Ciągły monitoring wpływu eksploatacji górniczej prowadzonej bezpośrednio pod wysokim obiektem na terenie KWK Wesoła



Podobne dokumenty
PL B1. System kontroli wychyleń od pionu lub poziomu inżynierskich obiektów budowlanych lub konstrukcyjnych

Wojciech BOCHENEK, Zbigniew MOTYKA, Henryk PASSIA, Adam SZADE Główny Instytut Górnictwa, Katowice

1. Wprowadzenie. Tadeusz Rembielak*, Leszek Łaskawiec**, Marek Majcher**, Zygmunt Mielcarek** Górnictwo i Geoinżynieria Rok 29 Zeszyt 3/1 2005

Laserowy system pomiaru parametrów geometrii obudowy szybu i jego wyposażenia

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Spis treści Wykaz ważniejszych pojęć Wykaz ważniejszych oznaczeń Wstęp 1. Wprowadzenie w problematykę ochrony terenów górniczych

DOBÓR SPOSOBU EKSPLOATACJI POLA CENTRALNEGO Z UWZGLĘDNIENIEM OCHRONY CZĘŚCI ZABYTKOWEJ GISZOWCA

ANALIZA ODLEGŁOŚCI I CZASU MIĘDZY WSTRZĄSAMI ZE STRZELAŃ TORPEDUJĄCYCH A SAMOISTNYMI O ENERGII RZĘDU E4 J W WARUNKACH KW SA KWK,,PIAST

WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie

Sprawozdanie z badań jakości powietrza wykonanych ambulansem pomiarowym w Tarnowskich Górach w dzielnicy Osada Jana w dniach

Zakres wiadomości i umiejętności z przedmiotu GEODEZJA OGÓLNA dla klasy 1ge Rok szkolny 2014/2015r.

MG-02L SYSTEM LASEROWEGO POMIARU GRUBOŚCI POLON-IZOT

Analiza wyników otrzymanych ze stacji monitorowania jakości powietrza zlokalizowanych na terenie Mielca. Pył zawieszony PM10 LISTOPAD-GRUDZIEŃ 2018

BEZDOTYKOWY CZUJNIK ULTRADŹWIĘKOWY POŁOŻENIA LINIOWEGO

WZMACNIACZ OPERACYJNY

WYZNACZENIE WARTOŚCI PARAMETRÓW TEORII PROGNOZOWANIA WPŁYWÓW W PRZYPADKU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ PROWADZONEJ W DWÓCH POKŁADACH

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Detektor Fazowy. Marcin Polkowski 23 stycznia 2008

Mirosław CHUDEK, Piotr STRZAŁKOWSKI, Roman ŚCIGAŁA Politechnika Śląska, Gliwice

PL B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL

Możliwości badania zagrożenia sejsmicznego powierzchni na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań gruntu

WYKONANIE APLIKACJI WERYFIKUJĄCEJ PIONOWOŚĆ OBIEKTÓW WYSMUKŁYCH Z WYKORZYSTANIEM JĘZYKA C++ 1. Wstęp

PROJEKT. Porządek posiedzenia Komisji Górniczej

Sprawozdanie ze stażu naukowo-technicznego

PN-B-03004:1988. Kominy murowane i żelbetowe. Obliczenia statyczne i projektowanie

EKSPLOATACJA POKŁADU 510/1 ŚCIANĄ 22a W PARTII Z3 W KWK JAS-MOS W WARUNKACH DUŻEJ AKTYWNOŚCI SEJSMICZNEJ

PL B1. Kopalnia Węgla Kamiennego KAZIMIERZ-JULIUSZ Sp. z o.o.,sosnowiec,pl BUP 01/04

Wpływ zawilgocenia ściany zewnętrznej budynku mieszkalnego na rozkład temperatur wewnętrznych

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL BUP 25/06

2. Kopalnia ČSA warunki naturalne i górnicze

KSMD APN 2 lata pracy w kopalniach odkrywkowych

Dynamiczne oddziaływania drgań na powierzchnię terenu ZG Rudna po wstrząsie z dnia roku o energii 1,9 E9 J

Wpływ warunków górniczych na stan naprężenia

Imię i nazwisko (e mail) Grupa:

ZASTOSOWANIE GEOMETRII INŻYNIERSKIEJ W AEROLOGII GÓRNICZEJ

(13)B1 PL B1. (54) Sposób oraz urządzenie do pomiaru odchyłek okrągłości BUP 21/ WUP 04/99

PRZEDMIOT OPRACOWANIA. 2 PODSTAWA OPRACOWANIA. 2 OPIS OBIEKTU. 3 ROZWIĄZANIA PROJEKTOWE. 3 INWENTARYZACJA ISTNIEJĄCEGO OZNAKOWANIA.

