Modelování následků dobývání ložisek nerostných surovin

Abstract

Je známo, že exploatace ložisek nerostných surovin negativně ovlivňuje životní prostředí. V případě hlubinného dobývání jsou bezpochyby nejzávažnějšími důsledky spojenými s těžbou pohyby a deformace povrchu vedoucí k vytvoření poklesové kotliny. Stanovení skutečného stavu povrchových změn je konvenčními měřickými metodami technicky, časově i finančně velmi náročné. Proto se v současnosti míra ovlivnění povrchu určuje převážně početně pomocí relativně jednoduchých predikčních modelů vycházejících ze všeobecně uznávaných teorií. Data získaná ojedinělými pozorováními in situ slouží pouze k lokálnímu ověření predikčních výpočtů. Zjištěný stav povrchových změn však ne vždy zcela odpovídá představám. S rozvojem geoinformačních technologií dnes přicházejí nové přístupy, jež mohou být aplikovány při řešení této problematiky. Tyto prostředky se zdají být vhodné nejen k zajišťování potřebných prostorových informací o probíhajících procesech, ale rovněž k jejich následnému komplexnímu zpracování a vyhodnocení. Předkládaná disertační práce se možnostem uplatnění geoinformačních technologií pro sledování a hodnocení vlivů hlubinného dobývání na povrch detailně věnuje, shrnuje zjištěné poznatky a nabízí alternativy jejich využití do budoucna. V rámci disertační práce byla za účelem sledování povrchových změn navržena a na reálné těžební situaci ve vybrané části hornoslezské pánve aplikována kombinace přímých a nepřímých metod sledování povrchu. Jednalo se zejména o využití globálních navigačních polohových systémů a metod dálkového průzkumu Země - leteckou fotogrammetrii a radarovou interferometrii. Získaná prostorová data byla doplněna o poznatky o těžební aktivitě, strukturněgeologických podmínkách a seizmické aktivitě oblasti a následně zpracována využitím sofistikovaných postupů matematické statistiky, geostatistiky a interpolace funkce. Výsledkem provedeného komplexního hodnocení je časoprostorový model popisující skutečný vývoj poklesů na exploatovaném ložisku černého uhlí nacházejícího se ve vybrané lokalitě. Zjištěný stav povrchových změn byl následně konfrontován s výsledky oficiálních predikčních výpočtů. Závěrem byla provedena analýza možného budoucího vývoje povrchu sledované oblasti pomocí nástrojů regresní analýzy.

Modelling the effects of mining of mineral deposits. It is known that the exploitation of mineral deposits affects the environment negatively. In the case of underground mining there are usually the most serious effects, which are associated with mining, movements and surface deformations leading in creation of a subsidence depression. Determination of the actual state of surface changes by conventional surveying methods is technically exacting, time-consuming and very expensive. Therefore, at present the size of affected surface is numerically determined mainly by relatively simple prediction models based on generally accepted theories. Data obtained by a seldom observation in situ are only used for local validation of predictive calculations. However, the real state of surface changes is not always entirely consistent with the expectations. With the development of geo-information technologies, new approaches come now and they can be applied in resolving this issue. These resources seem to be suitable not only for providing the necessary spatial information on ongoing processes, but also for their subsequent processing and comprehensive evaluation. Presented Ph.D. thesis deals in detail with the possibilities of applying GI technologies for monitoring and evaluating the effects of underground mining on surface, summarizes actual knowledge and offers alternatives for their use in the future. The purpose of this Ph.D. thesis was the creation of monitoring scheme using the combination of direct and non-direct surface surveying methods and then the application of the proposed scheme to the real mining situation in selected part of the Upper Silesian coal basin. To reach this, global positioning navigation systems and methods of remote sensing - aerial photogrammetry and radar interferometry are robustly used. The acquired spatial data are supplemented by knowledge of mining activity, geological conditions, structural geology and seismic activity in the area and then processed with sophisticated mathematical statistics, geo-statistics and interpolation functions. The result of the comprehensive assessment is the spatial-temporal model describing the evolution of the real subsidence above exploited coal deposit, which occurred in the selected area. The obtained surface changes were confronted with the results of the official calculated predictions. Finally, it presents an outline of possible future development in study area by means of regression analysis.