Osiadanie powierzchni terenu pod wpływem eksploatacji węgla kamiennego na przykładzie rejonu miasta Knurowa

Osiadanie powierzchni terenu pod wp³ywem eksploatacji wêgla kamiennego

na przyk³adzie rejonu miasta Knurowa

Tomasz Wojciechowski*

Subsidence of the terrain surface due to hard coal underground exploitation, exemplified by the area of Knurów town. Prz. Geol., 55: 589–594.

S u m m a r y. The strong terrain surface changes in Knurów town, Upper Silesian Coal Basin, are caused by underground exploitation of hard coal. Based on Digital Terrain Models (DEM), constructed from archival and modern topographic maps, the 18 metres of lowering due to subsidence and 25 m of relative uplift have been recorded. The relative uplift was observed at recent mine-waste storages and was identified as the effect of waste dumping. The map of surface changes was compared with geological maps and maps of underground mining to explain the spatial distribution of subsidence. The presented analysis shows the effectiveness of the applied GIS approach to evaluate the anthropogenic impact on the terrain surface. SAR interferometry plays a very important role as an independent tool, which allows to effectively map the recent ground movements.

Key words: Digital Elevation Model, Geographic Information System, cartography, mining deformations, SAR interferometry

Badania deformacji powierzchni terenu górniczego przeprowadzono na obszarze miasta Knurów i okolic o

³¹cz-nej powierzchni 84,6 km2, le¿¹cego w zachodniej czêœci

Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (ryc. 1). Historia rozwoju miasta jest zwi¹zana ze z³o¿ami wêgla kamienne-go, którego wystêpowanie stwierdzono w 1880 r. Eksplo-atacjê rozpoczêto w 1903 r. w pó³nocnej czêœci obecnego Knurowa. W czêœci po³udniowej wydobycie wêgla rozpo-czêto w 1961 r. (Wojciechowski, 2005).

W ponad stuletnim okresie wydobywania wêgla kamiennego morfologia terenów górniczych znacznie siê zmieni³a. Prowadzenie eksploatacji z zawa³em stropu pod obszarem miasta, na g³êbokoœci od 200 m do 850 m, spo-wodowa³o deformacje powierzchni terenu w postaci pro-gów i zapadlisk. Osiadania terenu powsta³e w wyniku

eksploatacji górniczej doprowadzi³y do destrukcji

powierzchniowych obiektów budowlanych, zmian hydro-logicznych i hydrogeohydro-logicznych. Ich objawem s¹ naru-szenia konstrukcji budowlanych, czêste podtopienia oraz antropogeniczne, powierzchniowe zbiorniki wodne. W czê-œci budynków szkody górnicze da siê naprawiæ, a podtopie-nia i zbiorniki wodne czêsto s¹ zasypywane p³onnym materia³em mineralnym pochodz¹cym z procesu eksplo-atacji wêgla.

W celu okreœlenia wielkoœci zmian powierzchniowych przeprowadzono analizê porównawcz¹ map topograficz-nych. Brano pod uwagê wartoœci ujemne, pokazuj¹ce

wiel-koœæ obni¿onej powierzchni terenu, oraz wartoœci

dodatnie, które s¹ zwi¹zane przede wszystkim ze sk³ado-waniem ska³ p³onnych, z nasypami drogowymi i kolejowy-mi oraz obwa³owaniem rzeki Bierawki. Za powierzchniê odniesienia wybrano niezmienion¹ przez eksploatacjê gór-nicz¹ powierzchniê terenu, zachowan¹ na archiwalnych mapach topograficznych z roku 1936.

