1.Podać rodzaje naturalnych przekształceń terenu.
2. Opisać zmiany na powierzchni wskutek głębinowej eksploatacji złoża.
1. Podać geologiczno-górnicze czynniki wpływające na deformację terenu
2. Co to jest linia pomiarowa i zasady jej tworzenia na terenach eksploatacji górniczej
1. Podać zadania geodety w procesie eksploracji złóż.
2. Opisać zmiany zachodzące w górotworze i na powierzchni terenu na skutek otworowej eksploatacji gazu ziemnego.
1.Zadania geodety w związku z przekształceniami antropogenicznymi
2.Przekształcenia przy wydobyciu odkrywkowym
Teren - Część skorupy ziemskiej mająca kontakt z atmosferą, cecha - rzeźba
Rzeźba pow. terenu - Ukształtowanie powierzchni terenu powstałe na skutek działania czynników zewnętrznych (erozja, akumulacja, wiatr, człowiek)
Pokrycie terenu pokrywa widziana z powierzchni ziemi obejmującą grunt, roślinność oraz sztuczne konstrukcje, które przykrywają powierzchnię ziemi.
Naturalne przekształcenia powierzchni: osuwiska, spełzywanie, kras, tektonika (trzęsienia i ruch płyt), wulkanizm.
Do czego geodecie potrzebna wiedza o ruchach/deformacjach powierzchni terenu ?
obserwacja - opracowanie - interpretacja - prognozowanie
Oddziaływania antropogeniczne - wszelkie bodźce wywoływane przez człowieka w środowisku naturalnym i powodujące jego reakcję
Przekształcenia terenu - oddziaływania antropogeniczne, które powodują określone skutki w postaci zmian powierzchni terenu.
Użytkowanie powierzchni terenu:
- biogeniczne - jest to użytkowanie rolnicze, łowieckie i leśne
- geogeniczne - to kopalnictwo podziemne, a także odkrywkowe,
- technogeniczne - to przede wszystkim osadnictwo, przemysł i komunikacja
Skutki kopalnictwa głębinowego: zapadliska, osiadanie, hałdy, zmiana stosunków wodnych
Geogeniczne formy użytkowania - Eksploracja i górnictwo otworowe, Górnictwo odkrywkowe, Górnictwo głębinowe
Eksploracja - szukać, badać, odkrywać (coś)
Kopalina - surowiec o znaczeniu gospodarczym
Złoże kopaliny - naturalne nagromadzenie kopaliny w skorupie ziemskiej, wskutek naturalnych procesów geologicznych, w ilości opłacalnej do gospodarczego wykorzystania
Podział surowców: energetyczne, metaliczne, chemiczne, ceramiczne, budowlane
Typy form złożowych: pokładowe(C), żyłowe(Au, Ag), gniazdowe, soczewkowe, wysadowe, konkrecje, okruchowe.
