Obr. 1 Příklad sádrového terčíku (T9) na sledované subhorizontální puklině
Doc. Ing. Petr Žůrek, CSc., Doc. Ing. Robert Kořínek, CSc.,
Ing. Petr Michalčík, Ing. Hana
Štěpánková, Ing. Tomáš Daněk, Ing. Radovan Kukutsch
VŠB-Technická univerzita Ostrava – Poruba
Doc.
RNDr. Zdeněk Kaláb, CSc., Ing. Jaromír Knejzlík, CSc., Ing.
Markéta Lednická
Ústav
geoniky Akademie věd České republiky Ostrava – Poruba
1. ÚVOD
Pro geologicky a hornicky orientovanou odbornou veřejnost není pojem Důl Jeroným v Čisté neznámý. Pro ostatní pouze stručně uveďme, že se jedná o hornickou památku, přesněji nemovitou kulturní památku Důl Jeroným v CHKO Slavkovský les, skládající se z části starých důlních děl – SDD a komplexu opuštěných důlních děl – ODD. Tato památka doplňuje fond evropských montánních památek zejména v oblasti těžby a zpracování cínu za období druhé poloviny 16. století v části SDD a za období téměř přes 400 let průzkumu a těžby v části ODD. Důl Jeroným byl v roce 1990 prohlášen Ministerstvem kultury ČR „kulturní památkou“ a předpokládá se využití této památky ke zřízení muzea. Historie a geologie tohoto ložiska byla publikována např. Beranem et al. (1995), Iványim (2000) nebo Žůrkem a Kořínkem (2003).
První kroky směřující k zachování komplexu důlních děl Jeroným byly učiněny v 90 -tých létech. V roce 2000 byly vypracovány detailní studie zpřístupnění tohoto historického objektu (Kořínek a Žůrek, 1999, Bernard a Suček, 2000) a byly zahájeny sanační práce. V současné době probíhají pod garancí DIAMO - SUL, s.p., o.z. Příbram, hornické práce na rekonstrukci zavalené dědičné štoly Jeroným. Tato štola plní i nyní v omezené míře funkci základního odvodňovacího a větrného systému. Při přípravných pracích je věnována pozornost zabezpečení důlních děl i vlastních památek před poškozením. Účelem stávajícího geomechanického a seizmologického monitoringu je posouzení geomechanické stability části ODD, kontrola dopadu prováděných hornických prací na historické důlní prostory a silnici procházející nad důlním dílem, jehož některé prostory se nachází mělce pod povrchem terénu. V předloženém příspěvku budou ve stručné podobě popsány zásadní poznatky, kterých bylo dosaženo při sledování geotechnických problémů na předmětné lokalitě v letech 2004-2005 (do srpna).
2. Informace o geologickém monitoringu
Geologický monitoring z pohledu posuzování stability důlního díla Jeroným je založen na provedení detailních strukturně – tektonických měření a sledování pohybu bloků na stávajících puklinách. Rozvoj trhlin v důlním díle je sledován na 10 měřících místech pomocí sádrových a skleněných terčíků. Příklad na obr. 1 je z subhorizontální trhliny ve stropní části, která se nachází v malé komoře s vyústěním ve velké komoře K1 asi 5 m nad jejím dnem (terčík T9). Metodika měření, zpracování dat a jejich interpretace v rámci strukturně tektonických měření disjunktní tektoniky je uvedeno například ve zprávě za rok 2001 (Žůrek a kol.).
Obr. 1 Příklad sádrového terčíku (T9) na
sledované subhorizontální puklině
Geologická sledování přináší vždy některé změny (prasklé terčíky na puklinách), ale přesto můžeme konstatovat, že nedochází k pozorovatelným změnám na sledovaných místech. Nejvýznamnější pohyby byly dokladovány v malé komoře východně od komory K1 na zbytkovém pilíři o průměru asi 1 m u paty sypané hlušiny, tzv."kamenný můstek".
