdziwe, jednak tylko dla warunków podobnych do tych jakie zostały zasymulowane w komorach klimatycznych. Należy podkreślić, że w komorach stosowano częste przerwy w pracy. Jeżeli w rzeczywistych warunkach (np. długi pilny transport poszkodowanego na noszach), występuje potrzeba ciągłego wysiłku ratowników, należy skierować do zadania dwa zastępy ratownicze, aby umożliwić ratownikom cykliczny odpoczynek, gdyż ciągła bardzo ciężka praca może spowodować udar cieplny w czasie znacznie krótszym niż wyznaczone limity. Zdaniem autorów w celu dokładniejszego oszacowania bezpiecznego czasu pracy ratowników zachodzi potrzeba wykorzystania dodatkowo metod analitycznych, np. opisanych w PN-EN ISO 7933 (2005) oraz w British Standard BS 7963:2000. Ponadto konieczne jest kontynuowanie badań w tym zakresie ze względu na pojawienie się nowych rozwiązań technicznych, np.: nowe rodzaje aparatów, tkanin i konstrukcji odzieży, aktywne elementy (urządzenia) chłodzące, kamizelki chłodzące z wkładami dwufazowymi. Na razie brak dokładnych informacji na temat ich wpływu na bilans termiczny organizmu ratownika. Pracę niniejszą wykonano ze środków Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach tematu: Modelowanie wymiany ciepła między organizmem górnika a otoczeniem jako podstawa oceny mikroklimatu w gorących wyrobiskach kopalń głębokich (3396/B/T02/2011/40) Literatura 1. BRESSER G., KAMPMANN B Normy czasu pracy (ograniczonego przebywania) podczas akcji ratowniczych w kopalniach, w warunkach wysokich temperatur i wysokiej wilgotności atmosfery otoczenia w kopalniach węgla w Niemczech Międzynarodowa konferencja na temat Ratownictwa Górniczego, Bytom- Lubliniec-Kokotek, Materiały konferencyjne, biblioteka CSRG S.A. 2. BRESSER G., FUNKEMAYER M. 1990: Bestimmung der Einsatzdauer der Grubenwehr. Glückauf-Forschungshefte nr GRAVELING R.A., MILLER B.G Permissible wearing times for rescue personnel using a new self-contained breathing apparatus. Institute of Occupational Medicine, Edinburgh, Report No. TM/89/ Badania bezpiecznego czasu pracy ratowników w trudnych warunkach mikroklimatu Praca Badawczo-Rozwojowa, CSRG i CIOP, 2001 r. Archiwum CSRG S.A. w Bytomiu. Normy: PN-EN ISO 7933:2005, Ergonomics of the thermal environment Analytical determination and interpretation of heat stress using calculation of the predicted heat strain PN-EN 12515:2002, Środowiska gorące Analityczne określenie i interpretacja stresu cieplnego z wykorzystaniem obliczenia wymaganej ilości potu BS 7963: 2000, Ergonomics of the thermal environment-guide to the assessment of heat strain in workers wearing personal protective equipment

81 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 79 Stres zawodowy u górników - badania ankietowe pracowników kopalni węgla kamiennego UKD : /.44 Occupational stress in the work of miners - a survey on coal mine workers Dr inż. Anna Morcinek-Słota* ) Mgr inż. Michał Piecha** ) Treść: W artykule przedstawiono problematykę związaną ze stresem zawodowym wśród pracowników jednej z kopalń węgla kamiennego. Omówiono ogólne pojęcie stresu oraz stresu zawodowego, jak również stresorów, czyli bodźców, które wywołują reakcję organizmu. Przedstawiono także wyniki badań ankietowych odnośnie stresu zawodowego wśród pracowników analizowanej kopalni. Omówiono czynniki, które przyczyniają się do powstania stresu zawodowego, ich skutki oraz sposoby przeciwdziałania nadmiernej reakcji stresowej. Abstract: This paper presents the problems associated with occupational stress among the employees of one of the coal mines. It describes the general concept of stress and occupational stress, as well as stressors or stimuli that elicit the body. We have presented the results of a survey regarding occupational stress among employees of the analyzed the coal mine. The factors which contribute to the formation of occupational stress, its effects and ways of counteracting excessive stress response have been discussed. Słowa kluczowe: stres, stres zawodowy, stresory, ankieta Key words: stress, occupational stress, stressors, questionnaire 1. Wprowadzenie Z pojęciem stresu bardzo często spotykamy się w naszym życiu codziennym. Z reguły kojarzymy stres z negatywnymi, niepożądanymi skutkami jego oddziaływania. Niewiele osób wie, że pojęcie to jest neutralne. Tak naprawdę wyróżnia się bowiem dwa rodzaje stresu: stres pozytywny - motywujący, oraz stres negatywny - demotywujący, powodujący z czasem negatywne konsekwencje zawodowe, społeczne i zdrowotne, w tym choroby psychosomatyczne. To, czy stres będzie miał dla pracownika charakter pozytywny czy negatywny, zależy zarówno od stawianych mu wymagań, jak i od jego fizycznych, emocjonalnych i intelektualnych możliwości radzenia sobie z nimi w danej chwili. Negatywny stres powodują sytuacje przekraczające możliwości radzenia sobie pracownika w danym momencie, najczęściej nadmierne, długotrwale lub nieangażujące żadnych jego predyspozycji i umiejętności - praca powtarzalna, monotonna. Odpowiedzią organizmu na powyższe wymagania jest wystąpienie tzw. reakcji stresowej (Gólcz 2009)]. * ) Politechnika Śląska, Gliwice ** ) Polska Grupa Górnicza, Katowice 2. Ogólne pojęcie stresu stres zawodowy a stresory zawodowe Stres - oznacza ogół zmian fizjologicznych, neurologicznych i behawioralnych zachodzących w organizmie pod wpływem niekorzystnych bodźców. Bodźce mające zdolność wywoływania stresu są nazywane stresorami. Wyróżnia się stresory: fizyczne, chemiczne, biologiczne oraz psychologiczne. Stresory wywołują specyficzną dla swojego działania reakcję organizmu oraz reakcje niespecyficzne. Skutkiem bodźców fizycznych np.: zimna, gorąca, hałasu, są specyficzne zmiany somatyczne np.: gęsia skórka, pocenie się, przemijające obniżenie sprawności słuchu. Towarzyszą im również reakcje niespecyficzne, np.: zwiększona drażliwość, zdenerwowanie, itd. (Studenski 1996). Specyficzną reakcją organizmu na działanie stresorów psychologicznych są zmiany pobudzenia emocjonalnego i zachowania. Najczęściej pojawiającymi się emocjami są strach, lęk, gniew lub złość, a w skrajnych przypadkach panika i przerażenie. Sposób reagowania na działanie stresorów określany jest jako indywidualna reakcja stresowa. Zależy ona od siły i rodzaju działających bodźców, a także od cech

82 80 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 człowieka i wyuczonych umiejętności radzenia sobie ze stresem (Gólcz 2009). Reakcja stresowa na bodźce występujące w różnych sytuacjach pracy nazywana jest stresem zawodowym (Sutherland, Cooper 1988). Stres zawodowy można traktować jako skutek przebywania w warunkach błędnie zaprojektowanych oraz jako następstwo błędów popełnionych w organizowaniu pracy i w kierowaniu zespołami roboczymi (Studenski 1996). Wyróżnia się trzy grupy stresów (Reykowski 1966): zakłócenie, zagrożenie, deprywację. Zakłócenia są następstwem pojawiających się braków np.: narzędzi, materiałów lub informacji oraz stawiania nadmiernych wymagań. Nadmierne wymagania są wynikiem zarówno niedostosowania warunków fizycznego środowiska pracy do możliwości człowieka, jak również powierzania pracownikom zadań niedostosowanych, np.: do poziomu ich kwalifikacji, inteligencji, manualnych uzdolnień itp. Zagrożenia są rozumiane jako możliwość utraty życia, zdrowia lub pozycji społecznej, bądź innych, wysoko cenionych wartości. Cechą charakterystyczną sytuacji deprywacyjnej jest pozbawienie jednostki możliwości zaspokojenia odczuwanych potrzeb i pragnień oraz możliwości realizacji zamierzonych celów (Reykowski 1966). 3. Skutki zdrowotne związane ze stresem zawodowym Reakcja stresowa jest mechanizmem odziedziczonym po naszych przodkach. Jej pierwotnym celem było przygotowanie nas na zagrożenie. Z tego powodu w czasie stresu: zwiększa się wydzielanie hormonów, przyspiesza się akcja serca, pogłębia i przyspiesza oddech, zwiększa się napięcie mięśni, wzrasta ciśnienie krwi, zmniejsza się wrażliwość na ból, przyspieszają procesy przemiany materii, wzrasta wydolność i siła fizyczna; następują trudności z koncentracją - nie zwracamy uwagi na otoczenie, odczuwamy przy tym silne emocje, takie jak: niepokój, strach, złość lub gniew; jesteśmy pobudzeni, niecierpliwi, odczuwamy przymus działania, w stanie silnego napięcia możemy nawet zachować się agresywnie. Reakcja stresowa nie jest chorobą. Jest odpowiedzią organizmu na nadmierne wymagania otoczenia, także pracy. Gdy reakcja stresowa pojawia się często, może jednak prowadzić do różnego rodzaju dolegliwości somatycznych, a z biegiem czasu także do poważnych chorób (Gólcz 2009). Poważne zmiany w stanie zdrowia nie pojawiają się od razu. Są efektem wielu różnych, wygórowanych, a występujących jednocześnie i powtarzających się wymagań w pracy. Pod wpływem stresu nieustannie dochodzi wtedy do aktywowania układów wewnętrznych organizmu, zwłaszcza mięśniowo-szkieletowego, krwionośnego, nerwowego, immunologicznego i trawiennego. Stan ciągłego napięcia z czasem prowadzi do wyczerpania fizycznego i psychicznego każdego człowieka. Może także powodować dolegliwości zdrowotne (Gólcz 2009, Reykowski 1966, Torres, Nowson 2007), one zaś mogą przerodzić się w poważne zmiany w stanie zdrowia, takie jak: zespoły bólowe mięśni karku, barków oraz okolicy krzyżowo-lędźwiowej kręgosłupa, owrzodzenie układu pokarmowego oraz bolesne skurcze jelit, obniżenie odporności organizmu i infekcje, nadciśnienie tętnicze, udar mózgu, choroba wieńcowa, zawał mięśnia sercowego, depresje, nerwice, choroba nowotworowa, zaburzenia zdrowia i zachowania spowodowane przyjmowaniem tytoniu, alkoholu lub środków odurzających - zażywanych w celu obniżenia napięcia psychicznego. 4. Stres pracowników a funkcjonowanie przedsiębiorstwa Stres powodowany przez pracę wpływa na funkcjonowanie całego zakładu pracy. Pracownicy oraz kadra zarządzająca doświadczający nadmiernego stresu są wyczerpani fizycznie i psychicznie, nie rzadko odczuwają też dolegliwości zdrowotne. Z tych powodów (Gólcz 2009): obniża się efektywność i wydajność ich pracy, częściej popełnia się niezamierzone pomyłki i błędy, występuje niechęć do zmian w pracy, częściej korzysta się ze zwolnień lekarskich oraz dni wolnych, omija się przepisy, zasady bezpieczeństwa, polecenia przełożonych, częściej ulega się wypadkom przy pracy, traci się zainteresowanie pracą, zaangażowanie w wykonywanie obowiązków służbowych, w skrajnych przypadkach rezygnuje się i odchodzi się z pracy. Chroniczny i niezmniejszany stres w pracy jest przyczyną strat i powodem zwiększenia kosztów funkcjonowania przedsiębiorstwa, np.: na skutek błędnych decyzji zarządu firmy, obniżenia jakości i wydajności pracy pracowników, niezrealizowanych zleceń, utraconych klientów itp. Wysokie są także koszty wypadków przy pracy, zniszczonego w ich następstwie sprzętu i wyposażenia oraz zastępstw pracowników przebywających na zwolnieniach lekarskich. Kolejne wydatki firmy to koszy odpraw, naboru, szkoleń i przygotowania zawodowego nowych pracowników lub kierowników zatrudnianych na miejsce tych, którzy odeszli. Nadmierny stres w miejscu pracy jest więc pośrednią przyczyną kłopotów finansowych i organizacyjnych pracodawcy. Kłopoty te mogą przekładać się zarówno na wizerunek, jak i pozycję firmy na rynku. 5. Charakterystyka badań ankietowych W badaniach jako narzędzie badawcze zastosowano ankietę dotyczącą stresu zawodowego wśród pracowników jednej z kopalń węgla kamiennego. Była ona złożona z trzech części ujmujących następujące obszary problemowe: właściwości fizyczne środowiska pracy, czynniki społeczne środowiska pracy oraz czynniki stresogenne powodowane złą organizacją pracy. Ankieta miała formę otwartą (zawierała pytania typu otwartego) i była anonimowa. Respondenci mogli udzielić jednej lub kilku odpowiedzi spośród podanych, bądź mogli sami wyrazić własną opinię. Ze względu na założony cel, zdecydowano na posłużenie się próbą losową. Badania objęły zatem reprezentatywną, losowo wybraną grupę ludzi, zatrudnionych na stanowiskach dołowych analizowanej kopalni węgla kamiennego (154 osoby) i przeprowadzane były na okresowych szkoleniach bhp. Dobór próby poprzedzono określeniem populacji (generalna skończona). Posłużono się losowaniem wielostopniowym, uzyskując próbę złożoną. Z każdej grupy biorącej udział w okresowym szkoleniu bhp losowano ok. 60% osób, które proszone były o wypełnienie ankiety. W tym przypadku uzyskiwano zawsze liczbę ankiet przekraczającą 50% osób biorących udział w szkoleniu. Ankiety wypełniano w okresie około 12 miesięcy, dzięki czemu przebadano ponad połowę pracowników własnych

83 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 81 kopalni, zatrudnionych na stanowiskach dołowych (oddziały wydobywcze i przodkowe), czyli 154 osoby z około 260. Wiek ankietowanych zawierał się w granicach od 21 do 54 lat. Staż pracy ankietowanych wahał się od 2 do 36 lat (w tym od 2 do 30 lat w samym górnictwie). Wykształcenie zawodowe posiadało 62,3% ankietowanych, średnie 33,1%, wyższe 3,9%, a podstawowe 0,6% Omówienie wyników ankiety Właściwości fizyczne środowiska pracy wywołujące stres Właściwościami fizycznego środowiska pracy, wywołującymi stres zawodowy, według ankietowanych są (rys. 1): A. zagrażające zdrowiu warunki pracy, takie jak: hałas, zimno, ciepło, złe oświetlenie, zła klimatyzacja itp. (77,3%); B. praca z niebezpiecznymi materiałami (67,5%) ; C. zagrożenie życia lub zdrowia wynikające z wykonywania niebezpiecznych prac lub przebywania w niebezpiecznych miejscach (85,1%); D. występowanie nieprzewidywalnych przeszkód w realizowanych zadaniach (58,4%). Dla respondentów głównymi czynnikami fizycznymi środowiska pracy powodującymi stres zawodowy są: zagrażające zdrowiu warunki pracy, takie jak: hałas, zimno, ciepło, złe oświetlenie, zła klimatyzacja itp., praca z niebezpiecznymi materiałami czy zagrożenie życia oraz zdrowia wynikające z wykonywania prac niebezpiecznych lub przebywania w niebezpiecznych miejscach. Bardzo silne przeżycia stresowe o charakterze urazowym, np.: uczestnictwo w sytuacji bezpośredniego zagrożenia życia, ratowanie osób po katastrofie lub inne zdarzenia, zaliczone do tzw. kryzysowych przejść życiowych, pozostawiają nieraz trwałe lub długo utrzymujące się ślady w psychice lub zachowaniu się człowieka. Należą do nich (Lis-Turlejska 1992): częste, samoczynnie nawracające przypomnienia przykrego doświadczenia; ucieczka przed sytuacją podobną do tej, w której doznano urazu psychicznego; izolowanie się, oziębłość w kontaktach z ludźmi; trudności z zasypianiem lub snem, nadmierna czujność itp. Przedstawione objawy zostały nazwane zespołem zaburzeń po stresie urazowym Czynniki społeczne środowiska pracy powodujące stres Spośród czynników społecznego środowiska pracy, według wypełniających ankietę, stres zawodowy wywołują (rys. 2): a. konfliktowe wymagania pracy, do których zalicza się: a1. konieczność wyboru między pracą bezpieczną i powolną a wykonywaną szybko, ale z ryzykiem utraty życia lub zdrowia (61,0%); a.2. konieczność wyboru między wykonaniem polecenia przełożonego a utratą szacunku kolegów (41,6%); a.3. konieczność wykonywania poleceń bez przekonania o ich słuszności (68,2%). b. Zagrożenie prestiżu lub autorytetu w wyniku np.: krytyki przy świadkach (42,9%). c. Konflikty z przełożonymi, współpracownikami lub podwładnymi (51,9%). d. Konfliktowe kontakty pracowników fizycznych z osobami dozoru ruchu (51,3%). e. Niesprawiedliwe ocenianie ludzi lub wyników ich pracy np.: przez: e.1. wynagrodzenia za niskie w stosunku do innych, uzyskujących podobne wyniki pracy (76,6%); e.2. pomijanie w należnych nagrodach (70,1%); e.3. udzielanie kar za czyny niepopełnione lub stosowanie zbyt wysokich kar w stosunku do przewinień (57,1%); e.4. odpowiedzialność za bezpieczeństwo, zachowanie oraz za wyniki pracy innych osób (68,2%); e.5. świadomość możliwości utraty pracy oraz przewidywane konsekwencje bezrobocia (77,3%). Spośród czynników społecznego środowiska pracy, stres w górnictwie mogą wywoływać przede wszystkim: konieczność wyboru między pracą bezpieczną i powolną a wykonywaną szybko, ale z ryzykiem utraty życia lub zdrowia, konieczność wykonywania poleceń bez przekonania o ich słuszności oraz odpowiedzialność za: bezpieczeństwo, zachowanie oraz wyniki pracy innych osób. Bardzo silnym stresem zawodowym w górnictwie jest także świadomość Rys. 1. Właściwości fizyczne środowiska pracy wywołujące stres Fig. 1. The physical properties of working environment stressors

