WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Materiały Warsztatów str. 309 324 Henryk MARCAK, Tomisław GOŁĘBIOWSKI, Sylwia TOMECKA-SUCHOŃ Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska; Zakład Geofizyki, Kraków Analiza przestrzenno-czasowa danych georadarowych dla oceny ryzyka wystąpienia pustek poeksploatacyjnych Streszczenie Artykuł jest wynikiem prac badawczych prowadzonych metodą georadarową w Zakładzie Geofizyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Celem badań była lokalizacja stref rozluźnień i miejsc powstawania pustek w górotworze spowodowanych działalnością górniczą na obszarze dawnej kopalni KWK Siersza. W artykule przedstawiono model geomechaniczny rozwoju stref spękań w górotworze, który uzasadnia zmiany parametrów dielektrycznych ośrodka geologicznego, co w konsekwencji pozwala na zastosowanie metody georadarowej do lokalizacji takich stref. W artykule zaprezentowano wyniki pomiarów georadarowych wykonanych w celu przeprowadzenia czterowymiarowej (4D) interpretacji rozkładu obszarów anomalnych w badanym ośrodku. Interpretacja 4D tzn. taka, w której rozwój stref anomalnych można śledzić w przestrzeni i w czasie, pozwoliła na wytypowanie rejonów zagrożonych powstaniem deformacji nieciągłych, a wyniki interpretacji danych georadarowych zostały potwierdzone wierceniem i powstaniem zapadliska powierzchniowego. 1. Wstęp W rejonie dawnej eksploatacji górniczej prowadzonej w miejscowości Siersza (Górny Śląsk) od wielu lat powstają na powierzchni terenu zapadliska poeksploatacyjne, co spowodowało zainteresowanie się tymi zjawiskami pracowników Zakładu Geofizyki AGH. W wytypowanej części obszaru górniczego dawnej kopalni KWK Siersza przygotowano poligon testowy, na którym metodą georadarową i grawimetryczną śledzono zmiany zachodzące w górotworze zarówno w przestrzeni jak i czasie (układ 4D). W niniejszym artykule przedstawiono jedynie wybrane wyniki pomiarów georadarowych przeprowadzonych na terenie prywatnej posesji zlokalizowanej przy ul. Górniczej 5 w Sierszy (rys.1.1). Badania terenowe wykonano dwukrotnie: w grudniu 1997 oraz październiku 2006 r., w celu przeprowadzenia analizy przestrzennej i czasowej zmian zachodzących w górotworze pod wpływem dawnej eksploatacji górniczej. W pierwszej sesji pomiarowej przeprowadzono profilowanie co 5 m, natomiast w drugiej sesji co 2,5 m. 309

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Rys. 1.1. Projekt badań georadarowych na terenie posesji przy ul. Górniczej 5 w Sierszy Fig. 1.1. Plan of GPR measurements on the area of property by Górnicza st., in Siersza Decyzję o przeprowadzeniu pierwszej sesji pomiarowej (XII 1997) podjęto po zaobserwowaniu w 1997 r. zapadliska powierzchniowego (rys. 1.1 i 1.2). Wybrane wyniki dwuwymiarowej (2D) interpretacji dla tej sesji pomiarowej przedstawiono w pracy Ziętka i in. (2001). 310

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 1.2. Zapadlisko powierzchniowe powstałe w 1997 r. Fig. 1.2. Sinkhole appeared in 1997 year Po powstaniu zapadliska w 1997 r., na terenie posesji odwiercono 7 otworów badawczo- -iniekcyjnych, które wykorzystano do wtłaczania do stref rozluźnień materiału wypełniającego. Na podstawie informacji otworowych przygotowano schemat budowy geologicznej w rejonie badań (rys. 1.3). Rys. 1.3. Schematyczny przekrój geologiczny w rejonie badań georadarowych Fig. 1.3. Schematic, geological cross-section of the investigation area 311

