Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót górniczych w KWB Bełchatów S.A.

Transkrypt

1 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Mat. Symp. str Leopold Wiktor CZARNECKI, Edward SOŚNIAK Kopalnia Węgla Brunatnego Bełchatów S.A., Rogowiec Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót górniczych w KWB Bełchatów S.A. Streszczenie W artykule przedstawiono problematykę związaną z geotechnicznymi uwarunkowaniami prowadzenia robót górniczych w Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów w P/Bełchatów. W związku ze skomplikowaną budową geologiczną tego złoża, przedstawiono wytyczne wymiarowania wyrobiska i zwałowiska zawarte w założeniach techniczno-ekonomicznych z 1972 r. i 1974 r. W kolejnych podrozdziałach przedstawiono wpływ warunków geologicznogórniczych prowadzonych robót na dostosowywanie parametrów wyrobiska górniczego do zmieniającej się struktury złoża. 1. Wstęp Ze względu na złożoność zagadnień związanych z geotechnicznymi uwarunkowaniami prowadzenia robót górniczych w Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów S.A., w ramach referatu zostały poruszone tylko niektóre aspekty tego zagadnienia, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień związanych z kształtowaniem zboczy stałych. Złoże węgla brunatnego Bełchatów zalega w rowie tektonicznym Kleszczowa o przebiegu E W. Rów jest jednostką strukturalną o skomplikowanej budowie geologicznej. Jest ona wynikiem działania wielu czynników natury geologicznej takich jak: procesy akumulacyjno-erozyjne, wpływ obciążenia i odciążenia lądolodem, zjawisk krasowych, halokinezy, wstrząsów sejsmicznych, procesów o charakterze tektoniki fałdowo-uskokowej. Wpływ tych procesów na sedymentację osadów trzecio- i czwartorzędowych zaznacza się bardzo wyraźnie w zmienności wykształcenia litologicznego i strukturalnego na całej długości rowu. Prowadzone od początku eksploatacji obserwacje budowy geologicznej potwierdziły, że warunki geologiczno-górnicze wykazują duży stopień skomplikowania i w sposób znaczący odbiegają od przedstawionych w dokumentacji. W trakcie prowadzenia eksploatacji ujawniło się szereg nowych problemów, które na etapie projektowania nie były sprecyzowane. Do najważniejszych należy zaliczyć: zjawiska sejsmiczne, procesy odprężeniowe górotworu oraz zjawiska odprężeniowe w węglu pokładu głównego, zjawiska krasowe, zagrożenia z tytułu ciśnienia wód spągowych, skala lokalnych zaburzeń strukturalnych (fałdowych i uskokowych), rozmiary kopalnych paleoosuwisk, znaczne miąższości utworów zastoiskowych oraz skala zagrożeń osuwiskowych związanych z wymienionymi zjawiskami geologicznymi. Dokumentacja tych procesów oraz ciągła weryfikacja budowy geologicznej doprowadziła jednak do uchwycenia niektórych zależności pomiędzy elementami budowy geologicznej oraz występowaniem niekorzystnych dla eksploatacji zagrożeń naturalnych. Tworzony w trakcie prowadzenia prac 51

2 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... związanych z obsługą geologiczną kopalni model geologiczno-strukturalny złoża Bełchatów pozwala na stałą weryfikację prognozowanych zagrożeń oraz dobór odpowiedniej technologii pracy maszyn w stosunku do rozpoznanych zagrożeń. 2. Zarys budowy geologicznej Rów Kleszczowa stanowi wąską, około 2,5 3 km subrównoleżnikową depresję tektoniczną założoną w utworach mezozoicznych. Zlokalizowany jest w północnym obrzeżeniu elewacji radomskowskiej zwanej ryglem Kodrąbia, rozdzielającej nieckę łódzką od niecki miechowskiej (Pożaryski 1971). Od zachodu graniczy z monokliną śląsko-krakowską, od wschodu z Górami Świętokrzyskimi, rozciągając się od rzeki Warty na zachodzie aż po rzekę Pilicę na wschodzie, tworząc łuk o długości około 80 km łagodnie wygięty ku północy. Rów Kleszczowa jest najgłębszym neotektonicznym zapadliskiem na obszarze Niżu Polskiego i stanowi najbardziej wysunięty ku wschodowi element strefy tektonicznej Poznań- Kalisz-Rzeszów (Deczkowski i Gajewska 1980). Przebiega od okolic Pajęczna na zachodzie po rejon Przedborza na wschodzie. Przecina pod kątem ostrym osie laramijskich struktur fałdowych w obrębie elewacji. Poczynając od zachodu są to: antyklina Dąbrowy Rusieckiej, synklina Brudzic, antyklina Łękińska, synklina Zapolic oraz antyklina Kamieńska (Sowiński 2001). Główne zespoły uskoków charakteryzują kierunki NW SE i WSW ENE oraz podrzędnie SW NE. Uskoki brzeżne rowu są wypadkową tych kierunków (Gotowała i Hałuszczak 1999). Wyróżniamy południowy uskok brzeżny (USB nr1) oraz przeciwstawne do niego północne uskoki brzeżne oznaczone symbolami UNB nr 2 i UNB nr 3. W planie rowu zaznaczają się także uskoki o charakterze przesuwczym przecinające rów na kierunku SE NW. Są to od wschodu: uskok Widawki, uskok Środkowy, uskok Kodrąb-Kleszczów, uskok Kamieńsk-Żłobnica, uskok Faustynowa, uskok Dębiny oraz uskok Chabielic (Sowiński 2001). Centralną część rowu Kleszczowa od zachodu zamyka wysad solny Dębina rozgraniczający pole Bełchatów od pola Szczerców. Ten skomplikowany rys strukturalny jest efektem usytuowania rowu Kleszczowa w strefie paleozoicznego progu strukturalnego, w rejonie którego krzyżują się rozłam świętokrzyski (WNW ESE), uskok Brzeg Kluczbork Bełchatów (SW NE) oraz lineament Poznań- Kalisz-Rzeszów (NW SE) (Gotowała i Hałuszczak 1999). Zarys budowy strukturalnej centralnej części rowu Kleszczowa prezentuje rysunek 2.1. Otwarcie rowu nastąpiło prawdopodobnie w starszym trzeciorzędzie, jako efekt naprężeń rozciągających fazy sawskiej. Wtedy formują się główne zręby rowu oraz osady kompleksu podwęglowego. Następnie aż po środkowy miocen trwało zasypywanie rowu połączone z powolną subsydencją dna rowu, aż do całkowitego wypełnienia rowu. Na przełomie sarmat/baden dochodzi do zdeformowania osadów oraz rozwoju intensywnych procesów erozyjnych. W pliocenie na drodze procesów akumulacji następuje całkowite wypełnienie rowu. W początkach czwartorzędu w północnej części rowu rozwija się dolina erozyjna rozcinająca złoże do podłoża mezozoicznego, będąca według niektórych autorów neotektonicznym rowem. Kolejna faza deformacji zaznacza się po ustąpieniu lądolodu zlodowacenia południowopolskiego oraz stadiału maksymalnego zlodowacenia środkowopolskiego jako efekt izostatycznego wypiętrzenia podłoża (Gotowała i Hałuszczak 1999). Należy nadmienić, iż ruchy w obrębie rowu trwają z mniejszą intensywnością nadal, o czym świadczą zwiększone miąższości glin warciańskich w strefach uskoków brzeżnych oraz zbiorniki eemskich jezior i współczesne niecki torfowe. 52