84 82 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 2. Czynniki społeczne środowiska pracy powodujące stres zawodowy Fig. 2. Social factors causing working environment occupational stress możliwości utraty pracy (likwidacja zakładów górniczych) oraz przewidywane konsekwencje bezrobocia. Występuje wówczas lęk przed utratą pozycji społecznej, możliwością niezagwarantowania rodzinie odpowiedniego poziomu życia, lub lęk przed koniecznością przekwalifikowania i nauczenia się nowego zawodu Czynniki stresogenne związane ze złą organizacją pracy Najbardziej stresogennymi czynnikami, powodowanymi złą organizacja pracy, według ankietowanych są (rys. 3): A. brak narzędzi, materiałów i ludzi do pracy (82,5%); B. brak wpływu na efekt końcowy pracy przy jednoczesnej odpowiedzialności za jego poziom (61,0%); C. niejasne lub niezrozumiałe polecenia (57,8%); D. nieodpowiednie natężenie pracy, nadmierna liczba godzin nadliczbowych, za mało lub za dużo pracy, praca zbyt ciężka, trudna lub monotonna, nadmierne tempo pracy lub praca w tempie narzuconym (66,2%); E. zbyt duża odpowiedzialność za wyniki pracy (53,2%); F. presja czasowa wywołana nagłym spiętrzeniem robót, ponaglaniem w sytuacji już istniejącego pośpiechu, nierealnie krótkimi terminami wykonania zadań (75,3%); G. czas pracy niedostosowany do potrzeb własnych i rodziny (42,2%); H. wynagrodzenia za niskie w stosunku do uciążliwości i trudności pracy (92,2%); I. niekompetentni przełożeni (68,8%). W wyniku badań ankietowych zaobserwowano, iż w górnictwie bardzo często mamy do czynienia z czynnikami stresogennymi spowodowanymi złą organizacją pracy. Na szczególną uwagę zasługują tu takie czynniki jak: brak narzędzi, materiałów i ludzi, brak wpływu na efekt końcowy pracy Rys. 3. Czynniki stresogenne związane ze złą organizacją pracy Fig. 3. Stressors associated with poor work organization

85 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 83 przy jednoczesnej odpowiedzialności za jego poziom, presja czasowa wywołana nagłym spiętrzeniem robót, ponaglaniem w sytuacji już istniejącego pośpiechu oraz nierealnie krótkimi terminami wykonania zadań, jak również wynagrodzenia za niskie w stosunku do uciążliwości i trudności pracy. 6. Przeciwdziałanie stresom zawodowym Podstawowym krokiem poprzedzającym właściwe działania profilaktyczne jest dostrzeżenie stresu jako problemu dotyczącego zarówno poszczególnych pracowników, jak i całego zakładu. Działania redukujące stres należy koncentrować na (Morcinek 2010, Studenski 1996): identyfikacji i eliminowaniu występujących w zakładzie stresorów zawodowych; projektowaniu warunków pracy o ograniczonym potencjale wywoływania stresu; wyposażeniu pracowników w wiedzę i umiejętności do radzenia sobie za stresem. Identyfikacji stresów można dokonać na podstawie: przedyskutowania dostrzeganych obszarów problemowych lub konfliktorodnych; przeprowadzenia rozmów lub wywiadów na temat zakładowych spraw lub sytuacji wywołujących niezadowolenie, lęk, złość lub poczucie bezradności; przeprowadzenia badań z zastosowaniem list kontrolnych lub specjalnych kwestionariuszy. W celu projektowania warunków pracy o ograniczonym potencjale generowania stresu należy: opracować skuteczne programy wprowadzania do pracy nowo przyjętych; utrzymywać warunki środowiska pracy w stanie zgodnym z przepisami; do prac trudnych dobierać pracowników o wysokim poziomie umiejętności; prawidłowo planować i organizować pracę; formułować polecenia tak, aby pracownik wiedział, co ma robić, w jaki sposób i dlaczego; unikać sytuacji presji czasowej; tworzyć stabilne zespoły dostosowane do rodzaju, specyfiki i stopnia trudności realizowanych zadań; stosować zrozumiałe i akceptowane kryteria oceny wyników pracy oraz przyznawania nagród i udzielania kar; usprawniać funkcjonowanie administracji zakładowej, tak aby eliminować konflikty między pracownikami administracyjnymi a robotnikami; rozwijać style kierowania oparte na współpracy zamiast na współzawodnictwie. Wyposażenie pracowników w wiedzę i umiejętności do radzenia sobie ze stresem - warunkiem utrzymania się przedsiębiorstwa na rynku, jest inicjowanie zmian oraz dostosowywanie się do nich. Zmiany z reguły stwarzają napięcia, budzą obawę i niepewność o ich skutki. Pracownicy muszą być świadomi, że zmiany są nieuchronne i w związku z tym konieczne jest uczenie się oraz nabywanie nowych umiejętności w celu ich przeprowadzenia lub dostosowania się do narzuconych przez nie wymagań. Niezależnie od przedstawionych działań nastawionych na redukcje stresu wskazane jest wprowadzenie w zakładzie procedury czasowego ograniczania dostępu osobom będącym w stanie silnego stresu zawodowego lub pod wpływem kryzysowych przejść życiowych do zadań trudnych lub niebezpiecznych oraz takich, w których popełnienie błędu może spowodować duże straty materialne (Studenski, Barczyk 1989). Szczególnie ważne jest to przy pracach w warunkach zagrożeń w zakładach górniczych, gdzie błąd jednego człowieka może doprowadzić do katastrofy i bezpośredniego zagrożenia życia wielu ludzi. 7. Podsumowanie W badaniach ankietowych przeprowadzonych w jednej z kopalń węgla kamiennego stwierdzono, że stresory zlokalizowane są w fizycznym i społecznym środowisku pracy, a ich występowanie pozostaje w związku z błędami w organizacji zakładu i w kierowaniu zespołami ludzkimi. Podstawowym krokiem poprzedzającym właściwe działania profilaktyczne powinno być dostrzeżenie stresu jako problemu dotyczącego zarówno poszczególnych pracowników, jak i całego zakładu. Należy zatem identyfikować i eliminować występujące w zakładzie górniczym stresory zawodowe. Niezbędne jest projektowanie warunków pracy o ograniczonym potencjale wywoływania stresu. Należy również wyposażyć pracowników w wiedzę i umiejętności do radzenia sobie za stresem. W polskim górnictwie dostrzeżono już konieczność aktywnej walki ze stresem. Doskonałym przykładem jest zatrudnienie w kopalniach psychologów zakładowych. Po tragicznych wypadkach w kopalniach węgla kamiennego (na początku obecnego wieku) został sformułowany wniosek o konieczności wprowadzenia systematycznego psychologicznego szkolenia ratowników i osób dozoru zakładów górniczych w zakresie metod skutecznego radzenia sobie ze stresem. (Morcinek-Słota 2013, Morcinek-Słota, Jurkiewicz 2013) Autorzy mają nadzieję, że przedstawione w niniejszym artykule wyniki badań będą pomocne w identyfikacji i eliminacji stresorów zawodowych występujących w zakładach górniczych. Literatura GÓLCZ M Stres w pracy. Poradnik dla pracodawcy. Państwowa Inspekcja Pracy. Warszawa. LIS TURLEJSKA M Psychologiczne następstwa skrajnie stresowych przeżyć. Nowiny Psychologiczne nr 2. MORCINEK SŁOTA A Kształtowanie probezpiecznych zachowań pracowników górnictwa i ich wpływ na poziom kultury bezpieczeństwa pracy przykład wdrożenia. Przegląd Górniczy nr 4. MORCINEK SŁOTA A., JURKIEWICZ G Idea doboru odpowiedniego cyklu szkoleń dla kształtowania probezpiecznych zachowań pracowników górnictwa przykład wdrożenia w KWK Halemba-Wirek. Przegląd Górniczy nr 11. MORCINEK A Redukcja stresu zawodowego pracowników różnych gałęzi przemysłu. Przegląd Górniczy nr 1-2. REYKOWSKI J Funkcjonowanie osobowości w warunkach stresu psychologicznego. Wyd. PWN, Warszawa. STUDENSKI R., BARCZYK J Frequency of exposure to Occupational Stressors, Job Satisfaction and Morbid States. Polish Psychological Bulletin nr 3. STUDENSKI R Organizacja bezpiecznej pracy w przedsiębiorstwie. Wyd. Pol. Śl, Gliwice. SUTHERLAND V.J., COOPER C.L Sources of work stress. in: Hurrell J.J., Murphy L.R., Sauter S.L., Cooper C.L. [red.]. Occupational stress. Issues and developments in research. Taylor & Francis, Londyn, p TORRES S.J., NOWSON C.A Relationship between stress, eating behavior and obesity. Nutrition; 23, p Artykuł wpłynął do redakcji czerwiec 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

86 84 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Badanie stanu obudowy szybów górniczych studium przypadku Examination of the mining shaft s support state case study UKD : : Dr inż. Zbigniew Rak* ) Dr inż. Jerzy Stasica* ) Treść: Szyby górnicze mają podstawowe znaczenie dla prawidłowego i bezpiecznego funkcjonowania kopalni podziemnej. W związku z tym obudowie szybu stawia się wysokie wymagania, które kontrolowane są okresowo badaniami oraz oceną ich stanu według obowiązujących norm i przepisów. Zdarza się, iż obudowa szybu powinna zostać dodatkowo zbadana z uwagi na niebezpieczne zdarzenia, które powstają w trakcie użytkowania szybu. W artykule przedstawiono przykładowe badania obudowy szybu wymuszone niebezpiecznym zdarzeniem, związanym z odspojeniem się obmurza oraz wnioski i zalecenia wynikające z ww. badań. Abstract: Mining shafts are of crucial importance in proper and safe functioning of an underground mine. As a result, the shaft support is faced with high demands which are controlled periodically through research and assessment of their condition according to current standards and regulations. However, in some cases the shaft support should undergo additionally examination due to hazardous situations that arise during exploitation of the shaft. This paper presents some examples of research on the shaft support, performed due to dangerous event associated with loosening of brickwork. Finally, the conclusions and recommendations resulting from the examination were presented. Słowa kluczowe: szyby górnicze, obudowa betonowa szybów, metody badań obudowy szybów, stateczność wyrobisk górniczych Key words: mine shafts, concrete shaft support, methods of shaft support examination, stability of mining excavations 1. Wprowadzenie Pionowe wyrobiska udostępniające szyby górnicze to praktycznie jedyne połączenie dołu kopalni z powierzchnią. Mają zatem podstawowe znaczenie dla prawidłowego i bezpiecznego funkcjonowania kopalni podziemnej. W związku z tym obudowie szybu stawia się wysokie wymagania, które kontrolowane są okresowo (co 5 lat) badaniami oraz oceną ich stanu wg obowiązujących norm i przepisów (Polska Norma ). Zakres badań obudowy szybu obejmuje między innymi: charakterystykę techniczno-eksploatacyjną szybu oraz jego wyposażenia, charakterystykę warunków geologicznych, hydrogeologicznych i górniczych, makroskopową ocenę aktualnego stanu obudowy szybu, ocenę agresywności wód podziemnych wobec materiału obudowy szybu, * ) AGH w Krakowie pobranie prób rdzeniowych z obudowy, wykonanie badań laboratoryjnych wytrzymałościowych prób rdzeniowych materiału obudowy, badania wytrzymałości obmurza metodą nieniszczącą, obliczenia obciążeń warstw górotworu na obudowę szybu, ocenę kryteriów normowych stanu technicznego obudowy szybu, wnioski końcowe, ewentualne opracowanie wytycznych technologicznych w odniesieniu do prac uszczelniających i naprawczych obudowy. Wyniki badań i ocena służą podejmowaniu racjonalnych decyzji i zaleceń w zakresie ewentualnych napraw i rekonstrukcji obudów dla dalszego bezawaryjnego ich użytkowania. Niejednokrotnie zdarza się jednak fakt, iż obudowa szybu powinna zostać dodatkowo zbadana z uwagi na niebezpieczne zdarzenia, które powstają w trakcie jego użytkowania. W artykule przedstawiono przykładowe badania obudowy szybu wymuszone niebezpiecznym zdarzeniem związanym z odspojeniem się i odpadnięciem warstwy obmurza szybu

87 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 85 (warstwy betonu) i powstania wyrwy o wymiarach 2,1 1,5 m i głębokości do 0,4 m, zagrażającej funkcjonalności szybu. Zdarzenie zaistniało w jednej z czeskich kopalń węgla kamiennego na początku 2015 r. W tym przypadku opinia sporządzona przez rzeczoznawcę wraz z zespołem autorskim (autorów niniejszego artykułu) była podstawą do oceny stanu technicznego i stateczności obudowy szybu i podjęcia decyzji co do dalszego bezpiecznego jego użytkowania. Opinia pozwoliła również odpowiedzieć na następujące pytania: 1. Co było powodem zdarzenia nadzwyczajnego, kiedy to odspoiła się warstwa obmurza szybu? 2. Czy dotychczasowa i planowana eksploatacja górnicza w rejonie filara ochronnego szybu wpływa i czy dalej będzie ewentualnie wpływać na jego stateczność, powodując kolejne zdarzenia podobne do wyżej wspomnianego? 3. Czy wody powodziowe z 2010 roku wywarły wpływ na stateczność szybu? 4. Czy istnieje negatywny wpływ oddziaływania podziemnych wód agresywnych na obudowę i zbrojenie szybu? W ramach ww. opinii wykonano: makroskopową ocenę aktualnego stanu obudowy szybu, sklerometryczne badania wytrzymałościowe obudowy szybowej na całej długości szybu, wytrzymałościowe badania laboratoryjne próbek rdzeniowych pobranych z obmurza szybu, obwierty obmurza w celu ustalenia zakresu i głębokości spękań obudowy, badania laboratoryjne próbek wody pobranych w szybie, analizę laboratoryjną oraz ocenę wyników badań próbek obmurza uzyskanych na elektronowym mikroskopie skaningowym dla ustalenia stopnia i rodzaju korozji betonu, model numeryczny górotworu oraz obliczenia (metodą elementów skończonych) obciążenia i deformacji szybu spowodowanych dokonaną i projektowaną eksploatacją, obliczenia i ocenę obudowy szybu w odniesieniu do uzyskanych parametrów wytrzymałościowych obudowy oraz wyników modelowania numerycznego. 2. Charakterystyka badań i ocena stanu technicznego szybu w wyniku zaistniałego zdarzenia Rys. 1. Fragment obudowy betonowej szybu. Widoczne lokalne złuszczenie obmurza Fig. 1. Fragment of concrete shaft support. Visible exfoliation of brickwork Rys. 2. Miejsce wykonania naprawy obudowy szybu Fig. 2. Place of shaft support repair 2.1. Makroskopowa ocena stanu obudowy szybu Ocenę makroskopową stanu obudowy wykonano w czasie wizji lokalnych w szybie. Makroskopowo stan obudowy szybu budził pewne zastrzeżenia co do jej funkcjonowania z uwagi na widoczne ślady złuszczeń, odspojeń obmurza i kawern oraz otwartych szczelin, spękań i rys, które stanowiły podstawę do oceny istnienia bardzo aktywnych czynników destrukcyjnych, wpływających na uszkodzenia obudowy. Niektóre z nich przedstawiono na wybranych fotografiach (rys. 1-6) Badania laboratoryjne wytrzymałości mechanicznej na ściskanie (Rc) Do badań laboratoryjnych pobrano próbki rdzeniowe z obudowy szybu. Przygotowano łącznie 32 próbki (rys. 7), które poddano badaniom na prasie hydraulicznej, stosując normową prędkość przyrostu obciążenia, odpowiadającą badaniom wytrzymałościowym próbek betonu. Uzyskane wyniki badań wytrzymałościowych pozwoliły na stwierdzenie, że parametry wytrzymałościowe betonu z obudowy betonowej szybu są dobre. Wytrzymałość na ściskanie (Rc) zawierała się w przedziale od 21,61 do 45,24 Rys. 3. Miejsce wykonania naprawy obudowy po niebezpiecznym zdarzeniu z 2015 roku Fig. 3. Place of shaft support repair after a dangerous event from 2015 MPa. W miejscu powstania niebezpiecznego zdarzenia (rys. 3 i 8), parametry wytrzymałościowe obudowy były nieco zróźnicowane i zawierały się w granicach od 15,45 do 38,05 MPa. Beton z tego mejsca był również dobrej jakości, posiadał cechy opisane poniżej.

