Prof. Ing. Ivo Černý, CSc., Pelclova 6, Ostrava 1, 702 00 Odborný báňský znalecký posudek o možném ovlivnění lokality Nad Barborou v k.ú. Karviná Doly V Ostravě dne 15. ledna 2015
- 2 - O b s a h str. 1. Úvod 3 2. Zájmová plocha 4 3. Geologická situace 5 4. Dobývací práce v období 1993 2010. 6 5. Pohyby hornin vlivem hornické činnosti 8 5,1.Obecně 8 5,2.Teorie Knothe-ho metody 9 5,3.Intensita vlivů dobývání poklesová kotlina 11 5,4.Vertikální pohyby v letech 1993 2011 13 5,5.Plánované dobývací práce v letech 2014 ukončení těžby 14 6. Závěr 14
- 3-1. Úvod. Na základě dopisu č.j. MPO 51199/2014 ze dne 4. listopadu 2014 (MIPOXO1UPR94) jsem podal nabídku na zpracování soudně znaleckého báňského posudku k posouzení lokality Nad Barborou v k.ú. Karviná Doly. Následně mně bylo sděleno, že moje nabídka byla přijata a dne 26. listopadu 2014 jsem převzal na MPO Smlouvu o dílo č. 14/31100/06. Předmětem znaleckého posudku je posouzení dřívější případně i budoucí hornické činnosti v dané lokalitě. V závěru jsou stanoveny podmínky, za kterých je možno v předmětné oblasti realizovat stavbu povrchových příp. podpovrchových objektů. Při zpracování tohoto posudku bylo použito této důlně-měřické, geologické příp. jiné dokumentace: 1. Likvidační výpočet zásob černého uhlí Dolu Barbora, DP Karviná Doly (ev.č. ložiska 3070421) OKD, a.s. Důl Darkov, Green Gas DPB, a.s. 2007; 2. Dopis OKD, a.s. zn. ŘRP/2013/39 ze dne 16.12.2013; 3. Dopis OBÚ v Ostravě zn. SBS/34469/2013/OBÚ-05/630/Ing.Kt/4 ze dne 6.1.2014; 4. Dopis OBÚ v Ostravě zn. SBS/23503/2014/OBÚ-05/630/Ing.Kr ze dne 20.8.2014; 5. Závěrečná zpráva projekt ČBÚ č. 39-05 Stanovení hranic dotčeného území a ověřování předpokládaných poklesů, Ostrava listopad 2006; 6. Upozornění Obvodního báňského úřadu v Ostravě č.j. 273/1996-511/Ing.Šm./An - 40 ze dne 29.8.1996; 7. Neset, Vlivy poddolování, SNTL, Praha 1984; 8. Výsledky výškového měření patek horkovodu TEK ČSA; 9. Hornotechnické a geologické údaje. - 4 -
2. Popis zájmové plochy. Zájmová plocha je situována v k.ú. Karviná Doly v dobývacím prostoru Karviná Doly II. Na západní straně těsně přiléhá k silnici č. II/424 z Horní Suché na silnici Orlová Karviná, na severu pak k silnici č. I/59 Ostrava Orlová Karviná. Plocha má tvar nepravidelného mnohoúhelníka. Průsečíky některých stran nejsou spojeny pevným bodem, nýbrž obloučkem. Pro geometrickou definici byly za vrcholy zmíněného mnohoúhelníka zvoleny body, které jsou průsečíkem sousedních stran. Jejich souřadnice v souřadnicovém systém JTSK (jednotná trigonometrická síť katastrální Křovákovo zobrazení) jsou tyto: č. bodu Y X 1 456 856 1 102 951 2 456 159 1 102 988 3 456 094 1 103 357 4 456 224 1 103 498 5 456 046 1 103 657 6 456 193 1 103 790 7 456 197 1 193 947 8 456 519 1 103 985 9 456 600 1 103 865 10 456 734 1 104 026 11 457 009 1 103 994 12 457 228 1 103 887 13 457 232 1 103 845 14 457 093 1 103 451 15 456 870 1 103 096 Graficky je situace znázorněna na mapě v měřítku 1 : 5000 (příloha č. 1). Celá plocha je v podstatě rovinatá, místy s mírným úklonem. Částečně velmi ojediněle - je ještě zastavěná. - 5 -