3 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Ponadto w toku prac kartograficznych w 1992 r. został opracowany litostratygraficzny profil złoża Bełchatów P/Bełchatów. Wydzielono w obrębie osadów kenozoicznych 6 jednostek litostratygraficznych, charakteryzujących poszczególne partie złoża pod względem litologi-cznym i strukturalnym (Czarnecki i in. 1992). W obrębie trzeciorzędu są to: kompleks podwęglowy, kompleks węglowy, kompleks ilasto-węglowy, kompleks ilasto-piaszczysty. Czwartorzęd został rozdzielony na dwa kompleksy różniące się wewnętrzną budową. Są to: dolna jednostka strukturalna, górna jednostka strukturalna. Do głównych elementów struktury złoża wpływających na kształtowanie zboczy oraz prowadzenie robót górniczych należy zaliczyć: przebieg i ukształtowanie południowego uskoku brzeżnego, litologiczne wykształcenie osadów budujących brzeg rowu, występowanie miąższych serii zastoiskowych, obecność kopalnych struktur paleoosuwiskowych, przebieg i ukształtowanie północnego uskoku brzeżnego, morfologia stropu podłoża mezozicznego, przebieg czwartorzędowych rozmyć erozyjnych, zjawiska odprężeniowe w węglu pokładu głównego. 3. Założenia techniczno-ekonomiczne W oparciu o dokumentację geologiczną z 1964 r., w 1972 r. w opracowanych założeniach techniczno-ekonomicznych sformułowano następujące wnioski końcowe: 1. Generalne nachylenie zboczy odkrywki należy przyjmować nie więcej niż: zbocze północne i wschodnie 1 : 2,3 zbocze zachodnie robocze 1 : 3,1 zbocze południowe powyżej podłoża skalnego 1 : 2,2 łącznie z podłożem 1 : 1,8 2. Generalne nachylenie zboczy zwałowiska należy przyjmować nie więcej niż: zwałowisko zewnętrzne 1 : 1,9 zwałowisko wewnętrzne 1 : 3,8 3. Nachylenie skarp stałych i roboczych odkrywki skarpy stałe 1 : 1,5 skarpy robocze 1 : 1,0 4. Nachylenie skarp stałych i roboczych zwałowiska skarpy stałe 1 : 3,0 skarpy robocze 1 : 1,5 Należy przypomnieć, że dokumentacja geologiczna 1964 r. zakładała mało dynamiczny model budowy złoża. Granice złoża często były interpretowane jako wypadkowa procesów sedymentacyjnych i erozyjnych a nie tektonicznych. Zakładano istnienie tylko uskoków ramowych o kierunku W E, nie przewidując pozostałych znanych dziś kierunków tektonicznych. Jednakże natrafienie w trakcie prac wiertniczych w 1972 r. w rejonie projektowanego pierwotnie miejsca otwarcia złoża na permskie osady na głębokości 170 m spowodowało 53

4 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... zmianę koncepcji prowadzenia eksploatacji w bełchatowskim złożu. W nowej sytuacji rozpoczęto poszukiwania innej lokalizacji wkopu udostępniającego. W 1973 r. Poltegorprojekt zakończył opracowanie założeń techniczno-ekonomicznych dla lokalizacji wkopu udostępniającego w rejonie linii przekrojów geologicznych 90SN 84SN. Rys Zarys budowy strukturalnej centralnej części rowu Kleszczowa z lokalizacją niektórych linii przekrojów geologicznych Fig Structure of Kleszczów rift valley s central part and some geological section lines localization W ramach projektu Założeń Techniczno-Ekonomicznych (ZTE) z 1974 r. przyjęto w oparciu o opracowaną charakterystykę geologiczno-inżynierską złoża następujące parametry geometryczne wyrobiska oraz zwałowiska: Wyrobisko górnicze 1. Generalne nachylenie północnego i południowego zbocza odkrywki: 1.1 zbocze północne 1 : zbocze południowe pomiędzy liniami przekrojowymi 90 80SN 1 : 3,7 pomiędzy liniami przekrojowymi SN 1 : 3,5 2. Generalne nachylenie zbocza wschodniego i zachodniego z przyczyn technologicznych wynosi: 2.1 zbocze wschodnie 1 : 4,8 2.2 zbocze zachodnie 1 : 10,0 3. Uwzględniając wymogi technologiczne maszyn górniczych nachylenie skarp wynosi: 3.1 skarpy stałe 1 : 1,5 3.2 skarpy eksploatacyjne 1 : 1,0 4. Odnośnie wysokości skarp i sposobu pracy koparek ustalono ograniczenie wysokości skarp pięter eksploatacyjnych oraz skarp na zboczach stałych do wysokości 30 m. oraz ograniczenie podsiębiernego sposobu urabiania nadkładu tylko do udostępnienia niżej ległych poziomów eksploatacyjnych na szerokości dwóch zabierek. 54

