Krystian BRZOZOŃ*, Ireneusz GRZYBEK**, Przemysław BUKOWSKI

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Mat. Symp. str. 199 – 208
Krystian BRZOZOŃ*, Ireneusz GRZYBEK**, Przemysław BUKOWSKI***
*Okręgowy Urząd Górniczy, Rybnik
**Wyższy Urząd Górniczy, Katowice
***Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Zagrożenia związane z likwidacją szybów na przykładzie szybów pola
Czyżowice
Streszczenie
Monitoring 26 zlikwidowanych szybów SW części GZW wykazał, że w blisko 35% z nich
po zakończeniu likwidacji obserwowano ubytki zasypu. Na ogół wynikały one z naturalnego
osiadania materiału zasypowego. Wyjątek stanowią szyby pola Czyżowice byłej KWK
„Anna”, w których sumaryczne ubytki przekroczyły 9 – 13 % ich głębokości i trwają nadal –
mimo upływu ponad 13 lat od ukończenia zasypu. Artykuł analizuje sposób likwidacji tych
szybów oraz przebieg ubytków zasypu po jej zakończeniu. W wyniku analizy stwierdzono, że
przyczyną ww. zjawiska było użycie do zasypu materiałów słaboprzepuszczalnych,
podlegających rozmakaniu i uplastycznieniu oraz niewłaściwa technologia formowania
kolumny zasypowej. W połączeniu z dopływem wody spowodowało to uplastycznienie zasypu
i jego płynięcie w kierunku nieodciętych od rur szybowych wyrobisk korytarzowych. Mimo
słabnącego przebiegu procesu, nawet po długich okresach stabilizacji zasypu obserwuje się
jego ponowne uruchamianie. Wskazuje to, że także inne szyby zlikwidowane w podobny
sposób mogą w przyszłości stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego i powinny
podlegać wieloletniemu nadzorowi.
1. Wprowadzenie
Likwidacja podziemnych zakładów górniczych często generuje możliwość pojawienia się
specyficznych zagrożeń dla środowiska i bezpieczeństwa powszechnego oraz dla
bezpieczeństwa pracy w kopalniach czynnych sąsiadujących z likwidowanymi. Obszerna
literatura przedmiotu wśród takich zagrożeń stosunkowo często wymienia zagrożenia związane
z nieskuteczną likwidacją szybów, a w tym m.in.:
– zapadliska powierzchni terenu nad rurami szybowymi lub w ich sąsiedztwie (Beránek i in.
2001; Goszcz 1999; Kosmaty 2004; Krywult i Wichur 1996; Simion i in. 2004; Stałęga i in.
1998; Stobiński 1992),
– zapalenie lub wybuch gazów nagromadzonych w niewypełnionych przestrzeniach szybów
(Beránek i in. 2001; Krywult i Wichur 1996; Stobiński 1992),
– zawodnienie wolnych przestrzeni szybu i wdarcie wody do sąsiadujących z nim, czynnych
wyrobisk górniczych (Beránek i in. 2001; Krywult i Wichur 1996; SITG 2001).
Równocześnie, spośród stosowanych wcześniej metod likwidacji szybów (vide:
Mazurkiewicz i Piotrowski 2004; Stałęga i in. 1998; Stobiński 1992) za metodę skutecznie
i trwale zapobiegającą wyszczególnionym zagrożeniom uznaje jedynie ich zasypanie (ibidem).
_______________________________________________________________
199
I. GRZYBEK, P. BUKOWSKI, K. BRZOZOŃ – Zagrożenie związane z likwidacją szybów ...
____________________________________________________________________________
Obserwowane w ostatnich dwudziestu latach nasilenie likwidacji szybów dostarczyło
znakomitej okazji do sprawdzenia słuszności tego założenia. W tym celu poddano przeglądowi
wyniki prowadzonego przez kopalnie węgla kamiennego monitoringu stanu zasypu 26
zlikwidowanych szybów południowo-zachodniej części GZW. Przegląd wykazał, że w 9 z nich
(34,6%) obserwowano ubytki zasypu już po jego wykonaniu. W większości przypadków były
one nieznaczne (0,45 – 5,55 m) i można je wiązać z naturalnym osiadaniem materiału
zasypowego (por.: Palarski 2000). Od tego obrazu zdecydowanie odbiegają jednak szyby II
i III pola Czyżowice byłej KWK „Anna”, w każdym sumaryczne ubytki zasypu przekroczyły
40 m i nadal trwają. W związku z tym poddano analizie tak sposób likwidacji, jak i przebieg
ubytków zasypu tych szybów. Rezultaty analizy oraz wynikające z niej implikacje
przedstawiono w niniejszym artykule.