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Rozwój technik komputerowych pozwolił na zaawansowane, cyfrowe przetwarzanie danych pomiarowych oraz trójwymiarową (3D) wizualizację stref o anomalnym rozkładzie własności dielektrycznych. Dzięki takiej interpretacji uzyskano znacznie obszerniejszy materiał faktograficzny, który przedstawiono w artykułach Marcaka i in. (2006) oraz Marcaka i Tomeckej-Suchoń (2006). Wyniki interpretacji zaprezentowane w tych pracach zachęciły autorów do przeprowadzenia drugiej sesji pomiarowej (październik 2006 r.), z zastosowaniem techniki 4D, tzn. trzy zmienne przestrzenne x, y, h i jedna zmienna czasowa t. 2. Modele osiadania terenu w rejonach górniczych W wyniku eksploatacji górniczej następuje zmiana naprężeń w górotworze i w konsekwencji przemieszczanie mas skalnych oraz osiadanie nadkładu. Kształt strefy osiadania zależy od rodzaju wyrobiska, jego rozmiarów, prędkości przemieszczania się frontu eksploatacyjnego oraz struktury fizycznej nadkładu. Dla dużych i głębokich obszarów eksploatacji osiadanie W może być opisane wzorem (Knothe 1953): W s, 2 2 W x s y ' max h 2 exp ct t p H 2 H 1 exp 0 tg tg dxdy (2.1) gdzie: W(s,) wartość osiadania w punkcie pomiaru; W max maksymalne osiadanie; P obszar eksploatacji, w którym zachodzi osiadanie, opisany współrzędnymi s,; H głębokość eksploatacji; kąt osiadania; h wysokość nad wyrobiskiem; c parametr zależny od opóźnienia osiadania; T czas eksploatacji; t 0 czas, w którym dokonano pomiaru. Dla dużych obszarów eksploatacji wzór (2.1), wyprowadzony na podstawie analizy pola stochastycznego, może być wykorzystany w formie deterministycznej dzięki dużej ilości elementów populacji statystycznej, które występują w takich obszarach. Jeżeli jednak osiadanie jest wywołane płytkim, mało rozległym polem eksploatacyjnym to jest ono całkowicie losowe i nie można przewidzieć czasu, w którym to osiadanie będzie miało miejsce. Osiadanie takie może być spowodowanie m.in. przemieszczającymi się ku powierzchni terenu tzw. wędrującymi pustkami. Wyrobisko np. korytarzowe, jeżeli jest niezabezpieczone, powoduje powstanie rozkładu naprężeń w jego otoczeniu, który ma kształt elipsy i opisany jest wzorem: 312

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie pocz b nn z 2 gdzie: nn naprężenie rozciągające w stropie; pocz z początkowe naprężenie pionowe w stropie pierwotnym; pocz x początkowe naprężenie poziome w stropie pierwotnym; a, b osie elipsy. 1 pocz x a (2.2) Jeżeli strop wyrobiska znajduje się w równowadze, oznacza to, że naprężenie rozciągające nn jest równoważone wytrzymałością skał stropowych na rozciąganie. W dłuższym okresie czasowym ta równowaga jednak nie może być zachowana. Jeżeli w stropie wyrobiska znajdują się skały kruche to możemy się tam spodziewać kruchej niesprężystej deformacji, tzn. pękania. Kryterium stabilności zgodnie z teorią Griffitha można wówczas zastąpić (Main 1991): 2E T H p c c (2.3) gdzie: p c wartość naprężeń po przekroczeniu, których nastąpi rozwój niestabilności; H niesprężysta energia powierzchniowa, która realizuje się w ośrodku kruchym w postaci pęknięć i mikropęknięć; c połowa długości pęknięcia; T sprężysta energia powierzchniowa. Rozwój pojedynczego pęknięcia zależy od współczynnika intensywności naprężeń k w jego szczycie i można go opisać zależnością (Ashby i in. 1979): gdzie: Y parametr geometryczny; a naprężenia wywołujące zmiany w szczelinie. 1/ 2 k 4Y c (2.4) Jeżeli parametr k przekroczy wartość krytyczną to szczelina będzie się wydłużać, a prędkość rozwoju pęknięcia zależy od wielkości k. Łącząc obydwa sposoby opisu deformacji w ośrodku kruchym, możemy model deformacji w stropie wyrobiska podzielić na następujące etapy (Marcak 1999): a) wyrobisko wytwarza w stropie pole naprężeń, b) deformacje w strefie stropowej przyjmują formę spękań, c) wytrzymałość skał stropowych zmniejsza się, zwiększa się natomiast wartość współczynnika k. Rozwój pustki polega na odrywaniu materiału z jej części stropowej i osadzaniu go w części spągowej. W przenoszeniu materiału dużą rolę odgrywa woda. W pracy (Tapponer, Brace 1976) pokazano, że 5% wzrost ilości spękań powoduje 22% wzrost przepuszczalności ośrodka, a więc rośnie zawartość wody w strefie rozluźnionej. a 313