88 86 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 4. Widoczne złuszczenia i spękania obudowy szybu Fig. 4. Visible exfoliations and fractures of the shaft support Rys. 7. Widok próbek walcowych pobranych metodą rdzeniową z obmurza szybu Fig. 7. View of the samples taken from the shaft support by the use of core method Rys. 5. Widoczne pęknięcie obudowy szybu i otwór badawczy Fig. 5. Visible fractures of the shaft support and a test well Rys. 8. Widok otworów po wykonanych próbach rdzeniowych Fig. 8. The view of holes after performance of core samples porowatość, co również działa ograniczająco na powstanie korozji chlorkowej Badania nieniszczące sklerometryczne obudowy szybu Rys. 6. Widoczne delikatne sączenie wody zza obudowy któremu towarzyszy wypływ gazu (widoczne było bulgotanie wody) Fig. 6. Visible water filtration from the shaft support, accompanied by gas flow (visible water bubbling) Na podstawie oceny makroskopowej pobranych rdzeni można było stwierdzić, że beton pobrany z obudowy betonowej szybu posiadał zwartą konstrukcję, odpowiednią ilość kruszywa oraz dobre połączenie kruszywa ze spoiwem (rys. 9). Widoczne drobne kawerny na powierzchniach próbek były spowodowane procesem technologicznym związanym ze sposobem mieszania składników i zagęszczania betonu (jego wibrowania). Powstały one wskutek wypełnienia mieszaniny betonowej drobnymi pęcherzykami powietrza. Jak wykazały dalsze badania (rozdz. 2.5) beton ten posiada małą Badania parametrów wytrzymałościowych obudowy szybu metodą nieniszczącą wykonano sklerometrem DIGI Schmidt 2 typu N - produkcji szwajcarskiej firmy PROCEQ. Pomiary wykonano wg dwóch linii pomiarowych (strona wschodnia i zachodnia szybu), na całej głębokości szybu. Każdorazowo miejsca przeznaczone do badań były oczyszczane z osadów a powierzchnia obudowy szybu była szlifowana. Badania nieniszczące sklerometryczne potwierdziły również dobrą jakość betonu. Jego wytrzymałość na ściskanie (Rc), stwierdzona tymi badaniami, zawiera się w przedziale od 17,3 29,7 MPa. Uzyskane słabsze wyniki pomiarów, w stosunku do tych laboratoryjnych, gdzie ściskano próbki w maszynie wytrzymałościowej, spowodowane były tym, że badania sklerometryczne wykonywano na powierzchni lica obudowy. Nie zawsze można było dokładnie oczyścić zewnętrzną warstwę obudowy w wyniku jej oszlifowania lub zebrać część, która uległa korozji zewnętrznej.

89 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 87 Rys. 9. Widok próbki obudowy betonowej szybu pobranej metodą rdzeniową Fig. 9. The view of sample taken from the concrete shaft support by the use of core method 2.4 Badania laboratoryjne wody dopływającej do szybu Wody kopalniane to specyficzny rodzaj wód bardzo zróżnicowanych pod względem składu chemicznego i wartości mineralizacji. Stanowią je mieszanina wód z ewentualnej podsadzki płynnej, wód z rurociągów przeciwpożarowych, z przodków i dopływów naturalnych. Wielkość dopływów naturalnych wód do wyrobisk kopalnianych maleje wraz z głębokością eksploatacji, jednak towarzyszy temu znaczny wzrost ich mineralizacji. Bardzo ważna jest w tym przypadku ocena agresywności wód kopalniach (agresywność - właściwość powodującą niszczenie skał, betonów, konstrukcji metalowych pozostających z nią w kontakcie). Agresywność w stosunku do betonu polega przede wszystkim na reakcjach zachodzących między tzw. agresywnym dwutlenkiem węgla oraz węglanem wapnia i węglanem magnezu, w rezultacie których następuje związanie CO 2 i utworzenie rozpuszczalnych wodorowęglanów, naruszających strukturę i własności mechaniczne atakowanego tworzywa. Korozyjne działanie na metale obejmuje złożone procesy elektrochemiczne. Żaden ze składników wody nie pozostaje obojętny w stosunku do metalu i może przyspieszać lub opóźniać jego korozję. O szybkości korozji decyduje wzajemny stosunek zawartych w wodzie składników ochronnych i korozyjnych. Agresywności wody nie należy utożsamiać z jej korozyjnością. Wody agresywne są zawsze korozyjne, ale wody nieagresywne nie muszą być niekorozyjne (mają skłonność do wytrącania osadów CaCO 3, ale osad ten nie musi stanowić warstw ochronnych na powierzchni metalowych). Związane to jest z faktem, że na tworzenie warstw ochronnych wywierają istotny wpływ zawarte w wodzie inne składniki, a przede wszystkim tlen oraz jony chlorkowe i siarczanowe. Chemizm wód pozwala wyróżnić różne rodzaje agresywności, takie jak: ługująca, węglanowa, magnezowa, siarczanowa, amonowa, kwasowa i korozja chlorkowa. Analiza wyników badań laboratoryjnych wody dopływającej do badanego szybu wskazała, że korozyjność badanej wody w stosunku do betonu wynika przede wszystkim z obecności nadmiaru jonów chlorkowych. Przebieg tej korozji nie prowadzi do odspojenia betonu, tak jak podczas procesu korozji węglanowej czy siarczanowej, natomiast przy sprzyjających warunkach (kontakt konstrukcji stalowych z jonami chlorkowymi w sposób ciągły w czasie) może doprowadzić do całkowitego zniszczenia konstrukcji stalowych zbrojenia szybu. Korozja konstrukcji stalowych (dźwigarów) w badanym szybie jest bardzo zaawansowana i wymaga dodatkowej kontroli Badania korozji chlorkowej obudowy betonowej O odporności na działanie chlorków decyduje mała przepuszczalność betonu. Po dłuższym okresie nawet do szczelnego betonu przenikają jony chlorkowe. Drogami ich migracji są przede wszystkim strefy kontaktowe kruszywo zaczyn (Deja i in. 1991, Wieczorek 1988, Wieczorek 1993, Kurdowski 2002). W strefach tych występuje podwyższona zawartość wodorotlenku wapniowego. Reaguje on łatwo z chlorkami, tworząc chlorek wapnia, który następnie reaguje z pozostałymi składnikami stwardniałego zaczynu cementowego. Powstaje ekspansywny zasadowy chlorek wapnia, będzie się krystalizowała sól Fridela oraz powstawał wtórny wodorotlenek wapnia. Sama krystalizacja soli Fridela nie jest ekspansywna, natomiast towarzyszące jej reakcje mogą być ekspansywne, co może skutkować powstawaniem mikrospękań stwardniałego zaczynu. Ważnym czynnikiem decydującym o właściwościach użytkowych mineralnych materiałów budowlanych, takich jak ich wytrzymałość czy odporność na korozję, jest ich mikrostruktura, skład fazowy oraz porowatość. Aby ocenić te parametry wykorzystano następujące metody badawcze: Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) wraz z spektroskopią dyspersji energii (EDS) i analizą elektronów wstecznie rozproszonych (BSE). Mikrostrukturę stwardniałych zaczynów zbadano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego FEI NanoSEM 200 wyposażonego w analizator EDS i BSE. Analiza składu fazowego za pomocą XRD (X-ray Diffraction), dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Do analizy składu fazowego została użyta metoda XRD. Pomiar został przeprowadzony za pomocą dyfraktometru Philips X Pert z cyfrowym rejestratorem i cyfrowym sterowaniem parametrami pomiaru. Porozymetria. Jest ona jednym z podstawowych parametrów decydujących o mikrostrukturze stwardniałych spoiw mineralnych jest rozkład wielkości oraz ilość oraz rodzaj porów. Porowatość decyduje także o takich właściwościach jak wytrzymałość, czy odporność na korozję. Przeważnie spełniona jest zależność, że ze spadkiem porowatości otwartej danego materiału rośnie jego odporność na korozję, gdyż to właśnie pory otwarte stanowią drogę szybkiej migracji czynników korozyjnych w głąb materiału oraz usuwania produktów korozji. Pomiar DTA, TG, DTG. Ilość i rodzaj produktów reakcji oceniono na podstawie badania za pomocą derywatografu typu STA 503 firmy Bähr-Thermoanalyse GmbH. Dzięki

90 88 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 pomiarom derywatograficznym możliwa jest między innymi ocena ilości i sposobu występowania wody w produktach hydratacji. Dzięki temu można wnioskować między innymi o stopniu przereagowania cementu Wyniki analizy mikrostruktury próbek za pomocą SEM EDS i BSE Dla każdej z dostarczonych próbek wykonano badania mikrostrukutry. Oceniono morfologię poszczególnych produktów krystalizacji oraz ich skład. Dokonano tego na przełamach otrzymanych próbek (przełam to rozłupane powierzchnie próbki o nierównej powierzchni) oraz na zgładach (zgłady to gładkie przeszlifowane powierzchnie próbki wykonane z tych przełamów - szlify ). Poniżej prezentowane są trzy zdjęcia przełamów próbki o coraz większym powiększeniu oraz jedno zdjęcie zgładu (rys ). Na zdjęciach liczbami oznaczono obszary, w których wykonano analizy składu chemicznego za pomocą EDS lub BSE. Podsumowując badania korozji chlorkowej obudowy betonowej można stwierdzić, że w każdej z badanych próbek zaobserwowano zjawisko korozji chlorkowej, jednakże jej stopień zaawansowania jest nieznaczny. Chlorki występujące w każdej z przebadanych próbek nie spowodowały istotnych zmian korozyjnych. Nie zaobserwowano mikropęknięć, które mogły być wywołane powstawaniem ekspansywnych produktów korozji chlorkowej stwardniałego zaczynu cementowego (który jest głównym składnikiem betonu i decyduje o jego wytrzymałości). Zatem korozja ta nie mogła być przyczyną wystąpienia odspojeń obmurza obudowy badanego szybu. Obserwowane pęknięcia betonu nie zostały wywołane przez korozję chlorkową. Równocześnie badania porowatości wybranych próbek potwierdzają niską porowatość badanego betonu, co sugeruje jego wysoką jakość Obliczenia numeryczne zachowania się obudowy szybowej szybu w okresie dokonanej i projektowanej eksploatacji Przed dokonaniem ww. obliczeń, przeprowadzono analizę danych dotyczących pomiarów geodezyjnych przemieszczeń szybu, prognoz deformacji terenu na skutek dokonanej eksploatacji, jak również przeprowadzono obliczenia numeryczne zachowania się górotworu, powierzchni terenu oraz obudowy szybu na skutek dokonanej i planowanej eksploatacji w rejonie szybu. Przeprowadzone badania dotyczyły następujących zagadnień: analizy wyników pomiarów przemieszczeń obudowy szybowej szybu w okresie prowadzonej eksploatacji, określenia wielkości wpływu eksploatacji prowadzonej w przeszłości do czasu wystąpienia powodzi w roku 2010 oraz po powodzi do chwili wystąpienia niebezpiecznego zdarzenia opisanego w rozdziale 1, określenia wpływu planowanej eksploatacji na zachowanie się obudowy szybu na skutek deformacji powierzchni i górotworu w jego otoczeniu. Rys. 10. Próbka 2A. Przełam Fig. 10. Sample 2A. Fracture Rys. 11. Próbka 2A. Przełam Fig. 11. Sample 2A. Fracture Rys. 12. Próbka 2A. Przełam. Analiza EDS Fig. 12. Sample 2A. Fracture. EDS analysis Rys. 13. Próbka 2A. Zgład. Analiza BSE Fig. 13. Sample 2A. Microsection. BSE analysis

91 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Określenie wielkości wpływu dotychczasowej eksploatacji na obudowę szybu Ocenę wpływu dotychczasowej eksploatacji na zachowanie się szybu przeprowadzono na podstawie obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych (MES). Obliczenia wykonano komercyjnym pakietem obliczeniowym MES Abaqus firmy Simulia. Obliczenia podzielono na dwa okresy. Pierwszy okres obejmował eksploatację prowadzoną w przeszłości do czasu wystąpienia powodzi (2010 rok) oraz po powodzi, do chwili wystąpienia niebezpiecznego zdarzenia (początek 2015 roku), tak aby w tych okresach można było porównać i przeanalizować zachowanie się obudowy szybowej Budowa modelu obliczeniowego Pierwszym krokiem budowy modelu obliczeniowego było odwzorowanie geometrii sytuacji eksploatacji oraz geologii warstw w rejonie szybu, czyli modelu geometrycznego. Dokonano tego na podstawie danych dotyczących geometrii eksploatacji dostarczonych przez kopalnię (rys. 14 i 15). Dla lepszego zobrazowania położenia poszczególnych parceli eksploatacyjnych względem szybu wykonano rys Wyniki obliczeń numerycznych zachowania się górotworu na skutek dokonanej eksploatacji Na wstępie analizy wyników obliczeń dokonano weryfikacji uzyskanych wyników w oparciu o wyniki prognoz pionowych przemieszczeń (osiadań powierzchni terenu) oraz pomiary przemieszczeń pionowych obudowy szybowej udostępnionych przez kopalnię z wynikami obliczeń numerycznych osiadania powierzchni. Ekstremum prognozowanych osiadań powierzchni terenu znajduje się w centralnej części rejonu eksploatacji, a jej maksymalne wartości sięgają ponad 19 m. Jest to skutkiem wieloletniej eksploatacji realizowanej Rys. 14. Geometria dokonanej eksploatacji w rejonie badanego szybu Fig. 14. Geometry of the performed exploitation in the area of the shaft Rys. 15. Model geometryczny przyjęty do obliczeń (po lewej) oraz układ parcel eksploatacyjnych Fig. 15. Spatial model of exploitation assumed for calculations (on the left) and model of exploitation parcels