3. Geologická situace. Dobývací prostor bývalého Dolu Barbora (dále jen DP) se nachází v české části hornoslezské pánve. Patří ke smíšeným pánvím typu paralicko-limnického. Celkovou plochou přes 6 500 km 2 a uhelným bohatstvím se řadí mezi významné světové pánve. Menším dílem cca jednou šestinou leží na severovýchodní Moravě. Česká část je provozně označována jako ostravsko-karvinský revír (OKR). V dobývacím prostoru Dolu Barbora jsou pokryvné útvary zastoupeny horninami kvartéru a terciéru; tvoří souvislý pokryv na celé jeho rozloze. Mocnost kvartérních sedimentů je od 12,4m do 24,8m. Kvartérní štěrky a písky jsou místy zvodnělé, netvoří však souvislou vrstvu a pro vlastní dobývání neměly žádný vliv. Tercierní sedimenty jsou miocenního stáří. Mocnost těchto sedimentů závisí na modelaci reliefu karbonu. Pohybuje se od 80m v severozápadní části DP až k hranici 300m v jeho jižní části. DP Barbora je situován v centrální části ostravsko-karvinského hřbetu. V severozápadní části DP dosahuje výšková kóta reliefu hodnoty + 170m, k jihovýchodu klesá až na hodnotu 10m ve výškovém sytému jadranském. Vrstevnice karbonu upadají pod úhlem 0 7 k jihu. Karbon vytváří v jižní části parovinu s dvěma depresemi: první probíhá severojižním směrem mezi bývalými doly Hohenegger a Gabriela. Karbon zde klesá z kóty + 100m až na hodnotu + 40m; druhá probíhá směrem východozápadním od bývalé hlavní výdušné jámy Barbora až po hranici s Dolem Dukla. Karbon zde klesá z kóty ± 0m až na hodnotu 30m. Produktivní karbon tvoří sedimenty karvinského a ostravského souvrství. Z karvinského souvrství je zachována část doubravských vrstev, dále vrstvy svrchní sušské, spodní sušské a sedlové. V ostravském souvrství byl ověřen vývoj vrstev porubských a svrchní část vrstev jakloveckých. Vrstvy hrušovské jsou ověřeny několika vrty. Vrstvy petřkovické nejsou dosud prozkoumány. Hloubka jejich uložení je z velké části pod kótou 1400 m, čili do hloubky až 1 700 m pod povrchem. - 6 -
V posledním téměř dvacetiletém období (1993 2010) byly v účinné vzdálenosti zájmové plochy exploatovány sloje č. 37, 38, 39 a 40, tedy sloje vrstev sedlových. Ty jsou charakteristické většími mocnostmi až 7 m; u poslední sloje této vrstvy č. 40 (Prokop) byla zjištěna místy mohutnost až 10m. Z toho důvodu byly tyto mocné sloje dobývány směrným stěnováním ve dvou a vyjímečně ve třech lávkách, v minulosti s použitím foukané základky příp. i kladením umělého stropu. 4. Dobývací práce v období 1993 2010. Ve vlivné vzdálenosti zájmové plochy Nad Barborou probíhala v minulosti velmi intenzivní hornická činnost. Dobývací práce byly realizovány v sedlových slojích karvinského souvrství. Obrysy dobývaných ploch jsou zakresleny na příloze č. 2. Přehled porubů dle jednotlivých slojí je uveden níže. V tab. č. 1 je dobývaná mocnost uvedena v cm, průměrná mocnost pokryvného útvaru h p, karbonského útvaru h k a celková hloubka h v m. TAB. Č. 1 č.porubu sloj rok mocnost h p h k h exploatace 137 111 37 1993 380 115 562 677 138 810 38 1993 240 195 400 595 138 811 38 1993 230 218 368 586 139 110 39 1993 420 130 605 735 137 115 37 1994 380 197 463 660 138 810 38 1994 222 197 405 602 139 110 39 1994 404 117 622 739 140 804 40 1994 249 187 477 664 140 805 40 1994 247 187 477 664 137 114 37 1995 386 185 477 662 138 911 38 1995 175 100 585 685 139 111 39 1995 327 110 646 756 140 804 40 1995 251 220 433 653-7 -