Charakterystyka obszaru badañ

Powierzchnia terenu Knurowa le¿y na wysokoœci 215–305 m n.p.m. i charakteryzuje siê nisk¹, falist¹ rzeŸb¹

*Katedra Geologii Podstawowej, Wydzia³ Nauk o Ziemi, Uniwersytet Œl¹ski, ul. Bêdziñska 60, 41-200 Sosnowiec; twojcie@ wnoz.us.edu.pl 300 0 -300 -600 -900 -1200 -1500 -1800 [m n.p.m.] [m a.s.l.] granica GZW

boundary of the USCB

powierzchnia podtriasowa (T) sub-Triassic surface (T) powierzchnia podmioceñska (M) powierzchnia podczwartorzêdowa (Q) sub-Miocene surface (M) sub-Quaternary surface (Q) uskoki faults nasuniêcia overthrusts 0 10 20km 0 2,5 5km

T

T

M

M

Q

Ryc. 1. Lokalizacja obszaru badañ na tle GZW. Poni¿ej — mapa powierzchni stropu karbonu GZW wg Jury (2001, zmodyfikowana) Fig. 1. Location of the study area against the background of the USCB. Top of the Carboniferous in the USCB after Jura (2001, modified)

z pagórkami o sp³aszczonych wierzchowinach i rozdzie-laj¹cymi je kotlinowatymi obni¿eniami wciêtymi 15–25 m. Obszar odwadniany jest przez Bierawkê, która jest prawo-brze¿nym dop³ywem Odry. Osiadanie terenu wywo³a³o w wielu miejscach miasta kilkumetrowe depresje wzglê-dem sieci rzecznej. Podczas powodzi w 1997 r. obszary te zosta³y wype³nione wod¹. Bezodp³ywowe zag³êbienia przez ci¹g³e przekszta³cenia powierzchni terenu wywo³ane dzia³alnoœci¹ górnicz¹ zmieniaj¹ swój kszta³t, wielkoœæ i po³o¿enie i s¹ jednym ze wskaŸników najlepiej dokumen-tuj¹cych obni¿anie terenu.

Eksploatacja wêgla jest prowadzona w warstwach siod³owych (namur B), rudzkich (namur C i westfal A),

oraz za³êskich (westfal B). Mi¹¿szoœæ warstw siod³owych zbudowanych z grubo³awicowych piaskowców, wœród których wystêpuj¹ pok³ady wêgla kamiennego oraz grubo-klastyczne mu³owce i i³owce, szacuje siê na 320 m. Na nich le¿¹ warstwy rudzkie reprezentowane g³ównie przez pia-skowce z wk³adkami ilasto-mu³owcowymi zawieraj¹cymi pok³ady wêgla. Ich mi¹¿szoœæ mo¿e siêgaæ 800 m. War-stwy za³êskie s¹ zbudowane z mu³owców i i³owców z licz-nymi pok³adami wêgla, wœród których sporadycznie wystêpuj¹ ³awice piaskowców drobnoziarnistych.

Utwory karbonu tworz¹ asymetryczn¹ synklinê fa³du knurowskiego o biegu po³udnikowym (ryc. 2), zlokalizo-wanego na wschód od nasuniêcia or³owskiego i s¹ pociête 200 0 -200 -600 -400 [m n.p.m.] [m a.s.l.] A B NNW SSE 0 500 1000m czwartorzêd Quaternary miocen Miocene W A_R S_T W Y_S IOD £O_W E SAD_DLE BEDS W_AR ST_WY RU_DZK IE RUDA B_EDS WARS_{TWY Z} A£ÊSKIE ZA£Ê¯E BEDS CHODNIK-POZIOM 350 CROSS-CUT-LEVEL 350 CHODNIK-POZIOM 450 CROSS-CUT-LEVEL 450 CHODNIK-POZIOM 650 CROSS-CUT-LEVEL 650 CHODNIK-POZIOM 250 CROSS-CUT-LEVEL 250 CHODNIK-POZIOM 550 CROSS-CUT-LEVEL 550

Ryc. 2. Przekrój geologiczny A-B (lokalizacja przekroju na rycinie 4) wg Perskiego i Jury (2000)

Fig. 2. Geological cross-section A-B (location of the cross-section is shown in Fig. 4) after Perski & Jura, 2000

