XXIV OGÓLNOPOLSKIE
WARSZTATY PRACY PROJEKTANTA KONSTRUKCJI
BESKIDY WISAA, 17 ÷ 20 marca 2009 r. KRAKÓW
Marian KAWULOK1
GÓRNICZE I GEOTECHNICZNE PROBLEMY
BUDOWNICTWA NA TERENACH GÓRNICZYCH
1. Wprowadzenie
W wyniku podziemnej eksploatacji górniczej następują przemieszczenia elementów
górotworu, które powodują deformacje powierzchni. W zależności od uwarunkowań
geologiczno-górniczych mogą to być deformacje o charakterze ciągłym lub nieciągłym.
Przemieszczenia elementów górotworu mogą prowadzić także do zmiany stosunków wodnych
w górotworze i na powierzchni. Eksploatacja górnicza może też być związana z powstawaniem
zjawisk sejsmicznych w górotworze, zwanych wstrząsami górniczymi. Na powierzchni
objawiają się one w postaci drgań podłoża. Ogólny schemat rodzajów wpływów eksploatacji
górniczej obserwowanych na powierzchni terenu przedstawia rys. 1.
Rys. 1. Rodzaje wpływów eksploatacji górniczej na powierzchni
1
Doc. dr hab. inż. Instytut Techniki Budowlanej
147
Zjawiska tego rodzaju są charakterystyczne dla terenów górniczych, czyli obszarów
objętych wpływami prowadzonej eksploatacji górniczej. Mogą jednak występować także jako
efekt przeprowadzonej w przeszłości eksploatacji na terenach pogórniczych, to znaczy
w obszarach gdzie wygasła koncesja na wydobywanie złoża i teren górniczy jest zniesiony,
a zakład wydobywczy zlikwidowany.
W obszarach gdzie nie ma eksploatacji górniczej zwykle warunki geotechniczne
i hydrogeologiczne są wystarczające do oceny przydatności terenu do zabudowy. Natomiast
w przypadku obszarów objętych wpływami eksploatacji górniczej przydatność ta w bardzo
istotnym zakresie zależy także od warunków geologiczno-górniczych [1], przez które należy
przede wszystkim rozumieć głębokość wybieranego (lub wybranego) pokładu, budowę
geologiczną górotworu od poziomu pokładu do powierzchni terenu oraz charakter
i intensywność deformacji powierzchni. Podobnie należy oceniać tereny, na których występuje
zagrożenie istniejących obiektów, powodowane wpływami dokonanych lub aktualnie
prowadzonych robót górniczych.
Całokształt czynników górniczych i geotechnicznych decydujących o zagrożeniu
projektowanych i istniejących obiektów budowlanych, podlegających wpływom ciągłych
i nieciągłych deformacji terenu jest przedmiotem referatu.
2. Budowa górotworu rodzaje deformacji na powierzchni
Budowa górotworu zależy od rejonu, w którym kopalina się znajduje. W Górnośląskim
Zagłębiu Węglowym (GZW), największym ośrodku górnictwa podziemnego w Polsce, utwory
karbonu, w którym zalegają pokłady węgla, przykryte są nadkładem. W ogólności budują go
utwory czwartorzędu, trzeciorzędu i triasu (rys. 2). Miąższość nadkładu jest różna. Mogą być
różne uwarstwienia nadkładu, gdyż nie wszystkie rodzaje utworów w rzeczywistości
równocześnie występują. Są obszary gdzie trias lub karbon wychodzą bezpośrednio
na powierzchniÄ™ [2].
Rys. 2. Budowa górotworu
Deformacje ciągłe oraz nieciągłe powstają na skutek przemieszczania się skał górotworu
do wybranej przestrzeni. Proces ten polega na obrywaniu lub łagodnym obniżaniu się skał
stropowych do wyrobiska. Rodzaj deformacji powierzchni uzależniony jest w głównej mierze
od głębokości zalegania eksploatowanego pokładu.
Przy postępującym froncie eksploatacji górniczej powstają w górotworze
3 charakterystyczne strefy obniżeń: zawału (a), spękań (b) i ugięcia stropu (c) - rys. 3.
W zależności od głębokości zalegania pokładu oraz budowy geologicznej nadkładu, na
powierzchni terenu występuje strefa ugięcia stropu, wykształtowana w postaci niecki
obniżeniowej, lub strefa spękań, powiązana z występowaniem deformacji nieciągłych.
148
Dotychczasowe doświadczenia z obszaru GZW wskazują, że przy eksploatacji pokładów do
głębokości ok. 100m na powierzchni występują zasadniczo deformacje nieciągłe. Możliwe jest
także wystąpienie nieciągłych deformacji terenu przy eksploatacji na głębokości 100 - 150 m.
Decyduje o tym w głównym stopniu rodzaj utworów zalegających w nadkładzie. Natomiast
eksploatacja na większej głębokości jest związana z wykształceniem się na powierzchni
deformacji ciągłych, w postaci niecki obniżeniowej.
Rys. 3. Obniżenie w górotworze przy postępującej eksploatacji, wg [3]
a) strefa zawału, b) strefa spękań, c) strefa ugięcia
Obecnie eksploatacja górnicza prowadzona jest na znacznych głębokościach, powodując
w zasadzie na powierzchni wyłącznie deformacje ciągłe. Pojawiające się w niektórych
obszarach deformacje o charakterze nieciągłym są zazwyczaj wynikiem uaktywnienia się
starej-płytkiej eksploatacji górniczej, względnie specyficznych warunków geologicznych.
W wielu rejonach górniczych, głównie z uwagi na długoletnią eksploatacje węgla
i wynikające stąd znaczne obniżenia terenu, roboty górnicze mogą powodować zmianę
stosunków wodnych w podłożu, a tym samym zjawiska podmakania lub zalewisk
powierzchniowych. Dokładniejsza analiza tego zjawiska i prognozowanie zmian stosunków
wodnych pozostaje w gestii hydrogeologa.
3. Ciągłe deformacje terenu
3.1. Problemy górnicze
3.1.1. Niecka obniżeń
Ciągłe deformacje terenu występują na powierzchni terenu w formie niecek
obniżeniowych. W ich obszarze mają miejsce deformacje przypowierzchniowej warstwy
górotworu, w wyniku których poszczególne punkty powierzchni P(x,y) przemieszczają się
na kierunku wektora p, o składowych wp i up, do położenia P (x1,y1) (rys. 4). Na powierzchni
deformacje niecki opisywane są za pomocą następujących wskazników:
- pionowego przemieszczenia (obniżenia) terenu w,
- poziomego przemieszczenia u,
- nachylenia T,
- krzywizny K (lub promienia krzywizny R = 1/K ),
- poziomych odksztaÅ‚ceÅ„ µ.
149
Wartości wskazników deformacji uzależnione są od warunków geologiczno górniczych,
w tym w szczególności od (rys. 4):
grubości wybieranej warstwy pokładu g,
głębokości zalegania pokładu H,
współczynnika osiadania a, zależnego od sposobu likwidacji wybranej przestrzeni,
przyjmowanego według tabl. 1,
kÄ…ta zasiÄ™gu wpÅ‚ywów głównych ², bÄ™dÄ…cego zależnym od rodzaju nadkÅ‚adu.