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Jeżeli ośrodek jest plastyczny to całkowita deformacja może być opisana wzorem (Chen, Han 1988): gdzie: e tot deformacje całkowite; e ps deformacje ścinające; e pt deformacje rozciągające; e pv deformacje objętościowe. e e e e (2.5) tot ps pt pv Pojawienie się deformacji objętościowej e pv powoduje powstanie efektów podobnych do tych, które powstają w wyniku rozwoju spękań. Istnieją wówczas warunki do zwiększenia objętości wody nasycającej stropową część pustki i zwiększenia w niej przewodności hydraulicznej. Deformacje ścinające e ps mają swoje dodatkowe znaczenie. Zwłaszcza w przypadku linearnych wyrobisk górniczych (np. chodniki) należy spodziewać się łączenia pęknięć wzdłuż kierunku maksymalnych wartości e ps. Opór przeciwko przesuwaniu masy skalnej wzdłuż płaszczyzny nieciągłości opisany jest prawem Coulomba: tg C (2.6) n gdzie: naprężenie ścinające na granicy przesunięcia; n naprężenia normalne do powierzchni nieciągłości; kąt tarcia wewnętrznego, którego wartość zależy od stopnia otwarcia strefy nieciągłości; C parametr zależny od rodzaju materiału, w którym następuje przesunięcie. Z jednej strony zwiększenie szerokości strefy spękanej powoduje obniżenie współczynnika tarcia wewnętrznego, z drugiej strony zwiększa ilość wody, jaka mieści się w tej strefie. Woda przepływająca przez strefę spękaną powoduje destrukcję powierzchni tarcia oraz wytwarza naprężenie poziome I (obniżające wartość naprężenia normalnego n) opisane zależnością: gdzie: z głębokość; w gęstość wody; kąt pod jakim nachylone jest pęknięcie. I z tg (2.7) w Z punktu widzenia pomiarów georadarowych powyższe rozważania geomechaniczne mają istotne znaczenie. Wytwarzanie strefy spękanej i zawodnionej w stropie pustki powoduje, że obszar ten zmienia istotnie swoje własności dielektryczne (tabela 2.1), a więc można z powodzeniem lokalizować go przy pomocy metody georadarowej. Pomiędzy niespękaną (suchą) i spękaną (zawodnioną) częścią górotworu pojawiają się bardzo duże kontrasty parametrów elektromagnetycznych. 314