0 1km 0 1km 0 1km 0 1km 0 1km 0 1km Zalewiska Reservoirs Zabudowa Buildings Rzeki Rivers Drogi Roads Linie kolejowe Railways Interferogramy radarowe

ERS SAR interferograms

DEM (1997 r.) DEM (year 1997) DEM (1936 r.) DEM (year 1936) Mapy geologiczne Geological maps

Mapy eksploatacji górniczej KWK „Szczyg³owice”

Maps of hard coal exploitation “Szczyg³owice” Coal Mine

Ryc. 3. Schemat bazy danych GIS obszaru badañ Fig. 3. Scheme of the GIS database of the study area

licznymi uskokami równole¿nikowymi, o zrzucie od 5 do 50 m. Najwiêksze z nich to uskoki be³cki i szczyg³owicki (ryc. 1), które maj¹ zrzucone skrzyd³a po³udniowe (Bu³a & Kotas, red., 1994; Jureczka i in., 2005).

W nadk³adzie karbonu wystêpuje trias, miocen i osady czwartorzêdowe. Piaskowce triasu wystêpuj¹ w po³udnio-wej czêœci opisywanego obszaru, a ich mi¹¿szoœæ osi¹ga 50 m. Bezpoœrednio na triasie i karbonie wystêpuj¹ i³y mio-ceñskie badenu i sarmatu o ³¹cznej mi¹¿szoœci do 200 m, wœród których wystêpuj¹ wapienie, margle, ³upki ilaste z wk³adkami gipsu i i³y, niekiedy piaszczyste lub margliste.

Osady plejstocenu stanowi¹ pokrywê mi¹¿szoœæ 30 m. S¹ to przede wszystkim gliny zwa³owe, z których s¹ zbudowa-ne wysoczyzny, oraz piaski aluwialzbudowa-ne (Haisig, 2003; Lewandowski, 2003).

Na terenie miasta s¹ wyznaczone obszary górnicze KWK Knurów i KWK Szczyg³owice, a poza granicami Knurowa — KWK Soœnica, KWK Budryk oraz KWK

Dêbieñsko. Analizê zmian rzeŸby ograniczono do

po³udniowej czêœci miasta – dzielnicy Szczyg³owice – gdzie wêgiel jest wydobywany z 29 pok³adów, w iloœci 12 600 ton/dobê. 50 15°' 18 38° ' 18 45° ' 50 10°' 0 1km 2 C B A

granica miasta Knurów

Knurów town border

linia przekroju geologicznego

geological cross-section line

analizowane punkty analysis sites Bierawka 50 15°' 18 38° ' 18 45° ' 50 10°' 0 1km 2 A Bierawka 50 15°' 18 38° ' 18 45° ' 50 10°' 0 1km 2 B 305 300 295 290 280 275 270 265 260 255 250 245 240 235 230 225 220 285 [m n.p.m.] [m a.s.l.] 30 25 20 15 5 0 -5 -10 -15 10 [m]

Ryc. 4. A — DEM obszaru Knurowa w 1936 r.; B — DEM obszaru Knurowa w 1997 r.; C — obraz zmian powierzchni terenu Knurowa (A-B=C)

Fig. 4. A — DEM of the area of Knurów town (in 1936); B — DEM of the area of Knurów town (in 1997); C — image of changes on the surface terrain, Knurów town (A-B=C)

Metodyka badañ

W pierwszym etapie badañ utworzono bazê danych GIS obszaru Knurowa (ryc. 3), umo¿liwiaj¹c¹ selektywne wybieranie elementów pochodz¹cych z ró¿nych Ÿróde³, w celu komponowania map o dowolnej konfiguracji treœci oraz przeprowadzenia ró¿nego rodzaju obliczeñ i analiz.