Maksymalne obniżenie wmax niecki obniżeniowej, jakie może wystąpić po wybraniu
dowolnie dużego pola pokładu wynosi:
wmax = ag
(1)
Rys. 4. Ustalona niecka obniżeń
Tablica 1. Wartości współczynnika osiadania a [4]
Sposób likwidacji wybranej przestrzeni - system Współczynnik
eksploatacji osiadania a
zawał stropu
0,7 ÷ 0,85*
podsadzka sucha pełna z materiału dostarczonego
0,5 ÷ 0,6*
podsadzka sucha pneumatyczna
0,4 ÷ 0,5*
podsadzka hydrauliczna z piasku
0,15 ÷ 0,25*
podsadzka hydrauliczna z kamienia kruszonego (np. Haldex) 0,3
eksploatacja częściowa pasami w 50% z podsadzką hydrauliczną
0,02 ÷ 0,03*
eksploatacja częściowa pasami w 50% z zawałem stropu 0,1
*
wartości większe należy przyjmować przy eksploatacji wielokrotnej
Z wzoru (1) wynika zatem, że w obszarach wielokrotnej eksploatacji górniczej, obniżenia
terenu mogą dochodzić do kilkunastu metrów. Są rejony w obszarze GZW, że obniżenie to
dochodzi nawet do 30 m.
KÄ…t ² okreÅ›la na powierzchni terenu taki zasiÄ™g wpÅ‚ywów prowadzonej eksploatacji
górniczej, poza którym deformacje niecki przyjmują wartości większe od błędów
150
pomiarowych. Wartość kÄ…ta ² można okreÅ›lić jedynie na podstawie pomiarów zasiÄ™gu obniżeÅ„
terenu. Zazwyczaj każda kopalnia ma ustaloną wartość tego kąta. W obszarze GZW
tg ² E" 1,5 ÷ 3,2, przy czym najczęściej tg ² E" 2,0.
Deformacje terenu kształtują się zasadniczo przed i za frontem robót na odległość r, zwaną
promieniem zasięgu wpływów głównych, która wynosi:
r = H/tg² (2)
Jeżeli front robót zatrzymuje się na dłuższy czas, tworzy się ustalone obrzeże niecki
górniczej (rys. 4), charakteryzujące się stałymi wartościami wskazników deformacji niecki.
Przy przesuwającym się froncie robót występuje nieustalone obrzeże niecki, o zmieniających
się w czasie wskaznikach. Maksymalne ich wartości są mniejsze od maksymalnych wartości
niecki ustalonej.
Znając wartości maksymalnego obniżenia terenu wmax i promienia zasięgu wpływów
głównych r, można obliczyć pozostałe wskazniki deformacji niecki, na przykład według
najpowszechniej stosowanej teorii Budryk-Knothe [5].
3.1.2. Prognozy górnicze
Dla potrzeb projektowania nowych i ochrony istniejących obiektów budowlanych muszą
zostać sprecyzowane warunki górnicze, które powinny zawierać opis najbardziej
niekorzystnych sytuacji i oddziaływań geologiczno górniczych, jakim może podlegać obiekt,
z uwagi na dokonaną i projektowaną eksploatację górniczą. W tym celu wykonuje się
prognozy, które określają przewidywane wpływy górnicze na powierzchni.
Wykonanie prognozy górniczej wymaga znajomości danych geologicznych, projektu
zagospodarowania złoża i planu ruchu zakładu górniczego. W zależności od dostępnych
materiałów dokumentujących planowaną eksploatację górniczą, lecz także w zależności od
potrzeb budowlanych w zakresie oceny zagrożenia obiektu, można sporządzić prognozę:
szczegółową, podstawową i przybliżoną [6]. W przypadku niewystarczających informacji
zawartych w prognozie, a potrzebnych do zaprojektowania obiektu, może być konieczne jej
uszczegółowienie przez opracowanie ekspertyzy geologiczno-górniczej.
Do standardowego projektowania budynków na terenach podlegających wpływom
deformacji ciągłych wymagane jest opracowanie prognozy podstawowej, która powinna
zawierać następujące wskazniki deformacji terenu w obszarze przewidywanej lokalizacji
obiektu:
maksymalne obniżenie wmax,
maksymalne nachyleni Tmax,
ekstremalne odksztaÅ‚cenia poziome µmax, µmin,
ekstremalne krzywizny Kmax , Kmin lub odpowiadajÄ…ce im promienie (R=1/K),
oraz możliwe informacje odnośnie sytuacji geologiczno - górniczej, jak również czasu
wystÄ…pienia przewidywanych deformacji terenu.
W celu ochrony istniejących obiektów oraz projektowania obiektów o specjalnym
przeznaczeniu lub lokalizowanych w złożonej sytuacji górniczej wykonuje się prognozy
szczegółowe.
W prognozie szczegółowej, oprócz wartości i czasu wystąpienia ekstremalnych
wskazników deformacji terenu, podaje się prędkości ich narastania, wartości wskazników
w wybranych okresach lub kierunkach i inne dane geologiczno-górnicze nieodzowne
w ochronie względnie projektowaniu danego obiektu. Zakres prognozy szczegółowej należy
określać indywidualnie, w uzgodnieniu między projektantem a zakładem górniczym. Projektant
powinien określić potrzeby prognozy, umożliwiające wyczerpującą ocenę konstrukcji, a zakład
151
górniczy powinien ocenić możliwość spełnienia jego postulatów. Dla określonych odstępów
czasu podawane być mogą na przykład wartości wskazników deformacji i ich zmiany
w punktach terenowych pokrywających się z charakterystycznymi punktami obiektu. Można
także przedstawić rozwój w czasie izolinii obniżeń lub pozostałych wskazników deformacji
terenu w obszarze lokalizacji obiektu, co przykładowo w odniesieniu do izolinii obniżeń
ilustruje rys. 5.
Rys. 5. Przykładowe warstwice obniżeń w kolejnych okresach czasu,
odpowiadających postępowi eksploatacji
Wykonanie prognozy szczegółowej jest uzależnione od możliwości ustalenia
wiarygodnych danych górniczych dla przewidywanego okresu użytkowania obiektu. Dlatego
opracowuje się je zazwyczaj dla niedługich horyzontów czasowych, dla których te dane można
jednoznacznie ustalić. Także z tych względów prognozy szczegółowe opracowuje się zwykle
w celu oceny wpływu projektowanej eksploatacji górniczej na obiekty istniejące, rzadko na
obiekty projektowane.
Wykonanie prognozy szczegółowej jest nieodzowne, gdy przewidziane jest wznoszenie
projektowanego obiektu podczas równoczesnego występowania deformacji terenu. Według
instrukcji [6] uznaje się, że teren górniczy jest uspokojony, jeżeli przyrost obniżeń w ciągu
miesiąca jest < 3 mm. Jeżeli decyzja dotycząca realizacji obiektu w czasie ujawniania się
wpływów została podjęta po zakończeniu prac projektowych, należy w stosownym czasie
zadbać o taką prognozę. Bowiem w takich przypadkach istotne jest ustalenie właściwych
okresów prowadzenia robót budowlanych i określenie warunków ich realizacji.
Do wstępnych prac projektowych wystarczające jest opracowanie przybliżonej prognozy
deformacji powierzchni. Wartość wskazników przewidywanych deformacji terenu jest wtedy
scharakteryzowana poprzez kategorie terenu górniczego, podane w tabl. 2, i wartość
spodziewanego obniżenia terenu wmax. Wskazane jest by poszczególne wskazniki deformacji
terenu określać niezależnie, podając dla każdego wskaznika odpowiadającą kategorię terenu.
PrzykÅ‚adowo teren można okreÅ›lić w sposób nastÄ™pujÄ…cy: IIT, IIR, IIIµ, co oznacza,
iż charakteryzuje się deformacjami II kategorii ze względu na nachylenia i promień krzywizny
oraz III kategorii ze względu na odkształcenia poziome.