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Tabela 2.1. Parametry elektromagnetyczne wybranych mediów (Mala GeoScience 2005) Table 2.1. Electromagnetic properties of the some media (Mala GeoScience 2005) Medium Stała dielektryczna r [ ] Elektryczna przewodność właściwa [ms/m] Suchy grunt piaszczysty 3 0,01 Mokry grunt piaszczysty 20 0,1 Pustka wypełniona powietrzem 1 0 Pustka wypełniona wodą 80 0,5 Również powstawanie zawodnionych elementów linearnych w rejonach maksymalnych deformacji ścinających pozwala lokalizować je metodą georadarową oraz oceniać zmiany ich szerokości po zmianach energii fal rozproszonych na tych nieciągłościach. Można, więc podjąć się oceny dynamiki zmian powstania powierzchniowych zapadlisk na terenach górniczych na podstawie zmian zapisu georadarowego tzn. korelując strefy wzrostu amplitudy i energii sygnałów ze strefami rozluźnień górotworu. 3. Technika i aparatura pomiarowa Metoda georadarowa jest bezinwazyjną techniką poszukiwawczą wykorzystującą fale elektromagnetyczne w zakresie częstotliwości ok. 10 MHz 1 GHz do badania budowy geologicznej i poszukiwania obiektów podziemnych. W zależności od rozmiarów poszukiwanych obiektów jak również od założonej głębokości poszukiwań wykorzystuje się anteny o różnych częstotliwościach. Stosuje się kilka technik badań terenowych: a) profilowanie refleksyjne, b) profilowanie refrakcyjne, c) profilowanie prędkości, d) tomografia (otwór otwór; otwór powierzchnia). Ponieważ wszystkie prezentowane pomiary wykonano w technologii stałooffsetowego, powierzchniowego profilowania refleksyjnego (rys. 3.1), poniżej omówiono pokrótce tę właśnie technologię. Antena nadawcza emituje impuls elektromagnetyczny, który propaguje w postaci fali elektromagnetycznej (e.m.) w gruncie. Propagacja fali e.m. zależy od parametrów elektromagnetycznych ośrodka tzn. od względnej stałej dielektrycznej r [ ] oraz od elektrycznej przewodności właściwej [S/m]. Odbicie fali zachodzi w miejscach zmian w badanym ośrodku wartości względnej stałej dielektrycznej r, natomiast wzrost elektrycznej przewodności właściwej powoduje wzrost tłumienia sygnałów. Zasięg głębokościowy metody silnie zależy od częstotliwości wysyłanej fali (zastosowanej anteny), od wilgotności oraz zailenia gruntu. Antena odbiorcza rejestruje sygnały odbite, które zapisywane są w formacie cyfrowym na laptopie. Zapis taki nazywany jest echogramem. Pionowa oś na echogramie zapisywana jest w skali czasu w nanosekundach [ns]. W procesie przetwarzania danych pomiarowych dokonuje się konwersji skali czasowej na głębokościową. 315

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Rys. 3.1. Idea stałooffsetowego, powierzchniowego profilowania refleksyjnego i uzyskiwany echogram pomiarowy (Mala GeoScience 2005) Fig. 3.1. Scheme of constant-offset, surface, reflection GPR profiling and results of such measurements (Mala GeoScience 2005) Prezentowane w dalszej części artykułu pomiary wykonano aparaturą georadarową RAMAC/GPR szwedzkiej firmy Mala GeoScience (rys. 3.2 i 3.3), z użyciem anten o częstotliwości 200 MHz. Maksymalny zasięg głębokościowy takich anten to ok. 10 m, a rozdzielczość ok. 0,1 m. Dla każdego profilu przyjęto odległości między trasami 0,05 m, próbkowanie sygnału co 0,5 ns oraz zastosowano składanie 32 razy. 316

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 3.2. Elementy georadaru RAMAC/GPR (Mala GeoScience 2005): 1 jednostka centralna; 2 antena nadawcza z nadajnikiem; 3 antena odbiorcza z odbiornikiem; 4 światłowód; 5 wyzwalacz sygnału z pomiarem odległości; 6 trigger; 7 laptop; 8 gniazdo GPS Fig. 3.2. GPR set (Mala GeoScience 2005): 1 central unit; 2 transmitter with antenna; 3 receiver with antenna; 4 optical fiber; 5 chip-chain; 6 trigger, 7 notebook; 8 GPS plug Rys. 3.3. Georadar RAMAC/GPR (Mala GeoScience 2005) operator w czasie pomiarów Fig. 3.3. GPR set (Mala GeoScience 2005) operator during measurements 317