2. Położenie szybów pola Czyżowice oraz charakterystyka warunków górniczogeologicznych
Pole Czyżowice leży w południowo-zachodniej części województwa śląskiego, w granicach gmin: Lubomia, Gorzyce i Wodzisław Śląski. Pod względem górniczym położone jest na
południe od byłej KWK „Anna” i na zachód od KWK „Marcel”(rys. 2.1). Od południa
i zachodu graniczy natomiast z obszarami nienaruszonymi robotami górniczymi. Geologicznie
pole to zajmuje skrajnie południową (w granicach Polski) część pasa fałdowego GZW,
zbudowanego tutaj w całości ze skał serii paralicznej karbonu produktywnego. Pod względem
hydrogeologicznym obszar pola Czyżowice znajduje się w tzw. hydrogeologicznie zakrytym
rejonie GZW (Różkowski 2003), charakteryzującym się obecnością miąższych osadów
mioceńskich, izolujących karbońskie horyzonty wodonośne od horyzontów młodszych.
Pole to udostępniono szybami Czyżowice II i III, wydrążonymi w latach 1967 – 1970 do
głębokości – odpowiednio: 470,5 m i 315 m. Łączyły się one z przekopami na poziomach 500
m (szyb II) i 350 m (szyb III), połączonymi otworem międzypoziomowym o średnicy 1000
mm, położonym w odległości około 200 m na N od szybu III (rys. 2.1). W 1972 roku szyby
zlikwidowano przez wykonanie izolacji płytami na zrębie. Równocześnie ww. przekopy, wraz
z całym polem, odcięto od wyrobisk KWK „Anna” korkami z pyłów dymnicowych, wspartymi
obustronnie tamami z betonitów i cegły, zlokalizowanymi w granicach tej kopalni, a więc
ponad 1500 m od analizowanych szybów. Tym samym, w polu Czyżowice powstała izolowana
pustka o pojemności około 120000 m3 (Stobiński 1992), utworzona przez podszybia i rury
szybowe szybów II (23040 m3) i III (15080 m3), a także przez ww. otwór międzypoziomowy
(118 m3) oraz wyrobiska korytarzowe na poz. 350 m (ok. 18700 m3) i na poz. 500 m (ok.
63140 m3). Pustka ta wypełniła się metanem, ze względów bezpieczeństwa drenowanym przez
KWK „Anna” zza korka na poz. 500 m. W latach 1987 – 1992 odprowadzono z niej
sumarycznie 8,8 mln m3 tego gazu. Mimo tego w 1988 r. doszło do zapalenia metanu
wydostającego się spod płyty szybu Czyżowice II (Stobiński 1992), co stało się jedną
z przyczyn decyzji o ponownej likwidacji szybów czyżowickich, tym razem przez zasypanie.
Warunki geologiczne w rejonie szybów w nadkładzie serii złożowej charakteryzuje się
występowaniem cienkich (do 8,3 m) osadów czwartorzędowych (gliny zwałowe z wkładkami
piasków) oraz miąższej (210 – 230 m) pokrywy iłów mioceńskich z przewarstwieniami
piasków. Do głębokości dna szybu Czyżowice II utwory karbońskie reprezentowane są przez
warstwy gruszowskie, wykształcone tu jako drobno- i średnioziarniste piaskowce i laminowane
_______________________________________________________________
200
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
piaskowcem mułowce, a rzadziej jako iłowce z pokładami węgla grupy 800. Zawodnienie
górotworu związane jest warstwami piaskowców.