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Jakość danych pomiarowych. Michalina Bielawska, Michał Sarafin Szkoła Letnia Gdańsk

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE M INNE ROBOTY MOSTOWE CPV

Temat: Skanowanie 3D obrazu w celu pomiaru odkształceń deski podobrazia

Dokumentacja i badania dla II kategorii geotechnicznej Dokumentacja geotechniczna warunków posadowienia.

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

PL B1. Moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych. Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa,PL

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Oprogramowanie analizatorów wibracji SignalCalc TURBO oprogramowanie do diagnostyki maszyn obrotowych

Geodezja Inżynieryjno-Przemysłowa

Centralna Stacja Ratownictwa Górniczego S.A. Marek Zawartka, Arkadiusz Grządziel

Laser LAX 300 G. Instrukcja obsługi

BADANIE KSZTAŁTU SZYBOWEJ WIEŻY WYCIĄGOWEJ

Pomiar natężenia oświetlenia

Instrukcja obsługi Loggicar R v1.2. Spis treści

termowizyjnej, w którym zarejestrowane przez kamerę obrazy, stanowiące (13)B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) PL B1 G01N 21/25 G01N 25/72

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

SPECYFIKA DEFORMACJI POWIERZCHNI DLA DZISIEJSZEGO POLSKIEGO GÓRNICTWA WĘGLA KAMIENNEGO. 1. Perspektywy i zaszłości górnictwa węgla kamiennego

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Metrologii II. 2013/14. Grupa: Nr. Ćwicz.

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik awionik 314[06]

RAPORT [DESCRIPTION] NR PROJEKTU [STATUS] [DOKUMENT NR] [COMPANY] SWECO CONSULTING SP. Z O.O. [NAME] DARIUSZ TERLECKI.

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

(54) Przyrząd do pomiaru liniowych odchyleń punktów od kolimacyjnych płaszczyzn

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

ZAGADNIENIA EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

NIE SZKODA CZASU NA SZKODY

Politechnika Warszawska

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Karolina Żurek. 17 czerwiec 2010r.

PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

PL B1. Sposób badania przyczepności materiałów do podłoża i układ do badania przyczepności materiałów do podłoża

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

Raport za okres styczeń czerwiec 2017 r.

PL B BUP 26/ WUP 04/07 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1

PL B1. Sposób i układ pomiaru całkowitego współczynnika odkształcenia THD sygnałów elektrycznych w systemach zasilających

STAN NAPRĘŻENIA W GÓROTWORZE W OTOCZENIU PÓL ŚCIANOWYCH W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO BOGDANKA

Charakterystyka parametrów drgań w gruntach i budynkach na obszarze LGOM

R = 0,2 / 0,04 = 5 [m 2 K/W]

Przekształcenia sygnałów losowych w układach

PL B1. INSTYTUT TECHNIKI GÓRNICZEJ KOMAG, Gliwice, PL BUP 07/14. DARIUSZ MICHALAK, Bytom, PL ŁUKASZ JASZCZYK, Pyskowice, PL

System zarządzania złożem w LW Bogdanka SA. Katowice, r.

Dobór systemu eksploatacji

DROGI lądowe, powietrzne, wodne 10/2008

GEOMATYKA program podstawowy. dr inż. Paweł Strzeliński Katedra Urządzania Lasu Wydział Leśny UP w Poznaniu

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

SYSTEM ES-CTI2 Jednostka Sterująca 2.4GHz Wytyczne Instalacyjne

Konstrukcja i testy piezoelektrycznego systemu zadawania siły.

WYTYCZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

Załącznik D1. Instrukcja realizacji pomiarów z wykorzystaniem zestawów FWD

Podstawy Przetwarzania Sygnałów

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (22) Data zgłoszenia:

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Ćwiczenie 3 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

TEMAT: PROJEKT ARCHITEKTONICZNO-BUDOWLANO- WYKONAWCZY ROZBUDOWY URZĘDU O ŁĄCZNIK Z POMIESZCZENIAMI BIUROWYMI

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO CIMAT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bydgoszcz, PL BUP 04/16

POMIAR POBORU MOCY ELEKTRYCZNEJ OGRZEWANIA WTRYSKARKI ENGEL 3200

Transkrypt:

Andrzej SURMA, Józef WITUŁA KHW S.A. KWK Wesoła, Mysłowice-Wesoła Adam SZADE, Henryk PASSIA, Zbigniew MOTYKA, Wojciech BOCHENEK Główny Instytut Górnictwa, Katowice Mat. Symp. Warsztaty 2000 str. 195-207 Ciągły monitoring wpływu eksploatacji górniczej prowadzonej bezpośrednio pod wysokim obiektem na terenie KWK Wesoła Streszczenie W okresie od stycznia do października 1999 roku prowadzona była eksploatacja w filarze ochronnym obejmującym również ciepłownię z dwoma kominami. Projekt eksploatacji podporządkowany był minimalizacji wpływów na najwyższy obiekt, jakim jest 100 metrowej wysokości komin. Aby ocenić pomyślność tej operacji, postanowiono prowadzić, oprócz cyklicznej obserwacji geodezyjnej, ciągły monitoring wychyleń komina. Prowadzony był on przy pomocy laserowego czujnika drgań i wychyleń z cyfrową rejestracją danych pomiarowych. Uzyskane dane pomiarowe pozwoliły na uchwycenie wszystkich czynników, wpływających na okresowe wychylenia komina. 1. Wprowadzenie Kopalnia Wesoła na skutek wyczerpania się zasobów węgla w rejonie dawnego szybu wdechowego Jan-Henryk, zgłębionego do poziomu 230 m, zlikwidowała filar ochronny w pokładach bilansowych zalegających poniżej 230 m. Likwidacja ta uwolniła między innymi możliwe do wybrania zasoby w pokładzie 349A, w którym kopalnia zaprojektowała eksploatację systemem ścianowym z zawałem stropu. W zasięgu średnich wpływów w/w eksploatacji znalazł się obiekt kotłowni przy szybie Jan- Henryk, tj: dwie hale kotłów (północna i południowa), dwa pomosty (nawęglania i odżużlania) oraz dwa kominy (K-1 i K-2). Przedmiotem niniejszego opracowania jest analiza wpływu prowadzonej eksploatacji w pokładzie 349 na wyższy komin kotłowni. 2. Lokalizacja i budowa geologiczna Obiekt kotłowni zlokalizowany jest w południowej części dzielnicy Mysłowice Wesoła, graniczy od wschodu z terenami przemysłowymi dawnego szybu Jan-Henryk. Rozmieszczenie elementów kotłowni przedstawia rys. 2.1. W budowie geologicznej przedmiotowego obszaru udział biorą warstwy czwartorzędowe, stanowiące nadkład oraz utwory karbońskie, reprezentowane przez warstwy orzeskie, rudzkie, siodłowe i porębskie. 195

A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... Wg otworu B127 zlokalizowanego w sąsiedztwie szybu czwartorzęd przykryty jest prawie 1 metrową warstwą nasypową. Czwartorzęd o miąższości ponad 6 m tworzą piaski (0,9 m) oraz gliny (4,3 m) z warstwą iłu w spągu. Utwory karbońskie, wykształcone w postaci naprzemianległych warstw łupków ilastych, piaszczystych oraz piaskowców z pokładami węgla, reprezentowane są przez warstwy orzeskie, siodłowe i porębskie. W rejonie kotłowni na stropie karbonu występuje wychodnia pokładu 312. Warstwy karbońskie zapadają monoklinacznie na południe pod kątem 4-6 0 3. Eksploatacja dokonana i projektowana 3.1 Eksploatacja dokonana Rys. 2.1 Rozmieszczenie elementów kotłowni Szczegółową charakterystykę dokonanej eksploatacji górniczej w rejonie kotłowni przedstawiono w poniższej tabeli 3.1. Jak wynika z zestawienia, obiekt kotłowni podlegał jedynie wpływom bezpośredniej eksploatacji górniczej prowadzonej w pokładzie 349 w zlikwidowanym filarze ochronnym dla szybu Jan-Henryk. Należy zaznaczyć, że projekt eksploatacji podporządkowany był minimalizacji wpływów na obiekcie kotłowni, w tym głównie wychyleń komina nr 1. Z tego względu powierzchnię dawnego filara wyeksploatowano wydłużonym frontem eksploatacyjnym (ok. 480 m), który tworzyły dwie ściany zawałowe o długości 230 m każda, prowadzone równocześnie z przesunięciem frontów do 20 m, (rys. 3.1). 196