152
Tablica 2. Kategorie terenu górniczego
Graniczne wartości wskazników deformacji terenu
Kategoria
Nachylenie T PromieÅ„ krzywizny R OdksztaÅ‚cenie poziome µ
[0 ] [km] [0 ]
0
T d" 0,5 Ð#RÐ# e" 40 Ð#µÐ# d" 0,3
I
0,5 < T d" 2,5 40 >Ð#RÐ# e" 20 0,3 <Ð#µÐ# d" 1,5
II 2,5 < T d" 5 20 >Ð#RÐ# e" 12 ,5 <Ð#µÐ# d" 3
III
5 < T d" 10 12 >Ð#RÐ# e" 6 3 <Ð#µÐ# d" 6
IV
10 < T d" 15 6 >Ð#RÐ# e" 4 6 <Ð#µÐ# d" 9
V T > 15 Ð#RÐ# < 4 Ð#µÐ# > 9
Dopuszcza się określenie warunków górniczych do projektowania przez podanie kategorii
terenu górniczego jedynie w tych przypadkach, gdy materiały dokumentujące planowaną
eksploatację górniczą są niewystarczające do opracowania dokładniejszej prognozy.
W prognozach górniczych powinna być także informacja dotycząca możliwości zmiany
istniejących warunków hydrogeologicznych, na skutek przewidywanych robót górniczych.
Zjawisko to szerzej omówiono w p. 3.2.2.
Omówiony sposób opisu i przygotowania danych górniczych do projektowania został
pozytywnie zaopiniowany przez Komisję Ochrony Powierzchni przy Wyższym Urzędzie
Górniczym i zalecony do stosowania w projektowaniu obiektów budowlanych na terenach
górniczych. Praktyka jednak niekiedy odbiega od podanych zasad, co może obarczać
projektanta dodatkowymi obowiÄ…zkami zwiÄ…zanymi z uzyskaniem wyczerpujÄ…cych danych
górniczych, stanowiących podstawę dalszych prac projektowych.
Zgodnie z Ustawą o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym [7] warunki górnicze,
jakie należy uwzględnić w projektowaniu obiektów budowlanych na terenach objętych
wpływami eksploatacji górniczej powinny być zawarte w miejscowym planie
zagospodarowania przestrzennego lub w decyzji o ustaleniu lokalizacji inwestycji celu
publicznego albo w decyzji o warunkach zabudowy, sporzÄ…dzanych przez organ administracji
i uzgodnionych z właściwym organem nadzoru górniczego. Nie jest dokładnie określone, co
należy rozumieć przez warunki górnicze, jakie należy uwzględnić w projektowaniu.
W praktyce przyjmuje się, że dotyczy to warunków określonych przez prognozę podstawową.
Projektant podejmuje decyzję czy opis warunków górniczych, które otrzymał jako dane do
projektowania, umożliwiają właściwą analizę konstrukcji, czy potrzebny jest dokładniejszy
i szerszy ich opis. W przypadku takiej potrzeby konieczne jest opracowanie prognozy
szczegółowej, co wiąże się zazwyczaj z wykonaniem ekspertyzy górniczej. Działania w tym
zakresie powinny być już prowadzone w uzgodnieniu z inwestorem.
3.1.3. Sytuacje górnicze
W usytuowaniu obiektu na niecce, względem krawędzi eksploatacji (rys. 6), można
w ogólności wyróżnić:
oddziaływanie niecki ustalonej (1) i (2), powodujące trwałe oddziaływanie deformacji na
obiekt,
oddziaływanie niecki nieustalonej (3) i (4), powodujące czasowe oddziaływanie
deformacji, odpowiadające pełnemu przejściu niecki pod obiektem.
153
Rys. 6. Możliwe usytuowania budynku względem krawędzi eksploatacji
W położeniach (1) i (2) może następować sumowanie się wpływów eksploatacji
wielokrotnych, prowadzonych w zbliżonym polu wybierania. Szczególnie istotne jest to
w odniesieniu do wychyleń obiektów, co obrazuje rys. 7. Obiekt w takiej sytuacji może ulegać
sumarycznemu wychyleniu nawet rzędu kilkudziesięciu promili. Podstawowym sposobem
doprowadzenia go do pierwotnego położenia jest jego rektyfikacja do pionu [8]. W odniesieniu
do oceny wytężenia konstrukcji może być uzasadnione uwzględnienie relaksacji naprężeń od
kolejnych eksploatacji. W przypadkach (3) i (4) istotna może być natomiast prędkość postępu
frontu robót górniczych na wytężenie konstrukcji obiektu [9].
Rys. 7. Sumowanie wychyleń obiektu na krawędzi eksploatacji górniczej
W położeniach (1) i (3), gdy eksploatacja podchodzi ortogonalnie względem osi obiektu,
występuje przestrzenna deformacja bryły, powodującą zginanie konstrukcji. Natomiast
w przypadkach (2) i (4), występują warunki do przestrzennej deformacji bryły, wywołujące
w konstrukcji równoczesny stan zginania i skręcania.
154
3.1.4. Sytuacje projektowe
W sytuacjach projektowych, przyjmowanych do obliczeń konstrukcji, powinno zostać
odwzorowane usytuowanie obiektu względem krawędzi i frontów eksploatacyjnych.
Wystarczające dane w tym zakresie, odpowiadające sytuacjom, pokazanym na rys. 6, może
zawierać prognoza szczegółowa. W konsekwencji tylko w przypadkach, gdy opracowana jest
taka prognoza można wykonać obliczeniową analizę odkształcenia i odpowiadającego
wytężenia elementów konstrukcji na podstawie stanu deformacji podłoża, jaki w rzeczywistości
przewiduje się wystąpić w obrębie posadowienia obiektu. Z uwagi jednak na uwarunkowania
wykonywania prognoz szczegółowych, co omówiono w p. 3.1.2., sytuacje górnicze pokazane
na rys. 6 są możliwe do odwzorowania w zasadzie w odniesieniu do analizy istniejących
obiektów, a rzadko w projektowaniu.
Rys. 8. Obliczeniowe usytuowanie obiektu na niecce górniczej
przy nieznanym kierunku eksploatacji
a) oś podłużna rzutu poziomego równoległa do kierunku eksploatacji,
b) oś poprzeczna rzutu poziomego równoległa do kierunku eksploatacji,
c) osie rzutu poziomego usytuowane pod kątem 45o względem kierunku eksploatacji
W projektowaniu obiektów, gdy opracowuje się prognozę podstawową, brak jest
informacji o możliwym usytuowaniu obiektu względem krawędzi i frontów eksploatacyjnych.
W tej sytuacji należy przyjąć, że konstrukcja może podlegać prognozowanym-ekstremalnym
oddziaływaniom, odpowiadającym najniekorzystniejszemu usytuowaniu obiektu na niecce.
Wymagane jest wtedy rozważenie trzech sytuacji projektowych pokazanych na rys. 8,
odpowiadających analizie konstrukcji przy nieznanym kierunku eksploatacji górniczej
względem obiektu [6].
Jeżeli nawet jest opracowana prognoza szczegółowa i jest znane dokładne położenie
obiektu względem krawędzi lub frontów eksploatacji, to schematy podane na rys. 8 powinno się
stosować do oceny wytężenia obiektów o zwartym rzucie poziomym. Doświadczenia wykazują
bowiem, że zwarte obiekty podczas przechodzenia eksploatacji pod terenem ich lokalizacji,
155
podlegają wpływom przestrzennego stanu deformacji podłoża. Dlatego w odniesieniu do tych
obiektów wskazane jest analizowanie wszystkich możliwych usytuowań, prowadzących do
najniekorzystniejszych obciążeń konstrukcji. Rzeczywiste usytuowanie powinno się
uwzględniać w przypadku obiektów liniowych i powierzchniowych.