K a to w ic e
S zy b K o k o szy ce
K W K A nna
p. 71
9
rejo n szy b ó w C zy żo w ice II i III
P szczyna
J a s trz ę b ie
Z d ró j
B ie ls k o -B ia ła
p. 723
0
P O L E C Z Y Ż O W IC E
p. 821
p. 82
1
A
o tw ó r z p o z. 5 0 0
d o p o z. 3 5 0 m
1000 m m
p. 821
p . 8 2 5 /1
h =
40 m
p. 825
/1
0
100
20 km
KW K ANNA
h = 30 m
g ra n ica O .G .
10
S zy b
C zy żo w ice III
p . 8 2 5 /1
A
S zy b
C zy żo w ice II
S zy b
C zy żo w ice III
200 m
S zy b
C zy żo w ice II
0
P o zio m 3 5 0 m
50
100 m
P o zio m 5 0 0 m
Rys. 2.1. Lokalizacja szybów Czyżowice II i III na tle GZW i rozmieszczenia wyrobisk
górniczych w polu Czyżowice
Fig. 2.1. Localization of the Czyżowice II and III shafts on the background of both the
Upper Silesian Coal Basin and distribution of main galleries of the Czyżowice coalfield
W początkowym okresie funkcjonowania szybów Czyżowice II i III spoza obmurza
dopływało do nich odpowiednio około 0,065 m3/min i 0,050 m3/min wody. W szybie II
wypływy o natężeniu 0,025 m3/min i 0,040 m3/min notowano na głębokościach –
odpowiednio: 366 m i 400 m. W szybie III natomiast, na głębokościach 290 i 292 m
_______________________________________________________________
201
I. GRZYBEK, P. BUKOWSKI, K. BRZOZOŃ – Zagrożenie związane z likwidacją szybów ...
____________________________________________________________________________
stwierdzono dwa dopływy wody o natężeniu po około 0,025 m3/min każdy. Do czasu
powtórnej likwidacji tych szybów natężenie dopływów wzrosło prawdopodobnie pięciokrotnie
(0,25 m3/min. w szybie III, wg: Stobiński 1992).
3. Ponowna likwidacja szybów
Ponowną likwidację szybów Czyżowice II i III przeprowadzono pomiędzy 21.11.1988 r.,
a 20.04.1989 r. Poprzedzono ją przywróceniem wentylacji obiegowej wyrobisk pola poprzez
otwarcie przełazów w korkach odcinających je od KWK „Anna” i w płytach zamykających
szyby oraz poddanie depresji wentylatorów głównych kopalni (Stobiński 1992). Według
danych z książki likwidacji szybów oraz oddziałowych książek raportowych kopalni „Anna”
do zasypu szybów wykorzystano: „ziemię”, czyli materiał z hałdy urobku wydobytego
w trakcie ich drążenia, „kamień” popłuczkowy złożony głównie z łupków karbońskich oraz
pyły dymnicowe. Zestawione w tych książkach informacje dotyczące dowiezionych ilości
ciężarówek poszczególnych z ww. materiałów, w powiązaniu ze znajomością profili
litologicznych szybów II i III pozwoliły obliczyć przybliżony skład litologiczny zasypu obu
z nich (tab. 3.1).
Przybliżony skład zasypu szybów Czyżowice II i III
Tabela 3.1.
Table 3.1.
Approximate composition of the backfilling of Czyżowice II and III shafts
Rodzaj materiału wypełniającego
Iły trzeciorzędowe
Łupki karbońskie
(w tym kamień popłuczkowy)
Piaskowce karbońskie
Pyły dymnicowe
Inne (piasek, glina, węgiel)
Udział procentowy materiału w zasypie szybu:
Czyżowice II
Czyżowice III
41,2
44,0
36,5
24,0
(20,8)
(7,2)
15,5
16,5
4,4
13,0
2,4
2,5
Biorąc pod uwagę, że materiał do zasypu przewożono ciężarówkami o ładowności
nominalnej 8,9 m3, a roboczej 6 m3 można ocenić całkowitą objętość wykonanego zasypu.