3. Informace o konvergenčím měření
Od roku 2001 se provádí čtvrtletní kontrolní odečety vývoje změn konvergenčních profilů v liniových (16 měřících míst) a prostorových dílech (5 měřících míst). Lokalizace jednotlivých meřicích bodů a jejich dokumentace je ve zprávě Žůrka a kol (2001). Příčné konvergenční profily v liniových báňských dílech jsou měřeny konvergometrickou stojkou s pružinovým systémem a optickým odčítáním hodnot vždy pro svislý i horizontální směr. Rozsah měřených hodnot je od cca 75 cm do cca 125 cm. Tato měření nevykazují signifikantní hodnoty konvergence, posuny měřicích bodů na obvodu liniových děl jsou prakticky nulové.
Konvergenční profily v prostorových dílech (komorách, šiřinách) jsou odečítány pomocí laserového dálkoměru, měřené hodnoty jsou od cca 3,5 m do cca 11 m. Vývoj konvergencí pro sledované profily je na následujícím obrázku (obr. 2).
Obr. 2. Graf konvergencí pro sledované profily v prostorových dílech
Měření konvergence v příčných profilech vykazují určité hodnoty, které je možno považovat za významnější. Sledované časové období je však příliš krátké, aby bylo možno udělat z těchto výsledků závěr směřující ke stabilitě důlních prostor. Současně je nutno pro tato hodnocení vzít do úvahy další vlivy.
4. Informace o pohybu úrovně hladiny důlních vod
Pro měření výškové úrovně hladiny důlních vod jsou vybudována 4 stanoviště. Dva body jsou umístěny nad úrovní štolového patra u dědičné štoly Jeroným (V1 a V2), zbylé dva body se nacházejí přibližně v úrovni dědičné štoly Jeroným (V3 a V4). Vývoj hodnot úrovně hladiny důlních vod v celém sledovaném období je na obr. 3.
Obr. 3 Vývoj hodnot úrovně hladiny důlních vod
v letech 2001-2005
Kolísání výšky hladiny důlních vod nenabízí zatím logické vysvětlení. Je zřejmé, že důlní vody jsou dotovány zejména z průsaků vod povrchových. Měření na bodech na úrovni dědičné štoly, s výjimkou měření na podzim 2003 (významný pokles hladin o cca 3 m), a měření na jezírku důlních vod mezi komorami K1 a K4 (bod V1) nevykazují žádné změny. Kolísání hladiny je pozorovatelné v jezírku u paty osypového kužele zásypových hmot v komoře K1 (bod V2). Rozkolísání hladiny dosahuje cca 1 m (kladná čísla reprezentují úbytek vody). K detailnějšímu studiu hydrogeologických poměrů v důlním díle bude nutné sledovat nejen změny, ale i jejich dynamiku. Proto je vyvinuta sonda na „kontinuální“ měření pohybu hladiny na bázi tlakového čidla (Knejzlík, Rambouský – ÚGN), která je v současné době v ověřovacím laboratorním provozu. Data budou odečítána pomocí modulu analogových vstupů měřicí ústředny připojené k seizmické registrační aparatuře a předávána do centrálního registračního místa v Ostravě společně s daty ze seizmologického monitoringu.
5. Informace o seizmologickém monitoringu
V roce 2004 bylo při započetí rekonstrukce dědičné štoly Jeroným zahájeno monitorování seizmického zatížení díla, a to stanicí, jejíž senzory jsou instalovány přímo v důlním díle. Použita je registrační aparatura PCM3-EPC3, vyvinutá pracovníky ÚGN do prostředí s vysokou vzdušnou vlhkostí a kapající vodou. Protože prvotním cílem je sledování vlivu vibrací vyvolaných rekonstrukcí dědičné štoly, je z tohoto pohledu postačující použít senzory SM3 s horní mezní frekvencí 80 Hz. Ke snímání vibrací jsou použity tři seizmometry SM3 v geografickém uspořádání. Ukotveny jsou na jednoduchý seizmický pilíř, aby byly zaznamenávány co nejvyšší frekvence registrovaných seizmických jevů. Soustava je kryta stříškou proti kapající vodě (seizmometry jsou vodotěsné). Po zesílení je signál veden kabelem do registrační aparatury. Aby byla zvýšena odolnost kabelu proti vlhkosti v důlní prostoře, byl tento speciální technologií navlečen do izolační trubice.