Charakterystyka dokonanej eksploatacji górniczej w rejonie kotłowni Tabela 3.1 Pokład Grubość Głębokość Lata System Odległość pozioma od komina nr 1 318 2.3-2.4 65 1918 chodniki, filary bezpośrednio 324 1.0 120 1955 ścianowy z 50 m na SW podsadzką suchą 327 1.4 190 1957 ścianowy z 100 m na W podsadzką suchą 328 1.05-1.10 230 1959 ścianowy z 150 m na W podsadzką suchą 329 1.1 230 1966 ścianowy z 270 m na NE zawałem stropu 331 1.2-1.3 275 1962 ścianowy z 300 m na N zawałem stropu 334 1.5-1.6 330 1962 ścianowy z 150 m naw zawałem stropu 349 2.1-2.2 485 1969 ścianowy z zawałem stropu 270 m na SE 349 1.6-1.8 480 11.1998 10.1999 ścianowy z zawałem stropu bezpośrednio w zlikwidowanym filarze ochronnym Rys. 3.1 Usytuowanie komina względem frontu ścianowego Pochylnia centralna przebiegała, w rzucie poziomym, w sąsiedztwie komina nr 1. Eksploatację w/w ścian prowadzono w okresie od listopada 1998 do października 1999 roku. 197

A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... 3.2 Eksploatacja projektowana Kopalnia przewiduje w 2000 roku zakończenie w tym polu eksploatacji trzeciej ściany w pokładzie 349. Jej uruchomienie miało miejsce w m-cu marcu br., w odległości ok. 230 m na W od komina. Prowadzona jest na głębokości 475 m, systemem ścianowym z zawałem stropu, przy grubości pokładu 1,7 m. Ściana ta poszerzy istniejącą strefę zawałową w kierunku zachodnim. Przy odległości uruchomionego frontu ścianowego od komina, wynoszącej 230 m, nie należy się liczyć z istotnymi wpływem eksploatacji na komin nr 1. 4. Charakterystyka konstrukcji komina nr 1 Komin nr 1 zlokalizowany jest w odległości ok. 16 m na południe od hali kotłów nr 2 (rys. 2.1) i posiada wysokość 100 m, rys. 4.1. Średnica zewnętrzna trzonu wynosi od 7,2 m u podstawy do 4,2 m w poziomie głowicy. Komin posadowiono na monolitycznej, żelbetowej płycie fundamentowej w kształcie koła i o średnicy 20 m. Trzon komina wykonano w monolitycznej, żelbetowej konstrukcji, w której co 10 m wykształcono wewnętrzne żebra usztywniające, stanowiące równocześnie wsporniki dla wykładziny termicznej. Grubość trzonu zmniejsza się wraz z wysokością od 32 cm na poziomie 0,00 m do 18 cm na poziomie +97,5 m. Rys. 4.1 Widok komina nr 1 i kotłowni 198

5. Obserwacje osiadań i wychyleń Komin nr 1 poddano w trakcie prowadzenia eksploatacji górniczej i po jej zakończeniu w zlikwidowanym filarze obserwacjom geodezyjnym w zakresie osiadań i wychyleń. 5.1 Osiadania Pomiary osiadań komina wykonywano na 6-ciu znakach wysokościowych zastabilizowanych na obwodzie trzonu komina, na poziomie +1,7 m (takich jak na rys. 5.1), w 9-ciu cyklach pomiarowych, niwelacją techniczną. Pomiar wyjściowy wykonano przed uruchomieniem eksploatacji (11.1998). Zestawienie osiadań przedstawiono w tabeli 5.1. Tabela 5.1 Osiadanie znaków wysokościowych na kominie nr 1 w [mm], w odniesieniu do pomiaru wyjściowego w listopadzie 1998 roku Nr znaku wysok. Osiadanie (narastające) [mm] Data pomiaru 22.02.99 20.04.99 10.05.99 27.05.99 15.06.99 5.08.99 27.09.99 17.12.99 11.04.00 1051-152 -723-869 -997-1155 -1390-1421 -1453-1473 1052-154 -739-883 -1011-1165 -1393-1422 -1455-1469 1053-157 -752-894 -1018-1170 -1391-1418 -1450-1472 1054-152 -738-882 -1008-1162 -1386-1448 -1470 1055-151 -722-868 -995-1152 -1384-1416 -1447-1468 1056-149 -710-856 -984-1145 -1385-1415 -1449-1470 eksploatacja [m] -28 108 132 153 182 284 295 316 316 5.2 Wychylenia Pomiar wychylenia komina przeprowadzono w 20 cyklach pomiarowych, wykorzystując do tego celu przestrzenne, kątowe wcięcie w przód, wykonane z bazy, której współrzędne skrajnych punktów określono w oparciu o współrzędne punków osnowy poziomej szczegółowej III klasy. Przedmiotem obserwacji są 3 poziomy obserwacyjne: +100 m, +61,3 m oraz do VI cyklu poz. +21,3 m, zaś od VII cyklu poz. +30 m, odniesione do poz. +1,7 m od powierzchni terenu. Pomiary wykonywane są tachimetrem firmy TOPCON 303. Pierwszy cykl pomiarowy wykonany 16.04.97 r. wykazał, że komin posiadał wychylenie z pionu wynoszące 254 mm. Oprócz wykonywanych wyżej pomiarów, bardzo pracochłonnych, których dokładność zależna jest od warunków atmosferycznych, precyzji obserwatora i które z natury rzeczy są pomiarami okresowymi, Kopalnia zleciła Głównemu Instytutowi Górnictwa ciągły pomiar wychyleń komina laserowym czujnikiem. Zestawienie wyników jednej i drugiej metody pozwoli na wyciągnięcie możliwie pełnych i obiektywnych wniosków. 199