Zgodnie z książką likwidacji szybów do zasypania szybów Czyżowice II i III użyto –
odpowiednio: 4632 i 4713 ciężarówek ww. materiałów. Jeśli przyjąć powyższe ładowności
ciężarówek za graniczne, to daje to objętość pomiędzy 27792 a 41225 m3 (średnio: 34508 m3)
– w przypadku szybu II, oraz pomiędzy 28278 a 41946 m3 (średnio: 35112 m3) – w przypadku
szybu III. Ich porównanie z objętościami rur szybowych i podszybi wskazuje na ucieczkę
zasypu do wyrobisk korytarzowych pola Czyżowice już w trakcie likwidacji szybów.
Odmiennie niż podaje J. Stobiński (1992) ucieczka ta miała miejsce nie tylko w szybie III, lecz
także w szybie II. Rozpoczęcie ich zasypywania od szybu III spowodowało jednak, że ujawniła
się wpierw właśnie w nim, powodując ponadto przedostanie się zasypu przez wspomniany
otwór międzypoziomowy z wyrobisk na poziomie 350 m do wyrobisk na poziomie 500 m.
Wskazuje na to przerwanie funkcjonującej do tego czasu wentylacji obiegowej pomiędzy
szybem Czyżowice II, a szybami głównymi KWK „Anna” (Stobiński 1992). Uwzględniając
jednostkową objętość wyrobisk korytarzowych oraz objętości zasypu umieszczonego
w szybach, pomniejszone o objętości szybów i otworu międzypoziomowego, można ocenić, że
_______________________________________________________________
202
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
w trakcie likwidacji szybów podsadzeniu uległo pomiędzy 1225 a 3080 mb wyrobisk
korytarzowych (średnio: 2150 mb).
Jak podaje J. Stobiński (1992) ucieczka zasypu w szybie Czyżowice III miała miejsce
kilkukrotnie w trakcie jego likwidacji, przejawiając się początkowo brakiem efektu
zasypywania, a następnie obniżeniami poziomu zasypu o kilkanaście do nawet 40 m.
Poprzedziło ją gromadzenie się nad zasypem kilkumetrowej warstwy wody dopływającej zza
obmurza szybu. W oddziałowych książkach raportowych zjawisko takie odnotowano także
w końcowej fazie likwidacji, wskazując ponadto, że po wchłonięciu wody w zasypie utworzył
się stożkowaty lej.
4. Wyniki monitoringu stanu zasypu szybów
Monitoring wymienionych szybów prowadzony był przez służby kopalniane byłej KWK
„Anna” i polegał na okresowych pomiarach ubytku zasypu. Częstotliwość pomiarów
kształtowała się w granicach od 1 razu na miesiąc – w pierwszym roku po zakończeniu
likwidacji, do 1 razu na rok – w 2004 roku. Pomiaru stanu zasypu dokonywano w stosunku do
poziomu płyt zamykających szyby, zazwyczaj z użyciem calówki, choć z przeprowadzonych
wywiadów wynika, że czasem oceny ubytku zasypu dokonano tylko wizualnie. Monitoring
szybów obejmował także pomiary koncentracji metanu pod zamykającymi je płytami.
Prowadzono je metanomierzami przenośnymi z częstotliwością identyczną jak obserwacje
stanu zasypu. Pomiary te zasadniczo nie wykazały obecności metanu (max. 0,6%).
Rys. 4.1. Wykres skumulowanego ubytku zasypu (Σ Δh) w szybach Czyżowice II i III
w znormalizowanym czasie (t) po zakończeniu ich likwidacji
Fig. 4.1. Cumulative graph of backfilling decrement (Σ Δh) in Czyżowice II and III shafts