5 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie 5. Szerokość poziomów: 5.1 transportowych co najmniej 55 m 5.2 na których zlokalizowane są studnie odwodnieniowe bariery wewnętrznej 90 m 5.3 eksploatacyjnych zbocza zachodniego uwarunkowana wymogami wynikającymi z planu postępu robót z tym, że odległość koparek od krawędzi skarpy niżej ległej wynosić będzie nie mniej niż 40 m 6. Odnośnie urządzeń zlokalizowanych na poziomach ustalono: 6.1 odległość przenośników na poziomach transportowych zbocza północnego od krawędzi skarpy niżej ległej winna wynosić nie mniej niż 20 m 6.2 odległość linii 30 kv i urządzeń od dolnej krawędzi wyżej ległej skarpy nie mniej niż 20 m 6.3 odległość bariery od dolnej krawędzi skarpy wyżej ległej nie mniej niż 15 m 6.4 studnie bariery na poziomach zbocza południowego winne być lokalizowane w osi poziomów Zwałowisko zewnętrzne 1. Generalne nachylenie zbocza stałego zachodniego 1 : 6 2. Generalne nachylenie zbocza stałego północnego i wschodniego 1 : 4 3. Generalne nachylenie zbocza południowego (okresowo stałego) 1 : 3,7 4. Nachylenie skarp stałych 1 : 3 5. Nachylenie skarp roboczych 1 : 1,5 6. Maksymalna wysokość piętra zwałowiska, za wyjątkiem piętra najniższego 27 m. 7. Szerokość poziomów transportowych na zboczu południowym minimum 70 m. 8. Szerokość poziomów transportowych na zboczu zachodnim minimum 80 m. 9. Szerokość półek na zboczach stałych północnym i wschodnim w zależności od wysokości piętra m. 10. Szerokość filara pomiędzy zwałowiskiem zewnętrznym a wyrobiskiem na wysokości północno-wschodniego naroża wyrobiska ca 1000 m. na wysokości południowo-wschodniego naroża wyrobiska ca 1500 m W odniesieniu do zwałowiska wewnętrznego planowanego od 1986 r. ustalono następujące ogólne zalecenia: 1. Maksymalna wysokość najniższego piętra zwałowiska sypanego podsięsypnie nie powinna przekraczać 30 m 2. Generalne nachylenie zwałowiska wewnętrznego 1 : 6 3. Minimalna szerokość poziomów roboczych na zwałowisku co najmniej 100 m. Zauważalne zmiany w wymiarowaniu odkrywki wynikały z dodatkowego rozpoznania, które spowodowało zmianę interpretacji budowy tektonicznej złoża, zakładającej istnienie silniejszego wpływu tektoniki niż przyjmowano to w dokumentacji z 1964 r. (np. w części południowej złoża przypuszczano istnienia w obrębie złoża ostrych granic tektonicznych o kierunkach W E oraz o kierunkach SE NW). 4. Główne maszyny urabiające i zwałujące na P/Bełchatów Aktualnie na P/Bełchatów pracuje przy zdejmowaniu nadkładu 5 maszyn podstawowych w tym jedna maszyna typu SchRs4000x50, dwie maszyny typu SchRs4000x37,5 oraz dwie maszyny typu SchRs4600x30. Do eksploatacji węgla wykorzystywanych jest 7 maszyn podstawowych, w tym 5 maszyn typu SRs2000 oraz 2 maszyny typu Ers710. Dane techniczne tych maszyn prezentuje tabela 4.1. Do budowy zwałowiska używa się 5 zwałowarek, w tym 55

6 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... 4 typu A 2RsB oraz 1 typu A 2RsB Dane techniczne tych maszyn przedstawiono w tabeli 4.2. Dodatkowo zastosowanie znajduje szereg maszyn pomocniczych jak przenośniki samojezdne PGOT 4500 i PGOT 5500 dla zwiększenia zasięgu pionowego i poziomego koparek, dwie koparki kroczące typu Esz 6,3/45 czy koparka Liebher do pracy w skałach i gruntach trudnourabialnych. Ponadto planuje się zakup koparki zgarniakowej o wysięgniku 60 m. i pojemności łyżki do 20 m 3, mającej prowadzić eksploatację węgla w rowie II-rzędu poniżej rzędnej 80 m n.p.m. Dane techniczne koparek pracujących w KWB Bełchatów S.A. P/Bełchatów Tabela 4.1. Table 4.1. Technical data of excavators working in KWB Bełchatów S.A. Belchatow field Rodzaj koparki L.p. Charakterystyka J.m. SchRs 4600 x 30 SchRs 4000 x 50 SchRs 4000 x 37,5 SRs 2000 ERs Wydajność teoretyczna m 3 /h Wysokośc urabiania nadpoziomowa m , ,5 8. Wysokość urabiania podpoziomowa m 2,5 18 2, Maksymalna różnica między poz. koparki, - koparka pow.poz.przen. - koparka pon.poz.przen. m m Długość wysięgnika koła czerpakowego m 36,0 74,5 46, Prędkość jazdy m/min ,8 9,0 1,8 9,0 6,0 3,6 13. Najmniejszy promień m łuku jazdy 14. Dopuszczalne nachylenie poziomu w czasie pracy: podłużne poprzeczne w czasie transportu: podłużne 1:20 1:40 1:20 1:40 1:20 1:40 1:20 1:40 1:18 1:40 1:18 1:40 1:33 1:33 1:20/33 1:33/20 1:33 1:33 1:20 1:33 poprzeczne 15. Ciężar ruchowy koparki ton Tabela 4.2. Dane techniczne zwałowarek pracujących w K.W.B. Bełchatów S.A. P/Bełchatów Table 4.2. Technical data of dumping conveyors working in KWB Belchatow S.A. Belchatow field Rodzaj zwałowarki L.p. Charakterystyka J.m. A 2RsB A 2RsB Wydajność teoretyczna m 3 /godz po modernizacji Promień zwałowania m 95 - po modernizacji Możliwość zwałowania: - nadsięsypnie - podsięsypnie m m

7 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie 4. Największe dopuszczalne nachylenie poziomu zwałowarki: - podłużne w czasie pracy - poprzeczne w czasie pracy - podłużne w czasie transportu 5. Największy promień krzywizny % % % % m Prędkość jazdy m/min Ciężar urządzenia: - zwałowarka - podawarka Mg Mg Prowadzenie robót górniczych na P/Bełchatów Roboty prowadzone są systemem zabierkowym podłużnym z równoległym postępem frontu robót w kierunku zachodnim. W szczególnych sytuacjach technologicznych przewiduje się wachlarzowy postęp frontu robót. W technologii pracy koparek przy robotach związanych ze zdejmowaniem nadkładu zakłada się pracę po obu stronach przenośników przesuwnych. Generalnie koparki pracują nadpoziomowo, a ich poziom roboczy usytuowany jest powyżej, poniżej lub na poziomie przenośnika przesuwnego. W przypadkach szczególnych stosowana jest praca podpoziomowa (konieczność obniżenia wysokości piętra dla koparki pracującej na niżej ległym poziomie eksploatacyjnym, w celu właściwego ukształtowania skarp zbocza północnego w rejonie występowania iłów warwowych, wykonywanie pochylni transportowych dla urządzeń KTZ, konieczność odsłonięcia stropu skał podłoża mezozoicznego itp). Eksploatacja selektywna węgla na poziomach prowadzona będzie z zachowaniem n/w kryteriów: minimalna miąższość pokładu 1,5 m gdy w stropie i spągu zalegają utwory zawęglone, minimalna miąższość pokładu 3 m gdy w stropie i spągu zalegają skały płonne. W technologii wybierania węgla, w jego spągowej części, przewiduje się okresowe urabianie koparką w odległości od stopy skarpy zwałowiska wewnętrznego mniejszej niż: H z + H w [m] gdzie: H z wysokość skarpy podpoziomowej najniższego bloku (piętra) zwałowiska, H w wysokość skarpy najniższego piętra węglowego. Sytuacje takie dotyczyć będą urabiania węgla zalegającego w deniwelacjach spągu. Ustala się, że minimalna odległość skarpy węglowej od skarpy zwałowiska wynosić będzie H z. Aktualne wymiarowanie zboczy wyrobiska przedstawia się następująco: Generalne nachylenie zbocza północnego: do linii otworów 65 NS (poza rowem II rzędu) 1 : 4,0; od linii 65 NS (w rowie II rzędu) powyżej poziomu + 80 m n.p.m. (w obrębie czwartorzędu i kompleksu piaszczysto ilastego trzeciorzędu) 1:5,0; poniżej poziomu + 80 m n.p.m. do poziomu -45 m n.p.m. nachylenie generalne ustalane jest indywidualnie dla każdego odcinka zbocza w nawiązaniu do budowy geologicznej i waha się w zależności od budowy geologicznej od 1:5,4 do 1:5,6;