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa 4. Wyniki pomiarów i ich interpretacja Wyniki pomiarów georadarowych poddano cyfrowemu przetwarzaniu sygnałów wykorzystując niemieckie oprogramowanie ReflexW, w celu usunięcia zakłóceń i poprawy jakości sygnałów użytecznych. Interpretację przeprowadzono w układzie przestrzenno- -czasowym 4D (x, y, z, t). Wszystkie wyniki zamieszczone w dalszej części artykułu przedstawiono w formie znormalizowanej do maksymalnej amplitudy zapisu. Zastosowano taką samą skalę pionową i poziomą dla wszystkich profili, przewyższając skalę pionową. W rejonie badań wykonano profilowanie prędkości WARR, co pozwoliło na określenie średniej prędkości fali elektromagnetycznej w gruncie na V sr = 9 cm/ns, którą wykorzystano do przeliczenia skali czasowej na głębokościową. Przy konwersji skal wykorzystywano również informacje otworowe o budowie geologicznej. Wielkość amplitudy sygnału reprezentowana jest na echogramach przez odpowiednie kolory; wysokie amplitudy to kolory fioletowe i granatowe (w zależności od polaryzacji refleksów). Wysokie amplitudy w początkowych częściach echogramów (pomiędzy czasami od 0 ns do około 30 ns) to tzw. fale bezpośrednie, które nie podlegają w tym przypadku interpretacji. Dwuwymiarowa interpretacja badań georadarowych przeprowadzonych w 1997 r. (Ziętek i in. 2001) pozwoliła na wytypowanie strefy anomalnej na profilu nr 27 (rys. 1.1) pomiędzy 16. a 22. metrem profilu (rys. 4.1). Na powierzchni terenu wzdłuż profilu nr 27 nie zaobserwowano żadnych oznak wskazujących na istnienie niejednorodności w budowie geologicznej, natomiast wiercenie wykonane w miejscu występowania anomalii georadarowej (rys. 4.1) wykazało istnienie pustki wypełnionej mieszaniną wody, piasku i gliny (rys. 1.3). We wszystkich wizualizacjach trójwymiarowych przedstawiono rozkład tzw. amplitud chwilowych, które są obwiedniami stref zwiększonych energii sygnałów georadarowych. Dodatkowo zastosowano procedurę operacji światłocieniem dla lepszej wizualizacji rozkładu energii fal e.m. w górotworze. Strefy wysokich energii sygnałów w rejonie badań, można korelować ze strefami rozluźnień i spękań w gruncie oraz pustkami. Na rys. 4.2. łatwo można rozpoznać kolejne dwie strefy wzrostu energii sygnałów (niepotwierdzone wierceniami) pomiędzy y = 0 m i y = 10 m w początkowych i końcowych częściach pierwszych kilku profili. Dodatkowo prawie na całym obszarze badań widoczne jest silne rozluźnienie gruntu w części przypowierzchniowej (rys. 4.2). W celu przeprowadzenia dodatkowej analizy czasowej (czwarty wymiar t) wykonano kolejną serie pomiarów w październiku 2006 r., a wyniki tych badań w układzie 3D pokazano na rys. 4.3. Kolejna seria pomiarowa pokazała rozwój stref anomalnych w gruncie (rys. 4.2 i 4.3), pomimo wykonania iniekcji do górotworu materiału wypełniającego. Poza powiększeniem się zweryfikowanych wcześniej stref anomalnych, w centralnej części obszaru badań można zauważyć migrację ku powierzchni stref rozluźnień (rys. 4.3), które najprawdopodobniej spowodowały powstanie w marcu 2007 r. zapadliska powierzchniowego (rys. 4.4). Na rys. 4.5. pokazano wybrany echogram dla profilu nr 13, przecinający centralną strefę rozluźnień górotworu. Na rysunku tym łatwo rozpoznawalna jest strefa bardzo silnych rozluźnień gruntu (wysokich amplitud sygnałów) od ok. 16. metra do końca profilu w pasie 318