through the normalized time (t) after they liquidation
_______________________________________________________________
203
I. GRZYBEK, P. BUKOWSKI, K. BRZOZOŃ – Zagrożenie związane z likwidacją szybów ...
____________________________________________________________________________
'h [m/m-c]
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
t [m-c]
Rys. 4.2. Wykres zmian prędkości (.Δ’h) ubytku zasypu w szybie Czyżowice II w miarę
upływu znormalizowanego czasu (t) od zakończenia jego likwidacji
Fig. 4.2. A graph of changes in velocity (Δ’h) of backfilling decrement in Czyżowice II
shaft through the normalized time (t) after they liquidation
30
25
0,0121t
T = 3,1613e
2
r = 0,536
T [m-c]
20
15
10
5
0
0
25
50
75
100
125
150
t [m-c]
Rys. 4.3. Zależność długości okresów (T) stabilizacji zasypu w szybie Czyżowice II od
upływu znormalizowanego czasu (t) od zakończenia jego likwidacji;
r – współczynnik korelacji
Fig. 4.3. The dependence of lenght of time periods (T) of backfilling stabilization in
Czyżowice II shaft on normalized time (t) after the shaft liquidation
Wyniki monitoringu pokazują, że od zakończenia likwidacji szybów Czyżowice II i III
obserwuje się w nich stałe ubytki zasypu (rys. 4.1). Po 13,2 latach osiągnęły one sumaryczną
wartość – odpowiednio: 44,4 i 41,9 m, co stanowi 9,4 i 13,3% głębokości tych szybów. Tym
samym wypełnieniu uległo dalsze 261 mb wyrobisk korytarzowych pola Czyżowice. Pokazane
_______________________________________________________________
204
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
na rysunku 4.1. przebiegi ubytków zasypu przekonują ponadto, że mimo wąskiego połączenia
poziomów 350 i 500 m oba szyby wraz z wyrobiskami korytarzowymi i otworem
międzypoziomowym stanowią jeden, wciąż aktywny system. Wnioski wynikające z analizy
przebiegu ubytków w jednym z szybów powinny więc być prawdziwe tak dla drugiego z nich,
jak i dla całego systemu. W związku z powyższym dalszą analizę prowadzono tylko na
przykładzie szybu Czyżowice II. Polegała ona na obliczeniu zachodzących w miarę upływu
czasu od jego likwidacji zmian: prędkości ubytków zasypu (rys. 4.2) oraz długości przerw
między kolejnymi ubytkami (rys. 4.3). W obu przypadkach częstotliwość obserwacji w szybie
wymusiła stosowanie długiej, bo miesięcznej jednostki czasu. Dla zapewnienia
porównywalności wyników obliczeń jednostkę tą znormalizowano, przyjmując 30-dniowy czas
trwania miesiąca. Wyniki analizy wykazują dwa wyraźne trendy ubytków zasypu. Pierwszy
z nich generalnie polega na spadku prędkości ubytku zasypu wraz z upływem czasu (rys. 4.2),
a drugi na coraz dłuższych okresach stabilizacji zasypu w szybie (rys. 4.3). Oba trendy
świadczą o stopniowej poprawie stanu zlikwidowanego szybu. Należy jednak zauważyć, że
mimo korzystnych trendów generalnych, nawet po długim czasie mogą zdarzyć się znaczne od
nich odstępstwa. Przekonują o tym znaczące skoki prędkości i wielkości ubytku zasypu, jakie
można zauważyć po upływie 100 – 120 i 160 miesięcy od daty likwidacji szybów (rys. 4.1
i 4.2).
5. Dyskusja wyników
Przedstawiony przypadek ucieczki zasypu szybów Czyżowice II i III pokazuje, że nawet
likwidacja szybu przez zasypanie nie gwarantuje jej skuteczności. W szybach tych do zasypu
użyto wspomnianej „ziemi” z hałdy, utworzonej w przewadze z poddanych kilkunastoletniemu
wietrzeniu iłów trzeciorzędowych i łupków karbońskich, oraz kamienia popłuczkowego
i pyłów dymnicowych. W świetle wyników badań T. Bromka i P. Bukowskiego (2002)
zarówno kamień popłuczkowy, jak i skały karbońskie charakteryzują się wysoką ściśliwością
i związanym z nią wielokrotnym spadkiem przepuszczalności w kolumnie zasypowej szybów.
Podobnie, niska przepuszczalność cechuje też iły trzeciorzędowe oraz pyły dymnicowe.
