Człowiek kopie, ziemia pęka

Ankrowanie to spinanie budynku w przypadku jego pęknięcia, dla zatrzymania procesu dalszego rozwarstwiania się ścian, również wskutek szkód górniczych

Szkody górnicze. Temat rzeka. Najczęściej kojarzą się z działalnością górniczą kopalń węgla kamiennego i popękanymi domami oraz uszkodzonymi drogami. Tymczasem to jest wierzchołek góry lodowej. Też miałem takie skojarzenia. Do czasu. Dotąd, kiedy nie wysłuchałem parudziesięciu referatów podczas cyklicznej sesji "Budownictwo i górnictwo" (Kraków, 24-26 czerwca), zorganizowanej przez Politechnikę Krakowską.

Konferencję przygotował Instytut Mechaniki Budowli Wydziału Inżynierii Lądowej. Honorowym patronatem objął ją prezes Wyższego Urzędu Górniczego. "Wpływ eksploatacji górniczej na środowisko" - taki był przewodni tytuł owej konferencji i wbrew pozorom naukowcy częściej mówili o tym, jak monitorować, jak budować na terenach objętych zagrożeniem szkodami górniczymi, niż o tym, czym one skutkują.

Pierwsze spostrzeżenie: tam, gdzie jest górnictwo podziemne, odkrywkowe, ba tam, gdzie eksploatuje się nawet zasoby węglowodorów, tam musi dojść do szkód górniczych. Jeśli nie teraz, w czasie tej eksploatacji, to za dekadę, pół wieku, a nawet później.

Drugie spostrzeżenie: w minimalizowaniu wpływu szkód górniczych nie tylko na obiekty budowlane, a także na środowisko, istotnej wagi nabiera rozpoznanie, czyli monitoring zaistniałych szkód górniczych i tych, do których potencjalnie może dojść.

Trzecie spostrzeżenie: nawet gdy od zakończenia prowadzenia działalności górniczej minęły dziesiątki lat, niebezpieczeństwo wpływu przeszłości na aktualną działalność, nazwijmy ją, budowlano-inżynierską jest duże, a na niektórych terenach wręcz pewne.

Ostatnie spostrzeżenie: na szkody górnicze nie jest narażone wyłącznie to, co stoi na powierzchni, ale również i to, co należy do podziemnej infrastruktury działających zakładów górniczych.

Nawierzchnia z czujnikami
Budowa autostrad sama w sobie, a szczególnie w Polsce, jest złożonym przedsięwzięciem inżynierskim. I jeszcze bardziej złożonym na terenach, na które eksploatacja górnicza ma wpływ. Przekonano się o tym na drodze wojewódzkiej 933 w pobliżu Jastrzębia-Zdroju, wybudowanej w 2002 r. W ciągu roku teren osiadł tam o 1,6 m. Po kilkunastu latach drogi, szczególnie autostrady, w takich miejscach buduje się już zgoła inaczej. Deformacje gruntu wykrywają specjalne czujniki montowane na etapie kładzenia nawierzchni.

Nie ma budowy w terenie zagrożonym bez wcześniejszego monitoringu. Przykładem takiej inwestycji jest autostrada A1, a konkretniej jej węzeł w Piekarach Śląskich. Miasto węgla kamiennego, jak się ongiś mówiło, a jeszcze wcześniej cynku i ołowiu. Ta eksploatacja zostawiła po sobie ślady. Z rozpoznania przed podjęciem zasadniczej budowy wynika, że pod drogą i w najbliższym sąsiedztwie znajduje się 57 różnej wielkości zapadlisk.

Tak na marginesie i tytułem przerywnika: to w okolicy Piekar Śląskich odnotowano największe zapadlisko na terenach budowlanych. Było to w latach 70. ubiegłego wieku. Ziemia się zapadła. Dziura miała 120 m długości, 8 szerokości oraz 29 m głębokości. Co charakterystyczne: na powstawanie takich zapadlisk ma wpływ... pogoda. Po ulewach skutkujących powodziami w 1997 r. ujawniło się najwięcej zapadlisk.

Autostrada to nie tylko komfort jazdy, ale potężna, kosztowna inwestycja. Nie zawsze da się ominąć tereny zagrożone powstawaniem kolejnych szkód górniczych. Gdy się nie da, trzeba budować drogę monitorowaną. W nawierzchnię montuje się specjalne siatki geosyntetyczne z czujnikami. Wstępne naprężenia gruntu przenoszą się na siatkę. Zerwanie "oczka" uruchamia czujniki. System podaje informację, że w danym punkcie "coś się dzieje". Ostrzega, że może dojść do uszkodzenia nawierzchni. Oczywiście system na nic zda się, gdyby miało dojść na powierzchni do gigantycznego zapadliska. Inwestor przebadał grunt i z rozpoznania wynika, że pod piekarskim węzłem nie ma tak potężnych pustek.

Kombinat monitoruje
Nie tylko owe nie podsadzone wyrobiska są przyczyną usuwania się gruntu na powierzchni. Również i wstrząsy wywołane ruchami górotworu. W KGHM Polska Miedź SA od 1999 roku systemy monitorujące zarejestrowały 1477 wstrząsów o różnej sile. Tylko w tym roku odnotowano 18 wysokoenergetycznych wstrząsów. Monitorowane są szczególnie tereny miejskie i przymiejskie. Na tyle skuteczne, że koncernowi udaje się udowodnić, że nie wszyscy zgłaszający roszczenia z tytułu wystąpienia szkód górniczych mają je uwzględniane. W latach 2013-2015 wobec KGHM złożono 175 roszczeń o odszkodowania. Sto z nich uznano, m.in. na podstawie danych z geomonitoringu, za uzasadnione.

Od lasera do satelity
Powierzchniowy (podziemny także) system monitorowania jest szeroko rozwinięty. Do gry coraz mocniej wchodzą radary satelitarne i zobrazowania satelitarne. W świecie to nie nowość. W Polsce zaczyna się rozwijać. Takie badania oferuje kilka firm, jedna z nich jest z Akademii Górniczo-Hutniczej.

W przestrzeni kosmicznej orbitują satelity. Niektóre z nich mają specjalne radary (SAR - Synthetic Aperture Radar). Dzięki obrazom przez nie zarejestrowanym można wykryć pionowe przemieszczenia terenu o wielkości zbliżonej do 1 mm. I to z wysokości 800 km! Takie obrazowanie można wykorzystać w górnictwie do identyfikowania szkód górniczych. Może być pomocne w rozpoznawaniu innych deformacji pogórniczych i monitorowaniu stabilności konstrukcji inżynierskich.

Naukowcy z AGH z trudem (ale i z nadzieją) przebijają się z rozwiązaniem do górnictwa. Możliwe, że m.in. i dlatego, że gdyby szeroko korzystać z takich rozwiązań, to rola kopalnianych służb geodezyjnych musiałaby ulec zmianie. Ale to już nie jest wniosek z konferencji.

I czy o szkodach górniczych mówi się z pozycji naukowca, praktyka czy laika, to wśród wielu wniosków, które mogą paść podczas takiej dyskusji, jest jeden pewny: nie ma nieszkodowej eksploatacji górniczej - ona zawsze będzie miała mniejszy lub większy wpływ na środowisko.