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie przypowierzchniowym, tj. do ok. 2,5 m głębokości. Pod tą strefą zaznacza się pionowy obszar rozluźnień i spękań górotworu ciągnący się do głębokości 8,5 m, który prawdopodobnie spowodował powstanie zapadliska powierzchniowego w marcu 2007 roku, pomiędzy 17,5 m a 22,5 m profilu nr 13 (rys. 1.1). Dla dokładniejszej analizy rozkładu stref anomalnych przygotowano cięcie przestrzenne prostopadle do linii profilowych (rys. 4.6) oraz cięcie głębokościowe (rys. 4.7). Analiza rysunków 4.6 i 4.7 pozwala wyciągnąć wiosek, że strefy najsilniejszych rozluźnień gruntu lokują się w obszarze przypowierzchniowym, do głębokości 2 3 m i rozciągają się w płaszczyźnie x, y głownie na południe i wschód. Jeśli uznać za poprawną przyjętą hipotezę o indukowaniu zapadlisk powierzchniowych migrującymi ku górze strefami spękań, to najbardziej zagrożona wydaje się południowo-wschodnia część posesji. Analiza porównawcza wyników badań uzyskanych w pierwszej i drugiej sesji pomiarowej pozwoliła m.in. na stwierdzenie, że nastąpiło poszerzenie obszarów anomalnych w strefie przypowierzchniowej, odnotowano zwiększenie intensywności anomalii w głębszych strefach rozluźnionych. Zinterpretowano te wyniki jako wskaźnik niebezpiecznego rozwoju deformacji, opisujący prawdopodobieństwo powstania kolejnych zapadliska w rejonach intensywnych anomalii georadarowych. Wyniki interpretacji danych georadarowych zostały jednoznacznie potwierdzone wierceniem (otwór O-2; rys. 1.1) oraz powstaniem w marcu 2007 r. zapadliska w centralnej części obszaru badań rys. 4.4. Rys. 4.1. Echogram dla profilu nr 27 z grudnia 1997 r. Fig. 4.1. Radargram for profile 27; measurements December 1997 319

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Rys. 4.2. Przestrzenny rozkład amplitud chwilowych sygnałów georadarowych w grudniu 1997 r. Fig. 4.2. Spatial distribution of GPR signals envelopes; measurements December 1997 Rys. 4.3. Przestrzenny rozkład amplitud chwilowych sygnałów georadarowych w październiku 2006 r. Fig. 4.3. Spatial distribution of GPR signals envelopes; measurements October 2006 320

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 4.4. Zapadlisko przewidziane w interpretacji georadarowej, powstałe w marcu 2007 r. Fig. 4.4. Sinkhole predicted from georadar measurements which appeared in March 2007 Rys. 4.5. Echogram dla profilu nr 13; pomiary październik 2006 r. Fig. 4.5. Radargram for profile 13; measurements October 2006 321

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa Rys. 4.6. Cięcie przestrzenne równoległe do osi y na x = 20 m; pomiary październik 2006 r. Fig. 4.6. Slice parallel to y-axis on x = 20 m; measurements October 2006 Rys. 4.7. Cięcie głębokościowe (czasowe) na h = 1,5 m; pomiary październik 2006 r. Fig. 4.7. Depth-slice (time-slice) on h = 1,5 m; measurements October 2006 322