W odniesieniu do analizowanych szybów stwierdzenie to znajduje potwierdzenie w braku
emisji metanu poprzez rury szybowe, mimo wcześniej wysokiej metanowości pola Czyżowice,
a także w gromadzeniu się wody ponad formowanym zasypem. Warto tu zauważyć, że
wspomniane w rozdziale 2. wartości natężenia dopływu oznaczają możliwość wypełnienia
przez wodę od 2,1 do 10,6 mb. rury szybowej w ciągu doby. Stwierdzona podczas likwidacji
tego rzędu głębokość okresowych zbiorników wody tworzących się w szybie wskazuje więc na
kilkukrotne, blisko dobowe przerwy w formowaniu kolumny zasypowej. Po każdej z nich
materiał zasypowy sypano więc do zbiornika wodnego. W kontekście rozważanej niżej
wilgotności tego materiału stanowiło to niewątpliwy błąd w technologii prowadzenia
likwidacji.
Niska przepuszczalność materiału zasypowego, w połączeniu z jego drobnym uziarnieniem,
w kontakcie z wodą prowadzi do jego rozmakania i pęcznienia (por.: Andrusikiewicz 2001;
Palarski 2000), a w konsekwencji nawet do uplastycznienia lub upłynnienia (por.: Jakubów
i Nawrat 2000). Wilgotny materiał zasypowy, w tym pochodzenia karbońskiego,
charakteryzuje bowiem znaczący spadek wartości kąta tarcia wewnętrznego (Palarski 2000).
Jeśli więc uwzględnić, że w trakcie funkcjonowania szybów czyżowickich obserwowano
w nich dopływy wody zza obmurzy, a w trakcie likwidacji jej gromadzenie się ponad zasypem,
_______________________________________________________________
205
I. GRZYBEK, P. BUKOWSKI, K. BRZOZOŃ – Zagrożenie związane z likwidacją szybów ...
____________________________________________________________________________
to można przyjąć, że doszło w nich do uplastycznienia zasypu i jego plastycznego płynięcia
w połączonych z nimi wyrobiskach korytarzowych. Wskazuje na to także przemieszczanie się
zasypu poprzez otwór międzypoziomowy o stosunkowo wąskim przekroju (0,82 m 2), jak
i niemal identyczne przebiegi ubytków zasypu w szybach II i III, obserwowane po zakończeniu
ich likwidacji (rys. 4.1). Z uwagi na stosunkowo niewielką prędkość ubytków – w porównaniu
np. z szybami byłej KWK „Morcinek” (vide: Jakubów i Nawrat 2000) – można natomiast
wykluczyć upłynnienie zasypu. Wspomniane leje tworzące się w zasypie zdają się jednak
świadczyć, że w jego ubytkach pewien udział miało też wymywanie tworzącego go materiału.
W kontekście powyższych wniosków wydaje się, że przemieszczenia zasypu szybów
w przekopach pola Czyżowice były ułatwione dzięki odległej od szybów lokalizacji
wspomnianych korków z pyłów dymnicowych. Wilgotny i plastyczny materiał zasypowy, nie
napotykając barier w wyrobiskach korytarzowych pola Czyżowice, musiał bowiem
przemieścić się w ich kierunku. Wynika to wprost ze wzrostu ciśnienia poziomego
wywieranego przez zasyp wraz z wywołanym rosnącą wilgotnością spadkiem jego kąta tarcia
wewnętrznego (Palarski 2000). Wzrost wilgotności ułatwiały natomiast wspomniane powyżej
przerwy w formowaniu kolumny zasypowej i sypanie materiału wypełniającego do
utworzonych w ich czasie zbiorników wodnych. Przemieszczenie materiału powodowało
podsadzenie fragmentów wyrobisk korytarzowych oraz stabilizację zasypu. Tym samym,
podsadzone odcinki wyrobisk pełniły następnie rolę korków izolacyjnych, powstrzymujących
dalsze ubytki zasypu. W związku z ciągłym dopływem wody do szybów czyżowickich, po
pewnym czasie wilgotność zasypu i utworzonych z niego korków musiała jednak wzrastać.
