Andrzej SURMA, Józef WITUŁA Adam SZADE, Henryk PASSIA

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Mat. Symp. Warsztaty 2000
str. 195-207
Andrzej SURMA, Józef WITUŁA
KHW S.A. KWK „Wesoła”, Mysłowice-Wesoła
Adam SZADE, Henryk PASSIA, Zbigniew MOTYKA,
Wojciech BOCHENEK
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
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 JanHenryk, 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 4-60
Rys. 2.1 Rozmieszczenie elementów kotłowni
3. Eksploatacja dokonana i projektowana
3.1 Eksploatacja dokonana
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
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Tabela 3.1
Charakterystyka dokonanej eksploatacji górniczej w rejonie kotłowni
Pokład
Grubość
Głębokość
Lata
System
318
324
2.3-2.4
1.0
65
120
1918
1955
327
1.4
190
1957
328
1.05-1.10
230
1959
329
1.1
230
1966
331
1.2-1.3
275
1962
334
1.5-1.6
330
1962
349
2.1-2.2
485
1969
349
1.6-1.8
480
11.1998
10.1999
chodniki, filary
ścianowy z
podsadzką suchą
ścianowy z
podsadzką suchą
ścianowy z
podsadzką suchą
ścianowy z
zawałem stropu
ścianowy z
zawałem stropu
ścianowy z
zawałem stropu
ścianowy z
zawałem stropu
ścianowy z
zawałem stropu
Odległość pozioma
od komina nr 1
bezpośrednio
50 m na SW
100 m na W
150 m na W
270 m na NE
300 m na N
150 m naW
270 m na SE
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
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
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
Osiadanie (narastające) [mm]
Data pomiaru
22.02.99 20.04.99 10.05.99 27.05.99 15.06.99 5.08.99
1051
-152
-723
-869
-997
-1155
-1390
1052
-154
-739
-883
-1011
-1165
-1393
1053
-157
-752
-894
-1018
-1170
-1391
1054
-152
-738
-882
-1008
-1162
-1386
1055
-151
-722
-868
-995
-1152
-1384
1056
-149
-710
-856
-984
-1145
-1385
eksploatacja
-28
108
132
153
182
284
[m]
Nr znaku
wysok.
27.09.99 17.12.99 11.04.00
-1421
-1453
-1473
-1422
-1455
-1469
-1418
-1450
-1472
-1448
-1470
-1416
-1447
-1468
-1415
-1449
-1470
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: n1=1 ; n2=1,4 ; n3=1,6 i L = 50 mm obliczeniowy,
maksymalny kąt pomiaru wynosi ~ 10o (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
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Rys. 6.1 Znak wysokościowy i laserowy czujnik wychyleń na kominie
7. Wyniki pomiarów
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
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
wychylenie [mm/m]
-2
-3
N-S(100) mm/m
N-S(61.3) mm/m
-4
N-S(21.3) mm/m
-5
N-S laser mm/m
-6
-7
-8
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
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
wychylenie [mm/m]
2
1
0
E-W(100) mm/m
-1
E-W(61.3) mm/m
-2
E-W laser mm/m
E-W(21.3) mm/m
-3
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
-4
daty
Rys. 7.2 Wychylenia komina w kierunku E-W w okresie eksploatacji, uzyskane pomiarami geodezyjnymi
i laserowym czujnikiem
_______________________________________________________________
202
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
800
2,00
600
1,00
400
0,00
-1,00
200
-2,00
0
-3,00
-200
-4,00
-400
-5,00
-6,00
-600
-7,00
-800
dystans do komina [m]
3,00
16
.0
4.
97
24
.0
2.
99
21
.0
4.
99
6.
05
.9
9
20
.0
5.
99
2.
06
.9
9
20
.0
7.
99
15
.0
9.
99
6.
12
.9
9
wychylenie [mm/m]
Wychylenie komina, a postęp eksploatacji
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
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
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, 500509.
[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
WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
[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