140 805 40 1995 244 230 416 646 138 911 38 1996 199 183 480 663 139 111 39 1996 322 103 627 730 140 601 40 1996 346 268 488 756 140 806 40 1996 286 207 431 638 140 900 40 1996 345 157 617 774 139 114 39 1997 365 170 570 740 140 100 40 1997 287 120 716 836 140 601 40 1997 333 260 478 738 140 806 40 1997 308 220 520 740 140 808 40 1997 407 160 530 690 140 900 40 1997 325 180 567 747 138 912 38 1998 185 102 553 655 139 114 39 1998 370 199 528 727 140 100 40 1998 310 125 652 777 138 103 38 1999 308 175 529 704 138 912 38 1999 349 277 438 715 140 602z 40 1999 186 160 491 651 140 816 40 1999 306 171 493 664 140 901 40 1999 329 107 640 747 140 101 40 2000 419 170 627 797 140 602z 40 2000 330 265 435 700 140 611 40 2000 306 265 490 755 140 816 40 2000 292 200 457 657 140 901 40 2000 339 190 540 730 140 102 40 2001 426 150 605 755 140 110 40 2001 254 110 686 796 140 802 40 2001 348 235 425 660 140 815 40 2001 327 230 434 664 140 902 40 2001 312 100 640 740 140 102 40 2002 370 126 647 773 140 103 40 2002 410 151 575 726 140 812 40 2002 320 224 457 681 140 902 40 2002 340 156 566 722 140 809 40 2004 465 123 580 703 337 110 37 2004 455 75 590 665-8 -
337 110j 37 2005 485 96 553 649 339 301 39 2007 223 84 628 712 140 912 40 2009 300 107 630 737 140 911 40 2010 294 63 690 753 340 301 40 2010 513 69 679 748 Dobývací práce byly v naprosté většině realizovány metodou směrného stěnování na řízený zával. Ukončení vlivů z této hornické činnosti lze předpokládat v roce 2014. 5. Pohyby hornin vlivem hornické činnosti 5,1. Obecně: Všeobecně lze pohyby hornin v nadloží exploatovaného ložiska vysvětlit tak, že po vyrubání jeho části vznikne prázdný prostor, který se ihned nebo po nějaké době vlivem soustředěného napětí v okolních horninách opět zaplní většími nebo menšími úlomky hornin nebo pružným sblížením nadloží a podloží ložiska. Pohyb začne po určitém čase, když soustředěný tlak hornin překoná odpor proti deformaci nebo zlomení. Delší dobu bude odolávat horninovému tlaku deska z pískovce, slepence nebo písčitých pevných břidlic proti horninové vrstvě z měkkých břidlic, nebo jiných nesoudržných nebo dokonce plastických hornin. Zcela jinak se projeví deformace nadloží, v němž se nacházejí tekuté písky (kuřavky) nebo detritické štěrky. Obecně lze tedy prohlásit, že pohyby nadložních vrstev a tím i povrchu závisí ve své podobě i rozsahu na mnoha činitelích. Mezi hlavní patří zejména: mechanické vlastnosti nadložních a okolních hornin, geologické podmínky uložení, mocnost ložiska, mezný úhel vlivu, plošný rozsah vlivu dobývacích prací, hloubka ložiska pod povrchem, - 9 -
četnost dřívějších dobývacích prací u víceslojových ložisek, technologie dobývání užitkového nerostu, časový průběh a délka trvání pohybů. Pohyby rozrušeného nadloží se síří k povrchu po šikmých plochách, jejichž odklon od vodorovné roviny je dán tzv. úhlem vlivu (příp. mezným úhlem vlivu). Zpravidla ho značíme symbolem µ. Je to úhel, který ve zvolené svislé rovině svírá spojnice bodu, ležícího na okraji vyrubané plochy s uvažovaným bodem na povrchu. Obecně tedy platí, že za uvažovaným bodem na povrchu by se projevy hornické činnosti již neměly projevovat. Hloubka uložení