Šachticí Jeroným jsou vedeny k registrační aparatuře tři kabely: napájecí kabel 230V, kabel pro přenos časového signálu DCF 77,5 kHz (přijímač ve vodotěsné krabici bylo možno umístit pod železný poklop, čímž je chráněn proti vandalům) a kabel pro spojení s GSM modemem (modem je také ve vodotěsné krabici pod poklopem). Anténa modemu musela být umístěna na cca šestimetrové tyči, neboť v okolí jámy je k dispozici jen velmi slabý signál GSM sítě Oskar. Kabely jsou v šachtici vedeny podél větrací roury a jsou hmoždinkami ukotveny ke stěně.
Podrobný popis aparaturního vybavení a metodika měření byly publikovány dříve (např. Kaláb a Knejzlík, 2004a, b, Knejzlík a Kaláb, 2002), posouzení přirozeného seizmíckého zatížení lokality před zahájením stavebních prací bylo uvedeno v práci Kalába (2003).
V současné době jsou data registrovaná v důlním díle telemetricky přenášena do registračního centra v Ostravě (na ÚGN), kde jsou dávkově zpracovávána. Kromě seizmických projevů trhacích prací prováděných při úpravě dědičné štoly jsou zaznamenávány projevy intenzivnějších trhacích prací z blízkého lomu v Krásně, projevy dopravy (zatím je možno ponechat spouštěcí úroveň na nízké hodnotě) a těžce identifikovatelné části vlnových obrazů vzdálených zemětřesení (aparatura nemá dostatečný frekvenční rozsah pro tento typ jevů, jejichž registrace ale není cílem monitoringu).
Monitoring seizmické aktivity probíhal v hodnoceném období bez přerušení. V lednu 2005 sice byla zjištěna drobná závada (pravděpodobně průnik vlhkosti), která však neměla za následek výpadek registrace. Celkově bylo od 1.1.2005 do 31.8.2005 zaregistrováno 223 záznamů, z tohoto počtu většina (71,7 %) patřila projevům trhacích prací prováděných při rekonstrukci dědičné štoly. Přehled registrace v časovém sledu je na obr. 4.
Obr. 4 Vývoj
velikostí amplitud rychlosti kmitání vyvolaných trhacími prácemi při
rekonstrukci dědičné štoly Jeroným
Ke konci srpna 2005 bylo zrekonstruováno cca 300 m délky dědičné štoly. Tím se přímá vzdálenost mezi seizmickým pilířem a místem provádění odstřelů trhavin zkrátila na cca 120 m. Vzhledem k orientaci důlních historických prostor a umístění seizmického pilíře jsou největší projevy zaznamenávány na severo-jižní složce. Z uvedeného grafu vyplývá, že s výjimkou záznamu ze dne 23.5.2005 nebyla překročena hodnota rychlosti kmitání 0,1 mm.s-1 (příklad záznamu seizmických projevů v důlním díle je na obr. 5). Tato hodnota je sice ještě stále značně pod smluvní limitní hodnotou, ovšem s ohledem na význam a současný stav hodnoceného důlního díla (především rozvětrání a rozpukání některých částí) je nezbytné vyvarovat se významnějších seizmických vibrací vyvolaných rekonstrukcí důlních děl.