92 90 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 16. Układ parcel eksploatacyjnych w obrębie badanego szybu (kolorem ciemnożółtym zaznaczono parcele przewidziane w przyszłości do eksploatacji) Fig. 16. Model of the exploitation parcels in the area of the tested shaft (parcels for future exploitation marked with the dark-yellow color) w tym rejonie. Jak wynika z rys. 17, wyniki obliczeń numerycznych osiadania powierzchni bardzo dobrze odpowiadają prognozom kopalnianym. Eksploatacji pokładów węgla dokonanej od 1984 do 2010 roku (do czasu wystąpienia powodzi) i od 1984 do 2015 roku (momentu wystąpienia niebezpiecznego zdarzenia), towarzyszyły w obrębie szybu przemieszczenia górotworu, objawiające się zarówno niecką osiadania na powierzchni terenu, jak również przemieszczeniami wewnątrz górotworu (rys. 18 i 19). Rys. 17. Osiadania powierzchni terenu wzdłuż linii referencyjnej. Porównanie prognoz kopalnianych i wyników obliczeń numerycznych. Stan eksploatacji 2015 rok Fig. 17. Subsidence of surface area along the reference line. Comparision of the forecasts and results of numerical calculations. The state of exploitation for 2015 Na przedstawionych rysunkach można zauważyć, iż istnieje wyraźny wpływ prowadzonej eksploatacji do roku 2010 oraz do roku 2015 na badany szyb. Izolinie osiadania terenu obejmują szyb na powierzchni terenu, a co za tym idzie również na odpowiednich głębokościach szyb będzie pod wpływem oddziaływania tej eksploatacji. Prowadzona eksploatacja powoduje kinematyczne obciążenie szybu, tzn. obciążenie w postaci przemieszczeń odpowiednio pionowych i poziomych, wynikających ze zniszczenia części górotworu w obrębie eksploatacji (rys. 20 a i b). Na rys. 20a zaprezentowano wyniki pionowych przemieszczeń uzyskanych w pionowej płaszczyźnie (kierunek północ-południe) przechodzącej przez oś szybu. Na rysunku Rys. 18. Osiadania powierzchni pod wpływem eksploatacji wykonanej do wystąpienia powodzi w roku 2010 Fig. 18. Subsidence of surface area under the influence of exploitation performed until the flood in 2010, the state for 2010 Rys. 19. Osiadania powierzchni pod wpływem eksploatacji wykonanej do wystąpienia niebezpiecznego zdarzenia w roku 2015 Fig. 19. Subsidence of surface area under the influence of exploitation performed until the dangerous event in 2015, the state for 2015

93 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 91 Rys. 20. Pionowe przemieszczenia oraz przybliżony zasięg strefy zniszczenia górotworu w obrębie prowadzonej eksploatacji. Przekrój wykonany wzdłuż kierunku północ-południe, przechodzący przez oś szybu (stan eksploatacji 2015 rok) Fig. 20. Vertical displacements and the reach of destruction zone of rock mass in the area of exploitation. North-south cross-section through the shaft axis, (the state of exploitation for 2015) 20b (w tej samej płaszczyźnie) pokazano przybliżony zasięg zniszczenia górotworu odpowiadający odkształceniom plastycznym. Trwałe odkształcenia występują w rejonach, w których przekroczony został warunek plastyczności, co w przybliżeniu może odpowiadać zniszczeniu górotworu Obliczenia numeryczne zachowania się obudowy szybowej badanego szybu po okresie dokonanej eksploatacji ( ) oraz w okresie planowanej eksploatacji ( ), pozwalają na wysunięcie następujących wniosków: Analiza wyników pomiarów przemieszczeń pionowych wykonanych w okresie od 1984 do 2010 roku oraz od 1984 do 2015 roku wykazała, iż są one jakościowo zbliżone. Analiza ta nie wykazała wpływu dodatkowych, poza eksploatacją, czynników determinujących zachowanie się obudowy szybowej. Na podstawie tych obserwacji można stwierdzić, iż uszkodzenia obudowy szybowej są następstwem wyłącznie wpływu eksploatacji prowadzonej w okresie od 1984 do 2015 roku, która swoim zasięgiem objęła filar szybu i sam szyb. Na podstawie porównania wyników obliczeń numerycznych uzyskanych dla eksploatacji od 1984 do 2010 roku oraz od 1984 do 2015 roku, należy stwierdzić, iż jakościowo uzyskano wyniki bardzo zbliżone, przy czym zmianie uległy jedynie zasięg i wielkość oddziaływania eksploatacji. Potwierdzają one wyniki obserwacji przemieszczeń obudowy szybu, gdzie tendencje zachowania się obudowy szybowej w latach nie zmieniły się. Wpływ dokonanej eksploatacji w latach na zachowanie się szybu był istotny i przejawił się w postaci dodatkowego obciążenia, które spowodowało możliwość powstania naprężeń rozciągających w obudowie szybowej na odcinku od zrębu do głębokości 300 m. Naprężenia te mogły spowodować przekroczenie lokalnego wytężenia obudowy szybowej, powstawanie spękań i odpadanie części obudowy w głąb szybu. Wartości naprężeń ściskających, uzyskane w obliczeniach dla analizowanego okresu, wskazują na zapas bezpieczeństwa obudowy szybowej. Należy zauważyć, iż eksploatacja planowana w latach , pod względem układu wobec szybu jest bardzo zbliżona do tej, którą dokonano dotychczas. Inaczej mówiąc oddziałuje ona na szyb podobnie do tej, którą już wykonano. Potwierdzają to wyniki obliczeń numerycznych. Naprężenia rozciągające pojawiają się podobnie jak w trakcie dotychczasowej eksploatacji na odcinku 300 m licząc od zrębu szybu. Ekstremalne wartości uzyskanych naprężeń rozciągających wynoszą σ 1 =18.5 MPa. Efektem takiego stanu naprężenia, w przypadku kontynuacji planowanej eksploatacji w latach r., może być dalsze pogorszenie się stanu obudowy szybowej. Największe koncentracje naprężeń ściskających wewnątrz obudowy szybu występują na dolnym odcinku szybu, gdzie ich wartość sięga σ 3 = - 39 MPa. W porównaniu do eksploatacji zaszłej, większemu niż dotychczas, dodatkowemu obciążeniu, ulega tu dolny odcinek szybu. Jest to efekt eksploatacji nisko położonych pokładów. 3. Wnioski końcowe Reasumując powyższe wnioski, można odpowiedzieć na zadane pytania, które przedstawiono w rozdziale 1. Na podstawie przeprowadzonych badań, obliczeń, analiz i obserwacji można było stwierdzić, iż powodem zdarzenia nadzwyczajnego, do którego doszło z początkiem 2015 r. (doprowadzającego do uszkodzenia obudowy szybowej), jest wyłącznie wpływ niesymetrycznej eksploatacji prowadzonej w otoczeniu szybu w okresie od 1984 do 2015 roku, która swoim zasięgiem objęła filar szybu i sam szyb. Eksploatacja planowana w latach , pod względem układu wobec szybu będzie zbliżona do tej, którą dokonano dotychczas. Efektem takiego stanu naprężenia może być dalsze pogorszenie się stanu obudowy szybowej. W porównaniu do eksploatacji dokonanej w okresie od 1984 do 2015 roku, większemu niż dotychczas, dodatkowemu obciążeniu ulegnie dolny odcinek szybu. Jest to efekt eksploatacji nisko położonych pokładów. Nie istnieje negatywny wpływ oddziaływania wód agresywnych zawartych w wodach otaczających rurę szybową na obudowę szybu, natomiast wody te są niezwykle agresywne w stosunku do zbrojenia szybu wykonanego z konstrukcji stalowej. Przebieg tej korozji nie prowadzi do odspojenia betonu, tak jak podczas procesu korozji węglanowej czy siarczanowej, ale przy sprzyjających warunkach może doprowadzić do cał-

94 92 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 kowitego zniszczenia konstrukcji stalowych zbrojenia szybu. Aktualnie stan obudowy szybu nie spełnia w wystarczającym zakresie wymagań co do dalszego jego bezpiecznego wykorzystania w zakresie dotychczasowym, w związku z powyższym zaproponowano rezygnację z prowadzenia regularnej jazdy ludzi. Szyb może pełnić funkcję wentylacyjną, może być wykorzystywany do transportu materiałów i okresowej jazdy ludzi związanej z wykonaniem napraw obmurza w miejscach powstałych szczelin, kawern i odspojeń oraz w czasie rewizji szybu, jak również w celu wykonania badań kontrolnych i obsługi transportu. Mając na uwadze ww. wciąż ważne funkcje szybu, przewidzianego do dalszej długotrwałej eksploatacji i bezawaryjnego funkcjonowania celowym jest: wykonanie odpowiednich zabezpieczeń obmurza szybu i monitorowanie miejsc naruszonych eksploatacją wg odrębnie opracowanych technologii, dokonywanie systematycznej kontroli obmurza (w razie stwierdzenia nowych uszkodzeń obudowy w postaci pęknięć, złuszczeń lub odspojeń, należy niezwłocznie dokonywać jej napraw, wg odrębnie opracowanych technologii, a w razie potrzeby powołać rzeczoznawcę w celu wydania decyzji odnośnie dalszego wykorzystania szybu, bieżące udrażnianie i wykonanie nowych rynienek ociekowych w celu ograniczenia spływania wody po obudowie szybowej dla uniknięcia rozwoju korozji, kontynuowanie pomiarów osiadania rury szybowej i jej wychyleń, inwentaryzowanie szczelin i rys powstałych na obudowie, jak również okresowy pomiar ich rozwarcia (przynajmniej raz na kwartał), np. z wykorzystaniem odpowiednich plomb, Ponowienie w okresie do 2 lat szczegółowych badań obudowy dla sprawdzenia ewentualnych zmian parametrów obudowy i podjęcia odpowiednich działań (w zależności od uzyskanych wyników), co do dalszego wykorzystania szybu. Podjęcie proponowanych czynności w zakresie kontrolno - obserwacyjnym i profilaktycznym, przy istniejącym aktualnie stanie obudowy powinno pozwolić na dalszą bezawaryjną pracę szybu w zakresie przedstawionym powyżej. Artykuł przygotowany w ramach pracy statutowej nr Literatura 1. Polska norma PN-G Szyby Górnicze. Obudowa betonowa. Kryteria oceny i metody badań. 2. Wieczorek G Ocena zagrożenia korozyjnego stali zbrojeniowej w konstrukcjach żelbetowych przez chlorki. CWG 1/93, s Wieczorek G Progowa zawartość CaCl2 w betonie wywołująca korozję stali zbrojeniowej. CWG 11/88, s Deja J., Małolepszy J., Jaśkiewicz G Wpływ korozji chlorkowej na trwałość zbrojenia w betonie. CWG 12/91, s Kurdowski W Korozja chlorkowa betonu. CWB nr 2, s Artykuł wpłynął do redakcji wrzesień 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

95 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 93 UKD : /.67: Gospodarka paliwowa jako ważny element logistyki w kopalnianym transporcie kolejkami z napędem spalinowym Fuel distribution as an important aspect of logistics in the overhead monorail transportation systems driven by Diesel engines mgr inż. Michał Mrowiec* ) mgr inż. Tadeusz Skóra** ) Treść: Przeprowadzono przegląd wymagań prawnych związanych z transportem, dystrybucją i przechowywaniem oleju napędowego w podziemnych wyrobiskach górniczych. Na podstawie badań przeprowadzonych w wybranych zakładach górniczych zdefiniowano najistotniejsze problemy związane z gospodarką paliwami. Przedstawiono jedno z najnowszych rozwiązań dostępnych na rynku górniczych urządzeń do dystrybucji paliwa, wprowadzające nowe standardy w zakresie transportu, przechowywania i tankowania paliwa w podziemnych zakładach górniczych. Abstract: All relevant legislative documents associated with transportation, distribution and storage of Diesel fuel in underground mining have been revised and analyzed. Basing on researches taken in selected mining operations, all crucial issues associated with management of fuel distribution have been identified. This paper also presents one of the most recent solution developed for fuel distribution, which introduces new standards in the field of fuel transportation, storage and fuel filling in underground mines. Słowa kluczowe: górnictwo węglowe, logistyka, jednoszynowe kolejki podwieszone, olej napędowy, gospodarka paliwowa Key words: coal mining, logistics, monorail trains, diesel fuel, fuel distribution 1. Wprowadzenie Według zgodnej opinii użytkowników w całym świecie, jednoszynowe kolejki podwieszone są najbardziej efektywnym środkiem transportu materiałów i urządzeń oraz przewozu załogi w nowoczesnej kopalni. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, w światowym górnictwie węgla kamiennego, obserwujemy niezwykle dynamiczny rozwój sieci podwieszonego transportu szynowego, budowanej dla maszyn z napędem własnym. Ten dynamiczny rozwój obserwowany jest również w polskim górnictwie. Rosnąca liczba ciągników z napędem spalinowym przekraczająca w Polsce dziś już 600 szt. oraz wydłużające się odległości miejsc ich stosowania * ) SMT SCHARF Polska Sp. z o.o. ** ) Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. od głównych wyrobisk sprawiły, że zagadnienia związane z bezpiecznym tankowaniem i gospodarką paliwową mają wpływ na efekt ekonomiczny, organizacyjny i bezpieczeństwo transportu podwieszonego. Na potrzeby przygotowania niniejszego opracowania przeprowadzono przegląd wymagań prawnych związanych z transportem, dystrybucją i przechowywaniem oleju napędowego w podziemnych wyrobiskach górniczych. Przeprowadzono również badanie poglądów kadry w wybranych zakładach górniczych oraz zebrano dane w celu zdefiniowania najistotniejszych problemów i aktualnych potrzeb związanych z gospodarką paliwami. W drugiej części opracowania przedstawiono jedno z najnowszych rozwiązań dostępnych na rynku górniczych urządzeń do dystrybucji paliwa, wprowadzające nowe standardy w zakresie transportu, przechowywania i tankowania paliwa w podziemnych zakładach górniczych.

