PODSTAWOWE FUNKCJONALNE ZADANIA SYSTEMU MKK W poniższym omówieniu zwrócono uwagę na te funkcjonalne zadania

poszcze-gólnych bloków i modułów systemu MKK – uwidocznionych na schemacie rys. 1 – które zdecydują o skuteczności systemu w praktyce stosowania; które też w fazie prac nad przygotowaniem wdrożeniowej wersji systemu będą nastręczać najwięcej trudności.

Blok A. Monitoring eksploatacji górniczej. Istotą tego zadania jest przygoto-wanie całokształtu rozwiązań, które mają umożliwiać tworzenie dla potrzeb systemu MKK skojarzonych baz obiektów graficznych w pokładach (głównie frontów eksploatacyjnych, uskoków, wyrobisk korytarzowych itp.) oraz baz danych opisowych tych obiektów – przy wykorzystaniu zwektoryzowanych i rastrowych (skanowanych) map eksploatowanych pokładów i map powierzchni. Blok monitorin-gu działalności górniczej (A) – ze swą bazą danych rzeczywistych o eksploatacji już dokonanej i o eksploatacji bieżącej oraz danych prognostycznych o wariantach eksploatacji planowanej – ma być „kompatybilny” z blokiem (B) monitorującym zagospodarowanie powierzchni. Zadanie polega na takim „skonstruowaniu” bloku A, aby – we współdziałaniu z blokiem B – zapewniał pełny informacyjny wsad zgodnie z zapotrzebowaniem wszystkich modułów bloku analitycznego (C).

W ramach zadania zostanie opracowana technologia tworzenia, aktualizacji, udostępniania i organizacji baz danych graficznych (głównie map) oraz baz opisowych – w oparciu o komputerowe systemy graficzne CAD i GIS, narzędzia relacyjnych baz danych (ORACLE), techniki skaningu, wektoryzacji danych itd.

Przewidywane wyposażenie scharakteryzowano niżej, po omówieniu bloków i modułów systemu.

Blok B. Monitoring podbieranej powierzchni. Baza danych o powierzchni ma funkcjonować głównie w postaci map numerycznych – wraz z opisem obiektów – w nawiązaniu do obowiązującej w gminach skomputeryzowanej informacji o terenie.

W przypadku braku takiej ewidencji, baza będzie tworzona od nowa, w zakresie niezbędnym do funkcjonowania systemu MKK. W szczególności będą wykorzysty-wane aplikacje branżowe (warstwowe) w relacyjnej bazie danych ORACLE, dla takich branż (licencji) jak grunty i budynki oraz sieci: wodociągowe, kanalizacji sanitarnej, melioracji, gazowe, energetyczne, cieplne, komunikacyjne (PKP, drogi) i in. Struktura baz danych będzie obejmować: informacje lokalizacyjne, dane o obiektach istotne dla prognozowania skutków deformacji oraz dane o deformacjach terenu i szkodach górniczych, w powiązaniu z informacjami o przodkach eksploata-cyjnych, które te szkody wywołały.

Blok C, moduł 1. Formowanie wariantów do rozpatrzenia w procedurze optymalizacyjnej. Zadanie polega na przygotowaniu takich procedur prowadzenia uzgodnień między kopalnią (spółką) planującą eksploatację złoża a przedstawiciel-stwem samorządu terytorialnego – aby rozwiązania poddawane w systemie MKK ekonomicznej ocenie zapewniały minimalizację kosztów kolizji między tymi partnerami górniczej eksploatacji pod zagospodarowaną powierzchnią. Podstawę procedur muszą stanowić z jednej strony wieloletnie i operatywne plany produkcji górniczej – zgodne z przyznaną koncesją – z drugiej zaś plan miejscowy zagospoda-rowania powierzchni. Wynikiem uzgodnień powinny być odpowiednio szczegółowe, konkretne warianty eksploatacji i profilaktyki górniczej oraz warianty profilaktyki przewidywanej w obiektach powierzchniowych. Ze zrozumiałych względów najczęściej będzie rozpatrywany wariant eksploatacji zawałowej, najbardziej dewastującej powierzchnię, oraz wariant eksploatacji z podsadzką hydrauliczną, zapewniającą najlepszą ochronę terenów i obiektów. Na schemacie rys. 1 są to warianty I i II. Mogą być oczywiście rozpatrywane warianty pośrednie (wariant III) oraz ewentualnie profilaktyczne zabezpieczenia obiektów na powierzchni (na schemacie zaznaczono je w segmencie ilustrującym moduł 4).