W efekcie rosła pozioma składowa ciśnienia wywieranego przez zasyp i występowało
ponowne uruchomienie ulokowanego w szybach i wyrobiskach materiału. Jak wynika z przedstawionych powyżej danych proces ten powtarzał się wielokrotnie, choć kolejne ubytki zasypu
rozdzielały coraz dłuższe okresy jego stabilizacji (rys. 4.2 i 4.3). Można jednak oczekiwać, że
pokonanie oporów wynikających z rosnącej długości podsadzonych wyrobisk wymagało coraz
większego zawilgocenia materiału zasypowego. Przy rosnącej objętości materiału w szybach
i wyrobiskach oraz ustalonym dopływie wody każdorazowo musiało to zajmować coraz więcej
czasu, a więc powodować coraz dłuższe okresy stabilizacji. Przedstawiony mechanizm dobrze
tłumaczy obserwowane prawidłowości ubytków zasypu w szybach czyżowickich. Można więc
przyjąć, że jest on wysoce prawdopodobny.
Kończąc dyskusję nad omawianymi szybami należy jednak zauważyć, że większość
szybów GZW zlikwidowano z użyciem materiałów podobnych do użytych w szybach
czyżowickich, a odcięcie rur szybowych od wyrobisk poziomowych w wielu z nich stanowią
tylko korki izolacyjne. Nie można więc wykluczyć, że w jednostkowych przypadkach z czasem
nie dojdzie do zniszczenia korków i mniej lub bardziej gwałtownej ucieczki zasypu do
wyrobisk – tak, jak miało to miejsce w szybach czyżowickich. W konsekwencji może to
prowadzić do powstania w rurze szybowej zbiornika gazu lub wody, a nawet zapadliska ponad
szybem. Nie wiedząc czy i gdzie może dojść do takiego zjawiska wszystkie zlikwidowane
szyby należy więc traktować jako potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego
i poddać wieloletniemu nadzorowi.
6. Podsumowanie i wnioski
Zasypanie szybu uważano dotychczas za jedyną trwałą i skuteczną metodę jego likwidacji.
Analiza danych ze zlikwidowanych przez zasypanie szybów pola Czyżowice wykazała
_______________________________________________________________
206
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
tymczasem, że nawet taka likwidacja nie gwarantuje jej skuteczności. Po jej zakończeniu mogą
bowiem ujawnić się nawet znaczne ubytki zasypu, przebiegające przez kilkanaście lat po
zasypaniu. Przyczyn tego należy upatrywać w braku zamknięcia połączeń rur szybowych
z poziomami kopalń, w użyciu do zasypu materiałów podlegających rozmakaniu
i uplastycznieniu oraz w niewłaściwej technologii formowania kolumny zasypowej. Dane
z monitoringu szybów Czyżowice II i III pozwoliły też zauważyć, że nawet po długotrwałej
stabilizacji zasypu w rurze szybowej może dojść do jego ponownego uruchomienia i –
w konsekwencji – do powstania w szybie zbiornika gazu lub wody, a nawet zapadliska ponad
szybem. Dotyczy to także pozostałych szybów GZW, zlikwidowanych podobnym materiałem
skalnym i nie odciętych od wyrobisk korytarzowych lub odciętych tylko korkami izolacyjnymi.
Brak bowiem gwarancji, że z czasem nie ulegną one zniszczeniu. Wskazuje to na konieczność
traktowania wszystkich zlikwidowanych szybów jako potencjalnego zagrożenia dla
bezpieczeństwa powszechnego i wieloletniej kontroli stanu ich zasypów.
Artykuł przygotowano w ramach pracy naukowej finansowanej ze środków MNiL (KBN),
jako projekt badawczy własny nr 5T12B03724, realizowany w latach 2003 – 2005.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
Andrusikiewicz W. 2001: Dobór materiału zasypowego dla potrzeb likwidacji wyrobisk
szybowych. Materiały Konferencji „Szkoła Eksploatacji Podziemnej 2001”, Szczyrk 2001, 373 –
384.
Beránek C., Strakoš T., Kvétak A. 2001: Zajišteni a likvidace starỳch důlnich dĕl. Uhli–rudy–
geologicky průzkum nr 12, 19 – 22.