8 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... Generalne nachylenie zbocza południowego: w utworach czwartorzędowych i w trzeciorzędowych utworach serii nadwęglowej 1 : 3,5; w podłożu mezozoicznym 1 : 1,0; w rejonie rowu II rzędu; obszar pomiędzy liniami SN 1 : 4,5; w pokładzie głównym węgla i w utworach podwęglowych 1 : 3,0; zbocze w utworach podwęglowych formowane jest z zastosowaniem półek co ma na celu wyeliminowanie możliwości powstania zniszczenia zbocza przez wyboczenie Zbocze zachodnie: bezpieczne nachylenie zbocza zachodniego wyrobiska ze względu na jego stateczność wynosi 1 : 4,0; ze względów technologicznych generalne nachylenie zbocza zachodniego będzie nie większe niż 1 : 6,0; Nachylenia skarp stałych wynosi 1:1,5 z wyjątkiem rejonów: dla zbocza północnego występowania osadów zastoiskowych (podano w odrębnym podrozdziale), dla zbocza południowego występowania skał mezozoicznych 1 : 0,7; maksymalna wysokość skarp stałych 30 m; minimalna szerokość poziomów transportowych zbocza północnego 55 m; minimalna odległość krawędzi skarp od osi przenośników stałych: dolnej krawędzi skarpy niżej ległej uformowanej w obrębie konsekwentnie nachylonego pokładu węgla (poniżej poziomu +80 m n.p.m.) a x H + 40 m; dla skarp pozostałych (powyżej poziomu + 80 m n.p.m.) a x H + 20 m; gdzie: a cotangens kąta nachylenia skarpy, H wysokość skarpy. Rejon udostępnienia złoża Roboty udostępniające rozpoczęto r. W trakcie prowadzenia tych robót okazało się, że ten rejon złoża charakteryzował się skomplikowaną budową geologiczną. Wystarczy nadmienić, iż do roku 1990 na skarpach stałych i eksploatacyjnych wyrobiska zanotowano do 42 osuwisk różnej wielkości i o różnym stopniu zagrożenia dla ruchu zakładu (Patrzyk 1995). Ponadto stwierdzono, że szereg zaburzeń fałdowych i paleoosuwiskowych obejmujących pełną szerokość wyrobiska oraz liczne rozmycia erozyjne w powiązaniu z występującymi w odkrywce stylem budowy, stwarzają warunki do pozostawiania w górotworze wód resztkowych uwięzionych w lokalnych ugięciach, soczewach i paleodolinach. Jednocześnie duża powierzchnia wyrobiska, tworząca rozległą zlewnię własną i lokalne dobre warunki infiltracji wód opadowych w górnych poziomach nadkładowych, dodatkowo powodują wzrost zasobności zbiorników wód resztkowych. Warunki hydrogeologiczne złoża i ich wpływ na stan zagrożeń geotechnicznych znalazł swe odzwierciedlenie w zaliczeniu kopalni do II stopnia zagrożenia wodnego zakładów górniczych (Patrzyk 1995). Szczególnie skomplikowaną budową wyróżniał się rejon południowego zbocza stałego. Charakteryzuje go schodowy układ stopni uskoku południowego brzeżnego nr 1, powodujący konsekwentny do zbocza upad warstw podwęglowych. Ponadto uskok południowy brzeżny USB nr 1, tnący początkowo sztywne wapienie oxfordu ulegał w tej strefie skręceniu wykorzystując bieg warstw osadów jury środkowej. Dotychczasowy schodowy układ ulega zanikowi i przejściu w jedną powierzchnię nachyloną pod kątem 60 o. W strefie tej rozwinęło 58

9 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie się szereg osuwisk o charakterze konsekwentno-strukturalnym, z których największe znaczenie dla późniejszego kształtowania południowego zbocza odkrywki miały osuwiska 15S, 16S i 17S. Ich łączną kubaturę można szacować na około 2,395 tys. m 3. W centralnej części wyrobiska obserwowano szereg zaburzeń o charakterze paleoosuwiskowym lokalizujących się w obrębie kompleksu ilasto-węglowego (Wilczyński 1990). Zaburzenia te związane były z krawędzią trzeciorzędowego rozmycia złoża przez serią bruków krzemiennych odmłodzoną później w czwartorzędzie. W trakcie eksploatacji w obrębie pokładu głównego serii złożowej zanotowano intensywne zjawiska odprężeniowe, niejednokrotnie powiązanymi z efektami akustycznymi. Zbocze północne charakteryzowało się generalnie dobrymi warunkami geologicznoinżynierskimi. W części górnej wyprofilowanej w osadach czwartorzędowych zanotowano 7 osuwisk o niewielkich rozmiarach. Zagrożenie dotyczyło głównie pojedynczych skarp. Poważne problemy zanotowano w rejonie posadowienia II pochylni transportowej, gdzie stwierdzono występowanie miąższych osadów zastoiskowych z charakterystycznymi poziomami iłów warwowych. Także osuwisko 8N, o charakterze strukturalno-odprężeniowym (Rybicki i in. 2000), rozwinięte w osadach serii złożowej (pokład główny węgla) spowodowało okresowe zagrożenie, związane z objęciem swym zasięgiem jednego z przenośników transportowych. Zjawiska odprężeniowe W oparciu o obserwowane zjawiska odprężeniowe zachodzące w pokładzie głównym węgla opracowano nowe zasady prowadzenia robót górniczych w jego obrębie. Obserwacje wskazywały na zależność występowania tych zjawisk z urabianiem skarp o następującej charakterystyce: urabiania skarpy węglowej o wysokości H = 10 m i powyżej lub urabiania zabierką o szerokości powyżej 2H, urabiania skarpy nadkładowo-węglowej jeżeli udział węgla przekracza 2/3 wysokości skarpy zabierką o szerokości powyżej 2H. Ponadto dla koparek Ers-710 w pracy podpoziomowej założono: maksymalna wysokość skarpy do 14 m urabiana dwoma podpiętrami o H = 5 m i H = 9 m, nachylenie skarpy górnego podpiętra do 45 o, nachylenie skarpy dolnego podpiętra do 33 o. W uzasadnionych przypadkach w oparciu o opinię geologiczną wysokość dolnego podpiętra może być zwiększona do 11 m. Szczególnym przypadkiem jest praca tego typu koparek w strefie przyspągowej, gdzie istotnym elementem oceny geologicznej warunków pracy maszyny, jest układ spągu węgla w stosunku do kierunku pracy maszyny. Za niebezpieczny uznaje się konsekwentny upad spągu pod kątem większym niż 11 o. Praca w rejonach występowania gruntów skalistych W KWB Bełchatów grunty skaliste ze względu na ich stratygraficzną przynależność dzieli się na następujące grupy: skały mezozoiczne: skały jurajskie do których zaliczamy margle i wapienie, skały kredowe reprezentowane przez margle, opoki margliste, wapienie margliste, mułowce, iłowce i piaskowce, 59