Podstaw¹ bazy danych sta³y siê informacje o ukszta³-towaniu powierzchni terenu przed eksploatacj¹ oraz dzi-siejszym. Najstarszymi mapami topograficznymi, które wybrano do GIS, s¹ arkusze typu Messtischblatter w skali 1 : 25 000 wydane w 1936 r. S¹ to najstarsze mapy topogra-ficzne, jakie uda³o siê pozyskaæ, dlatego przedstawion¹ na tych mapach powierzchniê terenu przyjêto za powierzch-niê odzwierciedlaj¹c¹ stan wyjœciowy. Dzisiejszy obszar Knurowa obejmuj¹ cztery arkusze: Kieferstädtel, Gleiwitz, Golleow i Orzesche. Aby porównaæ zmiany, jakie zasz³y na powierzchni terenu pod wp³ywem eksploatacji górniczej, i ukazaæ ich wielkoœæ, wykorzystano Mapê topograficzn¹ Polski w skali 1 : 10 000 z 1997 r., na której miasto zobra-zowane jest na czterech arkuszach (Knurów, Giera³towice, Knurów-Szczyg³owice i Dêbieñsko).

W sk³ad bazy danych wesz³y równie¿ zdigitalizowana Szczegó³owa mapa geologiczna Polski w skali 1 : 50 000 (Arkusz Gliwice) oraz Mapa sozologiczna i Mapa hydro-graficzna. Jeden z wa¿niejszych zbiorów utworzonych na potrzeby badañ zawiera dane górnicze z 29 map pok³adów eksploatowanych przez KWK Szczyg³owice. Dodatkowe dane uzyskano, stosuj¹c satelitarn¹ interferometriê rada-row¹ InSAR do lokalizacji tworz¹cych siê niecek osiadania (Perski & Jura, 2000).

Dane topograficzne na mapie archiwalnej i wspó³cze-snej zosta³y zwektoryzowane w programie Didger 3, dziê-ki temu uzyskano dane o wspó³rzêdnych prostok¹tnych 46 692 punktów z map archiwalnych i 338 427 punktów z map wspó³czesnych. Dane te pozwoli³y na stworzenie

modeli topograficznych oraz na przeliczenie ró¿nic wy-sokoœciowych pomiêdzy obiema powierzchniami (ryc. 4) w programie Surfer 8.

Iloœciowy obraz zmian powierzchni terenu Numeryczne modele rzeŸby terenu (DEM) przedsta-wiaj¹ sytuacjê wysokoœciow¹ jednego obszaru w latach 1997 (ryc. 4A) i 1936 (ryc. 4B). W obu modelach zasto-sowano dok³adnie tê sam¹ siatkê pikseli (grid) z³o¿on¹ z 2000 kolumn i 1340 rzêdów, dziêki temu by³o mo¿liwe obliczenie ró¿nic wysokoœciowych zawartych w odpowia-daj¹cych sobie oczkach siatki. Uzyskano obraz zmian powierzchni terenu (ryc. 4C) na obszarze badañ w ci¹gu 61 lat eksploatacji wêgla kamiennego.

Iloœciowy obraz zmian powierzchni terenu (ryc. 4C) jest obarczony b³êdami wynikaj¹cymi z ró¿nych czynni-ków. B³êdy te s¹ jednak trudne do okreœlenia i zale¿¹ od wiarygodnoœci danych, na podstawie których wygenero-wano modele DEM. Ciêcie poziomicowe na mapach topo-graficznych z lat 1936 i 1997 wynosi 1,25 m i okreœla dok³adnoœæ pionow¹. Tolerancja b³êdu wielkoœci poziomych wynosi 4,6 m i wynika z podzia³u modeli na 2000 kolumn i 1340 rzêdów. Porównanie ze sob¹ DEM (ryc. 4A, B) wykaza³o trudne do wyjaœnienia zmiany powierzchni tere-nu. W po³udniowo-wschodniej i pó³nocnej czêœci obrazu (ryc. 4C) s¹ widoczne obszary wyniesione ok. 2–4 m w sto-sunku do pierwotnej powierzchni. Jest to ma³o

prawdopo-dobne, gdy¿ na obszarach tych nie prowadzono

dzia³alnoœci zmierzaj¹cej do podniesienia powierzchni terenu. Zmiany te mo¿na wyjaœniæ przeobra¿eniami