Obr. 5
Záznam seizmických projevů v důlním díle Jeroným vyvolaných odstřelem
trhavin při rekonstrukci dědičné štoly
Obr. 6 Pohled
z rekonstruované části dědičné štoly do původního důlního díla
6. Připravované aktivity
Přecházející aktivitou i pro další období zůstává trvalý geologický, geomechanický a seizmologický monitoring. Výsledkem těchto aktivit bude možnost odpovědně posoudit geomechanickou stabilitu horninového masívu. Po dobu rekonstrukce a báňských aktivit nejvýznamnější aktivitou zůstává sledování seizmického zatížení důlního díla pomocí stávající seizmické stanice. Cílem je, jak bylo mnohokráte konstatováno, provádět kontrolu dodržování technologické kázně při provádění trhacích prací, sledovat zvýšené seizmické projevy v důlním díle, které by mohly vést k jeho poškození, provádět případná doporučení k zabezpečení ochrany důlního díla. Pohled z rekonstruované části dědičné štoly do původní díla je na obr. 6.
Druhou aktivitou, která je zahajována, je možnost kontinuálního sledování vybraných geomechanických parametrů. V ověřovacím laboratorním provozu je sonda a měřící zařízení pro sledování pohybu hladiny důlní vody na vybraném monitorovacím bodě (v současné době je odečet prováděn kvartálně). K tomu je nutno ještě odzkoušet měřicí sondu (vhodnou do odpovídajících podmínek) a vyvinout sběrný systém včetně přípravy příslušného software a jeho napojení na stávající sběr seizmologických dat prostřednictvím GSM sítě. Předpokládáme, že ke konci roku bude vyvinut prototyp tohoto zařízení. Podle předběžné prohlídky a znalosti pohybu důlních vod by první zařízení tohoto typu bylo nasazeno na měřící bod V2- (vodní sloupec do 5 m).
Předložený příspěvek volně navazuje na předcházející sdělení na konferencích Hornická Příbram, naposledy Žůrek a kol. (2004) a Kaláb a Knejzlík (2004b).
Autoři děkují pracovníkům firmy DIAMO, s.p. SUL, Příbram, o.z., především Ing. Josefu Bernardovi, za spolupráci při realizaci měření. Příspěvek byl zpracován za finanční podpory Výzkumného záměru AV OZ 30860518.
Literatura
Beran, P., Jangl, L., Majer, J., Suček, P. a Otfried, W. (1995): 1000 let hornictví cínu ve Slavkovském lese. Okresní muzeum Sokolov.
Iványi, K. (2000): Důl Jeroným – historie a možnost současného využívání. Uhlí – Rudy – Geologický průzkum, 11/2000, 42-45.
Kaláb, Z. (2003): Posouzení seismického zatížení středověkého Dolu Jeroným v České republice. Acta Montanistica Slovaca. Roč. 8(2003), č.1, Košice, Slovensko, 36-41.
Kaláb, Z. a Knejzlík, J. (2004a): Experimentální měření seismických účinků trhacích prací v historickém dole Jeroným. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, řada stavební, 13. Regionální konference Rozvoj seismologie, inženýrské geofyziky a geotechniky, roč. IV, č.2/2004, 159-166.
Kaláb, Z. a Knejzlík, J. (2004b): Metodika posuzování seizmického zatížení historických důlních děl na příkladu Dolu Jeroným v Čisté. Sborník Hornická Příbram ve vědě a technice 2004, CD, příspěvek T6.
Knejzlík, J. and Kaláb, Z. (2002): Seismic Recording Apparatus PCM3-EPC. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M-24(340), 187-194.
Žůrek, P. a kol. (2001): Geomechanická stabilita kulturní památky Důl Jeroným – Čistá, okr. Sokolov, Opuštěná důlní díla. Závěrečná zpráva, VŠB-TU Ostrava, nepublikováno.
Žůrek, P. a Kořínek, R. (2003): Zpřístupnění středověkého Dolu Jeroným v České republice. Acta Montanistica Slovaca, roč. 8, č.2-3, 96-100.
Žůrek, P., Kořínek, R., Michalčík, P. a Štěpánková, H. (2004): Současný stav a perspektiva zpřístupnění lokality Důl Jeroným – Čistá, okr. Sokolov. Sborník Hornická Příbram ve vědě a technice 2004, CD, příspěvek T5.