Zadania dla geodety przy eksploracji złóż:
- Wyznaczać lokalizację otworów, bądź geofonów(urządzeń do badań geofizycznych)
- Wspierać geofizyczne metody badania górotworu
- Geostatystyka (statystyczne metody określania zmienności parametrów, np. złóż)
Geofizyczne metody badawcze: metoda georadarowa(płytka identyfikacja przewodów podziemnych), sejsmometria(wzbudzanie i badanie fal sprężystych), grawimetria(przysp. siły ciężkości), magnetometria, metody geoelektryczne, geofizyka otworowa(otwory wiertnicze)
Górnictwo otworowe - udostępnianie złóż poprzez wiercenia (ropa, gaz i woda w izolowanych skałach porowatych, antyklinach)
Kompakcja:
1. Spadek ciśnienia w porach skał eksploatowanego zbiornika
2. Stały nacisk nadkładu powoduje kompakcję zbiornika
3. Może dojść do aktywacji uskoku tektonicznego
4. Powierzchnia terenu osiada
5. Tereny podmokłe przekształcają się w zalewiska
Skutki otworowego: znaczne wartości osiadań max, duże powierzchnie i zasięg niecek obniżeniowych, często w terenach zabudowanych,
Podziemne magazyny paliw są lokalizowane głównie w kawernach solnych i wyczerpanych złożach gazu: 90-dniowe zapasy (obligatoryjne w EU)
Budowanie kawern - wysalanie
Potencjalne przekształcenia: w fazie wysalania konwergencja, w fazie pracy zbiorników dywergencja
Charakter przekształceń: łagodne i rozległe formy niecek obniżeniowych, stosunkowo niewielkie obniżenia max, powolne ruchy deformacyjne w nieckach
Ocios, zrąb-boczna ściana wyrobiska górniczego
Górnictwo odkrywkowe: złoża znajdują się stosunkowo płytko pod powierzchnią terenu, eksploatacja po zdjęciu warstwy nadkładu, głębokość kopalń odkrywkowych do około 1000 m
Kopalnie odkrywkowe :
-dla złóż pokładowych (węgla kamiennego i brunatnego) - strip mines
-dla złóż żyłowych, wysadowych (diamenty, rudy miedzi, niklu) - open pit mines
-kamieniołomy
Przekształcenia - przyczyny:
-wykonanie wyrobisk górniczych (zdjęcie nadkładu, eksploatacja złoża, zwałowanie nadkładu),
- odwodnienie górotworu,
- transport (urobku, nadkładu),
- przeróbka kopaliny.
Przekształcenia - skutki:
-odkrywka,
- deformacje nieciągłe wokół wyrobiska (do około 150m),
- deformacje ciągłe (obniżenia bądź wypiętrzenia o dużym zasięgu),
- zbiorniki poflotacyjne.
Górnictwo głębinowe
-kopalnie głębinowe celem dotarcia do złóż niedostępnych metodami odkrywkowymi,
-udostępnienie złoża poprzez szyby,
-głębokości do kilku km (ograniczenie - stopień geotermiczny),
-często eksploatacja pod terenami zurbanizowanymi.
Systemy eksploatacji: ścianowy, filarowo-komorowy, blokowy-podpoziomowy
Przekształcenia
Przyczyna - naruszenie struktury górotworu, eksploatacja
Efekt - konwergencja wyrobisk poeksploatacyjnych
Skutki - deformacje nieciągłe nad wyrobiskami (leje, zapadliska, szczeliny, progi), deformacje ciągłe (osiadania powierzchni), wstrząsy górnicze, zalewiska/ osuszenia terenu
Zadania dla geodety górniczego
-rozpoznawać i dokumentować zjawiska wywołujące przekształcenia górotworu i powierzchni terenu ( mapy ),
-badać te zjawiska i procesy ( pomiary deformacji i przemieszczeń ),
-przewidywać ich skutki ( prognozy/ modelowanie ),
-oceniać zagrożenia ( ocena ryzyka ),
-zapobiegać im ( profilaktyka ).
Osiadanie powierzchni
•problem zasięgu oddziaływania eksploatacji górniczej,
• problem maksymalnej głębokości niecki obniżeniowej,
• problem czasu ujawniania się wpływów eksploatacji na powierzchni terenu
Faza inicjalna->faza ruchów zasadniczych->faza ruchów zanikających
Spostrzeżenia
-powierzchnia terenu poddana wpływom eksploatacji jest większa niż kontur eksploatacji,
-maksymalne obniżenie w dnie niecki nie może być większe od maksymalnej grubości eksploatowanej warstwy złoża,
-pierwsze mierzalne osiadania występują gdy wyeksploatowane pole ma wymiary zbliżone do 1 głębokości eksploatacji
Obserwacje - Kąt zasięgu wpływów eksploatacji(sól 50g, miedź 60g, węgiel 70g)
Czynniki wpływające na deformacje: głębokość eksploatacji, grubość wybieranej warstwy złoża, kształt i wielkość pola eksploatacyjnego, system eksploatacji, likwidacja pustki poeksploatacyjnej, typy skał w nadkładzie, miąższość nadkładu trzecio- i czwartorzędowego, ukształtowanie terenu, tektonika, zawodnienie
Pomiary przemieszczeń: GPS, tachimetria, niwelacja, długości
UWAGA: na terenach górniczych brak stabilności punktów !