Blok C, moduł 2. Prognozowanie kosztu wariantów profilaktyki górniczej.

Znana jest ogólna prawidłowość w myśl której koszt górniczych sposobów zabezpie-czania powierzchni przed szkodami górniczymi jest tym większy im większa jest skuteczność stosowanego zabezpieczenia [57] – nie są natomiast opracowane metody prognostycznego wyznaczania kosztu tych zabezpieczeń dla konkretnych sposobów profilaktyki górniczej i konkretnych górniczo-technicznych sytuacji. Wstępne badania przeprowadzone w GIG doprowadziły do opracowania metody prognozowania bezpośredniego kosztu stosowania podsadzki hydraulicznej [113]. Nie są jednak opracowane metody uwzględniania w prognozie pośredniego wpływu podsadzki

hydraulicznej na koszt eksploatacji – zarówno wpływu dodatniego (np. zmniejszenia kosztu profilaktyki zagrożeń metanowych) jak ujemnego (np. zwiększenia kosztu produkcji w wyniku osiągania mniejszej koncentracji w ścianach podsadzkowych) [120]. Brakuje również metod prognozowania kosztu stosowania innych metod profilaktyki górniczej (np. synchronizacji frontów eksploatacyjnych, spowalniania postępu ścian itp.). Dotychczasowe badania wskazują, że skuteczne prognozowanie kosztu wariantów profilaktyki górniczej jest zadaniem realnym, choć prawdopodobnie jest to najtrudniejszy problem oczekujący rozwiązania w systemie MKK. Przewidy-wane procedury obliczeniowe zostaną zintegrowane z funkcjonującym w kopalniach systemem ewidencjonowania i rozliczania kosztów. Będą też podjęte próby takiego usprawnienia stosowanego systemu rozliczeń kopalnianych aby precyzję prognoz opartych na doświadczeniach eksploatacyjnych wyraźnie zwiększyć.

Blok C, moduł 3. Prognozowanie wpływów górniczej eksploatacji na podbie-rane tereny. Metody prognozowania wpływu prowadzonej eksploatacji na deforma-cje terenu – są znane w wielu wersjach i szkołach naukowych. Zadanie podejmowane w systemie MKK polega głównie na opracowaniu oprogramowania umożliwiającego symulowanie eksploatacji górniczej (prowadzonej z zastosowaniem wariantów profilaktyki przyjętych w module 1) oraz – na tej podstawie – wyznaczanie deforma-cji, którym będzie podlegać podbierany teren, w szczególności w obrębie obiektów wprowadzanych do prognostycznej analizy szkód górniczych. W tak pomyślanym oprogramowaniu kluczową rolę będzie odgrywać „automatyczne” generowanie z bloków A i B, wartości tych parametrów, które warunkują użycie przyjętych metod prognozowania deformacji powierzchni. Kluczową rolę będzie również odgrywać wykorzystanie skomputeryzowanych wersji przyjętych metod prognozowania – w zasadzie wszystkich metod stosowanych w praktyce kopalnianej do prognozowania wpływów górniczej eksploatacji na powierzchnię. Metody wprowadzane do systemu MKK będą traktowane „równoprawnie” i będą miały warunki do „konkurowania”

w aspekcie trafności prognoz w stosunku do rzeczywistych deformacji terenu ewidencjonowanych w bloku B. W inicjalnej wersji systemu MKK przewidywanej do badań weryfikacyjnych, będą prawdopodobnie wykorzystane 2-3 metody.