A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... 6. Sposób prowadzenia pomiarów laserowym czujnikiem wychyleń W rozwiązaniu (będącym również przedmiotem zgłoszonego wynalazku) (Patent UP RP Nr 151105), sposób realizacji pomiaru polega na tym, że uformowana - o przekroju kołowym - wiązka monochromatycznego światła przechodzi jednokrotnie, z góry w dół, przez klin cieczowy i pada bezpośrednio na kwadrantowy, fotodetektor umieszczony centralnie, w regulowanej odległości, pod kuwetą z cieczą. Detektor składa się z czterech aktywnych segmentów pomiarowych, a każdej parze można przypisać jeden z kierunków np. geograficznych. Odchylenie się badanego obiektu od pionu lub badanej płaszczyzny od poziomu - razem z czujnikiem - powoduje, że początkowo płaskorównoległa warstwa cieczy, zaczyna tworzyć klin i odchylać wiązkę światła na drodze od źródła do detektora. Zakres pomiarowy i czułość urządzenia będą funkcją odległości detektora od powierzchni cieczy oraz współczynników załamania ośrodków. Przy parametrach: n 1 =1 ; n 2 =1,4 ; n 3 =1,6 i L = 50 mm obliczeniowy, maksymalny kąt pomiaru wynosi ~ 10 o (175 mm/m) przy czułości + 0,02 mm/m (w czułości tej uwzględniono również parametry zastosowanej fotodiody). Sygnał pochodzący z fotodetektora jest wzmacniany różnicowo w dwukanałowym wzmacniaczu pomiarowym, opartym na wysokiej klasy układzie scalonym INA 2128 f-my Burr-Brown. Poziom wzmocnienia jest dobierany w trakcie kalibracji czujnika, tak, aby dla pełnego zakresu pomiarowego uzyskać sygnał wyjściowy +5V, odpowiadający napięciu wejściowemu przetwornika A/C rejestratora cyfrowego. Wzmocniony sygnał poddawany jest filtracji w układzie dolnoprzepustowym w celu ograniczenia pasma sygnału i usunięcia zakłóceń wysokoczęstotliwościowych. 6.1 Cyfrowy rejestrator danych Cyfrowy rejestrator danych jest to system oparty na wielokanałowej karcie przetwornika A/C o rozdzielczości 12-bitów, komputerze klasy IBM PC oraz na jednej lub dwóch stacjach dysków 1,44 MB jako pamięci masowej. Dane pomiarowe rejestrowane są ciągle i automatycznie. Zbieranie danych, ich obróbkę oraz wizualizację zapewnia oprogramowania opracowane specjalnie dla tego celu w Zespole Techniki Laserowej GIG. Czujnik wychyleń posiada następujące znamionowe dane techniczne: - zakres pomiaru + 14 mm/m (regulowany elektronicznie od 1 do 50 mm/m), - rozdzielczość + 0,02 mm/m, - częstotliwość drgań < 10 Hz, - napięcie zasilania urządzenia... 220 V AC, 50/60 Hz, - napięcie zasilania układu czujnika... +12 V DC, - pobór mocy układu wzmacniacza i nadajnika... < 2 W. Głowica pomiarowa czujnika wraz z układem transmisji danych znajduje się w pyłoi wodoszczelnej obudowie klasy IP 54, a całość zamontowana jest na trzonie komina, na wysokości 2 m, obok znaku wysokościowego 1056 tak jak na rys. 6.1. Rejestrator cyfrowy znajdował się w pomieszczeniu rozdzielni (budynek kotłowni). 200