96 94 PRZEGLĄD GÓRNICZY Wymagania prawne Jedynym aktem prawnym regulującym zasady obrotu paliwami w podziemnych zakładach górniczych jest Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. (wraz z późniejszymi zmianami) w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Rozporządzenie 2002). Na potrzeby niniejszego opracowania przepisy rozporządzenia przeanalizowano w trzech grupach odnoszących się do transportu, tankowania i przechowywania Transport oleju napędowego Zgodnie z 363, punkt 2 wymienionego rozporządzenia, materiały łatwo zapalne muszą być transportowane w wyrobiskach wyłącznie w zamkniętych naczyniach metalowych. Olej napędowy, tak jak wszystkie inne płyny transportuje się w wyrobiskach w wozach specjalnych. Wozy te zostały wymienione w załączniku Nr 1 do Rozporządzenia (2004) jako wyroby, których stosowanie w zakładzie górniczym wymaga wydania dopuszczenie Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego, ze względu na potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa jego użytkowania. Najwyższa dopuszczalna prędkości jazdy pociągów przy przewozie paliw nie może przekraczać 3,5 m/s (wymaganie określone w ) Tankownie Zgodnie z 359, punkt 1, miejsca napełniania zbiorników maszyn umieszcza się w komorach przewietrzanych niezależnym prądem powietrza, zlokalizowanych w polach niemetanowych lub wyrobiskach zaliczonych do pomieszczeń ze stopniem a niebezpieczeństwa wybuchu. Niemniej jednak w Załączniku Nr 4 zawierającym szczegółowe zasady prowadzenia ruchu w wyrobiskach, w punkcie dopuszcza się napełnianie zbiorników w miejscu ich pracy. Podczas napełniania paliwem zbiornika lokomotywy spalinowej silnik wyłącza się, a lokomotywę zahamowuje ( 585, punkt 2). Napełnianie zbiorników lokomotywy spalinowej może być prowadzone tylko systemem bezkropelkowym ( 585, punkt 3.) Przechowywanie oleju napędowego Zgodnie z 363, punkt 1, przechowywanie materiałów łatwo zapalnych jest niedopuszczalne w: odległości mniejszej niż 50 m od wlotów wyrobisk wdechowych na powierzchni, drążonych wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych za pomocą lutniociągów. W 363, w punkcie 2, określono również, że przechowywania materiałów łatwo zapalnych w komorach może mieć miejsce wyłącznie w zamkniętych naczyniach metalowych. W rozporządzeniu występuje również pojęcie głównego (stałego) składu paliwa, który zgodnie z 30, punkt 2, podpunkt 10, jest obiektem podstawowym i powinien zostać umieszczony w komorze ( 359.1). Wymagania dotyczące komór, w których można zlokalizować skład podano w 359 w punktach 1, 3, 4 i 5. Komory te wyposaża się również w stałą samoczynnie uruchamianą instalację gaśniczą ( 364, punkt 1). Dodatkowo w Załączniku Nr 4 do cytowanego rozporządzenia (2004), zawierającym szczegółowe zasady prowadzenia ruchu w podziemnych zakładach górniczych, w punkcie 6.18 wymieniono niezbędne wyposażenie i zasady korzystania z komór paliw. Zbiorniki stałe do przechowywania paliwa w komorach nie powinny mieć objętości większej niż 5000 litrów (punkt ), a w spągu komory należy wykonać awaryjny pojemnik o pojemności największego zbiornika komory (punkt ). 3. Aktualne problemy związane z gospodarką paliwami 3.1. Wprowadzenie zapotrzebowanie na olej napędowy Dane wykorzystane do przedstawiania obecnej sytuacji oraz zdefiniowania głównych problemów w gospodarce paliwami uzyskano z 15 kopalń węgla kamiennego reprezentujących wszystkie polskie spółki górnicze (Badania 2015). W kopalniach, które wzięły udział w badaniu, pracuje obecnie około 320 urządzeń wyposażonych w silniki wysokoprężne. W grupie tej największą ilość stanowią ciągniki spalinowe oraz ciągniki manewrowe jednoszynowych kolejek podwieszonych. Pozostałe urządzenia to spągowe kolejki zębate oraz torowe lokomotywy spalinowe. Średnia długość tras kolejki podwieszonej i spągowej zębatej w badanych kopalniach wynosi około 30 km. Należy spodziewać się dalszej rozbudowy sieci transportu podwieszonego. Podstawowym materiałem eksploatacyjnym w przypadku silników spalinowych jest olej napędowy. Dzienne zapotrzebowanie na olej napędowy jest zależne od typów stosowanych urządzeń, a dokładniej rzecz ujmując, od mocy silników zastosowanych w tych urządzeniach. W analizowanej grupie maszyn moce wynoszą od 25 do 150 kw. Na wynik zużycia oleju napędowego w danej kopalni, obok liczby i rodzaju maszyn, ma wpływ również rodzaj realizowanych zadań transportowych, nachylenie wyrobisk oraz warunki, w jakich transport jest prowadzony. Z uwagi na to, porównywanie ze sobą wielkości zużycia oleju napędowego z poszczególnych kopalń nie jest uzasadnione. Dlatego w dalszej części opracowania przywoływane wartości zostały uśrednione. Z tych uśrednionych danych wynika, że w analizowanych kopalniach dobowe zużycie oleju napędowego na jedno urządzenie wynosi 70 litrów. Oznacza to, że w jednej kopalni codziennie należy w bezpieczny sposób przetransportować, przetłoczyć i przechować średnio około 1500 litrów oleju napędowego Transport oleju napędowego Pierwszym etapem w łańcuchu dostaw paliwa jest transport z powierzchni do wyznaczonego miejsca w podziemnym wyrobisku, skąd olej napędowy jest dystrybuowany do urządzeń transportowych. Zwyczajowo jest to komora paliwa lub stały punkt tankowania. Transport ten jest realizowany wozami specjalnymi, które po opuszczeniu w klatce szybowej przemieszczane są po torach kolei podziemnej. Każda z analizowanych kopalń posiada średnio 10 wozów specjalnych różnego typu. Wozy te, to najczęściej proste, stalowe zbiorniki o pojemności od 200 do 700 litrów posadowione na podwoziu kołowym (rys. 1). Odległość pomiędzy stałą komorą paliwa lub stałym punktem tankowania a miejscem zastosowania urządzenia z silnikiem spalinowym wynosi średnio 4 km. Czas przejazdu ciągnika spalinowego dla takiego dystansu liczony w obie strony to około 90 minut (przy średniej prędkość 1,2 m/s). Przejazd na tym dystansie wiąże się jednocześnie ze zużyciem średnio około 10% pojemności własnego zbiornika paliwa maszyny.

97 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 95 Biorąc pod uwagę wydajność stosowanych pomp ręcznych, tj. ok 0,2-0,3 litra na jeden pełen ruch drążka pompy, to przetłoczenie pełnego zbiornika paliwa (140 litrów) wymaga wykonania około 500 pełnych ruchów drążkiem pompy (rys. 2). Rys. 1. Standardowy wóz specjalny do transportu oleju napędowego Fig. 1. Standard mining fuel container Na podstawie uzyskanych danych, można również stwierdzić, że pomimo istnienia we wszystkich analizowanych kopalniach ponad 50 stałych punktów tankowania, to tylko na połowie poziomów, na których realizowany jest transport z wykorzystaniem ciągników spalinowych, zlokalizowane są stałe komory lub stałe punkty tankowania. Dla drugiej połowy rozpatrywanych poziomów, paliwo musi zatem zostać dowiezione na czas tankowania lub ciągnik musi do tankowania przejechać na sąsiedni poziom, co stwarza problemy organizacyjne, generuje dodatkowe koszty, przy tym w większości kopalń przejazd taki jest niemożliwy. Wyżej opisany problem, obok ciągników spalinowych kolejek podwieszonych, dotyczy również ciągników manewrowych pracujących w przodkach oraz ciągników spągowych kolejek zębatych. W przypadku ciągników manewrowych, sterowanie ciągnikiem odbywa się z pozycji spągu, a przejazd do komory lub punktu tankowania wiąże się z pokonaniem tego dystansu pieszo przez operatora. Dodatkowo manewrowy charakter urządzenia sprawia, że prędkość przejazdu jest niewielka. Tory spągowych kolejek zębatych są jednym z głównych kosztów budowy tego systemu. Z tego też względu w większości przypadków zabudowywane są jedynie lokalnie w obszarach, w których realizowane jest zadanie transportowe i w większości przypadków torowiska te nie mają połączenia ze stałymi komorami paliw lub punktami tankowania. Oba te przypadki wymagają transportu oleju napędowego do miejsca pracy. Powyższą analizę potwierdzają przeprowadzone badania. Aż 67% kopalń oceniło, że system dystrybucji paliwa w zakresie dostępności oleju napędowego w miejscu eksploatacji urządzenia wymaga udoskonalenia. Wniosek 1: Należy zwiększyć dostępność oleju napędowego w pobliżu miejsca eksploatacji urządzenia, tj. zapewnić bezpieczny transport, tankowanie i przechowywanie w niewielkich ilościach oleju napędowego poza komorami paliwa. Rys. 2. Skrzydełkowa pompa ręczna Fig. 2. Manual wing type pump Według poglądów większości kopalń średni czas tankownia jednego urządzenia trwa około 15 minut i nie wymaga skrócenia. Jednak czas tankowania w jednym punkcie kilku ciągników jednocześnie zmniejsza dyspozycyjność tych maszyn. Dodatkowo doświadczenia pracowników serwisujących urządzenia wskazują na dodatkowy problemem jakim jest pracochłonność procesu tankowania, wynikająca ze stosowania pomp ręcznych. Zdarzają się przypadki prób obejścia systemu bezkropelkowego i napełniania zbiornika maszyny bezpośrednio z otwartego pojemnika poprzez np. zdemontowany wziernik lub zawór (rys. 3). Działania takie, obok łamania obowiązujących przepisów i wymogów instrukcji obsługi urządzenia, zwiększają ryzyko zanieczyszczenia oleju napędowego, co z kolei może przyczynić się do kosztownych w skutkach awarii silnika. Stwierdzenie to potwierdza połowa badanych kopalń, które wskazały, że obok innych awarii silników, występują również takie, których przyczyną było zanieczyszczone paliwo Tankowanie Obecnie do przetankowywania oleju napędowego z wozu paliwowego do zbiornika ciągnika spalinowego najczęściej wykorzystywane są ręczne pompy skrzydełkowe. Zbiorniki wozów oraz maszyn wyposażone są w dwa przyłącza, a napełnianie zbiorników, zgodnie z obowiązującymi przepisami, realizowane jest w systemie bezkropelkowym. W systemie takim przetłaczanie paliwa odbywa się w układzie zamkniętym dzięki połączeniu zbiornika wozu paliwowego oraz tankowanej maszyny dwoma przewodami, tj. przewodem tłoczącym i przewodem odpowietrzającym. Rys. 3. Zbiornik paliwa ze zdemontowanym wziernikiem poziomu Fig. 3. Missing/dismantled sight glass of fuel level

98 96 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Innym problemem związanym z jakością paliwa jest występowanie wody w oleju napędowym. Woda ta najczęściej pojawia się w zbiornikach, wskutek kondensacji pary wodnej. Zjawisko to dotyczy szczególnie zbiorników wozów paliwowych, które z wyrobisk o dużej wilgotności powietrza, po wytankowaniu wydawane są na powierzchnię. O ile problem czystości i zawodnienia paliwa nie jest jeszcze problemem kluczowym, to w niedalekiej przyszłości zachowanie czystości paliwa może okazać się jednym z głównych zagadnień decydujących o bezawaryjnej pracy silników spalinowych w podziemnych wyrobiskach górniczych. Dziś nadal w ciągnikach stosowane są silniki spalinowe wyposażone w tradycyjny system wtryskowy oparty na np. niskociśnieniowych rotacyjnych pompach wtryskowych. Kierunki rozwoju dla współczesnych silników spalinowych wyznaczane są przez wydawane przez Komisję Europejską coraz to bardziej restrykcyjne normy emisji spalin. To z kolei wkrótce zmusi producentów kolejek podwieszonych do stosowania silników z wysokociśnieniowym systemem zasilania Common Rail. Pierwsze takie urządzenia już pojawiają się na rynku. Wprowadzając technologię Common Rail należy zwrócić uwagę, że mimo wielu niewątpliwych zalet, jest to technologia bardzo wrażliwa na jakość oleju napędowego, co dziś w przypadku tradycyjnych niskociśnieniowych systemów zasilania nie jest aż tak istotne. W technologii Common Rail wtryskiwacze pracują pod wysokim ciśnieniem, co wymaga paliwa o najwyżej jakości bez zawartości wody oraz wolnego od zanieczyszczeń stałych. Każde zanieczyszczenie oleju napędowego może prowadzić do uszkodzenia wtryskiwaczy, co skutkuje kosztownym remontem silnika. Tymczasem już dziś 50% badanych kopalń ocenia, że system dystrybucji paliwa w zakresie utrzymania czystości oleju napędowego w czasie jego dystrybucji wymaga poprawy. Innym z badanych zagadnień związanych bezpośrednio z procesem tankowania była ewidencja zużywanego oleju napędowego. Jest to również temat wielu rozmów w czasie spotkań ze służbami technicznymi kopalń. Zagadnienie to jest istotne nie tylko z uwagi na konieczność zebrania danych, niezbędnych do racjonalnego zarządzania i kontrolowania kosztów realizowanych zadań transportowych, ale staje się efektywnym narzędziem, umożliwiającym przeciwdziałanie nieewidencjonowanemu zużyciu oleju napędowego. Zgodnie z deklaracjami kopalń, w których wprowadzono ścisłą ewidencję paliwa, na każdym z etapów jego dystrybucji zaobserwowano znaczący spadek dziennego zapotrzebowania na olej napędowy, przy zachowaniu tego samego taboru maszyn i realizacji tych samych zadań transportowych. Badanie wykazały, że aż 70% kopalń oczekuje udoskonalenia systemu dystrybucji paliwa w zakresie nadzoru i rejestrowania zużytego oleju napędowego. Wniosek 2: Należy podjąć działania prowadzące do redukcji czasu i pracochłonności procesu tankowania poprzez zastosowanie pomp o napędzie pneumatycznym lub hydraulicznym. Wniosek 3: Należy podjąć działania prowadzące do ograniczenia występowania wody i zanieczyszczeń stałych w oleju napędowym, szczególnie w perspektywie wprowadzenia ciągników wyposażonych w silniki z wysokociśnieniowym systemem zasilania Common Rail. Wniosek 4: Należy podjąć działania związane z wyeliminowaniem nieewidencjonowanego zużycia paliwa, które skutkuje nieuzasadnionym wzrostem kosztów prowadzenia transportu Przechowywanie oleju napędowego Cytowane na wstępie (Rozdział 2) Rozporządzenie Ministra Gospodarki (2002) określa szereg szczegółowych wymagań, jakie powinny spełnić komory paliw, których budowa przewidziana jest na potrzeby przechowywania w wyrobiskach dużych ilość paliwa. Odpowiednio przygotowany i zabezpieczony skład pozwala na przechowywanie zbiorników paliwa, których pojemność może wynosić nawet 5000 litrów każdy. Zgodnie z rozporządzeniem zbiorniki te powinny być metalowe, szczelnie zamknięte. Z zebranych danych wynika, że przybliżony (orientacyjny) koszt budowy i wyposażenia komory to około 1 mln zł. Roczne utrzymanie komory to ok. 100 tys. zł (w tym koszty odbiorów, legalizacji agregatów gaśniczych itd.). Biorąc pod uwagę średnie dzienne zapotrzebowanie na olej napędowy na poziomie ok litrów na dobę oraz wcześniej opisane problemy związane z koniecznością dojazdu do takiego punktu, w większości przypadków budowa komór paliw jest logistycznie i ekonomiczne nieuzasadniona. Potwierdzają to uzyskane wyniki ankiet, które pokazały, że tylko 20% z poddanych analizie kopalń posiada stałe komory paliw (4 komory w 3 kopalniach z pośród 15 analizowanych). Należy pamiętać, że przywołane przepisy obowiązują również w innych podziemnych zakładach górniczych, takich jak np. kopalnie miedzi. Specyfika tych kopalń, w tym szczególnie tabor stosowanych maszyn jest zupełnie różny od występującego w górnictwie węgla kamiennego. Zapotrzebowanie na olej napędowy w tych zakładach jest niewspółmiernie wyższe. Przykładowo dobowe zużycie oleju napędowego najmniejszego z zakładów górniczych KGHM wynosi ok litrów, a liczba zastosowanych maszyn wyposażonych w silniki spalinowe różnej mocy wynosi około 280 sztuk. Biorąc pod uwagę przywołane wartości, budowa komór paliw jest z pewnością uzasadniona, a podany dla przykładu zakład posiada 6 takich obiektów. Powyższe okoliczności nie powinny jednak zwolnić służb technicznych kopalń węgla kamiennego od obowiązku podejmowania działań mających na celu ograniczenie ryzyka wynikającego z przechowywania paliw w podziemnych wyrobiskach. Jednak działania te powinny być adekwatne do istniejących zagrożeń. Celowym zatem jest wypracowanie rozwiązań techniczno-organizacyjnych, pozwalających na przechowywanie w bezpieczny sposób niewielkich ilość oleju napędowego poza stałymi składami paliwa. Wniosek 5: Należy podjąć działania zwiększające dostępność oleju napędowego w pobliżu miejsca eksploatacji urządzenia, tj. zapewniających bezpieczny transport, tankowanie i przechowywanie go w niewielkich ilościach poza komorami paliwa. 4. Nowe rozwiązanie w zakresie urządzeń do tankowania, dystrybucji i przechowywania paliwa Problemy związane z dystrybucją paliwa w podziemnych wyrobiskach górniczych, opisane w poprzednich rozdziałach, mogą być rozwiązane zastosowaniem odpowiednio wyposażonych urządzeń mobilnych, zapewniających poziom bezpieczeństwa zbliżony do tego, który zapewniają stałe komory paliw. Firma SMT Scharf, jako prekursor kolejek podwieszonych z napędem spalinowym dla górnictwa węglowego, podjęła się zaprojektowania takiego urządzenia. W pracach projektowych nad nowym urządzeniem, firma skorzystała, obok uwag służb technicznych polskich kopalń węgla kamiennego, również z ponad 60-letnich doświadczeń grupy SMT Scharf