10 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... skały trzeciorzędowe reprezentowane przez zsylifikowane piaskowce i zlepieńce, skały czwartorzędowe reprezentowane przez piaskowce żelaziste. Skały trzeciorzędowe oraz czwartorzędowe ze względu na swoją genezę są skałami, których rejony występowania są bardzo trudne do prognozowania. Powstają w procesie sylifikacji luźnych piasków i bruków. W procesie planowania prowadzenia robót górniczych szczególne znaczenie mają prognozy dotyczące ilości oraz rejonów występowania gruntów skalistych pierwszej grupy. Obecność tego rodzaju gruntów w nadkładzie złoża, powoduje szereg trudności wpływających na wydajność pracy maszyn oraz szczególnie na awaryjność oraz tempo zużywania się sprzętu technologicznego. Konieczność urabianie skał mezozoicznych jest uwarunkowana usytuowaniem złoża w rowie tektonicznym oraz głębokością zalegania pokładu węgla (spąg pokładu głównego zalega na głębokości od 200 do 360m od powierzchni terenu). Brzegi rowu ze względu na swój tektoniczny charakter, cechują się obecnością stromych uskoków brzeżnych o zrzucie przekraczającym 300 m. Ich wewnętrzna struktura charakteryzuje się silnym wielokierunkowym ciosem, powodującym rozdrobnienie skały w procesie wietrzenia co wymusza konieczność pozostawiania szeregu drobnych półek celem gromadzenia produktów wietrzenia na ich powierzchniach i niedopuszczenie do spadania odłamków skalnych na pracujące w dnie odkrywki maszyny. Występowanie tych skał jest prognozowalne. Projektowana geometria zbocza w skałach mezozoicznych zakłada: generalne nachylenie zbocza 1 : 1, nachylenie pojedynczej skarpy 1 : 0,7, wysokość skarpy 20 m, szerokość półki m. Powyższa geometria była weryfikowana na podstawie stosownych obliczeń stateczności. Przewiduje się, że w zboczu północnym będzie występować około 499 tys. m 3 skał zaś w zboczu południowym około 4 749,4 tys. m 3 skał mezozoicznych. Należy dodać, że dzięki rozpoznaniu przebiegu uskoku brzeżnego północnego UNB nr 3, dostosowano układ skarp stałych w VII piętrze górniczym, co pozwoliło na pozostawienie w konturze zbocza północnego około 200 tys. m 3 skał marglistych. Technologia pracy maszyn podstawowych w rejonach występowania gruntów skalistych umożliwia odsłonięcie ich stropu. Następnie przed rozpoczęciem urabiania koparkami wielonaczyniowymi, skały są rozluzowywane przy użyciu MW. Prowadzenie robót w rejonach występowania osadów zastoiskowych oraz struktur paleoosuwiskowych Czwartorzędowa dolina erozyjna, uznawana przez niektórych badaczy za czwartorzędowy rów neotektoniczny, przebiega generalnie wzdłuż kierunków SE-NW w rejonie linii przekrojowych 90SN 80SN oraz WNW-ESE w rejonie na W od linii przekrojowej 80SN. Główne zagrożenia związane z osadami wypełniającymi tą dolinę to: występowanie miąższych osadów serii zastoiskowych, obecność struktur paleoosuwiskowych w strefie brzegowej doliny. W trakcie prac kartograficznych oraz rozlicznych prac badawczych, stwierdzono w obrębie osadów wypełniających dolinę występowanie trzech serii zastoiskowych. Cechą charakterystyczną dwóch dolnych serii zastoiskowych jest obecność struktur paleoosuwiskowych. Ponadto osady zastoiskowe, szczególnie mułki zastoiskowe oraz iły warwowe odznaczają się niekorzystnymi cechami fizyko-mechanicznymi (Czarnecki 2000). Do najważniejszych należą: 60

11 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie Budowa warstwowa i mikrowarstwowa Przewaga frakcji pylastej Zmienność litologiczna w pionie i w poziomie Niskie parametry wytrzymałościowe szczególnie dla odmian ilastych Zróżnicowany współczynnik filtracji w pionie i w poziomie Podatność na rozmakanie Własności tiksotropowe Generalnie odmiany mułkowe wykazują większą podatność na zmianę stanu gruntu (zdolność do upłynniania) oraz uplastyczniania od odmian ilastych. W obrębie osadów zastoiskowych doszło do rozwoju dwóch poważnych osuwisk konsekwentno-strukturalnych, 10N i 11N. Ich kubatura wynosiła odpowiednio 3,5 tys m 3 i 10 tys m 3 (Rybicki i in. 2000). Jednakże zasięg wgłębny w półkę stałą w przypadku osuwiska 11N wyniósł 36,5 m. Jednocześnie należy nadmienić, że na froncie roboczym notowano osuwiska obejmujące skarpę roboczą na długości ok. 300 m. Zasięg osuwiska od górnej i dolnej krawędzi skarpy wynosił odpowiednio 65 m i 28 m, zaś kubatura uruchomionych mas sięgnęła 200 tys. m 3 (Czarnecki 2000). Jak wynika z badań laboratoryjnych najmniej korzystne cechy wykazują iły warwowe, które w dużej części łączą w sobie cechy mułków (duża wrażliwość na zawodnienie) i iłów (stosunkowo niskie parametry), co wynika z wzajemnego przeławicania się obu odmian (Czarnecki 2000). Na etapie projektowania skarp w osadach zastoiskowych w oparciu o obliczenia teoretyczne przyjęto, że dla rejonu występowania osadów zastoiskowych wysokości skarp oraz ich nachylenia będą kształtować się w następujący sposób: od linii przekroju geologicznego 71SN do linii przekroju 65SN: na skarpie IV piętra górniczego +132/+104 wprowadza się półkę o szerokości 5 10 m na rzędnej co zmniejszy jej nachylenie z 1:1,5 na 1:1,7; skarpę V piętra górniczego +104/+82 profilować w nachyleniu 1:2 zamiast 1:1,5; skarpę VI piętra górniczego +82/+61 profilować w nachyleniu 1:2 zamiast 1:1,5; od linii przekroju geologicznego 65SN do linii 55SN: skarpę III piętra górniczego +155/+124 profilować z półkami pośrednimi na rzędnych +147 oraz +136 w nachyleniu 1:2; skarpę IV piętra górniczego +124/+94 profilować z półkami pośrednimi na rzędnych+115 i +106 w nachyleniu 1:2 Jednakże charakterystyczna podatność skarp posadowionych w iłach warwowych na procesy dezintegracji powierzchniowej spowodowała zmianę powyższego wymiarowania. Do procesów odpowiedzialnych za dezintegrację skarp na podstawie obserwacji makroskopowych zaliczyć należy następujące zjawiska: Zamróz i wysadzinowość Ciśnienie porowe Erozja powierzchniowa i wsteczna Suffozja Powyższe procesy doprowadziły w okresie 6 miesięcy od wyprofilowania pierwszych fragmentów skarp w osadach zastoiskowych do całkowitej degradacji powierzchniowej skarpy, zniszczenia półek pośrednich, zaś rozmoczony materiał zajął całą przestrzeń od stopy skarpy do drogi transportowej tj. na szerokości około 40m (Czarnecki 2000). Jak wskazuje praktyka głównym sposobem zapobiegania powyższym procesom, szczególnie w strefach występowania iłów warwowych i stropowych partii mułków zastoiskowych, zaburzonych przez procesy paleoosuwiskowe, jest wymiana gruntów połączona z przeprofilowaniem skarpy do nachylenia 61