Deformacje wyznacza się w oparciu o wyniki pomiarów przemieszczeń
Pomiar przemieszczeń: Lokalizacja punktów pomiarowych (obserwacyjnych), nawiązanie(Poza granicami pola przemieszczeń), częstotliwość pomiarów.
Charakterystyczne rejony w polu przemieszczeń: centrum niecki obniżeniowej, rejony krawędzi eksploatacji, rejon zasięgu wpływów, rejony maksymalnych naprężeń
Częstotliwość:
-2 tygodnie do 3 miesięcy - znaczna dynamika rozwoju przemieszczeń (kilkadziesiąt mm/dobę),
-0,5 roku do 1 roku - niewielka dynamika rozwoju przemieszczeń (kilka mm/dobę),
Monitoring przekształceń: pomiar wyjściowy + pomiar aktualny = obraz procesu
Efekty przekształcenia
Przemieszczenie(wektor)-zmiana położenia względem przyjętego układu odniesienia w określonym interwale czasu
Odkształcenie(tensor)-wzajemna zmiana położenia punktów obiektu w określonym interwale czasu
Przemieszczenia: translacja(przesunięcie - poziome bądź pionowe), rotacja(obrót)
Odkształcenia: liniowe(względna zmiana długości), postaciowe
Wskaźniki deformacji - wielkości opisujące mierzone deformacje górotworu i pow. terenu:
-przemieszczenie pionowe (obniżenie, osiadanie) w,
-przemieszczenie poziome (przesunięcie) u, v
-nachylenie T wyznaczane dla dwóch sąsiednich punktów
-krzywizna K (promień krzywizny R)
-odkształcenie ε
Procedura organizacji pomiarów: identyfikacja obiektu -> określenie zakresu obserwacji -> dobór metodyki pomiarowej -> projekt i stabilizacja osnowy pomiarowej -> przeprowadzenie pomiaru
wyjściowego -> kolejne cykle pomiarowe -> opracowanie wyników -> prezentacja i interpretacja wyników
Przedmiot obserwacji
I. Wyrobiska górnicze
- Pomiary konwergencji
-Pomiary przemieszczeń stropu/spągu - niwelacja
- Pomiary stabilności skarp
II. Górotwór
- Pomiary przemieszczeń w otworach wiertniczych
- Pomiary inwentaryzacyjne kawern magazynowych
III. Powierzchnia terenu
- Geodezyjne i teledetekcyjne pomiary przemieszczeń
IV. Obiekty na powierzchni terenu
- Niwelacja reperów,
- Pomiary deformacji
Metody
-geodezyjne (poligonizacja precyzyjna, niwelacja precyzyjna, sieci kątowo-liniowe, przestrzenne, hybrydowe, modularne, GPS)
-niegeodezyjne (wahadła, klinometry, szczelinomierze, tensometry, konwergometry, InSAR, skaning laserowy, echometria, termowizja)
-pomiary przemieszczeń budynków: repery, pochyłomierze, punkty kontrolne (np. zapory wodne), punkty obserwacyjne
Linia pomiarowa(miasta-wzdłuż ulic, na pasach zieleni, tereny rolne-wzdłuż miedz, dróg polnych):
-linia prostopadła do krawędzi pola eksploatacyjnego
-końce linii poza przewidywanym zasięgiem wpływów eksploatacji
-punkty pomiarowe równooddalone od sąsiednich punktów
W wypadku nachylenia złoża - wydłużenie linii
Przemieszczenia i deformacje zawsze podawane są z uwzględnieniem:
-jednostek (przemieszczenia w [mm] lub [m], odkształcenia w [mm/m] lub [o/oo])
-znaku (przemieszczenia - kierunek względem przyjętego układu współrzędnych, odkształcenia - ściskania (-), rozciągania (+))
-kierunku (względem osi głównych obiektu, szczególnie dotyczy to wartości maksymalnych)