99 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 97 Rys. 4. Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 na podwoziu kołowym i z belką nośną Fig. 4. Mobile refuelling station MSP 700 equipped with wheeled undercarriage and carrying beam A.G. zdobywanych na całym świecie, w tym szczególnie w górnictwie niemieckim. Efektem prac jest wprowadzona do oferty w pierwszej połowie 2015 roku Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 (SMT 2014). Urządzenie występuje w dwóch wersjach jako: wóz specjalny przeznaczony do transportu oleju napędowego na torach kolei podziemnej, zbudowany w oparciu o podwozia kołowe wozów powszechnie stosowanych w polskich kopalniach węgla kamiennego (rys. 4); podzespół kolejki podwieszonej przeznaczony do transportu oleju napędowego na trasach jednoszynowych kolejki podwieszonej (rys. 5). Dzięki zastosowanym rozwiązaniom (opisanym w dalszej części artykułu), Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 jest przeznaczona szczególnie do przechowywania i dystrybucji paliwa poza stałymi komorami paliw, w miejscach i na zasadach określonych przez Kierownika Ruchu Zakładu Górniczego. Urządzenie charakteryzuje się budową modułową, dzięki czemu może być stosowane w różnych konfiguracjach zależnie od bieżących potrzeb użytkownika. Podstawowymi modułami MSP 700 są moduł zbiornika oraz moduł pompowy. Moduły te mogą być łączone ze sobą w różnych konfiguracjach, w zależności od potrzeb: jeden moduł zbiornika i moduł pompowy (konfiguracja podstawowa); jeden moduł zbiornika (moduł pompowy pozostaje, np. w punkcie tankowania); dwa moduły zbiornika; dwa moduły zbiornika i moduł pompowy. Głównym elementem modułu zbiornika jest 700-litrowy zbiornik o podwójnym płaszczu. Zbiornik posiada próżniowy układ kontroli szczelności, skutkiem czego każda nieszczelność sygnalizowana jest na wskaźniku podciśnienia. Dostęp do wlewu paliwa jest zabezpieczony uchylną osłoną z zamkiem. Dodatkowo korek wlewu paliwa przystosowany jest do zabezpieczenia plombą. Płyta górna zbiornika pod dachem modułu posiada otwór rewizyjny, umożliwiający czyszczenie zbiornika. Dodatkowe osłony boczne i frontowe zabezpieczają zbiornik przed uszkodzeniami mechanicznymi. Na jednej z frontowych osłon umieszczono uchwyty z dwoma gaśnicami ręcznymi, 6 kg każda (rys. 5). Moduł pompowy (rys. 6) służy do przepompowywania oleju napędowego z modułu zbiornika do zbiornika maszyny z napędem spalinowym. Moduł występuje w dwóch wersjach z pompą o napędzie pneumatycznym lub hydraulicznym. W module zastosowano dodatkowo skrzydełkową pompę ręczną, umożliwiającą tankowanie w przypadku braku dostępu do źródeł energii pneumatycznej lub hydraulicznej. Zmiana metody tankowania realizowana jest trójdrożnym zaworem kulowym, bez konieczności przepinania przewodów. W mo- Rys. 5. Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 moduł zbiornika Fig. 5. Mobile refuelling station MSP 700 tank unit

100 98 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 6. Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 moduł pompowy Fig. 6. Mobile refuelling station MSP 700 pump unit dule znajduje się również automatyczny układ gaśniczy, zbudowany na bazie systemu gaśniczego stosowanego w ciągnikach spalinowych i manewrowych produkcji SMT Scharf. Dostęp do przyłączy oraz układu sterowania jest zabezpieczony zamykanymi na zamek drzwiami oraz osłonami bocznymi. Tak jak w module zbiornika zastosowano system jednego kluczyka. W dolnej części modułu przewidziano uchylną szufladę, w której znajduje się komplet przewodów umożliwiających tankowanie paliwa w systemie bezkropelkowym. W układzie tłoczenia paliwa można zastosować opcjonalnie system separacji wody oraz innych zanieczyszczeń z paliwa. Nowatorska konstrukcja polegająca na wielostopniowym zawirowaniu paliwa pozwala na usunięcie z paliwa wody i zanieczyszczeń stałych. Układ tłoczenia może być również wyposażony w licznik zabezpieczony przed ingerencją osób nieuprawnionych, co umożliwia prowadzenie ewidencji wydawanego paliwa. Projektując Mobilną Stację Paliwa MSP 700, producent wzorował się na rozwiązaniach wymaganych dla komór paliw, które ograniczają zagrożenia pośrednio wskazane w cytowanym Rozporządzeniu Ministra Gospodarki (2002). Zagrożenie pożarowe w komorach paliwa, zgodnie z Rozporządzeniem (2002) ( oraz w 364.1), ogranicza się poprzez wyposażenie komory w stałą i samoczynnie uruchamianą instalację gaśniczą. Zagrożenie to, w Mobilnej Stacji Paliwa MSP 700 ograniczono poprzez zastosowanie w module pompowym znanego z ciągników spalinowych automatycznego układu gaśniczego. Zagrożenie wynikające z nieszczelności i wycieku ze zbiornika w komorach paliwa, zgodnie z Rozporządzeniem (2002) (Załącznik Nr 4, punkt ), ogranicza się poprzez wykonanie w spągu awaryjnego pojemnika. W Mobilnej Stacji Paliwa MSP 700 dla ograniczenia tego zagrożenia zastosowano zbiornik dwuścienny z systemem kontroli szczelności. Rozwiązanie to pozwalające w skuteczny sposób zabezpieczyć zbiornik przed ewentualnymi wyciekami jest znane np. z instalacji, w których przechowywane są duże ilości oleju opałowego. Wykorzystanie zbiornika dwuściennego z kontrolą szczelności w takich instalacjach zwalnia inwestorów z konieczności budowy tzw. wanny wychwytującej. Zastosowany w Mobilnej Stacji Paliwa MSP 700 zbiornik, zgodnie z wymaganiami Rozporządzenia (2002) (Załącznik 4, punkt ), posiada również otwór rewizyjny umożliwiający czyszczenie zbiornika. Proces tankowania odbywa się w systemie bezkropelkowym przewodami posiadającymi wymagane atesty. Dzięki tym rozwiązaniom, udało się wprowadzić w mobilnym urządzeniu szereg rozwiązań spełniających wymagania stawiane komorom paliw. Wykorzystanie Mobilnej Stacji Paliwa MSP 700 wpływa na wzrost poziomu bezpieczeństwa w czasie transportu, przechowywania i tankowania paliwa. 6. Podsumowanie Jednoszynowe kolejki podwieszone są obecnie bez wątpienia jednym z najbardziej efektywnych środków transportu załogi, materiałów i urządzeń w nowoczesnej kopalni węgla kamiennego. Odpowiednio przemyślany i zorganizowany system dystrybucji paliwa podstawowego materiału eksploatacyjnego silników napędowych kolejek umożliwia pełne wykorzystanie potencjału istniejącego w tego typu transporcie. Dotychczasowa, nieracjonalna gospodarka paliwami obniża efektywność całego systemu. Na służbach technicznych spoczywa odpowiedzialność za zapewnienia bezpiecznego procesu dystrybucji paliwa w podziemnych wyrobiskach kopalń. Jest oczywistym, że dobrze przemyślane i zabezpieczone miejsce, w którym zbiornik mobilnej stacji paliw oczekuje w rejonie pracy ciągników do całkowitego opróżnienia, stwarza mniejsze zagrożenie niż proces przewożenia tylko częściowo napełnionych zbiorników wozów specjalnych pomiędzy rejonami a komorą paliwa. Badania wykazały, że aktualne problemy usprawnienia gospodarki paliwowej są skupione w czterech grupach: Problemy z dostępnością oleju napędowego w pobliżu miejsca eksploatacji urządzenia, tj. zapewnienie bezpiecznego transportu, tankowania i przechowywania w niewielkich ilościach oleju napędowego poza komorami paliwa. Problemy wynikające ze stosowania pomp ręcznych czas i pracochłonność procesu tankowania. Problemy z czystością i zawodnieniem oleju napędowego. Problemy z nieewidencjonowanym zużyciem paliwa. Na rynku pojawiają się rozwiązania zmniejszające wyżej wymienione problemy lub w niektórych przypadkach eliminujące je całkowicie. Niewątpliwie takim urządzeniem jest Mobilna Stacja Paliwa MSP 700 produkcji SMT Scharf Polska. Unowocześnianie systemów transportowych w kopalniach wymaga wdrażania nowych rozwiązań technicznych oraz zmian organizacyjnych pozwalających na zwiększenie efektywności i wzrost bezpieczeństwa w procesie transportu, przechowywania i tankowania paliw w podziemnych wyrobiskach

101 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 99 górniczych. Gospodarka paliwowa jest niewątpliwie ważnym element logistyki w transporcie kolejkami z napędem spalinowym. Dobrze przemyślana i zorganizowana może znacząco usprawnić i obniżyć koszt realizacji zadań transportowych. Literatura Badania własne nieopublikowane, Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. (Dz. U. Nr 139, poz. 1169, z 2006 r. Nr 124, poz. 863 oraz z 2010 r. Nr 126, poz. 855) w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30 kwietnia 2004 r. (Dz.U. z 2004 Nr 99, poz. 1003) w sprawie dopuszczania wyrobów do stosowania w zakładach górniczych. SMT Scharf Polska Sp. z o.o., Instrukcja obsługi: Mobilna Stacja paliwa typ MSP 700, Wersja 1.0 / Artykuł wpłynął do redakcji czerwiec 2016 Artykuł zaakceptowano do druku NACZELNY REDAKTOR w zeszycie 1-2/2010 Przeglądu Górniczego, zwrócił się do kadr górniczych z zachętą do publikowania artykułów ukierunkowanych na wywołanie POLEMIKI DYSKUSJI. Trudnych problemów, które czekają na rzetelną, merytoryczną wymianę poglądów jest wiele! Od niej w znaczącej mierze zależy skuteczność praktyki i nauki górniczej w działaniach na rzecz bezpieczeństwa górniczego oraz postępu technicznego i ekonomicznej efektywności eksploatacji złóż. Od naszego wysiłku w poszukiwaniu najlepszych rozwiązań zależy przyszłość polskiego górnictwa!!!

102 100 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Przebudowa wiaduktu kolejowego będącego pod wpływem znacznego górniczego osiadania terenu UKD 622: : Rebuilding of the railway viaduct being under the influence of considerable mining subsidence of area Dr inż. Piotr Bętkowski* ) Treść: W artykule omówiono problemy związane z eksploatacją położonego na zboczu górniczej niecki obniżeń jednoprzęsłowego wiaduktu kolejowego. Znaczne obniżenia terenu, wynoszące około 14 m oraz bardzo duże pochylenie zboczy niecki utrudniało prowadzenie ruchu kolejowego, konieczne było wykonywanie kosztownych prac związanych z podniesieniem przęsła oraz nadbudową ścianek zaplecznych i skrzydeł przyczółków. Prace budowlane musiały być tak zorganizowane logistycznie, aby zamknięcie toru nie przekraczało 7 dni. Ta linia jednotorowa to jedyne połączenie kolejowe zakładu górniczego niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania Kopalni. Istniejące przyczółki w wyniku wzrastającego naporu gruntu zaczęły się pochylać i przemieszczać ku sobie. Pojawiły się także liczne głębokie rysy i pęknięcia na przyczółkach. Nie można było podnosić i rektyfikować przęsła wiaduktu w dotychczasowej technologii, tj. poprzez nadbudowę przyczółków. W artykule opisano kilka rozwiązań koncepcyjnych: wymianę wiaduktu na nowy o podobnej konstrukcji bez istotnej przebudowy przyczółków lub z przebudową, budowę tunelu z blach podatnych typu SuperCor w nasypie, zastosowanie stalowej konstrukcji odciążającej w miejsce tradycyjnego wiaduktu. Wybrano ostatecznie do realizacji stalową konstrukcję odciążającą opartą bezpośrednio na nasypie. Stare przęsło żelbetowe zdemontowano, istniejące przyczółki żelbetowe pozostawiono bez żadnych zmian, wykonano tymczasowe podparcie konstrukcji odciążającej i wbudowano w tor tę konstrukcję - całość prac wykonano w jeden długi majowy weekend. W artykule opisano wbudowaną w tor konstrukcję odciążającą i przedstawiono praktyczne doświadczenia z trzyletniego okresu eksploatacji tej konstrukcji. Abstract: This paper presents the problems associated with the exploitation of one span railway viaduct which was located on the hillside of mining area was discussed. Considerable settling of the area about 14 m and very large lowering hillsides of hollow made it difficult to lead the rail traffic and it was necessary to make expensive works associated with raising the span and the superstructure of partition walls and wings of bridgeheads. Building works had to be logistically organized in such a way that closing the railway track would not exceed 7 days. This single-track line is the only railway connection of the mining factory, essential for normal functioning of the mine. Existing bridgeheads started to tip and moved towards oneself as a result of the increasing thrust of ground. Numerous deep scratches and cracks appeared on bridgeheads. It was not possible to raise and to rectify spans of the viaduct in the previous technology, i.e. through the superstructure of bridgeheads. In this article a few concept solutions are described: replacement of the viaduct on a new one of about the similar structure without significant reconstruction of bridgeheads or with the reconstruction, susceptible metal sheets type SuperCor construction of the tunnel in the embankment, applying of the lightening structure in place of the traditional viaduct. The steel lightening structure supported directly on the embankment was finally chosen for the accomplishment. The old reinforced concrete span was dismantled, existing reinforced concrete bridgeheads were left without any changes, temporary supports of the lightening structure were performed and this structure was built in into the railway track - all works were made in one long May weekend. This paper describes lightening structures built into the railway track and experiences from three-year use of this structure. Słowa kluczowe: konstrukcja odciążająca, wiadukt kolejowy, teren górniczy, obserwacje Key words: lightening structure, railway viaduct, mining area, monitoring 1. Wprowadzenie W wyniku eksploatacji górniczej teren obniża się, co prowadzi do powstania górniczej niecki obniżeniowej. Powstanie niecki zaburza geometrię trasy kolejowej (Rosikoń 2004, Kwiatek 2007, Kawulok 2010, Salamak 2013). Obiekty mostowe zlokalizowane w linii kolejowej są szczególnie podatne na wpływy górnicze, np. (Bętkowski 2015, Bętkowski 2012, * ) Politechnika Śląska, Gliwice Bętkowski i in.2015). Wskutek deformacji terenu zmienia się geometria trasy kolejowej, a w obiektach mostowych zmianie ulega również wzajemne położenie brył sztywnych tworzących most (przyczółków, przęseł, filarów) (Rosikoń 2004, Salamak 2013) oraz dochodzi do wzbudzenia dodatkowych sił wewnętrznych (Bętkowski 2012, Bętkowski i in.2015). Na zboczach górniczej niecki obniżeń teren ulega nachyleniu, co negatywnie wpływa na parametry użytkowe toru. W przypadku nachylenia toru wynoszącego ponad 10 może dojść do