budowlanymi, a raczej t³umaczyæ ró¿n¹ jakoœci¹,

dok³adnoœci¹ i generalizacj¹ map topograficznych, wyni-kaj¹c¹ z ró¿nej skali porównywanych map. Ponadto wp³yw na b³¹d obrazu zmian mog¹ mieæ ró¿ne uk³ady odniesienia

wysokoœciowego opisywanych map (archiwalne —

Amsterdam, wspó³czesne — Kronsztadt), jednak¿e mili-metrowe ró¿nice poziomów morza w porównaniu z wy¿ej wymienionymi czynnikami maj¹ znikomy wp³yw na dok³adnoœæ obrazu. Równie¿ nie bez znaczenia jest fakt, ¿e archiwalne mapy zosta³y rejestrowane wg punktów charakterystycznych, a nie jak w przypadku map z 1997 r. wg siatki wspó³rzêdnych geograficznych. Je¿eli weŸmie siê pod uwagê wszystkie czynniki wp³ywaj¹ce na dok³adnoœæ danych, zmieni siê szacunkowa granica b³ê-du na omawianym obrazie, która z 1,25 m wzrasta do 2 m, a w niektórych przypadkach do 4 m.

Z iloœciowego obraz zmian przedstawionego na

ryci-nach 4C i 5 wynika, ¿e obszar o powierzchni 40,3 km2

zosta³ obni¿ony przynajmniej o 1 m, co stanowi 48,9% powierzchni obszaru badañ. Obni¿enia s¹ rozmieszczone równomiernie w zachodniej i centralnej czêœci mapy, a nie-regularnie w czêœci wschodniej (ryc. 4C). Najwiêksze obni¿enie terenu jest widoczne w granicach Knurowa i sta-nowi 56,6% obszaru miasta. Tereny, których rzêdna powierzchni zmniejszy³a siê wiêcej ni¿ 5 m, wystêpuj¹ przede wszystkim w centralnej czêœci miasta oraz na

pó³-nocno-wschodnim skraju mapy — ³¹cznie zajmuj¹ 10,4 km2

(ryc. 4C, 5). Najwiêksze, 18-metrowe osiadanie stwierdzo-no w dwóch miejscach: w dzielnicy Szczyg³owice, gdzie zosta³o zalane jedno z osiedli mieszkaniowych, oraz we wschodniej czêœci miasta, ko³o sk³adowiska odpadów gór-niczych kopalni Knurów.

[km ]2 wielkoϾ zmian size of changes 30 25 20 15 5 0 <-15 10 [m] 35 40 45 <-10 <-5 <-1 -1<>1 >1 >5 >10 >15 >20 >25 0,09 2,37 10,41 40,31 32,88 8,69 1,96 _{1,30 0,94} 0,19 0,07 A [km ]2 wielkoϾ zmian size of changes 20 15 5 0 <-15 10 [m] <-10 <-5 <-1 -1<>1 >1 >5 >10 >15 >20 >25 0,0631,54 5,49 19,35 10,06 4,79 2,01 _{1,09 0,80} 0,11 0,03 B

Ryc. 5. Diagramy, na których pokazano wielkoœci zmian powierzchni terenu; A — na obszarze badañ; B — w Knurowie Fig. 5. Diagrams showing the sizes of changes on the surface terrain; A — in the study area; B — in Knurów town

W badaniach obliczono kubaturê zmian terenu.