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie 5. Podsumowanie Rozwój deformacji niesprężystych w otoczeniu pustek poeksploatacyjnych prowadzi do zwiększenia zawartości wody w części stropowej pustki lub w strefie rozluźnionej, wzdłuż której rozwijają się spękania. W konsekwencji powoduje to zmianę własności dielektrycznych ośrodka skalnego. Takie anomalne koncentracje wody powodują powstawanie anomalnego rozkładu pola georadarowego. Metoda georadarowa może być z powodzeniem wykorzystana do lokalizacji pustek poeksploatacyjnych i stref rozluźnień w górotworze, o czym świadczą rozważania geomechaniczne, jak również wyniki pomiarów polowych. Wszystkie strefy anomalne wyznaczone metodą georadarową zostały jednoznacznie potwierdzone wierceniami lub zapadliskami powierzchniowymi. Należy stwierdzić, że dopiero trójwymiarowa (3D) interpretacja wyników badań daje możliwość pełnego wykorzystania informacji zawartych w georadarowych danych pomiarowych. Zaproponowana interpretacja przestrzenno-czasowa (4D) pozwala dodatkowo wyznaczać strefy najbardziej niebezpieczne pod względem powstawania deformacji nieciągłych i pozwala na prowadzenie prognoz w skali jakościowej. Jak na razie kolejne zapadliska powstające na testowym obszarze badań nie spowodowały dużych strat materialnych. Należy jednak wziąć pod uwagę, że na obszarach górniczych w Polsce problem powstawania zapadlisk jest wciąż aktualny i może należałoby zawczasu wytypować obszary zagrożone, zanim dojdzie do strat w ludziach lub do katastrofy budowlanej. Prace wykonane i sfinansowane w ramach działalności statutowej Zakładu Geofizyki AGH nr 11.11.140.06. Literatura [1] Ziętek J., Karczewski J., Tomecka-Suchoń S., Carcione J., Padano G., Denis. C. 2001: Observations and Results of GPR Modeling of Sinkholes in Upper Silesia (Poland). Acta Geod. Geoph. Hung., vol. 36 (4), 377 389. [2] Marcak H., Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń S. 2006: Zastosowanie metody georadarowej do lokalizacji pustek. [W:] Ochrona środowiska na terenach górniczych, VI konferencja naukowo- -techniczna, Szczyrk, 31 maj 2 czerwiec 2006 r., Zarząd Główny Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa, Katowice, 318 330. [3] Marcak H., Tomecka-Suchoń S. 2006: Zastosowanie metod georadarowych do lokalizacji pustek. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, Miesięcznik WUG, nr 12, 10 15. [4] Ashby M. F., Gandhi C., Taplin D. 1979: Fracture Mechanism Maps and their Construction for F.C.C. Metals and Clays. Acta Metallurgical, no. 27, 699 729. [5] Marcak H. 1999: Powstanie zapadlisk i innych form deformacji nieciągłych powierzchni spowodowanych występowaniem pustek. [W:] Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze 99 Zagrożenia naturalne w górnictwie, Jaworze k/bielska Białej, 26 28 maja 1999, red. nauk. E. Pilecka, PAN IGSMiE, Kraków, 71 84. [6] Chen W. F., Hen D. J. 1988: Plasticity for Structural Engineering. New York, Springer-Verlag. [7] Knothe S., 1953: Równanie profilu ostatecznie wykształconej niecki osiadania. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, tom. 1, z. 1, Warszawa. 323

H. MARCAK, T. GOŁĘBIOWSKI, S. TOMECKA-SUCHOŃ Analiza przestrzenno-czasowa [8] Main I. G. 1991: A Modified Griffith Criterion for the Evaluation of Damage with a Fractal Distribution of Crack Length. Application to Seismic Events Notes and b-values. Geoph. Journal Inter. 107, 353 362. [9] Wenlu Z. T. 1996: Permeability Reduction in a Dilating Rock: Network Modeling of Damage and Tortuosity. Geophysical Research Letters, vol. 23, no. 22, 3099 3102. Space-Time Analysis of Georadar Data for Assessment a Risk of Sinkhole Appearance The paper is related to the results of research carried out in Department of Geophysics AGH. The aim of research was localization of sink-holes and a weak zones in region of former mine Siersza. Geotechnical models of fracture zones development, the places where sink-holes are formed in rock-mass in result of mining activity is presented in the paper. The zones are correlated with area of intensive changes of rock permittivity. It allows using a georadar method for location the fracture zones. Result of georadar measurements in region where sinkholes appears is shown in 4-D system (space and time). Interpretation of this data gave results allowing to choose the sing-hole risk region and indicates development of it ending appearance of sink-hole. Przekazano: 31 marca 2007 r. 324