ložiska pod povrchem má rozhodující vliv na rozsah i intenzitu deformací, vznikající vlivem hornické činnosti ( = dobývání), které se projeví na povrchu i na povrchových objektech, nacházejících se ve vlivné vzdálenosti. A opačně tedy samozřejmě platí, že dobývací práce se mohou k objektu, který nemá být ovlivněn, přiblížit pouze do vlivné vzdálenosti. U mocnějších ložisek, která jsou blízko pod povrchem (do 30m), dojde u nepevného nadloží k prolomení a vytvoří se tím propadlina, jejíž hloubka odpovídá vyrubané mocnosti ložiska. Tyto projevy hornické činnosti byly zjištěny v některých částech bývalých Jihomoravských lignitových dolů. Se zvětšující se hloubkou se mění charakter vlivů hornické činnosti tak, že se již nevyskytují propadliny a nálevky (pinky), vznikají však v závislosti na pevnosti nadložních vrstev trhliny příp. schodové deformace povrchu. Tyto deformace se vyskytují u ložisek, dobývaných v hloubkách 30m až 200m. Dobýváním se vytvoří na povrchu celkem pravidelná poklesová kotlina, porušovaná trhlinami nebo schodovými deformacemi. U hloubek ložisek větších než 200m pod povrchem dostává poklesová kotlina plynulejší tvar většinou bez větších deformací. Velikost poklesové kotliny je přímo závislá na hloubce uložení ložiska. Předběžný (prognozní) výpočet poklesů za použití výše určitých parametrů, tj. dobývané mocnosti a koeficientu dobývání ) byl proveden Knothe-ho metodou s použitím trojúhelníkového algoritmu pro ploše uložené sloje. 5,2. Teorie Knothe-ho metody. Velikost projevu poddolování je dána především mocností dobývané sloje, velikostí odrubané plochy, její hloubkou pod povrchem, dobývací metodou, vzdáleností povrchového modu od okra- - 10 -
je dobývané plochy a dobou od zahájení dobývání. Obecně tedy platí tato funkce: S = F ( m, a, e, t ), kde S... pokles bodu na povrchu, m... mocnost sloje, a... vliv dobývací metody ( součinitel dobývání ), e... účinkový faktor, t... vliv času od zahájení dobývání (časový součinitel). Obecný tvar výše uvedené funkce má pro praktický výpočet poklesů tento tvar: S = m. a. e. t, kde S. pokles bodu na povrchu, m.celková dobývaná mocnost (včetně např. proplástků apod.), a. koeficient dobývání, e. příčinkový koeficient a t. časový součinitel. Knothe vychází z předpokladu, že každá částice vyrubané hmoty p i vyvolá po dostatečně dlouhém čase určitý částečný pokles s i povrchového bodu s hodnotou: s i = p i q ( x i, y i ), kde q ( x i, y i ) je určitá funkce libovolného bodu v rovině x - y. Po vyrubání dostatečně velké plochy obdržíme konečný pokles S K bodu A S K = n i1 q ( x i, y i ) p i Maximální pokles S max nastane po dostatečně dlouhém čase po vyrubání celé sloje v rozsahu od - m do + m od uvažovaného bodu S max = q ( x, y) dx. dy Po vyrubání nekonečně velké plochy a po uplynutí dostatečně dlouhé doby platí, že S max = m. a. Míra konečného poklesu, který nastane po vyrubání sloje v rozmezí od a do b je S - 11 - K b f ( x) dx a