War-toϾ osiadania powierzchni wynosi 0,162 km3, nadsypany

materia³ skalny na powierzchniê pierwotn¹ obejmuje zaœ

0,043 km3. Zsumowana kubatura zmian powierzchni

tere-nu w czasie 61 lat (pomiêdzy datami wydania

porów-nywanych map topograficznych) zmieni³a siê o 0,205 km3,

a zmiany te objê³y obszar 66,24 km2. Wyliczone wartoœci

nie we wszystkich miejscach odpowiadaj¹ faktycznej wiel-koœæ zmian. Kopalnie kieruj¹ sk³adowaniem odpadów na ha³dach tak, by zasypywa³y zalewiska wype³niaj¹ce niecki osiadania i zapadliska. Powoduje to

zatar-cie w topografii powsta³ych obni¿eñ na rzecz sk³adowisk. Sk³adowiska zaœ nie sta-nowi¹ rzeczywistego nasypu wzglêdem pierwotnej powierzchni terenu, poniewa¿ s¹ obni¿one. Wartoœci ujemne i dodatnie czêsto nachodz¹ na siebie. Wynika z tego, ¿e iloœciowy obraz zmian powierzchni tere-nu rejestruje koñcowe stadium

prze-kszta³ceñ powierzchniowych, nie

uwzglêdnia jednak ich przebiegu. Takie sytuacje s¹ obserwowane m.in. w central-nej czêœci obszaru badañ wokó³ ha³d.

Zmiany powsta³e na powierzchni tere-nu s¹ œciœle zwi¹zane z eksploatacj¹

gór-nicz¹. Du¿a liczba eksploatowanych

pok³adów i d³ugi czas ich wydobywania sprawi³y, ¿e ska³y zmieni³y w³aœciwoœci. Materia³ skalny stawa³ siê coraz bardziej os³abiony, skutkiem czego przebieg

proce-sów deformacyjnych by³ gwa³towniejszy. Niecki osiadania zaczê³y powstawaæ w jednym miejscu kilka razy, by³o to uwarunkowane mi¹¿szoœci¹ eksploatowanych pok³adów w danym miejscu. W rezultacie obni¿enia sk³adaj¹ siê z kil-ku generacji struktur bardzo trudnych do identyfikacji bez œledzenia ich przebiegu.

Aby okreœliæ zwi¹zek geologii i eksploatacji górniczej z powsta³ymi deformacjami, przeprowadzono analizê porównawcz¹ piêciu wybranych miejsc pokazanych na ilo-œciowym obrazie osiadania, w których by³o mo¿liwe

uzy-0 1km 2

granica pola eksploatacyjnego

mining panel boundary

d–dewiacja

deviation

d

Ryc. 6. 35-dniowy interferogram ERS SAR obszaru Knurowa. W dolnym rogu porównanie fragmentu interferogramu z zasiêgiem eks-ploatowanego pok³adu

Fig. 6. The 35-day ERS SAR interferograms from Knurów. Comparison of part of interferogram with the range of layer under exploitation is shown in the lower corner

Tab. 1. Punktowa analiza porównawcza osiadania z warunkami górniczymi i geologicznymi

Table. 1. Punctual comparative analysis of subsidence and mining and geological conditions Punkt 1 Point 1 Punkt 2 Point 2 Punkt 3 Point 3 Punkt 4 Point 4 Punkt 5 Point 5 1 WielkoϾ osiadania (m)_{Size of subsidence (m)} 12 10 18 6 4

2

Suma mi¹¿szoœci

wyeksploatowanych pok³adów (m)

Summarised thickness of extracted layers (m) 16,69 14,7 25,6 7,59 6,13 3 Mi¹¿szoœæ nadk³adu (m): Overburden thickness (m): neogen Neogene 160 180 120 110 130 plejstocen Pleistocene 14 10 22 30 40

skanie najwiêkszej iloœci danych (ryc. 4C). W ka¿dym punkcie obliczono sumaryczn¹ mi¹¿szoœæ wybieranych pok-³adów, uwzglêdniaj¹c nachylenie warstw oraz mi¹¿szoœæ nadk³adu, a wyniki przedstawiono w tabeli (tab. 1). Grani-ca b³êdu spowodowana trudnoœci¹ w interpretowaniu map eksploatowanych pok³adów mo¿e wynosiæ kilka procent. Wyniki zawarte w tabeli pokazuj¹, ¿e w silnie zdefor-mowanym górotworze wp³yw litologii nie jest widoczny. Próbowano znaleŸæ zwi¹zek wielkoœci osiadania z ró¿nic¹ w mi¹¿szoœci osadów karbonu, neogenu oraz z ró¿norod-noœci¹ osadów plejstocenu, jednak¿e nie zaobserwowano ich wp³ywu na deformowanie powierzchni terenu. Mo¿na stwierdziæ, ¿e istotny wp³yw na wielkoœæ osiadania ma przede wszystkim sumaryczna mi¹¿szoœæ wybranych pok³adów (tab. 1), której stosunek do osiadania waha siê w granicach 0,68–0,79. Wielkoœæ obni¿enia stanowi