3.1.5. Warunki górnicze do oceny wpływów dokonanej eksploatacji górniczej
W odniesieniu do oceny wpływu dokonanej eksploatacji na istniejące obiekty wskazane
jest wykonywanie pomiarów zaistniałych deformacji terenu (i konstrukcji obiektu) [10],
względnie w przypadku niewykonywania takich pomiarów, warunki górnicze powinny zostać
podane w formie wstecznej prognozy (reprognozy) deformacji terenu.
W celu prowadzenia pomiarów deformacji terenu należy założyć odpowiednią siatkę
ziemnych punktów, dla której wyznacza się obniżenia oraz względne przemieszczenia poziome.
Na podstawie uzyskanych wyników można wyznaczać pozostałe wskazniki opisujące nieckę
[11]. Jest to jednak przedsięwzięcie na tyle złożone, że jego realizacja rzadko wychodzi poza
zakres prac badawczych. W praktyce często zakładane są terenowe punkty rozproszone lub
linie obserwacyjne. Za pomocą pomiaru punktów rozproszonych otrzymujemy zazwyczaj
jedynie informacje o obniżeniach terenu. Natomiast pomiary prowadzone na liniach
obserwacyjnych dostarczają nam danych o zaistniałych deformacjach jedynie wzdłuż tych linii.
Wyniki te mogą być także wykorzystane do doboru parametrów teorii, zastosowanej w celu
obliczeniowej oceny deformacji terenu. Obliczenia te polegajÄ… na wykonaniu reprognozy,
podającej teoretycznie określone deformacje terenu dla zaistniałej eksploatacji górniczej.
Wyniki reprognozy mogą także stanowić uzupełnienie danych pomiarowych.
3.2. Problemy geotechniczne
3.2.1. Wymagania dotyczące posadowienia obiektów budowlanych
Gruntowe warunki bezpośredniego posadowienia należy określić jak dla terenów
niegórniczych, według normy gruntowej [12]. Na tej podstawie należy ustalić wymagany
zakres badań terenowych i laboratoryjnych gruntu. W dokumentacji geologiczno-inżynierskiej
powinny zostać podane cechy podłoża do głęb. co najmniej 3,0 m poniżej projektowanego
poziomu posadowienia obiektu, a w przypadkach uzasadnionych do stropu karbonu.
W przypadku posadowienia pośredniego wymagany zakres badań gruntu należy ustalić na
podstawie indywidualnej analizy.
Przy ustalaniu parametrów gruntowych metodą B, z wykorzystaniem tablic i wykresów
podanych w normie, do obliczeń dodatkowych obciążeń i sił spowodowanych wpływami
górniczymi, wartość pierwotnego modułu odkształcenia gruntu E0, można przyjmować ze
współczynnikiem zmniejszającym 0,7 [6].
W projektowaniu posadowienia obiektów budowlanych na terenach górniczych należy
mieć na uwadze, że konstrukcja doznaje dodatkowych obciążeń wywołanych oddziaływaniami
górniczymi, do których należą odksztaÅ‚cenia poziome gruntu µ, promieÅ„ wygiÄ™cia terenu R
i nachylenie terenu T. Zwykle główne obciążenia w tym zakresie stanowią siły wywołane
odksztaÅ‚ceniami µ i promieniem R, które sÄ… zależne od moduÅ‚u Å›ciÅ›liwoÅ›ci gruntu E, kÄ…ta tarcia
wewnętrznego Ś i spójności c [8]. Wraz ze wzrostem wartości tych cech gruntu rosną wartości
sił wewnętrznych.
Konstrukcja fundamentów, oprócz przeniesienia pionowych obciążeń na grunt, musi być
przystosowana do bezpiecznego przejęcia sił wywołanych, wywołanych poziomymi
odksztaÅ‚ceniami podÅ‚oża µ. Z tych wzglÄ™dów powinno siÄ™ stosować bezpoÅ›rednie posadowienie
obiektów budowlanych, za pomocą ław zbrojonych, rusztów fundamentowych, ław z przeponą
156
kotwiczną, płyt żelbetowych. Fundamentowanie pośrednie, na przykład w rodzaju pali, studni,
należy stosować tylko w przypadkach, gdy wymagają tego warunki gruntowe [6].
Z powyższego stwierdzenia wynika jednocześnie, że nie należy posadawiać fundamentów
bezpośrednich na podłożu o dużej nośności i małej odkształcalności. Dotyczy to
w szczególności posadowienia obiektów na gruntach skalistych (skały twarde i miękkie, lite
i spękane), utworach karbońskich, utworach trzeciorzędowych w postaci wapieni i piaskowców,
gruntach kamienistych (zwietrzeliny, rumosze, otoczaki), a także zwartych gruntach spoistych.
W takich przypadkach należy pod fundamentami stosować podsypkę z gruntów niespoistych
(rys. 9). Podsypkę zaleca się wykonywać z gruntów drobnoziarnistych (piasek średni, piasek
gruby), względnie przy ich braku z gruntów gruboziarnistych (pospółka, żwir). Do wykonania
podsypki nie należy stosować piasku pylastego oraz piasku drobnego. Podsypka powinna być
wykonana przy stopniu zagęszczenia Id < 0,6. Grubość podsypki nie powinna być mniejsza niż
30 cm.
L
grunt odkształcalny
lub podsypka piaskowa
grunt małoodkształcalny (skała)
Rys. 9. Posadowienie budynku na gruntach skalistych lub mało odkształcalnych
W celu amortyzacji poziomych ruchów terenu minimalną grubość podsypki t w zależności
od jej rodzaju i długości L budynku, zaleca się przyjmować wg tabl. 3.
Tablica 3. Minimalna grubość podsypki dla amortyzacji poziomych ruchów terenu [8]
Minimalna grubość podsypki t [m] przy długości budynku L
Rodzaj
podsypki
L < 10 m L = 10-20 m L = 20-30 m L > 30 m
Pr , Ps 0,30 0,40 0,50 0,60
Å», Po 0,40 0,50 0,60 0,70
Grubość podsypki piaskowej w celu amortyzacji pionowych ruchów podłoża powinno się
ustalać na podstawie analizy współpracy obiektu z podłożem, przyjmując za podstawowe
kryterium koszty inwestycji. Jeżeli taka analiza nie jest wykonywana, minimalna grubość
podsypki pod fundamentami rusztowymi powinna być 1,5 razy większa od wymiaru
poprzecznego najszerszej ławy fundamentowej. Niezależnie od rodzaju fundamentu do
amortyzacji wpływu pionowych ruchów terenu nie zaleca się stosować podsypki o miąższości
mniejszej od 0,5 m, natomiast stosowanie miąższości większej od 1,0 m powinno być
uzasadnione wspomnianą analizą kosztów.
Stosowanie podsypek piaskowych nie jest korzystne przy posadowieniu budynków
podlegających wpływom wstrząsów górniczych. W razie konieczności stosowania podsypki
wskazane jest wtedy przyjmowanie możliwie małej jej miąższości.
