Profilaktyka ograniczająca deformacje podłoża budowlanego

Profilaktyka jako działanie ograniczające deformacje podłoża budowlanego jest proble­

mem nie tylko technicznym, ale przede wszystkim ekonomicznym. Podjęcie działań profi­

laktycznych wiąże się na ogół ze znacznymi kosztami, które ponosimy w różnej postaci, na przykład:

♦ zaniechanie lub ograniczenie eksploatacji pokładów surowca, aby nie naruszyć podłoża pod bardzo ważnymi, cennymi obiektami naziemnymi,

♦ zabezpieczenie bądź przebudowa obiektów na terenach eksploatacji górniczej,

♦ budowa specjalnych urządzeń wodnych regulujących przepływy wód w rzekach w celu ograniczenia szkód powodziowych; podmywania mostów, ścian oporowych czy innych obiektów inżynierskich,

♦ nawadnianie lub osuszanie terenów o zachwianym bilansie wód powierzchniowych lub podziemnych.

Decydującym czynnikiem jest w tym przypadku obopólny interes stron ponoszących straty i czerpiących zyski. Jeżeli zysk pokrywa straty, następuje porozumienie stron co do zakresu działań profilaktycznych, aby utrzymać obopólną korzyść. Nieco gorzej przedstawia się sytu­

acja, gdy zagrożenia m ają charakter zagrożeń naturalnych, np. powódź, intensywne opady itp., wówczas brak jest konkretnej strony odpowiedzialnej za powstałe straty. Ich koszt obcią­

ża albo firmę ubezpieczającą mienie, albo całą społeczność lokalną. Ogólnie można więc po­

wiedzieć, że działania profilaktyczne wymagają szczególnie odpowiedzialnych instrumentów oceny ich skuteczności i racjonalności, aby zminimalizować ich koszty. Przykładem w miarę dobrze sterowanych działań profilaktycznych jest niewątpliwie profilaktyka górnicza na tere­

nach eksploatacji górniczej.

Spośród wielu zabiegów zmniejszających szkody górnicze można wymienić takie, jak:

- pozostawienie filarów ochronnych z zaniechaniem eksploatacji pokładu pod ważnym, odpowiedzialnym obiektem budowlanym,

- stosowanie specjalnych sposobów eksploatacji zmniejszających obniżenie powierzchni terenu, np. częściowe wybieranie pokładu z pozostawieniem filarów podporowych pod­

trzymujących nadkład,

- sterowanie zawałem stropu poprzez wypełnienie wyeksploatowanej przestrzeni materia­

łem podsadzkowym,

- kształtowanie kierunku i prędkości postępu frontu eksploatacyjnego w zasięgu chronionej powierzchni terenu,

- ograniczenie wstrząsów górotworu w drodze wyeliminowania nagłych, wyzwalających skumulowaną energię sprężystą, załamań stropów wyrobisk lub robót strzałowych, zwłaszcza ewidentne zmniejszenie wielkości ładunków wybuchowych.

Wyznaczenie filarów ochronnych regulują odrębne przepisy, w których zawarte są różnorod­

ne kryteria umożliwiające podejmowanie decyzji, najczęściej administracyjnych, co do celo­

wości i zasadności pozostawienia odpowiedniej wielkości filara ochronnego. Bardziej tech­

nicznie i ekonomicznie uzasadnione mogą być decyzje o doborze właściwego systemu eks­

ploatacji pokładu. Można w tym przypadku rozważać takie elementy, jak:

• wybieranie tylko najbogatszej w surowce części pokładu, np. cienkiej warstwy rudy do­

brze okruszcowanej zamiast całego grubego pokładu,

• ułatwienie procesu eksploatacji w przypadku pozostawienia filarów podporowych elimi­

nujących osiadanie powierzchni terenu,

• zaniechanie uciążliwej eksploatacji złóż silnie zaburzonych tektonicznie, stwarzających zagrożenie nie tylko dla powierzchni nieprzewidywalnymi obniżeniami terenu, ale także dla bezpieczeństwa robót górniczych,

• zastosowanie mechanicznego systemu urabiania górotworu zamiast robót strzałowych wzbudzających wstrząsy i dynamiczne oddziaływanie na powierzchni terenu,

• podsadzanie stropu wyrobisk w celu ograniczenia pionowych przemieszczeń nadkładu nad likwidowanymi wyrobiskami górniczymi.