12 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... 1 : 3, oraz prowadzenie intensywnego odwodnienia powierzchniowego i wgłębnego przy pomocy studni pionowych oraz drenażowych otworów kierunkowych (Czarnecki 2000). Ponadto w rejonach gdzie występują głównie spągowe partie mułków zastoiskowych, skarpa profilowana jest w nachyleniu 1 : 3 przy użyciu sprzętu pomocniczego (Czarnecki 2000). Aktualnie na zboczu północnym w rejonie występowania utworów zastoiskowych, nachylenie skarp stałych między II i V poziomem eksploatacyjnym od +180m n.p.m. do + 80 m n.p.m. wynosi 1:2,0 zaś dla skarp projektowanych z półkami pośrednimi w rejonach występowania iłów warwowych i w innych szczególnych przypadkach dopuszcza się formowanie ich w zmiennym nachyleniu (bez półek pośrednich), przy zachowaniu generalnego nachylenia skarpy nie przekraczającego 1 : 3. Zachowano odległość osi przenośnika stałego od górnej krawędzi skarpy niżejległej 20 m, szerokość poziomów 55m i maksymalną wysokość skarp do 30 m. Dla zobrazowania skali problemów związanych z występowaniem gruntów zastoiskowych oraz paleoosuwiskowych należy dodać, że w rejonie II pochylni transportowej przeprowadzono wymiany gruntów w korpusie czterech platform, w zakresie 30 tys. m 3. Prace były prowadzone głównie przy pomocy sprzętu pomocniczego (koparki jednonaczyniowe oraz spycharki, samochody). W rejonie III pochylni transportowej wymianą objęto już 6 platform tj. około 80 tys. m 3. Prace były prowadzone przy udziale maszyn podstawowych. Pracami zabezpieczającymi objęto do tej pory skarpy w IV, III i II piętrze górniczym. Daje to w sumie około 4,6 km skarp przebudowanych z wymianą gruntu oraz 0,5 km skarp gdzie zmieniono nachylenie skarpy przy udziale sprzętu pomocniczego. Należy nadmienić, że tylko w początkowym okresie (tj. około 600 m skarpy i ca 50 tys. m 3 wymienionego gruntu) zabezpieczano skarpę przy udziale sprzętu pomocniczego (koparka Esz, spycharki). Aktualnie roboty prowadzone są przy udziale maszyn podstawowych. Zmiana geometrii zboczy w nawiązaniu do prognozowanych warunków geologicznych W warunkach wyrobiska bełchatowskiego, zlokalizowanego w wąskiej strukturze tektonicznej do głównych problemów związanych z ruchem kopalni należą problemy zapewnienia stateczności zboczy stałych, bezkonfliktowego transportu nadkładu na zwałowisko wewnętrzne i węgla do elektrowni, stateczności zachodniego zbocza zwałowiska wewnętrznego, stateczności zboczy zwałowiska zewnętrznego, ekonomicznego urabiania nadkładu na które składa się minimalizacja ilości gruntów skalistych niezbędnych do urobienia oraz lokalizacja i odwodnienie zbiorników wód resztkowych. Zbocza stałe wyrobiska górniczego Bełchatów różnią się funkcją jaka pełnią w procesie kształtowania wyrobiska i prowadzenia eksploatacji złoża. Zbocze stałe południowe ma zapewnić osiągnięcie spągowych partii złoża oraz możliwość prowadzenia odwodnienia studniami systemu podstawowego. Zbocze stałe północne to podstawowe zbocze transportowe. Zlokalizowany jest na nim system taśmociągów transportujących nadkład na zwałowisko wewnętrzne oraz węgiel do elektrowni Bełchatów, pompownie i studnie podstawowego systemu odwodnienia, system transportu sprzętu i ludzi do wyrobiska oraz ciągi energetyczne dostarczające energię do urządzeń zlokalizowanych w wyrobisku górniczym. Doświadczenia zebrane w toku prowadzenia robót górniczych, szczególnie w rejonie złoża położonym na północno-wschodnim skrzydle antykliny Łękińska (rejon udostępnienia złoża), zaprocentowały w trakcie rozwiązywania różnorodnych problemów inżynierskiej natury, pojawiających się w miarę odsłaniania kolejnych zmieniających się partii złoża. Stosunkowo szybko udało się zdyskontować doświadczenia wynikające z rozwoju wielkich osuwisk na zboczu południowym 15S, 16S i 17S. W centralnych partiach antykliny Łękińska zmieniono 62