Ze względu na zwiększone napory na ściany zagłębione w gruncie, powodowane
odkształceniami poziomymi podłoża [8], fundamenty powinny być zakładane w miarę
możliwości płytko, jednak z uwzględnieniem niezbędnej głębokości z uwagi na przemarzanie,
zgodnie z normą [12]. Projektując fundamenty zaleca się dążyć do osiągnięcia wartości
obliczeniowego oporu granicznego podłoża pod fundamentem, co zapewnia korzystniejsze
warunki współpracy budowli z podłożem górniczym. Z tych względów posadowienie na płycie
fundamentowej jest zalecane tylko w wypadkach wynikających z warunków gruntowych.
157
t
Fundamenty powinny być posadowione na jednym poziomie pod całym obiektem
(segmentem). W przypadku konieczności posadowienia na różnych głębokościach,
najkorzystniej jest sytuować zagłębienie w części środkowej rzutu poziomego segmentu,
symetrycznie względem jego osi (rys. 10a). Jeżeli zmiana głębokości posadowienia jest
nieunikniona, powinno się wykonać pionową przerwę dylatacyjną lub zagłębioną część
oddzielić poziomą dylatacją z zastosowaniem warstwy poślizgowej (rys. 10b,c).
a) b) c)
Rys. 10. Przykłady posadowienia budynku na różnych głębokościach
a) zagłębienie części środkowej, b i c) asymetryczne zagłębienie części segmentu
1 zagęszczony piasek lub chudy beton, 2 warstwa poślizgowa
Sposób posadowienia obiektów w obrębie przerw dylatacyjnych powinien umożliwić
niezależną pracę sąsiadujących segmentów. Dopuszczalnym i zalecanym odstępstwem od tej
zasady jest posadowienie fundamentów przydylatacyjnych na wspólnej płycie żelbetowej,
oddzielonej od fundamentów warstwą poślizgową (rys. 11). Szerokość przerwy dylatacyjnej s
w poziomie fundamentów nie może być mniejsza od 5 cm. Należy jednak unikać posadowienia
sąsiadujących segmentów na różnych głębokościach; w wypadku konieczności stosowania
takiego rozwiązania zaleca się ograniczyć do dwóch liczbę segmentów stanowiących jeden
budynek.
s
a) b) c)
s s
1 2
1 2 1 2
4
5
6
5
5
3 3 3
Rys. 11. Konstrukcja fundamentów w obrębie przerw dylatacyjnych
a) ruszt fundamentowy, b) przepona, c) posadowienie segmentów na różnych poziomach
1 posadzka piwnic, 2 ławy rusztu fundamentowego, 3 ława żelbetowa, 4 przepona żelbetowa,
5 warstwa poślizgowa, 6 chudy beton, s szerokość dylatacji
3.2.2. Zmiana warunków wodnych w podłożu
Eksploatacja górnicza może spowodować drenaż wód powierzchniowych i podziemnych
wód nadkładowych lub może spowodować pozorne podniesienie swobodnego poziomu lustra
wody podziemnej [13]. Dokładną analizę w tym zakresie powinien przeprowadzić specjalista
z zakresu hydrogeologii.
158
Pierwszy przypadek ma miejsce, gdy w nadkładzie karbonu brak jest utworów
wodoszczelnych, które stanowiłyby izolację przed odpływem wód do wyrobisk górniczych.
Rys. 12. Zmiana stosunków wodnych
a) zalewisko, b) podtopienie terenu
Drugi przypadek ma miejsce, gdy w nadkładzie karbońskim występuje jedna lub więcej
warstw utworów nieprzepuszczalnych, stanowiących izolację dla wód powierzchniowych lub
płytko występujących wód podziemnych. W takich okolicznościach, w zależności od relacji
między maksymalnym obniżeniem wmax a głębokością lustra wody g, może wystąpić na
powierzchni zalewisko, gdy wmax > g, które dyskwalifikuje teren z zabudowy (rys. 12a),
lub podtopienie terenu, gdy wmax H" g (rys. 12b). Zagrożenie obiektu wynikające z podtopienia
zależy dodatkowo od głębokości jego posadowienia h. Jeżeli g H" wmax + h obiekt może ulec
silnym zawilgoceniom, wymagajÄ…cym zastosowania odpowiedniej izolacji przeciwwilgociowej
lub drenażu. Działanie takie może być niewystarczające, jeżeli fundamenty lub część
podpiwniczona znajdą się poniżej poziomu wody gruntowej, gdy g < wmax + h (rys. 13).
Rys. 13. Posadowienie budynku poniżej lustra wody g < w+h
Możliwe zmiany stosunków wodnych powinny być też uwzględnione w ocenie zmian
właściwości fizyko-mechanicznych gruntu.
3.3. Zalecenia dotyczące kwalifikacji do zabudowy terenów o deformacjach ciągłych
W podsumowaniu można stwierdzić, że tereny zagrożone wpływami deformacji ciągłych
o wartości wskazników do IV kategorii włącznie i nie cechujące się uwarunkowaniami z uwagi
na czynniki geotechniczne, są przydatne do wznoszenia obiektów budowlanych, według
ogólnych reguł podanych w instrukcji [6] i rozszerzonych w formie zasad projektowania
w instrukcjach [8] i [14].
Należy natomiast unikać lokalizowania budynków na terenach o prognozowanych
deformacjach ciągłych w przypadkach, gdy:
1) po wystąpieniu obniżenia terenu, woda gruntowa może stanowić zagrożenie dla budynku;
należy wtedy rozpatrzyć możliwość trwałego obniżenia poziomu zwierciadła wody
gruntowej lub zastosowania izolacji przeciwwodnej budynku,
159
2) prognozowane deformacje terenu mogą występować w czasie wznoszenia obiektu;
prowadzenie robót budowlanych w takich warunkach wymaga indywidualnej analizy,
obejmującej wpływ deformacji terenu na konstrukcję w czasie jej realizacji z uwagi na
zapewnienie wymaganych cech konstrukcyjno - wytrzymałościowych oraz nie obniżonych
walorów użytkowych (teren górniczy można uznać za uspokojony gdy przyrost obniżeń
w < 3 mm/miesiÄ…c).
3) w strefie projektowanej lokalizacji budynków mieszkalnych lub użyteczności publicznej
prognozowane - ustalone nachylenie terenu przekracza wartość T = 100 ; należy wtedy
budynek przystosować do rektyfikacji pionowej,
4) wskaznik poziomych odksztaÅ‚ceÅ„ terenu Ð#µÐ#> 90 , wzglÄ™dnie gdy promieÅ„ krzywizny
terenu Ð#RÐ#< 4 km lub gdy moduÅ‚ pierwotnego odksztaÅ‚cenia gruntu E0 > 80 MPa, przy
dowolnym promieniu krzywizny terenu; w takich okolicznościach należy opracować
szczegółową analizę określającą możliwość powstania deformacji nieciągłych oraz ustalić
zakres i sposób wymaganych robót zabezpieczających konstrukcję budynku.
4. Deformacje nieciągłe
4.1. Charakterystyka i podział deformacji nieciągłych
W polskich obszarach górniczych deformacje nieciągłe występują głównie w:
niektórych rejonach Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego, gdzie deformacje te są
zasadniczo związane ze starą płytką eksploatacją węgla kamiennego i rud cynkowo
ołowiowych,
Rybnickim Okręgu Węglowym, gdzie pojawiają się zazwyczaj deformacje nieciągłe typu
liniowego oraz osuwiskowego, spowodowane zazwyczaj gruntami zwartymi, o dużej
spójności.
Deformacje nieciągłe dzieli się na dwa podstawowe typy powierzchniowe i liniowe.