Ilościową skalę porównawczą skuteczności ograniczenia pionowych przemieszczeń górotwo­

ru nad wyrobiskami eksploatacyjnymi przedstawia tabela (tab.4) [79]. Podany w niej współ­

czynnik wyraża stopień zmniejszenia przemieszczeń pionowych powierzchni terenu w sto­

sunku do przemieszczeń stropu wyrobiska. Współczynnik uwzględnia zarówno ograniczenie przemieszczeń stropu, jak i rozluźnienie górotworu w procesie jego osiadania. Daje szanse ilościowej oceny zysków i strat wynikających z zastosowania odpowiedniej metody eksplo­

atacji złoża.

Kształtowanie frontu eksploatacyjnego może mieć dwa zasadnicze kierunki:

- jest on przystosowany do chronionej powierzchni tak, aby deformacje terenu wywoływały najmniejsze szkody górnicze, żeby np. przebiegały wzdłuż albo prostopadle do osi bu­

dowli inżynierskiej i żeby następowały równomiernie w całym jej zasięgu,

Tabela 4

podsadzka pełna z piasku lub kamienia 0,50

podsadzka sucha miotana lub pneumatyczna 0,30 deformacji tego samego znaku lub nakładanie na siebie deformacji o przeciwnych zna­

mionach, ma to szczególnie duże znaczenie, jeśli eksploatacja obejmuje kilka pokładów bądź wówczas, gdy jest realizowana etapami, warstwami w pokładach o dużej miąższości.

Minimalizacja wpływu robót górniczych na degradację terenu ma również ogromne zna­

czenie społeczne i ekologiczne. Ochrona środowiska naturalnego - to podstawowe zadanie wszelkiej działalności człowieka i zasadzie tej muszą być podporządkowane wszelkie działa­

nia techniczne. Najbardziej obiektywnej oceny tych działań można dokonać na podstawie powszechnie stosowanego monitoringu i współdziałania z lokalną społecznością. Całokształt uzyskanych informacji i zarejestrowanych wyników pomiarów należy przetworzyć, aby uzy­

skać maksymalnie obiektywne dane. Dopiero na ich podstawie stworzyć pełny system stero­

wania procesem gospodarczym. Elementem takiego systemu może być sterowanie oparte na macierzach przejścia Markowa, które pozwalają prognozować trend analizowanego procesu.

Na przykład, przedstawiony na rys. 2.17 proces przepływu wody w rzece może być sterowany odpowiednimi urządzeniami wodnymi, takimi jak jazy, służące do regulacji poziomu prze­

pływającej wody, czy zbiorniki retencyjne zdolne do gromadzenia wody, gdy jest jej nadmiar, i zasilające rzekę, gdy następuje niedobór. W czasie gdy pojawia się trend ku nadmiernemu obniżeniu poziomu wody - do stanów zbyt niskich, podnosi się jazy w celu spiętrzenia prze­

pływu i uzupełnia niedobór wody opróżniając zbiorniki retencyjne i odwrotnie, gdy pojawia się groźba stanu alarmowego fali powodziowej, nadmiar dopływającej do rzeki wody zatrzy­

muje się w zbiornikach. Korzyści z tak skonstruowanego systemu są oczywiste - likwidacja zbyt niskich wód nie utrudnia żeglugi, a alarmowy stan fali powodziowej zażegnuje niebez­

pieczeństwo powodzi. Prowadząc bieżący monitoring obiektu inżynierskiego na tej samej zasadzie możemy zbudować system profilaktycznych działań, które umożliwią jego ciągłą eksploatację bądź zapobiegną katastrofie budowlanej. W celu stworzenia takiego systemu musimy rozpoznać wszelkie zagrożenia, jakie mogą wystąpić w wyniku nadmiernych od­

kształceń podłoża budowli, a przede wszystkim sformułować kryteria oceny tych zagrożeń.