13 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie zwymiarowanie zbocza południowego odzyskując znaczne ilości węgla. Doświadczenia z osuwisk 15S, 16S i 17S jednoznacznie wskazywały, że pozostawione w korpusie zboczy brzeżne partie złoża zaburzone w strefach przyuskokowych, ulegają z czasem deformacjom o charakterze osuwiskowym. Taki układ strukturalny sprzyja rozwojowi osuwisk o konsekwentno-strukturalnym charakterze. Dla zabezpieczenia dolnych partii zbocza w tego typu warunkach, niezbędne by było, jak stwierdzono w oparciu o obliczenia odwrotne, pozostawienie dodatkowej ławy węglowej o szerokości od 50 m do 250 m. Zwiększyło by to w znaczny sposób zasoby nieprzemysłowe i jednocześnie pogorszeniu uległ by wskaźnik wykorzystania złoża. Wielkość ewentualnych strat mogła sięgnąć od 6,3 mln do 9,0 mln t. węgla. Przeprowadzone liczne analizy stateczności tego rejonu w okresie pomiędzy 1988 i 1990 r. doprowadziły do nowatorskiego w skali górnictwa odkrywkowego potraktowania dolnej części zbocza południowego. Rozwiązanie polegało na całkowitym wyeksploatowaniu węgla z półek stałych i ukształtowanie części zbocza południowego w zakresie rzędnych +100,0/+8,0m n.p.m. po powierzchni odzwierciedlającej powierzchnię strukturalną spągu węgla. Uformowaną powierzchnię charakteryzował zmienny upad od 40 o w części przyuskokowej do 10 o w części spągowej. W związku z powyższym wymiarowanie zbocza stałego południowego uległo zmianie w dolnej części tj. w piętrach nadkładowo-węglowych V i VI poziomu górniczego oraz w piętrach węglowych VII, VIII i IX poziomu górniczego. Część górna tj. od powierzchni terenu do stopy skarpy stałej IV piętra górniczego charakteryzuje się generalnym nachyleniem 1 : 3,5 i szerokością półek od 65 m do 90 m (dla półek na których zlokalizowano studnie bariery odwodnieniowej). Poniżej IV piętra górniczego zmiennym nachyleniem od 1 : 2 do 1 : 4 odcinkowo 1: 5. Kształtowania zbocza południowego w opisany powyżej sposób nie było możliwe poza linią przekrojową 78SN. Obszar położony na zachód od tej linii przekrojowej to południowozachodniego skrzydło antykliny Łekińska. W brzegu rowu występują tu osady kredowe, cenomanskie i albskie piaski. Erozja tych osadów powoduje, że w tym obszarze sedymentacji fitogeniczna zazębia się facjalnie z sedymentacją stożków napływowych. Krawędź rowu ulega cofnięciu, zaś zbocze formowane jest w obrębie wzajemnie się przewarstwiających osadów piaszczysto-węglowych. Generalne nachylenie zbocza w tym rejonie wynosi: Do linii przekrojowej 72SN 1 : 3,5 3,9; Do linii przekrojowej 68SN 1 : 3,6 4,5; Nachylenie skarp wynosi 1 : 1,5, zaś szerokości półek w piętrach nadkładowych od 60 do 95m. a w piętrach węglowych 30 m. Sytuacja geologiczna diametralnie ulega zmianie w rejonie linii przekrojowych 68SN 65SN. Strefa ta to rejon zejścia do rowu II-rzędu, lokalnej struktury tektonicznej zlokalizowanej w obrębie głównej jednostki jaką jest rów Kleszczowa. Rejon ten charakteryzuje się występowanie szeregu struktur o charakterze paleoosuwiskowym tworzących rozległe nasunięcie osadów trzeciorzędowych na czwartorzędowe na długości około 1,5 km. W podłożu zlokalizowana jest strefa dyslokacyjna zwana uskokiem Kodrąb-Kleszczów o charakterze przesuwczym (Hałuszczak i in. 1994). Zamyka ona rów II-rzędu od wschodu. Seria złożowa w tym rejonie obniża się o około 100 m w kierunku zachodnim. Rejon ten ponadto charakteryzuje się aktywnością sejsmiczną. Do roku 2004 w tej strefie zanotowano około 15 wstrząsów o energii powyżej 10 7 J. Zbocze w tej części charakteryzuje się zmiennym nachyleniem generalnym. W części górnej tj. od powierzchni terenu (+205 m n.p.m.) do VI piętra górniczego (+72 m n.p.m.) nachylenie zbocza wynosi ok. 1: 6, zaś w części dolnej, od poziomu +72 m n.p.m. do poziomu 0,0 m n.p.m. wynosi średnio 1: 3,0. To zróżnicowanie spowodowane jest powstałym w 1992 r. osuwiskiem 18S oraz stowarzyszonym z nim 63

14 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... osuwiskiem 20S, powstałym w 1997 r. Powstanie osuwiska 18S (kubatura około 2,0 mln m 3 ) i 20S (kubatura około 2,5 mln m 3 ) spowodowało zmianę ukształtowania konturu zbocza południowego w zakresie rzędnych +72/0,0 m n.p.m. W wyniku tych zmian w nowym konturze zbocza południowego pod osuwiskami 18S i 20S pozostawionych około 2,5 mln ton węgla brunatnego. Zgodnie z powyższymi projektami zbocze w tym zakresie rzędnych miało być ukształtowane wg nachylenia 1 : 3,5. W oparciu o opracowane charakterystyki fizykomechaniczne różnych rodzajów gruntu, rozpoznanie geologiczne oraz wyniki pomiarów z powierzchniowej sieci obserwacyjnej, inklinometrów i sond poduszkowych Glötzla do pomiaru naprężeń w górotworze, Poltegor-projekt opracował model numeryczny weryfikowany pod względem zgodności przemieszczeń pomierzonych i obliczonych. Pozwoliło to na opracowanie prognozy pozwalającej na zmianę nachylenia zbocza południowego w podanym powyżej rejonie do nachylenia 1:3 (odcinkowo 1 : 2,5) i odzyskania około 200 tys. t. węgla. W rejonie rowu II-rzędu gdzie aktualnie jest prowadzona eksploatacja piętrami od I do VIII, obowiązuje wymiarowanie zbocza południowego jak podano na początku rozdziału Prowadzenie robót górniczych w P/Bełchatów. Wynika ono ze zróżnicowanej budowy geologicznej. Piętra górnicze I-IV formowane są w osadach czwartorzędowych i trzeciorzędowych (kompleks ilasto-piaszczysty). Piętra V-VIII formowane są w osadach serii nadwęglowej i częściowo węglowej zalegających nad stopniem w osadach mezozoicznych w południowym brzegu rowu ograniczonym dwoma uskokami brzeżnymi południowymi USB 1 i USB 1a. Zbocze w piętrach IX i X oraz poniżej poziomu 80m n.p.m. będzie formowane w strefie kontaktu z powierzchnią stromego bądź nawet inwersyjnego południowego uskoku brzeżnego. Zbocze północne od linii przekroju 65SN także w sposób istotny zmienia swoje wymiarowanie. Dotyczy to odcinka zbocza od poziomu +80m n.p.m. do rzędnych 45m n.p.m. Do linii przekrojowej 65SN brzeg północny rowu Kleszczowa jest zniszczony poprzez czwartorzędową rynnę erozyjną, rozcinającą złoże do podłoża mezozoicznego i zacierającą w ten sposób pierwotną granicę uskokową. W rejonie tej linii rynna odchodzi jednak w kierunku WNW, zaś rów uzyskuje przebieg zbliżony do E W bądź ESE WNW. Powoduje to, zachowanie północnego uskoku brzeżnego rowu. Zachowana jest także pierwotna budowa strukturalna osadów trzeciorzędowych wypełniających rów. Osady kompleksu węglowego w strefie przyuskokowej są poderwane a miejscami zaburzone poprzez występowanie starych obrywów skalnych typu olistolitów. Trzeba zaznaczyć, że seria węglowa cechuje się dużą anizotropią. Powoduje to, że decydujące znaczenie dla stateczności ma układ warstw, gdyż ewentualny poślizg może nastąpić wzdłuż przewarstwień w obrębie pokładu głównego. Z przeprowadzonych obliczeń oraz doświadczeń wskazujących, że zasięg osuwisk z tytułu odprężenia dla pojedynczych skarp węglowych nie przekracza 1,5H dla skarpy o wysokości 20 m., pas bezpieczeństwa wynosi zatem ok. 35m. Ponadto wobec zagrożenia osuwiskowego na poziomach formowanych w obrębie zaburzonego pokładu węgla niezbędne jest również zachowanie pasa bezpieczeństwa od stopy skarpy wyżej ległej o szerokości do 15m. Dlatego też dla rejonu zbocza stałego północnego na zachód od linii przekrojowej 65SN przyjęto zwymiarowanie podane w początkowej części rozdziału Prowadzenie robót górniczych w P/Bełchatów. Rejon położony na zachód od linii przekrojowej 65SN charakteryzuje się szczególnie w części wschodniej występowaniem skał węglanowych podlegających procesom krasowienia. Stąd też rejon ten to rejon potencjalnych zagrożeń krasowych. Za rejony zagrożeń krasowych uznaje się takie obszary, w których strop wapieni jurajskich zalega na głębokości 30 m i mniej poniżej poziomu jezdnego koparki. W rejonach tych w trakcie pracy maszyn podstawowych prowadzona jest ciągła obserwacja poziomu roboczego w rejonie pracy koparki przez przodowego koparki. Ponadto muszą być zapewnione następujące warunki dodatkowe: 64