103 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 101 zrywania się wagonów, konieczne może być także użycie drugiej lokomotywy, co podnosi koszt transportu. Dlatego tor kolejowy podnosi się, przywracając jego niweletę. W referacie opisano obiekt, w rejonie którego wystąpiły znaczne osiadania terenu (ok. 14 m). Bardzo duże pochylenie zboczy niecki (ponad 20 ) utrudniało prowadzenie ruchu kolejowego. Konieczne było kilkukrotne podnoszenie przęsła obiektu mostowego. Podnoszenie wiaduktu wymagało za każdym razem wykonania projektu budowlanego, uzyskania pozwolenia na budowę, wykonania kosztownych prac związanych z podniesieniem przęsła, nadbudową ścianek zaplecznych i skrzydeł, podniesieniem niwelety toru przed i za wiaduktem. Wszystkie prace musiały być tak zorganizowane logistycznie, aby zamknięcie toru nie przekraczało 7 dni, ponieważ biegnąca po wiadukcie jednotorowa linia to jedyne połączenie kolejowe zakładu górniczego, niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania Kopalni. 2. Żelbetowy wiadukt kolejowy użytkowany do kwietnia 2013 roku Do końca kwietnia 2013 roku kopalniany tor kolejowy biegł ponad drogą powiatową po żelbetowym wiadukcie pochodzącym z początku lat 60. XX w. Wiadukt ten to konstrukcja jednoprzęsłowa o schemacie statycznym belki swobodnie podpartej (rys. 1). Rozpiętość wiaduktu w świetle wynosiła 10,35 m, a wysokość w świetle wynosiła 8,15 m w kwietniu 2013 roku. Na przęśle ułożona była nawierzchnia kolejowa S49 na podsypce tłuczniowej. Linia kolejowa nie jest zelektryfikowana. Przęsło wiaduktu oparte było na żelbetowych przyczółkach skrzyniowych za pośrednictwem dwóch łożysk jednokierunkowych i dwóch stałych. Przemieszczenia podłużne (w osi toru) przenoszone były przez kompensatory przemieszczenia wbudowane w tor poza przyczółkami. 3. Historia techniczna wiaduktu Przedmiotowy wiadukt został wybudowany w 1961 roku. Początkowo był używany do transportu materiałów związanych z budową jednej z kopalń węgla kamiennego, a od 1974 roku, po uruchomieniu Kopalni do transportu węgla kamiennego oraz urządzeń związanych z funkcjonowaniem tej Kopalni. Eksploatacja złóż węgla kamiennego w rejonie wiaduktu prowadzona była od 1974 roku, a więc praktycznie od samego początku funkcjonowania sąsiadującej z obiektem Kopalni. Od 1975 roku prowadzone są na wiadukcie obserwacje geodezyjne. Punkty pomiarowe były wielokrotnie zmieniane (przenoszone) na skutek znacznych osiadań i przebudowy wiaduktu. W 2001 roku wzmocniono przyczółki poprzez wykonanie opaski betonowej o grubości 0,5 m i wysokości 3,5 m przed i po bokach ściany czołowej przyczółka. Następnie podniesiono niweletę drogi pod wiaduktem o około 5 m. Stan opaski betonowej jest dziś praktycznie niemożliwy do ustalenia. W roku 2003 dobudowano skrzydła płytowo-kątowe posadowione na mikropalach (stare skrzydła równoległe do toru zostały zasypane podczas nadbudowy nasypu). Skrzydła te zostały następnie w kolejnych latach nadbudowane o 2,4 m. W latach wiadukt osiadł ok. 2 m z jednoczesnym rozsunięciem przyczółków o 0,036 m i dodatkowym skręceniem i pochyleniem przyczółka zachodniego o 0,03 m w kierunku zachodnim. Od 1987 roku w podłożu gruntowym dominującymi siłami stały się siły ściskające, powodujące zbliżanie się do siebie przyczółków. Przyczółki zbliżyły się do siebie w latach o 0,19 m. W latach przyczółki zbliżyły się o dalsze 0,2 m. Zwiększyły się również wychylenia przyczółków i przed podniesieniem niwelety drogi (w 2001 roku) wynosiły 0,12 m dla przyczółka zachodniego i 0,14 m dla przyczółka wschodniego. W latach wiadukt osiadł o 5 m. W latach wiadukt osiadł o dalsze 4 m. W latach wiadukt osiadł o 1,9 m. Całkowite osiadania na punkcie kontrolnym (na reperze zlokalizawanym we wschodnim przyczółku omawianego wiaduktu) od początku eksploatacji górniczej w rejonie wiaduktu (rok 1974) do kwietnia 2013 wyniosły: 13,66 m, a do kwietnia 2016: 14,05 m. 4. Stan techniczny użytkowanego do kwietnia 2013 roku żelbetowego wiaduktu kolejowego Zły stan techniczny przęsła był m.in. następstwem wielokrotnego podnoszenia wiaduktu i zakleszczenia przęsła na skutek zbliżania się przyczółków. Widoczne były wielokierunkowe pęknięcia. Występowała korozja zbrojenia (wskutek zniszczenia otuliny) z widocznymi ubytkami (stali) na przekrojach prętów w dolnej części wsporników oraz w strefie przypodporowej. Rys. 1. Widok od strony południowej wiaduktu użytkowanego do końca kwietnia 2013 roku Fig. 1. View from the south side of the viaduct used until the end of April 2013

104 102 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 Rys. 2. Przyczółek zachodni ściana czołowa Fig. 2. West bridgehead front wall Wiadukt był wielokrotnie podnoszony wraz z przyległymi torami. Rektyfikacja polegała na podnoszeniu przęsła żelbetowego poprzez nadbudowę przyczółków. Ściana czołowa przyczółka była stale podnoszona, a więc rósł napór gruntu na tę ścianę. Podpory podnoszono przez dobudowanie elementów prefabrykowanych wysokości 60 cm każdy, powiązanych ze sobą i z podporą betonem zbrojonym (rys. 2). Takie połączenie nigdy nie będzie w pełni zmonolityzowane. Dalsze skręcenie i pochylenie przyczółków wywołane eksploatacją górniczą mogło doprowadzić do destabilizacji połączeń. Niekorzystne było pochylenie do wewnątrz ścian wiaduktu spowodowane parciem gruntu wysokiego nasypu. Liczne drobne rysy skośne w połączeniu z długimi, głębokimi rysami (pęknięciami) biegnącymi przez całe skrzydła wskazywały na wyczerpanie rezerwy nośności skrzydeł stąd dalsze podnoszenie skrzydeł było niewskazane. Długość rys ulegała stałemu powiększeniu (wydłużeniu). Wiarygodna ocena stateczności przyczółków jest praktycznie niemożliwa w przedmiotowym przypadku. Do kwietnia 2013 roku wiadukt obniżył się ok. 13,7 m. Ukryta pod ziemią, podczas podnoszenia (nadsypania) terenu, część podpór poddana była intensywnemu działaniu wpływów eksploatacji górniczej, m.in. odkształceń poziomych e. 5. Koncepcje przebudowy Na skutek górniczych obniżeń terenu pochylenie niwelety toru na wiadukcie i sąsiadującym odcinku linii kolejowej od 2010 roku stale przekraczało 17. Ze względu na kategorię linii kolejowej wartość ta nie może być większa niż 10. W celu zapewnienia prawidłowych spadków toru potrzeba było pilnie podnieść wiadukt wraz z przyległym torem o min. 2,84 m (stan na kwiecień 2013 roku). Opisany powyżej wiadukt kolejowy w świetle koniecznego podniesienia toru o 2,84 m i dalszych prognozowanych kilkumetrowych osiadań terenu (ponad 3 m w latach ), musiał ulec przebudowie jednak możliwości dalszego, bezpiecznego podnoszenia konstrukcji zostały wyczerpane ze względu na groźbę utraty stateczności przyczółków oraz wyczerpanie rezerw nośności skrzydeł kątowych. W 2009 roku zlecono opracowanie koncepcji przebudowy wiaduktu. Priorytetem było szybkie podniesienie niwelety, przerwa w ruchu musiała być mniejsza niż 7 dni (wliczając w to dni wolne). Niezależnie od przyjętego rozwiązania w celu utrzymania ciągłości ruchu kolejowego na czas przebudowy, konieczne okazało się zastosowanie tymczasowego lekkiego przęsła stalowego opartego bezpośrednio na nasypie. Taka konstrukcja powinna odciążyć przyczółki oraz być na tyle długa, aby można było dokonać w przyszłości wymiany istniejącego wiaduktu bez dłuższych niż kilka dni przerw w ruchu kolejowym. Konstrukcja ta spełniałaby funkcję tymczasową w celu doraźnego podwyższenia niwelety torów, a w jednym z wariantów przebudowy rozważano pozostawienie konstrukcji odciążającej, jako wiaduktu stałego. Po ocenie stanu technicznego wiaduktu i zapoznaniu się z jego historią, zaproponowano następujące warianty (koncepcje) rozwiązań technicznych.: Wariant W1.: Wymiana istniejącego ciężkiego i uszkodzonego przęsła żelbetowego na lekkie przęsło stalowe, pozostawienie istniejących przyczółków, zapewnienie stateczności przyczółków przez podniesienie ulicy pod wiaduktem i wykonanie kotew gruntowych, zatrzymanie procesu zbliżania się przyczółków przez wykonanie rozpory (płyty żelbetowej) pod ulicą. Wariant W2.: Wymiana przęsła żelbetowego na stalowe jak w wariancie W1. Przebudowa przyczółków: rozkucie znacznej części każdego z przyczółków i odbudowa przyczółków umożliwiająca likwidację ich obecnego wychylenia oraz dostosowanie ich do większego parcia gruntu wynikającego z podnoszenia nasypu. Wariant W3.: Wymiana wiaduktu na konstrukcję z blach użebrowanych podatnych typu SuperCor. Wariant W4.: Wykorzystanie konstrukcji odciążającej, jako wiaduktu stałego. Pozostawienie istniejących przyczółków, jako ścian oporowych utrzymujących nasyp kolejowy. Obsypanie od zewnętrz skrzydeł kątowych, aby odciążyć zarysowane elementy betonowe i zapobiec utracie stateczności przyczółków Wymiana przęsła na stalowe warianty W1 i W2 Pierwszą naturalną propozycją jest wykorzystanie do maksimum elementów istniejącego wiaduktu, ograniczając maksymalnie zakres robót, a co ważniejsze czas robót. Przęsło żelbetowe jest w złym stanie technicznym. Jego remont byłby nieopłacalny. Ponadto ciężkie, kruche przęsło sprawiało kłopoty przy podnoszeniu wiaduktu. Dlatego przewidziano wymianę przęsła na stalowe (rys. 3). Pozostałyby stare przyczółki (wariant W1). Samo przełożenie przęsła wymaga przerwy w ruchu taboru kolejowego na okres 2-3 dni, natomiast wymiana przyczółków to czasochłonne zadanie. Ciężar przęsła wpływa korzystnie na stateczność przyczółków na przesuw (przyczółki te przysunęły się do siebie o ok. 40 cm w latach ). Dlatego przed demontażem przęsła żelbetowego należy rozważyć możliwość połączenia rozporą ścian czołowych przyczółków. Przewidziano podniesienie o 3 m poziomu ulicy pod wiaduktem (poprawi to stateczność przyczółków). Samo podniesienie ulicy pod wiaduktem nie zapewni jednak właściwej stateczności przyczółków. Przyczółki pochylają się do wewnątrz. Należy dodatkowo wykonać kotwy gruntowe i zakotwić przyczółki w nasypie. Po wykonaniu tych zabiegów stateczność przyczółków będzie zapewniona, co umożliwi dalsze podnoszenie przęsła.

105 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 103 Rys. 3. Przęsło stalowe (W1, W2) - przekrój poprzeczny Fig. 3. Steel span (W1, W2) cross sections Rys. 4. Koncepcja przebudowy wiaduktu kolejowego - wariant W1 Fig. 4. Concept of rebuilding the railway viaduct W1 variant Podnieść należy również teren wokół ścian oporowych bocznych (skrzydeł). Następnie podnieść ściany, docelowo o 6,2 m. Aby przejąć parcie gruntu, należy połączyć ściany przez nasyp kotwami podobnymi do kotew gruntowych, zakotwionymi naprzemiennie w przeciwległych ścianach (rys. 4). Przęsło żelbetowe waży 160 ton, stalowe 80 ton (z torem i tłuczniem). Wymiana przęsła na stalowe daje 40 ton zysku na każdym przyczółku. O tyle można bezpiecznie zwiększyć ciężar ściany czołowej przyczółka (np. podnieść jej wysokość). Alternatywą było częściowe rozebranie (rozkucie) przyczółków (wariant W2). Wybudowane zostałyby nowe ściany czołowe przyczółków dostosowane do przeniesienia parcia gruntu związanego z podnoszeniem nasypu. Przebudowa ścian czołowych przyczółków bez przerw w ruchu na linii

106 104 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 kolejowej byłaby możliwa dzięki konstrukcji odciążającej. Konstrukcja ta byłaby wykonana ze stali, jej długość to 30 m. Obserwacja ścian czołowych przyczółków pozwala sądzić (spękanie, niejednorodny beton), że ich kondycja techniczna nie jest najlepsza. Dlatego wskazane jest skucie istniejących ścian czołowych przyczółków do wysokości 1,5 m powyżej poziomu ulicy. Następnie wykonać należy opaskę żelbetową oraz wybudować nową ścianę przyczółka z półkami odciążającymi Wymiana wiaduktu na konstrukcję z podatnych blach falistych wariant W3 Słabym elementem poprzednich wariantów jest konieczność kosztownych i pracochłonnych podnoszeń wiaduktu powodujących przerwy w ruchu, wymagających specjalistycznego sprzętu i uzyskania pozwolenia na budowę. Ideałem byłoby zastosowanie takiej konstrukcji, która umożliwia podnoszenie toru na wiadukcie wg takiej samej technologii jak na nasypie ( tj. przez podbicie toru). Zaproponowana została konstrukcja z blach falistych SuperCor (rys. 5). Blacha SuperCor jest oparta na istniejących przyczółkach; poza istniejącymi przyczółkami wybudować należy nową ściankę. Ważne jest, że z czasem w gruncie, w warstwie współpracującej z blachą następuje spadek (redystrybucja) naprężeń pochodzących od górniczych deformacji terenu. Podobnie jak w przypadku wariantów W1, W2 stan wyjściowy pokazany na rysunkach to niweleta torów podniesienia w stosunku do obecnej o 3 m Konstrukcja odciążająca jako wiadukt wariant W4 Przyjęto, że konstrukcja odciążająca zostanie wykonana ze stali. Konstrukcja powinna mieć dużą sztywność giętno- -skrętną, aby nie stwarzała problemów podczas montażu z dźwigu oraz podczas podnoszenia konstrukcji związanego z podnoszeniem niwelety toru. Zaprojektowano konstrukcję, w której elementem nośnym są dwie blachownicowe skrzynie stalowe o wysokości 1 m o przekroju poprzecznym przypominającym trapez. Rozpiętość podporowa przęsła (w osiach podpór) wynosi L t =30 m. Szyny toru wpuszczone są w górną blachę przekroju poprzecznego konstrukcji i spoczywają w ciągłym korycie na całej długości konstrukcji, bezpośrednio na odpowiednio przyciętych podkładkach szynowych. Koryto szynowe wypuszczone jest poza punkty podparcia o 800 mm, umożliwiając łagodny przejazd taboru z konstrukcji na przyległe z obu stron torowisko. W osiach podparcia, po zewnętrznej stronie dźwigarów, zamocowane są wsporniki, umożliwiające podnoszenie konstrukcji Ocena wariantów W przypadku wszystkich wariantów rozwiązania techniczne podano dla niwelety toru na wiadukcie podniesionej o 3 m w stosunku do aktualnego w kwietniu 2013 roku poziomu. Jest to stan, który bezpośrednio po przebudowie zapewniłby prawidłowe spadki na linii kolejowej. Wariant W1, czyli wykorzystanie do maksimum istniejącej konstrukcji. Wariant W1 wymaga najmniejszego nakładu pracy i jest najtańszy w realizacji. Jednak w perspektywie dalszej eksploatacji górniczej pod wiaduktem po 2020 roku konieczna będzie wymiana przyczółków (ze względu na narastające wychylenie i silne spękanie ścian czołowych spowodowane technologią podnoszenia segmentami). Wariant W2, czyli klasyczna sprawdzona, ale kosztowna i uciążliwa logistycznie technologia podnoszenia niwelety toru poprzez nadbudowę podpór. W przypadku eksploatacji pod wiaduktem po 2020 roku stateczność ścian przyczółków może być zapewniona przez dodatkowe półki odciążające, rozpory lub kotwy gruntowe. Wariant W3.: Wymiana wiaduktu na konstrukcję z blach podatnych SuperCor. Koszt pośredni pomiędzy wariantem nr 1 i nr 2. W przypadku eksploatacji górniczej po 2020 roku można poszerzyć wiadukt przez dołożenie kolejnych blach i kontynuować nadbudowę nasypu. Jednak tego typu konstrukcje nie były dotychczas stasowane na terenach o znacznych wpływach górniczych, brak więc doświadczeń praktycznych. Wariant W4.: Wykorzystanie konstrukcji odciążającej jako wiaduktu stałego oraz obsypanie od zewnętrz skrzydeł kątowych, aby odciążyć zarysowane elementy betonowe i zapobiec utracie stateczności przyczółków. Wielką zaletą jest możliwość wykonania wszystkich prac przy zamknięciu toru nieprzekraczającym 7 dni. Wada to brak klasycznego systemu ułożyskowania z łożyskiem stałym otrzymującym przęsło. Kolejna zaleta to łatwość podnoszenia konstrukcji przez dołożenie kolejnych belek drewnianych pod przęsło. Do realizacji wybrano wariant nr 4. Elementy decydujące o wyborze wariantu to krótki czas realizacji przebudowy obiektu mostowego, możliwość łatwego, płynnego i taniego podnoszenia konstrukcji (poprzez rozbudowę kaszt podporowych), co sprawia, że podnoszenie niwelety toru można realizować częściej i mniejszymi skokami (ułatwia to prowadzenie robót.) Rys. 5. Zastosowanie blachy SuperCor Fig. 5. Applying the SuperCor sheet