7. Wyniki pomiarów Rys. 6.1 Znak wysokościowy i laserowy czujnik wychyleń na kominie 7.1 Wyniki pomiarów wychyleń W celu dokonania możliwie pełnej i obiektywnej analizy wychyleń komina dokonano zestawienia w arkuszach kalkulacyjnych danych pomiarowych z 20 cykli geodezyjnych i odpowiadających im danych z laserowego czujnika wychyleń. W tym celu wartości wychyleń od pionu dla każdego poziomu pomiarowego (100 m, 61,3 m, 21,3 /30 m) dzielono przez wysokość uzyskując wychylenia bezwzględne w mm/m. Umożliwiło to bezpośrednie porównanie wyników na jednym wykresie. I tak na rys. 7.1 przedstawiono porównanie zmian wychylenia komina dla kierunku N-S, dla metody geodezyjnej (z trzech poziomów) i laserowego czujnika, w określonych dniach prowadzenia obserwacji. Na rys. 7.2 zilustrowano to samo dla kierunku E-W. Każda z metod jest obarczona innymi uwarunkowaniami pomiarowymi, takimi jak: punktowy pomiar czujnika zamocowanego poniżej czopucha komina, dokładność i powtarzalność celowania kątowego w przód i wpływ warunków atmosferycznych na dokładność pomiarów geodezyjnych. W związku z tym założono, że dla porównania zmian wychylenia komina z postępem eksploatacji, najkorzystniejsze będzie wyznaczenie średniej wartości wychylenia, w mm/m z wszystkich czterech punków (poziomów) pomiarowych. Na rys. 7.3 zestawiono tak wyliczoną zmianę wychylenia z postępem eksploatacji w dwóch ścianach, w dniach pomiarowych tak jak poprzednio. Laserowy czujnik wychyleń poprzez ciągłą rejestrację maksymalnych i minimalnych wartości wychyleń w każdej minucie, pozwala na śledzenie wszystkich rodzajów zmian postępujących (ciągłych) i dynamicznych, a spowodowanych eksploatacją oraz czynnikami środowiskowymi, takimi jak warunki atmosferyczne, ciężki transport itp. Dokonując przeglądu zapisów dobowych w postaci takiej, jak na rys. 7.4 można oceniać jakościowo i ilościowo (amplitudy wychyleń) zachodzące zmiany w wychyleniu obiektu, ze wskazaniem najbardziej prawdopodobnej ich przyczyny. I tak na wspomnianym przykłado- 201

7.01.00 6.12.99 25.10.99 15.09.99 10.08.99 20.07.99 24.06.99 2.06.99 27.05.99 20.05.99 13.05.99 6.05.99 28.04.99 21.04.99 15.04.99 24.02.99 28.01.99 16.04.97 7.01.00 6.12.99 25.10.99 15.09.99 10.08.99 20.07.99 24.06.99 2.06.99 27.05.99 20.05.99 13.05.99 6.05.99 28.04.99 21.04.99 15.04.99 24.02.99 28.01.99 16.04.97 A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... wym rysunku odnotowane są okresowe zmiany wychylenia komina, spowodowane nasłonecznieniem. Łatwe do rozróżnienia są również wstrząsy pochodzenia górniczego oraz drgania komina spowodowane wiatrem. Wychylenie komina N-S 0-1 -2 wychylenie [mm/m] -3-4 -5-6 N-S(100) mm/m N-S(61.3) mm/m N-S(21.3) mm/m N-S laser mm/m -7-8 daty Rys. 7.1 Wychylenia komina w kierunku N-S w okresie eksploatacji, uzyskane pomiarami geodezyjnymi i laserowym czujnikiem Wychylenie komina E-W 4 3 2 wychylenie [mm/m] 1 0-1 -2-3 E-W(100) mm/m E-W(61.3) mm/m E-W(21.3) mm/m E-W laser mm/m -4 daty Rys. 7.2 Wychylenia komina w kierunku E-W w okresie eksploatacji, uzyskane pomiarami geodezyjnymi i laserowym czujnikiem 202