W grupie deformacji powierzchniowych (rys. 14) można wyróżnić:
zapadliska, powstające jako obniżenia powierzchni o nie dających się bliżej określić
kształtach, na ogół stromych obrzeżach, o wymiarach poziomych sięgających nieraz
kilkudziesięciu metrów (rys. 14a); zapadliska najczęściej przybierają formę nieregularnych
lejów stożkowych, otworów cylindrycznych (rys. 14b), nieregularnych zapadlisk
prostopadłościennych,
osuwiska, wywołane ruchami gruntu na skośnych płaszczyznach,
tzw. deformacje lokalne , mające kształt regularnych zapadlisk w formie mało rozległych
i głębokich niecek obniżeń (rys. 14c).
a) b) c)
Rys. 14. Deformacje powierzchniowe
a) zapadlisko, b) lej, c) deformacje lokalne
160
Do grupy deformacji liniowych (rys. 15) zalicza siÄ™:
rowy, czyli zapadliska w formie liniowej (rys. 15a),
szczeliny terenowe, występujące jako pęknięcia przypowierzchniowej warstwy gruntu
(rys. 15b), o wymiarze od kilku do kilkunastu, a nawet więcej centymetrów,
progi terenowe, występujące w formie pionowego lub nieco złagodzonego stopnia
terenowego o wysokości dochodzącej nawet do kilkudziesięciu centymetrów (rys. 15c).
Często szczeliny i progi terenowe występują równocześnie (rys. 15d).
Rys. 15. Deformacje liniowe
a) rowy, b) pęknięcia (szczeliny), c) progi, d) pęknięcia i progi występujące jednocześnie
4.2. Warunki występowania deformacji nieciągłych
Deformacje nieciągłe powstają zwykle w bardzo krótkich przedziałach czasu i nie są
wstępnie sygnalizowane [15].
Dawniej deformacje nieciągłe powstawały na skutek eksploatacji z zawałem stropu płytko
zalegających pokładów. Obecnie czynnikami sprzyjającymi powstawaniu deformacji
nieciągłych są:
aktywacja starych, głównie płytko zalegających wyrobisk górniczych przez eksploatację
prowadzoną nawet na znacznych głębokościach (rys. 16a, b) lub przez zmianę stanu
równowagi w górotworze (rys. 16c),
zmiana stosunków wodnych w górotworze i stworzenie możliwości spływu drobnych
cząstek gruntowych wraz z wodą do wyrobisk górniczych poprzez szczeliny i spękania
górotworu (tzw. sufozja mechaniczna) - rys. 17,
nakładające się krawędzie eksploatacyjne w kilku pokładach; wtedy powstają często
deformacje nieciągłe jako wtórny efekt zbyt dużych odkształceń gruntu w obrębie niecek
obniżeniowych,
grunty zwięzłe, związane zasadniczo z występowaniem deformacji liniowych, typu
szczeliny i stopnie.
161
Prawdopodobieństwo występowania deformacji nieciągłych typu powierzchniowego oraz
kształt ich obrzeży zależy w dużym stopniu od rodzaju i miąższości nadkładu. Większa
miąższość, zwłaszcza nadkładu zbudowanego z gruntów sypkich zmniejsza
prawdopodobieństwo wystąpienia deformacji nieciągłych oraz sprzyja powstawaniu
łagodniejszych kształtów ich obrzeży. Niekorzystniejsze warunki w tym zakresie występują
w przypadku mniejszej miąższości nadkładu oraz gruntów zwięzłych.
Rys. 16. Aktywacja stałych płytkich zrobów na skutek:
a) aktualnie prowadzonej eksploatacji, b)wstrząsów górniczych,
c) zmian istniejących warunków równowagi.
Rys. 17. Deformacje nieciągłe powstające na skutek sufozji mechanicznej
W pracach [9], [16] i [17] podane są analityczne metody oceny możliwości powstania
deformacji nieciągłych typu powierzchniowego. Proces ten jest jednak bardzo złożony
i uzależniony od wielu czynników, które trudno ująć w modelu obliczeniowym.
Wykaz najważniejszych czynników geologiczno-górniczych wpływających na zagrożenie
deformacjami typu powierzchniowego podano wg [9] w tabl. 4, wyróżniając mały, średni
i duży stopień zagrożenia.
162
Tablica 4. Czynniki wpływające na zagrożenie powierzchni deformacjami nieciągłymi
typu powierzchniowego [9]
Stopień zagrożenia Warunki geologiczno - górnicze
Przy spełnieniu następujących warunków:
- brak deformacji nieciągłych,
- brak zjawisk sufozyjnych,
Zagrożenie małe
- znany sposób likwidacji wyrobisk pionowych i ukośnych, mających
połączenia z powierzchnią,
- grubość zwięzłych skał stropowych co najmniej pięciokrotnie większa
niż wysokość wyrobisk górniczych.
Przy wystąpieniu jednego z następujących warunków:
- występują zapadliska (leje) o średnicy poniżej 3 m,
- występują szyby i szybiki oraz wyrobiska poziome i ukośne o nieznanym
Zagrożenie średnie
sposobie likwidacji,
- grubość zwięzłych skał stropowych mniejsza od pięciokrotnej a większa
od trzykrotnej wysokości wyrobisk górniczych.
Przy wystąpieniu jednego z następujących warunków:
- występują zapadliska (leje) o średnicy powyżej 3 m,
- występują zjawiska sufozyjne,
- grubość zwięzłych skał stropowych mniejsza od trzykrotnej wysokości
Zagrożenie duże
wyrobisk górniczych,
- występują tzw. biedaszyby ,
- występują zjawiska pożarowe w rejonach płytkiej eksploatacji węgla,
- występują intensywne zjawiska parasejsmiczne.
W tablicy nie uwzględniono istotnego czynnika zwiększającego zagrożenia powierzchni
powstającego na skutek eksploatacji prowadzonej pod istniejącą pustką w górotworze
(rys. 16a).
4.3. Wpływ uskoków na deformacje powierzchni
W górotworze występują zaburzenia tektoniczne, które można podzielić na ciągłe,
charakteryzujące się pofałdowaniem pokładów oraz nieciągłe. Jedną z powszechnie
spotykanych form nieciągłych zaburzeń tektonicznych jest uskok, powstający przez przerwanie
pokładu i jego przesunięcie w pionie, najczęściej wzdłuż ukośnej płaszczyzny. Rozróżnia się
uskoki normalne (rys. 18a) i odwrócone (rys. 18b). Pionowa odległość między spągiem
warstwy przesuniętej a nienaruszonej oznacza wysokość zrzutu uskoku. Płaszczyzna, po której
nastąpiło przesuniecie pokładu nazywa się płaszczyzną uskoku, a jej nachylenie kątem
nachylenia uskoku.
Rys. 18. Rodzaje uskoków: a) normalny, b) odwrócony
163
Strefa uskoku objawia się zazwyczaj intensywnymi, często nieciągłymi deformacjami
powierzchni, głównie o charakterze liniowym. Przykłady typowych deformacji terenu w strefie
uskokowej przedstawiono wg [18] na rys. 19. W przypadku pokazanym na rys. 19a
w rejonie wychodni uskoku mogą pojawiać się nad eksploatowanym polem stopnie terenowe,
natomiast w przypadku pokazanym na rys. 19b nad calizną mogą się pojawiać szczeliny, rowy
i podobne formy deformacji nieciągłych.
Rys. 19. Deformacje terenu w strefie uskokowej:
a) stopnie terenowe, b) szczeliny, rowy
Z wielu dotychczasowych obserwacji wynika, że strefa uskoku nie przekracza na ogół pasa
o szerokości 50 m [18].