œred-nio 75% sumarycznej mi¹¿szoœci eksploatowanych

pok³adów.

Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej do pomiaru zasiêgu tworz¹cych siê obni¿eñ pozwoli³o wyka-zaæ wp³yw nachylenia pok³adów wêgla na przestrzenny rozk³ad przyrostów osiadania (ryc. 6). Centra eliptycznych pr¹¿ków wykazuj¹ przesuniêcie (dewiacjê) w kierunku nachylenia eksploatowanych warstw (Perski, 2000a, b; Wojciechowski, 2006). Na interferogramie wygenerowa-nym z danych radarowych ERS-2 SAR z 19.01.1998 r. i 23.02.1998 r. porównanym z mapami eksploatowanych pok³adów jest widoczne przesuniêcie osi¹gaj¹ce 60 m (+/- 40 m) w kierunku upadu, gdy pok³ad le¿¹cy na g³êbo-koœci 550 m jest pochylony pod k¹tem 5°. Osiadania widoczne na iloœciowym obrazie zmian powierzchni tere-nu nie zosta³y zatem wywo³ane eksploatacj¹ pok³adów 352, 360, 364, 401, 403, 404, 405, 406. Poniewa¿ przewa-¿aj¹ca wiêkszoœæ pok³adów wêgla jest pochylona, obni¿e-nia powierzchni terenu s¹ poziomo przesuniête w stosunku do eksploatowanych pok³adów (Greñ & Popio³ek, 1990; Chudek, 2002).

Podsumowanie

Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono wielkoœci zmian powierzchni terenu, jakie zasz³y od 1936 r., przede wszystkim pod wp³ywem eksploatacji górniczej pod obszarem Knurowa i okolicy. Zmiany te obejmuj¹

powierzchniê 66,24 km2, co stanowi 78,3% obszaru badañ.

Obni¿enie terenu siêgnê³o w niektórych miejscach 18 m i spowodowa³o zmiany hydrologiczne prowadz¹ce do powstawania zalewisk wype³niaj¹cych niecki osiadania. Odpady górnicze usypywane na ha³dach osi¹gnê³y wyso-koœæ 25 m wzglêdem powierzchni zobrazowanej na archi-walnych mapach topograficznych. Ponadto stwierdzono, ¿e podstawowymi czynnikami wp³ywaj¹cymi na prze-kszta³cenia powierzchni terenu s¹ uwarunkowania

górni-cze. Najistotniejsza jest sumaryczna mi¹¿szoœæ

eksploatowanych pok³adów, których stosunek do osiadania waha siê w granicach 0,68–0,79, a wielkoœæ obni¿enia sta-nowi œrednio 75% mi¹¿szoœci eksploatowanych pok³adów.

Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej InSAR do pomiaru zasiêgu tworz¹cych siê niecek pozwoli³o zaob-serwowaæ wp³yw nachylenia pok³adów wêgla na prze-strzenny rozk³ad przyrostów osiadania.

Przedstawione rezultaty badañ opracowano metodami GIS. Czasoch³onne gromadzenie danych oraz ich wektory-zacja procentuje wieloma mo¿liwoœciami prowadzenia badañ nad antropogenicznymi zmianami powierzchni terenu. Utworzona baza danych da³a podstawê do przepro-wadzenia dok³adnych obliczeñ oraz pozwoli³a na ró¿no-rodnoœæ wizualizacji wyników.