Wychylenie komina, a postęp eksploatacji 3,00 800 wychylenie [mm/m] 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5,00-6,00 600 400 200 0-200 -400-600 dystans do komina [m] -7,00-800 16.04.97 24.02.99 21.04.99 6.05.99 20.05.99 2.06.99 20.07.99 15.09.99 6.12.99 daty sciana E postęp [m] E-W mm/m N-S mm/m sciana W postęp [m] Rys. 7.3 Wychylenie komina i postęp eksploatacji w wybranych dniach pomiarowych. Wartość ujemna w dystansie do komina oznacza, że ściana zbliżała się do komina Rys. 7.4 Przykład rejestracji dobowych zmian wychyleń z wyraźnym wpływem nasłonecznienia na komin 203

A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... Dla oceny długookresowych zmian wychylenia komina prezentowane są wykresy ilustrujące zmianę wychylenia w kanałach pomiarowych N-S i E-W, w okresie każdego miesiąca, jak na rys. 7.5. Odwzorowują one dobrze zmiany spowodowane eksploatacją, ponieważ nie są obarczone zakłóceniami pochodzącymi od zmian warunków atmosferycznych w ciągu dnia. Uzyskuję się to poprzez przyjmowanie wychylenia z pierwszej minuty każdej doby jako optymalnie ustabilizowanej wartości z całej doby. Dzięki takim zestawieniom możliwe było dokładne śledzenie charakteru zmian wychyleń wraz z postępem i płynnością prowadzonej eksploatacji. Najszybsze zmiany występowały w marcu i czerwcu 1999 roku i związane były z szybkimi postępami ścian. Ilustracje (rys. 7.6) wykazują, że w czerwcu (po okresie przestoju ściany) zmiany wychylenia komina straciły wcześniejszą płynność, co wyraźniej widać na wykresie biegunowym. Spośród chwilowych i okresowych zmian wychylenia dominowały te spowodowane czynnikami atmosferycznymi, a zwłaszcza nasłonecznieniem. Wychylenia wywołane wstrząsami były sporadyczne i z małą amplitudą. Najwyraźniejszy wstrząs spowodował wychylenie chwilowe w granicach + 2,5 mm/m. Rys. 7.6 Ilustracja zmian wychyleń w okresie jednego miesiąca 204

Rys. 7.6 Wykres zmiany wychylenia wypadkowego w jednym miesiącu, z odniesieniem do początków pomiarów 7.2 Wyniki pomiarów wychyleń w aspekcie sytuacji górniczej Z wykonanych pomiarów geodezyjnych wychyleń komina wynika iż początkowe, przed ujawnieniem się wpływów eksploatacji w pokładzie 349A nachylenie wynosiło 254 mm na szczycie komina. Maksymalne wychylenie komina wynoszące 687 mm wystąpiło po przejściu frontu eksploatacyjnego pod obiektem na odległość ok. 100 m. Zwiększyło to nachylenie wierzchołka komina o 4,3 mm/m. Komin znalazł się w tym momencie w punkcie przegięcia niecki dynamicznej. Przy dalszym oddalaniu się frontu od komina zmniejszały się jego nachylenia i w odległości ok. 260 m wychylenie wynosiło 291 mm. Wtedy też nastąpiło czasowe zatrzymanie ściany zachodniej, którą ponownie uruchomiono po zakończeniu ściany wschodniej tj. po 15.09.99, a zakończono w październiku 1999 r. Dzielenie wydłużonego frontu eksploatacyjnego w końcowej fazie wybiegu oraz zmniejszenie do 40 m postępu ścian w miesiącach kwietniu i maju, znalazło odzwierciedlenie w płynności wychyleń komina. Wykonane w miesiącach styczniu i marcu 2000 roku pomiary wykazują czasową stabilizację wychylenia komina ( 359 mm, 356 mm). Wyniki obserwacji niwelacyjnych znaków wysokościowych zainstalowanych na kominie wskazują na równomierne jego osiadanie. Proces stabilizacji osiadań jest widoczny od miesiąca września 1999 r. Analizując również wyniki pomiarów geodezyjnych wychylenia komina w kierunkach N-S i E-W daje się zauważyć znaczny wpływ nasłonecznienia na ich wartość. Wychylenia N-S poszczególnych poziomów obserwacyjnych odbiegają od siebie nawet do 2 mm/m, w przeciwieństwie do wychyleń w płaszczyżnie E-W, które w górnych poziomach obserwacyjnych zbliżone są do siebie. 205