Intensywność deformacji występujących w obszarze uskoków uzależniona jest od budowy
nadkładu. Aagodzący wpływ ma w tym względzie przede wszystkim występowanie w warstwie
nadkładu utworów sypkich względnie utworów spoistych o konsystencji plastycznej lub
twardoplastycznej, które powodują złagodzenie ewentualnych deformacji nieciągłych
występujących w karbonie.
Wychodnie uskoków mogą występować też w obszarze kształtowania się niecek
obniżeniowych, powodując anomalie w rozkładzie wskazników deformacji terenu. Zagadnienia
te są bliżej objaśnione w pracy [4].
4.4. Warunki zabudowy terenów o nieciągłych deformacjach
Przed podjęciem decyzji o lokalizacji obiektu na terenie przewidywanych deformacji
nieciągłych należy w szczególności określić [1]:
przewidywane strefy możliwego wystąpienia deformacji,
formy i wielkości deformacji.
Wymagany opis wielkości deformacji nieciągłej jest uzależniony od jej formy. Dla
zapadlisk istotne jest ustalenie wielkości ich rzutu, odległości sąsiednich zapadlisk
oraz podzielenia danego obszaru na strefy o określonej wielkości zapadlisk. Dla celów
budowlanych mniejsze znaczenie ma natomiast głębokość zapadliska.
Dla uskoków decydująca jest wysokość progu (stopnia), określająca wielkość zagrożenia
dla obiektu. W przypadku szczelin potrzebna jest przede wszystkim znajomość ich rozwartości
oraz wzajemnej odległości.
Opracowania górnicze podają zazwyczaj także prawdopodobieństwo wystąpienia
deformacji nieciągłych, które dla praktyki budowlanej, jest jednak mało przydatne, jeżeli
deformacje nieciągłe nie zostają w ogóle wykluczone.
164
Nieciągłe deformacje terenu mają bardzo niekorzystny wpływ na konstrukcję budynków.
Przy znaczniejszych intensywnościach tych deformacji występujące uszkodzenia mogą
prowadzić do utraty stateczności części lub nawet całości konstrukcji. Przykładowe schematy
możliwych uszkodzeń budynków na skutek nieciągłych deformacji terenu ilustruje rys. 20.
Na rysunku 20a pokazano uszkodzenia na skutek wystąpienia zapadliska pod częścią skrajną
budynku, a na rys. 20b uszkodzenia przy wystąpieniu zapadliska w środkowej partii budynku,
co może się wiązać z wykształceniem w konstrukcji strefy ściskanej, odpowiadającej pracy
sklepienia. Rysunek 20c obrazuje natomiast skutki progu terenowego, przy jego lokalizacji
pod częścią środkową budynku.
Rys. 20. Przykładowe uszkodzenia budynków na skutek nieciągłych deformacji terenu:
a) zapadlisko pod częścią skrajną, b) zapadlisko pod częścią środkową,
c) próg terenowy pod częścią środkową
Powinno się unikać lokalizacji nowowznoszonych budynków na terenach zagrożonych
nieciągłymi deformacjami. W przypadku uzasadnionej potrzeby zabudowy takich terenów,
rachunek ekonomiczny powinien wykazać opłacalność przystosowania konstrukcji
lub likwidację przyczyn powstania tej deformacji. Często najbardziej racjonalnym
rozwiÄ…zaniem jest rezygnacja z lokalizacji obiektu.
Ewentualna lokalizacja nowego obiektu na terenie wymaga opracowania specjalistycznej
ekspertyzy geologiczno-górniczej, określającej jego przydatność do celów budowlanych.
Prognozy deformacji nieciągłych wykonuje się na podstawie archiwalnych map górniczych,
które uściśla się zazwyczaj poprzez wiercenia lub geofizyczne badania górotworu [17]. Także
sposób wzmocnienia obiektu wymaga każdorazowo indywidualnego podejścia,
w zależności od spodziewanego zagrożenia konstrukcji.
Lokalizacja obiektu w warunkach prognozowanych deformacji nieciągłych wymaga
przystosowania jego konstrukcji do rektyfikacji pionowej, już na etapie projektowania. Celem
zmniejszenia potencjalnego wychylenia, budynki zagrożone deformacjami nieciągłymi zaleca
się możliwie wydłużać w kierunku mogącego powstać wychylenia. Dłuższy budynek ulega
bowiem mniejszemu wychyleniu przy tej samej wielkości deformacji terenu.
Należy jednak mieć na uwadze, że najskuteczniejszym zabezpieczeniem przed
deformacjami nieciągłymi jest likwidacja przyczyn ich powstawania. Dla płytkich wyrobisk
górniczych, występujących zasadniczo do głębokości 80 m, likwidacja przyczyn polega na
podsadzaniu istniejących pustek w górotworze. Cały proces związany z likwidacją przyczyn
powstania deformacji nieciągłych po płytkich pustkach składa się w ogólności z następujących
czynności:
- przeglądu pokładowych map archiwalnych, na okoliczność możliwości występowania
płytkiej eksploatacji górniczej,
- wykonania badań geofizycznych górotworu celem stwierdzenia anomalii w podłożu,
- wykonania wierceń potwierdzających istnienie pustek i rozeznanie ich geometrii,
- wypełnienia pustek,
- zbadania efektywności wypełnienia pustek, najlepiej metodą próbnych obciążeń i wybór
sposobu posadowienia obiektu.
165
Przy realizacji powyższych prac napotyka się zazwyczaj na różny stopień trudności,
a czasem likwidacja pustek jest wręcz niemożliwa do wykonania. Dlatego przy podejmowaniu
decyzji dotyczących wypełnienia pustek, trzeba mieć na uwadze, że jest to poważne
przedsięwzięcie zarówno pod względem technicznym jak i finansowym.
Wystąpienie nieciągłości terenowej pod istniejącym obiektem wymaga zarówno zbadania
podłoża i podjęcia decyzji o jego uzdatnieniu oraz analizy konstrukcyjnej z uwagi
na możliwość przywrócenia pierwotnych właściwości technicznych i użytkowych.
Przegląd metod klasyfikacji terenów zagrożonych nieciągłymi deformacjami,
z uwzględnieniem stopnia zagrożenia obiektów budowlanych podane są w pracy [17]
5. Tereny pogórnicze
Z chwilą zaniechania podziemnej eksploatacji i po wygaśnięciu koncesji na wydobywanie
kopaliny teren górniczy staje się terenem pogórniczym, na którym konieczne jest nadal
spełnienie określonych wymagań dotyczących wznoszonych obiektów budowlanych. Trzeba
podkreślić, że pojęcie terenów pogórniczych pojawiło się w ostatnim okresie, w związku
z likwidacją kopalń.
Ustawa o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym [7] całkowicie pomija
działalność inwestycyjną na terenach pogórniczych. Lokalizacja obiektów w takich sytuacjach
wymaga indywidualnej oceny warunków geologiczno górniczych Zagrożenie obiektów
budowlanych na terenach pogórniczych jest powodowane zwykle tymi samymi czynnikami,
co terenów górniczych, a ponadto może przejściowo występować zagrożenie gazowe [19].
Następstwa przeprowadzonych eksploatacji górniczych mogą bowiem powodować:
- ujawnianie się opóznionych deformacji ciągłych przypowierzchniowej warstwy górotworu,
- możliwości wystąpienia deformacji nieciągłych typu powierzchniowego wskutek
aktywizacji płytko zalegających, pogórniczych pustek w górotworze,
- możliwości wystąpienia zalewisk i podtopień,
- zagrożeń gazowych powierzchni.