15 WARSZTATY 2004 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie należy zapewnić dostateczne oświetlenie poziomu jezdnego w rejonie układów jezdnych koparki dla możliwości prowadzenia obserwacji; w rejonie zagrożeń krasowych nie należy prowadzić remontów koparek; w czasie pracy koparki w rejonie zagrożeń krasowych musi znajdować się jedna ciężka spycharka na wypadek konieczności jej awaryjnego użycia. 6. Podsumowanie Reasumując należy stwierdzić, że warunki geologiczno-górnicze eksploatacji w zakresie zagrożeń geotechnicznych z uwzględnieniem zagadnień nie poruszonych w artykule, a dotyczących np. warunków przejezdności poziomów oraz stateczności podłoża gruntowego dla transportu maszyn czy zawodnienia resztkowego od rozpoczęcia eksploatacji były trudne a skala zagrożeń z którymi przyszło się borykać załodze często była nieprzewidywalna. Ponadto prognoza do końca eksploatacji jednoznacznie określa, że po okresowym polepszeniu warunków nastąpi kolejna faza pracy w warunkach wzrastających zagrożeń i problemów dotychczas nie spotykany w praktyce problemów jak prowadzenie robót górniczych w rowie II-rzędu czy też w rejonie wysadu solnego Dębina. Spowoduje to, że zabezpieczenia geotechniczne wydobycia stanowiące już poważną pozycję w kosztach pozyskiwania węgla będą sukcesywnie rosły. Literatura [1] Czarnecki L. 2000: Formowanie skarp zboczy transportowych w utworach zastoiskowych, w świetle badań geologiczno-inżynierskich w KWB Bełchatów. Praca pisemna na uprawnienia geologa górniczego. [2] Czarnecki L., Frankowski R., Kuszneruk J. 1992: Syntetyczny profil litostratygraficzny utworów trzeciorzędowych złoża Bełchatów. XV Symp., Geologia Formacji Węglonośnych Polski, [3] Dawidziak G. i inni 1994: KWB Bełchatów. Projekt techniczny zbocza północnego i południowego z uwzględnieniem reinterpretacji budowy geologicznej. Poltegor-projekt Sp. z o.o. we Wrocławiu. Dokumentacja techniczna. [4] Dawidziak G. i inni 1988: Technologia eksploatacji węgla w rejonie zbocza południowego między liniami 84 70SN. COBPGO Poltegor-projekt we Wrocławiu, Projekt dyrektywny. [5] Deczkowski Z., Gajewska W. 1980: Mezozoiczne i trzeciorzędowe rowy obszaru monokliny przedsudeckiej. Przegląd Geologiczny 28, 3, [6] Gotowała R., Hałuszczak A. 1999: Pozycja i główne etapy młodoalpejskiego rozwoju rowu Kleszczowa w świetle badań mezostrukturalnych w odkrywce KWB Bełchatów i numerycznej analizy wyników wierceń. XX Konferencja terenowa Sekcji Tektonicznej Pol. Tow. Geol., [7] Hałuszczak A., Gotowała R., Czarnecki L. 1994: Uskok Folwark problem tektoniki przesuwczej w zachodniej części odkrywki Bełchatów. I Konferencja naukowo-techniczna Tektonika Rowu Kleszczowa stan badań i główne zadania w aspekcie eksploatacji górniczej. Materiały konferencyjne, [8] Kasza L. 1974: Założenia techniczno-ekonomiczne. KWB Bełchatów aktualizacja, COBPGO Poltegor-projekt we Wrocławiu. [9] Kossowski L., Szymański J. 1995: Inwentaryzacja i ocena dla pracy maszyn w strefie zbliżania się i bezpośredniego kontaktu ze skałami podłoża zbocze południowe. Poltegor-projekt Sp. z o.o. we Wrocławiu, Dokumentacja techniczna. [10] Patrzyk L. 1995: Warunki geologiczno-górnicze eksploatacji węgla brunatnego ze złoża Bełchatów w zakresie niektórych zagrożeń geotechnicznych. Węgiel Brunatny 3 95, [11] Pożaryski W. 1971: Tektonika elewacji radomszczańskiej. Rocz. Pol. Tow. Geolog. 1, [12] Rybicki S., Czarnecki L., Organiściak B. 2000: Zagrożenia geotechniczne w KWB Bełchatów, ich uwarunkowania, możliwości prognozy oraz zapobiegania. Materiały konferencyjne 25 lat doświadczeń KWB Bełchatów,

16 L. W. CZARNECKI, E. SOŚNIAK Uwarunkowania geotechniczne prowadzenia robót... [13] Sowiński L. 2001: Opracowanie syntetycznej mapy tektonicznej i izoliniowej podłoża mezozoicznego pola Bełchatów i pola Szczerców pomiędzy liniami SN w skali 1:5000 i 1:25000 w granicach terenu górniczego PROGiG Sp. z o.o. Wrocław. [14] Szymański J. 2000: Zabezpieczenie eksploatacji w rowie II-rzędu. Prognoza warunków geologiczno-inzynierskich dla udostępnienia rowu II-rzędu wraz z projektem technicznym zbocza południowego. Poltegor-projekt Sp. z o.o. we Wrocławiu, Dokumentacja techniczna. [15] Wilczyński R. 1990: Przeciwdziałanie zagrożeniom wodnym i geotechnicznym przez uściślające rozpoznanie tektoniki złoża Bełchatów. ZGS Uniwersytetu Wrocławskiego, praca naukowobadawcza. Geotechnical conditions of leading the mining work in KWB Belchatow S.A. The article presents issues connected with geotechnical conditions of leading the mining work in Belchatow field in KWB Belchatow S.A. In connection with complicated geological structure of this deposit, instructions of dimensioning the excavation and the dumping ground, that are included in techno-economic theses from 1972 and 1974, are presented. In next chapters, there is shown the influence that geological and mining conditions of leading work have on adjustment of the excavation parameters to changeable lignite deposit structure. Przekazano: 20 marca 2004 r. 66