Literatura

BU£A Z. & KOTAS A. (red.) 1994 — Atlas geologiczny Górno-œl¹skiego Zag³êbia Wêglowego czêœæ III. Mapy geologiczno-struktural-ne 1:100 000. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.

CHUDEK M. 2002 — Geomechanika z podstawami ochrony œrodowi-ska górniczego i powierzchni terenu. Wyd. Politechniki Œl¹skiej, Gli-wice: 311–317.

GREÑ K. & POPIO£EK E. 1990 — Wp³yw eksploatacji górniczej na powierzchniê i górotwór. Skrypt uczelniany nr 1179, Wyd. AGH, Kra-ków: 143–148.

HAISIG J. 2003 — Budowa geologiczna i rzeŸba powierzchni pod-czwartorzêdowej Kotliny Raciborsko-Oœwiêcimskiej. [W:] Haisig J. & Lewandowski J. (red.). Plejstocen Kotliny Racibor-sko-Oœwiêcimskiej na tle struktur morfotektonicznych pod³o¿a czwar-torzêdu, X Konferencja „Stratygrafia Plejstocenu Polski”, Rudy 1–5.09.2003. Sosnowiec: 11–15.

JURA D. 2001 — Morfotektonika i ewolucja ró¿nowiekowej niezgod-noœci w stropie utworów karbonu Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowe-go. Wyd. UŒl, Katowice: 95–114.

JURECZKA J., DOPITA M., GA£KA M., KRIEGER W., KWARCIÑSKI J. & MARTINEM P. 2005 — Atlas geologicz-no-z³o¿owy polskiej i czeskiej czêœci Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglo-wego. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.

LEWANDOWSKI J. 2003 — Plejstocen glacjalny Kotliny Racibor-sko-Oœwiêcimskiej i obszarów s¹siednich. [W:] Haisig J. & Lewan-dowski J. (red.). Plejstocen Kotliny Raciborsko-Oœwiêcimskiej na tle struktur morfotektonicznych pod³o¿a czwartorzêdu, X Konferencja „Stratygrafia Plejstocenu Polski”, Rudy 1–5.09.2003. Sosnowiec: 16–28.

PERSKI Z. 2000a — Zastosowanie satelitarnej interferometrii radaro-wej do okreœlania dynamiki i zasiêgu górniczych deformacji terenu na przyk³adzie wybranych obszarów Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowe-go. [W:] Ostaficzuk S. (red.) Z prac Katedry Geologii Podstawowej Wydzia³u Nauk o Ziemi Uniwersytetu Œl¹skiego. Pr. Wydz. Nauk o Ziemi UŒl, nr 8: 9–40.

PERSKI Z. 2000b — The interpretation of ERS1 and ERS2 InSAR data for the mining subsidence monitoring in Upper Silesian Coal Basin, Poland. IAPRS, vol. 33, Amsterdam.

PERSKI Z. & JURA D. 2000 — Mining subsidence in the

“Szczyg³owice”coal mine and its interpretation by ERS SAR interfero-metry. [In:] 4th European Coal Conference Ustroñ, Poland, September 26–28 2000. Guide to Field Trips. Pre-conference field trip: Conditons of hard coal exploitation and its environmental impact in the western part of Upper Silesian Coal Basin. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa: 33–39.

WOJCIECHOWSKI T. 2005 — The dynamics of mining subsidence in Knurow Area in Poland derived from SAR Interferometry and Topo-graphic Data. Fringe 2005 Workshop, ESA ESRIN 28 November – 2 December 2005, Frascati, Italy.

WOJCIECHOWSKI T. 2006 — Zastosowanie satelitarnej interferome-trii radarowej InSAR w pomiarach deformacji powierzchni terenu na obszarach górniczych. Pr. Nauk. Inst. Gór. PWr, nr 116, seria 47: 191–198.

Praca wp³ynê³a do redakcji 15.02.2006 r. Akceptowano do druku 13.04.2007 r.