Przydatność terenów pogórniczych należy także rozpatrywać pod kątem występowania
uskoków tektonicznych i możliwości się ich uaktywnienia.
Długotrwałość procesu ujawniania się na powierzchni ciągłych deformacji terenu
powoduje, że po zaprzestaniu przez kopalnię działalności górniczej, przez pewien czas
występują jeszcze ruchy terenu. Jest to oczywiście proces zanikający, który, zależnie od rodzaju
górotworu, może w zakresie mierzalnym trwać nawet kilka lat. Przyczynami, które generować
mogą dalsze występowanie ciągłych deformacji są:
- powolne zaciskanie pustek poeksploatacyjnych; zwykle przyjmuje się, że po 10 latach
od zakończenia ostatniej eksploatacji górniczej proces ten został zakończony,
- zmiany stosunków wodnych,
- wstrząsy górnicze i ruchy tektoniczne.
Określenie oddziaływania nieciągłych deformacji, uskoków tektonicznych oraz zalewisk
i podtopień na obiekty budowlane dokonuje się na zasadach poprzednio omówionych
uwzględniając, że ich geneza może być związana jedynie ze skutkami zaistniałej już
eksploatacji górniczej.
Natomiast zagrożenie gazowe może występować w niektórych rejonach płytkiej
eksploatacji, z powodu możliwości pojawienia się pól pożarowych, uaktywnionych przez
wiercenia lub inne roboty ziemne. W takich przypadkach należy prowadzić monitoring stężeń
gazowych i temperatur w górotworze [19].
166
Ogólne informacje w zakresie zagrożeń mogących wystąpić na terenach pogórniczych
można uzyskać w Archiwum Dokumentacji Mierniczo-Geologicznej w Wyższym Urzędzie
Górniczym [6]. Udostępnienie informacji o warunkach geologiczno-górniczych na terenach
zlikwidowanych kopalń następuje na zasadach określonych przepisami Prawa geologicznego
i górniczego [20]. Natomiast ocena przydatności terenu pogórniczego do zabudowy wymaga
zazwyczaj szczegółowej analizy.
6. Uwaga końcowa
Na terenach górniczych i pogórniczych warunki górniczo-geologiczne są ściśle powiązane
z warunkami geotechnicznymi i wymagane jest ich wspólne rozpatrywanie w celu oceny
przydatności terenu do zabudowy oraz oceny ich wpływu na obiekty budowlane.
Dlatego też projektowanie i opracowanie wymagań dotyczących ochrony obiektów
posadowionych w złożonej sytuacji geologiczno-górniczej, obiektów unikalnych o specjalnym
przeznaczeniu, obiektów ważnych pod względem gospodarczym względnie obiektów o dużej
wartości kosztorysowej, powinno zostać poprzedzone opracowaniem ekspertyzy górniczo-
budowlanej. Powinna ona zawierać podstawowe informacje dotyczące budowy geologicznej
lokalizacji obiektu, prognozowanych zagrożeń górniczych, wymagań geotechnicznych
oraz zasad przystosowania konstrukcji obiektu do przewidywanych wpływów górniczych.
Literatura
[1] LESSAER S., KAWULOK M.: Kryteria oceny przydatności terenów górniczych do
zabudowy (Artykuł dyskusyjny). Ochrona Terenów Górniczych, nr 67/1984.
[2] PRACA ZBIOROWA pod redakcjÄ… M. Boreckiego i W. Skrzeszewskiego. Systemy
eksploatacji węgla kamiennego. Wyd. Śląsk. Katowice 1968.
[3] SZPETKOWSKI S.: Charakterystyka wpływów robót górniczych na górotwór i na
powierzchnię terenu. W: Ochrona powierzchni przed szkodami górniczymi. Część
pierwsza. Wyd. ÅšlÄ…sk. Katowice 1980.
[4] PRACA ZBIOROWA pod kierunkiem J. Kwiatka: Ochrona obiektów budowlanych na
terenach górniczych. Wyd. Głównego Instytutu Górnictwa. Katowice 1998.
[5] KNOTHE S.: Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej. Wyd. Śląsk. Katowice
1984.
[6] INSTRUKCJA ITB 364/07 Wymagania techniczne dla obiektów budowlanych
wznoszonych na terenach górniczych. W-wa 2007.
[7] USTAWA o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym. Tekst jednolity. Dz.U.
Nr 80 z dnia 10 maja 2003.
[8] INSTRUKCJA ITB 416/06 Projektowanie budynków na terenach górniczych. Warszawa
2006.
[9] KWIATEK J.: Obiekty budowlane na terenach górniczych. Wyd. Głównego Instytutu
Górnictwa. Katowice 2007.
[10] KAWULOK M.: Diagnozowanie budynków zlokalizowanych na terenach górniczych.
Instytut Techniki Budowlanej. W-wa 2003.
[11] ZYCH J., KAWULOK M.: Projektowanie linii obserwacyjnych na terenach górniczych
z uwzględnieniem uwarunkowań budowlanych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona
Środowiska w Górnictwie. Nr 2 (14)/1995.
[12] PN-81/B-3020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia
statyczne i projektowanie.
167
[13] PRZYBYAA H.: Ocena przydatności terenu górniczego do zabudowy. Materiały
Konferencji Naukowo-Technicznej. Problemy budownictwa na terenach górniczych. ITB.
Gliwice 1978.
[14] INSTRUKCJA ITB 332/94. Projektowanie hal stalowych na terenach górniczych wraz
z komentarzem i przykładami. W-wa 1994.
[15] LEDWOC J.A.: Budownictwo na terenach górniczych. Arkady. W-wa 1983.
[16] PRACA ZBIOROWA pod red. M. Chudka i K. F. Sapickiego: Ochrona środowiska
w Górnośląskim i Donieckim Zagłębiu Węglowym. Wyd. Politechniki Śląskiej. Gliwice
2004.
[17] POPIOAEK E., PILECKI Z.: Ocena przydatności do zabudowy terenów zagrożonych
deformacjami nieciągłymi za pomocą metod geofizycznych. Wyd. IGSMIE PAN.
Kraków 2005.
[18] ŚWIDROWSKI W.: Wpływ uskoków tektonicznych na zagospodarowanie powierzchni.
Ochrona Terenów Górniczych, nr 47/1979.
[19] KOWALSKI A., KWIATEK J.: Przydatność terenów pogórniczych dla budownictwa.
Przegląd Górniczy, nr 5(979)/2004.
[20] USTAWA z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze. Dz.U. Nr 27 poz. 96,
z pózniejszymi. zmianami.
168
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Zastosowanie gruntu zbrojonego geosiatkami do konstrukcji oporowych na terenach górniczych (2)K 1 8 Prowadzenie i aktualizacja mapy zasadniczej na terenach objętych wpływami eksploatacji górnicz07 Kawulok M Wzmocnienia zdeformowanych scian szczytowych budynkow na terenach gorniczychBerkowski, budownictwo przemysłowe, zjawiska dynamiczne występujące na terenach górskichIrmina Krakowiak Wiśniowska Instalacje Elektryczne na terenach wiejskich okładkaMonitoring autostradowych obiektów mostowych położonych na terenachUszkodzenia drzew i gleby przy pozyskiwaniu drewna w wybranych rebniach złożonych na terenach nizinnw sprawie nadzoru nad pracami geodezyjnymi i kartograficznymi na terenach zamkniętychArtykuł Sarmackie plemie Jazygów na terenach dzisiejszych Węgier i Słowacji 20 430 ADproblem ciągnięcia na smyczyPlanowanie i realizacja inwestycji na terenach zagrożonych powodziąwięcej podobnych podstron