Blok C, moduł 4. Prognozowanie wielkości uszkodzeń obiektów i kosztu ich usuwania – dla poszczególnych wariantów deformacji (odpowiadających rozpatry-wanym wariantom profilaktyki górniczej) oraz wariantów profilaktyki budowlanej i inżynierskiej, zastosowanej na podbieranej powierzchni. Przejście od prognozy deformacji (moduł 3) do prognozy uszkodzeń obiektów a następnie prognozy kosztu usuwania szkód -jest drugim najtrudniejszym problemem badawczo-rozwojowym systemu MKK. Trudność wynika m.in. z różnorodności zagospodarowania terenu, na które może się składać: budownictwo powszechne, przemysłowe, monumentalne itd.;

obiekty sieciowe: uzbrojenie komunalne, PKP, drogi, autostrady itd.; obiekty terenowe: użytki rolne, lasy, działki budowlane itd. Wynika też z niedostatecznego rozpoznania zależności, które w poszczególnych rodzajach zagospodarowania powierzchni występują między wielkością deformacji a wielkością uszkodzeń (co wiąże się ze zróżnicowaną odpornością obiektów) oraz między wielkością uszkodzeń, ilością uszkadzanej substancji i kosztem usuwania szkód. Pierwsza część zadania

realizowanego w module 4 będzie polegać głównie na przygotowaniu w bloku B, dla poszczególnych rodzajów zagospodarowania i obiektów – informacji o związkach występujących między parametrami decydującymi o odporności obiektów na deformacje, parametrami określającymi wielkość uszkodzeń odpowiadających określonym deformacjom oraz o koszcie usuwania związanych z tym szkód. Także na opracowaniu procedur umożliwiających wykorzystanie tych informacji do przygoto-wania elementów bilansu optymalizacyjnego systemu MKK realizowanego w module 5 zgodnie z wzorem (1). Druga część zadania przewidzianego do realizacji w module 4 polega na przygotowaniu procedur umożliwiających prognozowanie kosztu ewentualnego zastosowania rozwiązań profilaktyki zabezpieczających podbierane obiekty przed przewidywanymi deformacjami, oraz umożliwiających równocześnie ocenę związanego z tym zmniejszenia przewidywanego kosztu szkód górniczych.

W efekcie działania tych procedur – w bazie danych bloku B – powinny się znaleźć informacje i „cenniki” umożliwiające prognostyczne wyznaczenie zarówno kosztu rozpatrywanych zabezpieczeń jak również ich wpływu na obniżenie kosztu szkód górniczych. Także procedury umożliwiające przygotowanie tych wielkości do konfrontacji z adekwatnymi wielkościami charakteryzującymi koszt poszczególnych wariantów profilaktyki górniczej.

Blok C, moduł 5. Procedury optymalizacyjne realizujące bilansową ocenę wariantów poddanych analizie i wskazanie wariantu najkorzystniejszego. Zadanie polega na przygotowaniu i oprogramowaniu algorytmu optymalizacyjnego, w którym na podstawie wsadu informacyjnego z pozostałych modułów bloku C oraz na podstawie algorytmu określonego wzorami (1) i (2) – będzie wskazywany ten spośród wariantów sformułowanych w module 1, który minimalizuje koszt kolizji między przewidywaną eksploatacją górniczą a zagospodarowaną powierzchnią.

Nieodzownym warunkiem sprawnej realizacji, scharakteryzowanych wyżej, funkcjonalnych zadań i systemu MKK – jest szerokie wykorzystanie numerycznych map powierzchni. Jest to głównie problem finansowy, gdyż technika sporządzania takich map z „samolotowych nalotów” jest już w pełni opanowana. Drugi warunek – także głównie natury finansowej – polega na odpowiednim wyposażeniu specjali-stycznego stanowiska do obsługi monitoringu eksploatacji górniczej oraz terenów zagrożonych szkodami górniczymi (bloki A i B). W Katowickim Holdingu Węglo-wym, do obsługi systemu MKK przewidziano dwa specjalistyczne komputery z dyskami do archiwizacji danych (640 MB) i z nagrywarką, skaner i ploter wielkoformatowy oraz uzupełniający sprzęt. Jego koszt jest przewidywany na około 0,2 mln zł. Koszt przygotowania map numerycznych dla fazy badań weryfikacyjnych systemu MKK został oszacowany na około 0,25 mln zł.

Całkowity koszt przygotowania wdrożeniowej wersji systemu MKK został okre-ślony na około 1,7 mln zł, w tym koszt prac badawczo-rozwojowych – na około 0,85 mln zł. Jest to wydatek znaczący. Jednak biorąc pod uwagę, że tylko w roku 1997 na usuwanie szkód górniczych wydano w górnictwie węglowym ponad 300 mln zł – można uznać, że wydatek ten ma szansę szybkiego zwrotu poprzez wielorakie, wskazane wyżej, efekty stosowania systemu MKK.