107 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Charakterystyka konstrukcji odciążającej wbudowanej w tor w maju 2013 roku Stare żelbetowe przęsło wiaduktu zdemontowano na przełomie kwietnia i maja 2013 roku. Jednocześnie umieszczono na nasypie nowe przęsło stalowe (rys. 6 i 7). Nowe przęsło oparte jest na niewielkich przyczółkach wykonanych bezpośrednio w nasypie. Konstrukcja stalowa odciążająca oparta została z obu stron na podporach o charakterze prowizorycznym, bo składających się z klatek z podkładów kolejowych, stabilizowanych stalowymi klamrami (rys. 8). Ścianki zapleczne przyczółka wykonane są również z elementów drewnianych. Brak łożysk i urządzeń dylatacyjnych. Pod klatkami z podkładów kolejowych zaprojektowano żelbetową płytę prefabrykowaną, spoczywającą na warstwie piasku. Uwagi techniczne: Sposób podparcia przęsła (bale drewniane) jest poprawny, ma jednak ograniczoną trwałość, przez co wymaga regularnej kontroli wzrokowej. Zastosowane rozwiązanie umożliwia łatwe i tanie podnoszenie przęsła, co w przypadku przedmiotowego obiektu jest jednym z priorytetów. Na głębokości od 3 m do głębokości 10 m nasyp budują utwory charakteryzujące się stopniem zagęszczenia Id od 0,3 do 0,4. Są to grunty słabe, ściśliwe. Istnieje realne zagrożenie wyciśnięcia warstwy słabszej spomiędzy warstw mocniejszych naprężenia w nasypie rozkładają się pod niewielkim kątem (ok. 15 ) i przenoszą się z korony na podstawę nasypu poprzez wszystkie warstwy. Lokalne przemieszczenie słabszego gruntu (także nierówne osiadanie/ściskanie podczas przejazdu taboru) mogłoby doprowadzić do utraty stateczności większej partii nasypu. Wykonano analizę stateczności skarp metodą globalnego współczynnika stateczności (wyznaczając kołowe linie poślizgu wg Bishop a - w przypadku nasypów metoda ta daje szybko dobre rezultaty). Na odcinkach nasypu będących w zasięgu oddziaływania podpór konstrukcji odciążającej poszerzono nasyp oraz wzmocniono skarpy geosyntetykami. Wzmocnienie i poszerzenie nasypu okazało Rys. 6. Widok na wiadukt z konstrukcją odciążającą Fig. 6. View on the viaduct with the lightening structure Rys. 7. Konstrukcja odciążająca wbudowana w tor Fig. 7. Lightening structure into the railway Rys. 8. Prowizoryczna ścianka zapleczna Fig. 8. Temporary partition wall

108 106 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2016 się konieczne i wystarczające, konstrukcja odciążająca oparta jest bezpiecznie, bezpośrednio na nasypie. Konstrukcja stalowa pracuje w schemacie statycznym belki swobodnie podpartej. Jest łatwa w rektyfikacji. Podatny nasyp rozprasza energię pochodzącą od wstrząsów górniczych. Wszystko to sprawia, że odporność statyczna i dynamiczna konstrukcji odciążającej na wpływy górnicze jest wysoka. 7. Obserwacje konstrukcji odciążającej W okresie od maja 2013 roku (od wbudowania konstrukcji odciążającej w tor) do końca kwietnia 2016 roku teren osiadł o ok. 35 cm. W ciągu pierwszych trzech miesięcy po zmianie przęsła żelbetowego na stalową konstrukcję odciążającą zaobserwowano przemieszczenie się konstrukcji w stronę niecki. Konstrukcja ułożona była w spadku podłużnym wynoszącym ok. 10. W stronę spadku pociągi jeździły naładowane, pod górkę (w stronę kopalni) jeździły puste. Po nadbudowie nasypu i zmniejszeniu wychylenia toru problem niekontrolowanego przemieszczania się konstrukcji odciążającej znikł. Na przełomie kwietnia i maja 2013 roku doszło to znacznej, skokowej zmiany naprężeń w gruncie w wyniku zdjęcia z przyczółków przęsła żelbetowego (masa przęsła ok. 160 ton). Następnie oparto na nasypie przęsło stalowe. W wyniku wymiany przęsła szerokość większości rys uległa w maju i czerwcu 2013 roku powiększeniu. Po okresie ok. 1 roku szerokość największych rys nieznacznie się zmniejszyła. Obecnie szerokość rys praktycznie nie ulega zmianie. Obiekt jest pod stałym nadzorem. Prowadzone są comiesięczne obserwacje obiektu, wykonywana jest dokumentacja zdjęciowa i przeprowadzane są oględziny konstrukcji. Kopalnia prowadzi regularne pomiary geodezyjne. Lokalizacja punktów kontrolnych: 1g 4g (punkty zlokalizowane na górze wysokich żelbetowych przyczółków), 1d 4d (dół ścian przyczółków), 1a 4a (na podkładach, na których spoczywa przęsło). Mierzone są osiadania punktów oraz odległość przyczółków na górze i na dole ścian czołowych. Poniżej przykładowo podano osiadania punktów zlokalizowanych w rejonie podparcia konstrukcji odciążającej w okresie od lipca 2013 do marca 2016 roku: punkt nr 1a: 337 mm, punkt nr 2a: 336 mm, punkt nr 3a: 359 mm, punkt nr 4a: 370 mm. Poniżej przykładowo podano przemieszczenia poziome punktów zlokalizowanych na dole ścian żelbetowych przyczółków w okresie od lipca 2013 do marca 2016 roku: wzrost odległości punktów (dół ścian) 4d 1d: +15 mm, wzrost odległości punktów (dół ścian) 3d 2d: +11mm. Wyniki pomiarów (od lipca 2013 roku) wskazują na niewielkie rozpełzanie terenu i niewielkie skręcanie przyczółków względem osi wiaduktu. Zgodnie z prognozami dostarczonymi przez Kopalnię od kwietnia 2016 do końca 2016 roku prognozowane są osiadania terenu w=54 cm. Od kwietnia 2016 do końca 2018 roku prognozowane są osiadania terenu w=3,8 m, ponadto w podłożu mogą ujawnić się rozpełzania e II =2,8 mm/m - głównie na osi kierunku osi wiaduktu/toru oraz spełzania ε =-0,4 mm/m w kierunku prostopadłym do osi obiektu. Konieczne będzie wykonanie kilkakrotnej korekty niwelety toru na nasypie przez podbicie oraz podniesienie konstrukcji odciążającej. Z uwagi na prognozowane w latach w rejonie wiaduktu wpływy górnicze (III kategoria terenu górniczego) rozważono zainstalowanie systemu monitorującego przemieszczenia i nachylenia ścian przyczółków oraz przemieszczenia konstrukcji odciążającej względem wbudowanych w nasyp płyt betonowych będących oparciem tej konstrukcji. Podobne systemy monitorujące od kilku lat funkcjonują w Polsce, np. (Bętkowski i in 2014, Bętkowski i in. 2015). Jednak z uwagi na koszt systemu oraz wnioski z trzyletnich obserwacji wskazujące na dobre przenoszenie deformacji terenu przez przęsło stalowe i pełniące rolę ścian oporowych żelbetowe przyczółki zrezygnowano z takiego rozwiązania. 8. Podsumowanie i wnioski końcowe Od maja 2013 roku rolę wiaduktu kolejowego pełni konstrukcja odciążająca o rozpiętości 30 m jest to rozpiętość właściwa dla konstrukcji blachownicowej, optymalna co do celu i zadań jakie konstrukcja ta powinna spełniać w tym konkretnym przypadku. Konstrukcja odciążająca została wybrana do realizacji w wyniku wnikliwej analizy kilku alternatywnych rozwiązań technicznych. Rozwiązania te zostały opisane w artykule, aby można było rzetelnie ocenić sens zastosowania prowizorycznie podpartej konstrukcji odciążającej jako wiaduktu kolejowego. Przyjęte odsunięcie się z podparciem konstrukcji za istniejące przyczółki w istotny sposób odciąża przyczółki (od parcia gruntu, obciążenia naziomu od taboru kolejowego). Możliwe jest podnoszenie niwelety toru razem z konstrukcją odciążającą bezpieczne dla istniejących żelbetowych przyczółków. W przyszłości w miejscu skrzyżowania się szlaków kolejowego i drogowego może powstać ostateczna konstrukcja nowego wiaduktu dzięki wbudowanej w tor konstrukcji tymczasowej podczas przebudowy wiaduktu ciągłość ruchu kolejowego zostanie utrzymana. W ciągu ostatnich trzech lat konstrukcja odciążająca i odciążone stare przyczółki pracowały poprawnie, bez większych niekontrolowanych przemieszczeń. Deformacje terenu odpowiadały I kategorii terenu górniczego. Literatura BĘTKOWSKI P Obserwacja i naprawa dwuprzęsłowego stalowego mostu kolejowego położonego na terenach górniczych. Ochrona obiektów na terenach górniczych. Praca zbiorowa (monografia) pod red. Andrzeja Kowalskiego. Główny Instytut Górnictwa. Katowice, s BĘTKOWSKI P Przebudowa i zabezpieczenie na wpływy górnicze niewielkiego wiaduktu kolejowego zintegrowanego z nasypem. Przegląd Górniczy nr 3, s.1-7. BĘTKOWSKI P., BEDNARSKI Ł., SIEŃKO R Structural health monitoring of a rail bridge structure impacted by mining operation. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej Technical Transactions Civil Engineering. Tom 6-B/2014 (i.21), s BĘTKOWSKI P., BEDNARSKI Ł., SIEŃKO R Doświadczenia z użytkowania systemu monitorowania konstrukcji mostu kolejowego poddanego oddziaływaniu eksploatacji górniczej. Przegląd Górniczy nr 3, s KAWULOK M Szkody górnicze w budownictwie. Wyd. 1. Wydawnictwo ITB. Warszawa. KWIATEK J Obiekty budowlane na terenach górniczych. Wydanie 2. GIG. Katowice. ROSIKOŃ A O obrotach podpór i przęseł mostu. Wyd. 1. Rosikon- Press. Warszawa. SALAMAK M Obiekty mostowe na terenach z deformującym się podłożem w świetle kinematyki brył. Wyd. 1. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice. Artykuł wpłynął do redakcji październik 2016 Artykuł zaakceptowano do druku

109 Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 107 UKD (438-13): Turystyczny szlak górniczy w Polsce Tourist mining trail in Poland Dr hab. Zbigniew Hojka* ) Treść: Celem artykułu jest ukazanie turystycznego szlaku górniczego znajdującego się na południu Polski. Obejmuje on kopalnie węgla kamiennego, złota, srebra, soli, krzemienia, kredy, ropy naftowej, uranu. Ponadto uwzględnia część budowli związanej z pracownikami i właścicielami kopalń. Budowle związane niegdyś z górnictwem pełnią obecnie funkcje muzealne oraz usługowe. Abstract: This paper presents a tourist mining path which is located in southern Poland. It involves coal, silver, gold, salt, flint, chalk, uranium mines and oil wells. It includes some of the buildings connected with workers and mines owners as well. These buildings were tied with mining previously. Currently, they are functioning as museums or service buildings. Słowa kluczowe: górnictwo, turystyka Key words: mining, tourism 1. Wprowadzenie Polska może się pochwalić posiadaniem całego szeregu zabytków związanych z rozwojem gospodarczym, szczególnie górnictwa. Usytuowane są one głównie na terenie Śląska i Małopolski. Najwięcej tego typu zabytków związanych jest z górnictwem węgla, srebra i soli. Ze względu na ich unikatowość są integralną częścią europejskiego dziedzictwa kulturowego. Tylko część budynków pokopalnianych współcześnie pełni funkcje muzealne. Inne z kolei zostały zaadoptowane do celów kulturalnych, usługowych lub handlowych. 2. Zabytkowe obiekty górnicze w Polsce Krzemionki Opatowskie są jedną z największych zachowanych kopalń neolitycznych na świecie. Wydobywano w niej krzemień pasiasty. Działała ona w okresie ok p.n.e.. Na nowo odkryto ją w 1922 r. Obecnie w podziemiach kopalni funkcjonuje podziemna trasa turystyczna długości 465 m, w której eksponuje się wnętrza kopalń. Ponadto można zobaczyć rekonstrukcje: pracowni kamieniarskich, zadaszenia szybu, obozowiska górników i wioski neolitycznej. Godne uwagi są pozostawione przez górników rysunki naskalne wykonane węglem z łuczyw oraz wystawy Górnictwo krzemienia w neolicie i Osadnictwo górników epoki kamienia (Krukowski 1939, Bąbel 2003). Kopalnia Złota w Złotym Stoku znajduje się w miejscu gdzie ślady pozyskania tego kruszcu sięgają 2000 lat p.n.e. W ciągu wieków wydobyto tam ok. 16 t złota. Właściwa eksploatacja trwała do 1962 r. Jednocześnie zaprzestano odwadniania kopalń, w konsekwencji czego podziemia zostały * ) Uniwersytet Śląski, Katowice zalane przez wodę. W 1991 r. podjęto prace mające na celu udostępnienie nieczynnej kopalni dla ruchu turystycznego. W roku 1996 rozpoczęło działalność Muzeum Górnictwa i Hutnictwa Złota, w ramach którego uruchomiono podziemną trasę turystyczną o długości 1,5 km. Udostępniono sztolnie: Czarną Górną, Gertruda, Czarną Dolną. W tej pierwszej znajduje się podziemny wodospad o wysokości 8 m. W muzeum godne uwagi są: kolekcja minerałów, skarbiec i mennica. Elementami zwiedzania są: pokaz odlewania pamiątkowych sztabek złota, płukanie złota, pokaz wybijania pamiątkowych monet oraz podziemny spływ łodzią (Mikoś i in. 2009). Kopalnia Soli w Wieliczce należy do unikatowych obiektów w skali światowej. Od wieku XIII do 1772 r. wspólnie z kopalnią soli w Bochni tworzyła Żupy Krakowskie. Eksploatacja głównego złoża trwała nieprzerwanie do 1996 r. Przy kopalni od roku 1951 istnieje Muzeum Żup Krakowskich. Współcześnie w ramach trasy turystycznej udostępnianych jest 20 komór, znajdujących się na poziomach od 64 do 135 m. Do najciekawszych obiektów należą: Komora Mikołaja Kopernika z ok r, komora Janowice z XVII w., kaplica św. Antoniego z roku 1698, kaplice wędrowne św. Krzyża i św. Kingi. W Komorze Spalone znajduje się ekspozycja obrazująca pracę wypalaczy metanu. W Komorze Sielec umieszczono rekonstrukcje urządzeń służących do transportu urobku. Z kolei w komorze Kazimierza Wielkiego znajduje się oryginalny XVIII-wieczny kierat konny, a w Komorze Pieskowej Skały zachowały się fragmenty starych schodów wykutych w solnej skale, rynny do odwadniania kopalni, krzyż ręczny służący do transportu pionowego oraz XVI-wieczna pompa. Olbrzymie wrażenie robi Komora Goethego z początku XX w., w której znajduje się jezioro solankowe. Do największych należy Komora Michałowice ze sklepieniem na wysokości 35 m. W Komorze Drozdowice odbywają się wystawy, bankiety oraz koncerty, a w Komorze