A. SURMA, J. WITUŁA, A. SZADE, H. PASSIA, Z. MOTYKA, W. BOCHENEK - Ciągły... 8. Wnioski Eksploatacja górnicza w zlikwidowanym filarze ochronnym bezpośrednio pod kotłownią z wysokim kominem, była tak zaprojektowana i prowadzona, żeby zminimalizować wpływy na obiekcie, w tym głównie wychylenia 100 metrowego komina. Współpraca Kopalni z Głównym Instytutem Górnictwa zaowocowała wielotorowym monitoringiem osiadań i wychyleń komina. Cykliczne pomiary geodezyjne uzupełnione zostały ciągłym pomiarem wychylenia przy pomocy laserowego czujnika wychyleń. Analiza zestawionych powyżej, w formie wykresów, wyników wspólnych pomiarów, pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków: - projektowanie eksploatacji pod obiektami wysmukłymi musi być poprzedzone szczegółową analizą jej skutków (szczególnie wyważony musi być kształt frontu eksploatowanego w odniesieniu do obiektu wysmukłego), - przyjęta metoda pomiaru wychyleń komina zapewnia optymalnie prawidłowe odwzorowanie postępujących i dynamicznych wychyleń komina w funkcji postępu eksploatacji, - porównanie przebiegu przyrostów wychyleń wypadkowych dla trzech poziomów pomiarowych geodezyjnych i czujnika, wykazuje dobrą ogólną prawidłowość w granicach + 1 mm/m, - różnice między pomiarami geodezyjnymi i laserowymi wynikają z faktu, iż czujnik aczkolwiek mierzący punktowo (zainstalowany poniżej czopucha komina), zapewnia - dla analizy długookresowych zmian wychylenia - dane z pierwszej minuty każdej doby, a więc najmniej obarczone wpływami czynników atmosferycznych, - jak wykazano wpływy czynników atmosferycznych na okresowe wychylenia komina mogą być znaczne, - pomiary geodezyjne zapewniły z kolei dane z wielu poziomów pomiarowych, - przyjęta jako optymalna średnia wartość zmiany wychylenia komina w wybranych dniach pomiarowych (związanych z postępem eksploatacji) wykazała, iż po zakończeniu eksploatacji pod kominem jego wypadkowe wychylenie uległo zwiększeniu zaledwie o 1 mm/m, pomimo, że w trakcie eksploatacji nastąpił czasowy przyrost wychylenia o 4 mm/m, - uwzględniając szczupły stan wyposażenia sprzętowego działów mierniczo geologicznych i stale zmniejszającą się obsadę tych działów rozwiązaniem jest szersze stosowanie laserowych czujników wychyleń pracujących w sposób ciągły. Literatura [1] Patent UP RP Nr 151105 : Urządzenie do ciągłego pomiaru wychyleń budowli. [2] Szade A., Passia H., Lipowczan A., 1996: Laser sensors for continuous control of tilting of buildings on mining-influenced and seismic areas; construction and field experience. Proc. SPIE, 2868, 500-509. [3] Szade A., Passia H., Lipowczan A., Bochenek W., 1998: Intrinsically-safe laser-based system for continuous measurement of low-frequency vibration of mine shaft installations. Proc. SPIE, 3411, 275-281. [4] Szade A., Passia H., Bochenek W., Pytlarz T., 1998: Ciągły, automatyczny pomiar wpływu eksploatacji górniczej na obiekty na powierzchni z zastosowaniem laserowych czujników drgań i wychyleń. IGSMiE PAN, Warsztaty' 98, Ustroń, 121-130. 206

[5] Szade A., Passia H., Bochenek W., 1999: Czujnik do ciągłych pomiarów niskoczęstotliwościowych drgań i wychyleń budowli w trzech osiach współrzędnych. IGSMiE PAN, Warsztaty' 99, Jaworze, 193-201. Continuous monitoring of the effects of the mining operation conducted directly under a high structure in the area of Wesoła coal mine Over the period from January to October 1999, a mining operation was conducted in the protection pillar comprising also the heating plant with two chimneys. The project of mining was aimed at minimisation of the effects exerted on the highest structure, i.e. the 100 m-high chimney. To evaluate the success of this operation, it had been decided to conduct continuous monitoring of tilt of the chimney, apart from periodical surveying observations. This monitoring was performed using a laser tilt and vibration sensor provided with computer recording of the measurement data. The measurement data obtained enabled to see all the factors that influence the periodical tilt of the chimney. 207