Bromek T., Bukowski P. 2002: Ocena przepuszczalności materiałów zasypowych używanych do
likwidacji szybów kopalnianych. Przegląd Górniczy nr 11, 18 – 23.
Goszcz A. 1999: Zagrożenia ekologiczne w procesie likwidacji kopalń. Wiadomości Górnicze nr
12, 521 – 525.
Jakubów A., Nawrat S. 2000: Techniczne problemy likwidacji Kopalni Węgla Kamiennego
„Morcinek”. Materiały Konferencji „Szkoła Eksploatacji Podziemnej 2000”, Szczyrk 2000, 419 –
437.
Kosmaty J. 2004: Skutki i zagrożenia wynikające z likwidacji Zagłębia Wałbrzyskiego. Materiały
Konferencji „Doświadczenia z likwidacji zakładów górniczych”, Mysłowice 2004, 60 – 71.
Krywult J., Wichur A. 1996: Z krajowych doświadczeń likwidacji szybów. Bezpieczeństwo Pracy
i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 7, 33 – 37.
Mazurkiewicz M., Piotrowski Z. 2004: Problemy likwidacji kopalń podziemnych. Wydawn.
Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków.
Palarski J. 2000: Likwidacja kopalń a zagrożenia dla środowiska. Materiały Konferencji „Szkoła
Eksploatacji Podziemnej 2000”, Szczyrk 2000, 461 – 476.
Różkowski A., 2003: Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne w GZW. Wilk. Z. (red.):
Hydrogeologia polskich złóż kopalin i problemy wodne górnictwa, cz. 1. Wydawn. NaukowoDydaktyczne AGH, Kraków, 42 – 145.
Simion S., Jurca L., Gligor C. 2004: Aspects of Health and Safety in the Closure of the Mining
Units in Romania. Proceedings of 10th Anniversary Conference of the Representatives of Mining
Authorities and Administrations of European Countries: Mine Closure. Legal and Practical Aspects,
Wrocław 2004.
SITG 2001: Przebieg i zakończenie procesu likwidacji zakładu górniczego KWK „PorąbkaKlimontów” w Sosnowcu. – Wybrane zagadnienia techniczne, ekonomiczne i społeczne. Materiały
Konferencji „Doświadczenia z likwidacji zakładów górniczych”, Mysłowice 2001, 103 – 124.
Stałęga S., Golec D., Mrowiec Z., Guzik P. 1998: Zasady likwidacji szybów i wyrobisk
przyszybowych w kopalniach węgla kamiennego. Poradnik techniczny. Prace GIG: Instrukcje nr 6.
_______________________________________________________________
207
I. GRZYBEK, P. BUKOWSKI, K. BRZOZOŃ – Zagrożenie związane z likwidacją szybów ...
____________________________________________________________________________
[14] Stobiński J. 1992: Likwidacja szybów. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie
nr 3, 30 – 35.
Threats connected to shafts liquidation on the example of Czyżowice
coalfield shafts (SW part of the Upper Silesian Coal Basin)
Monitoring of 26 abandoned shafts in the south-west part of the Upper Silesian Coal Basin
has shown backfilling decrement after the shafts liquidation in near 35 % of them. On the
whole, the decrement is the result of natural subsidence of filling material. However, shafts of
Czyżowice coalfield constitute the exception. In the shafts cumulative backfilling decrements
have been exceeding 9 and 13 % of their depth and still go on – although more than 13 years
have been passed away after they liquidation. The paper analyses the way of the shafts
liquidation as well as the progress of the backfilling decrements after the liquidation. In the
result of the analysis it has been stated, that use of low-permeability, soak able and plasticity
able filling materials as well as an unsuitable technology of backfilling column forming are the
causes of the phenomenon described. Together with water inflow into the shaft holes it causes
plastification of backfilling material and its drifting into underground galleries, which –
additionally – have not been separated from the shaft holes. In spite of diminishing run of the
phenomenon, there have been observed reinitiating of it, even after long time periods of
backfilling stabilization. It indicates, that also other shafts liquidated at the similar manner can
create the threat for public safety and should be observed through the years.
Przekazano: 15 marca 2005 r.
_______________________________________________________________
208