Tato křivka se nazývá křivkou vlivu. Na základě početního materiálu pozorování vlivu dobývání usoudil autor, že křivka má průběh velmi blízký Gaussově křivce h typu F( x) S e hx max, kde h míra přesnosti výpočtu. Tato rovnice dovoluje analýzu profilu poklesové kotliny v konečném tvaru. Plocha, která je ohraničena touto křivkou a osou X, může být nahrazena plochou trojúhelníka, jehož plocha je S max. Skutečná křivka vlivu má tvar f ( 0) S max h. Náhradou křivky, omezené trojúhelníkem, obdržíme ohraničený zásah vlivu na povrch do určité vzdálenosti r, rovnající se polovině základny trojúhelníka. Hodnota r se určí ze skutečnosti, že plocha trojúhelníku vlivu se rovná S max, tedy r h Vlivy do vzdálenosti r nazýváme hlavními vlivy a vlivy za touto hranicí pak vlivy okrajovými. Z hloubky dobývání a ze vzdálenosti dosahu hlavních vlivů můžeme stanovit úhel hlavních vlivů: tg 5,3. Intensita vlivů dobývání - poklesová kotlina. Po vyrubání předmětných ploch v jednotlivých slojích se v konečné fázi vytvoří poklesová kotlina, jejíž přepokládaný rozsah byl zakreslen do mapy izočar poklesů v měřítku 1 : 5 000 (příloha č. 3). Veškeré výpočty byly - s ohledem na úložné poměry - prováděny dle zásad, platných pro ploché uložení slojí. Rozsah vlivů byl určen ze známého vztahu r = h. cotg, kde r poloměr vlivu, h... hloubka sloje pod povrchem a µ průměrná hodnota mezného úhlu vlivu. - 12 - h r
Průměrný mezný úhel vlivu byl určen jako váhový průměr mezných úhlů v pokryvném a karbonském útvaru, kde váhy byly položeny rovny mohutnostem obou zmíněných geologických útvarů. Velikost mezného úhlu v pokryvném útvaru byla uvažována hodnotou 55, v karbonském pak 65. Pro výpočet naklonění dvou sousedních bodů bylo použito tohoto vzorce: k i D S S i, k i, k l, kde S i a S k... poklesy bodů i a k, l i,k... vzdálenost bodů i a k. Vodorovné přetvoření terénu lze určit z rozdílu posunů dvou sousedních bodů. Posun v obecném směru nutno ovšem předem rozložit do dvou na sebe kolmých směrů, rovnoběžných např. se soustavou souřadnic. Minimální poloměr zakřivení R min se dá např. vypočítat pro jednotlivé body ze vztahu R min 1 2 l i l i 1, 2 2, 3 2, 3 1, 2, kde l 1,2 a l 2,3... vzdálenost mezi sousedními body a i 2,3 a i 1,2... naklonění mezi určenými body. Ve smyslu ČSN 73 0039 lze plochy, ovlivněné dobývacími pracemi, zařadit dle velikosti některých prognozních deformací (naklonění i, vodorovné přetevoření a minimální poloměr zakřivení Rmin ) do pěti skupin. Pro informaci je zmíněná tabulka uvedena na str. 13. Zdůrazňuje se, že isočáry poklesů byly zkonstruovány na základě vydobytí výše uvedených porubů (str. 6 8). Mocnost slojí dle porubů je uvedena výše (str. 6 8), koeficient dobývání byl s ohledem velkou četnost dřívějších dobývacích prací zvolen v hodnotě a = 0,8, příčinkový koeficient (% plné účinné plochy) byl určen dle zvláštního programu na počítači a časový součinitel byl uvažován v hodnotě t = 1, tedy po úplném doznění. V karvinské části OKR se pro časové rozdělení vlivu dobývání volí tento časový součinitel: 1. rok po dobývání: 50% celkových vlivů, 2. rok po dobývání 30% celkových vlivů, - 13 -
Tab. 1 Skupiny stavenišť na poddolovaném území podle zadaných parametrů přetvoření terénu Parametr přetvoření terénu Řá- Skupin Vodorovné Poloměr Naklonění dek staveni poměrné zakřivení i v rad 2 ) přetvoření R v km 1 I 1 ) 7.10-3 R 3 i 10.10-3 2 II 7.10-3 5.10-3 3 R 7 0.10-3 i 8.10-3 3 III 5.10-3 3.10-3 7 R 12 8.10-3 i 5.10-3 4 IV 3.10-3 1.10-3 12 R 20 5.10-3 i 2.10-3 5 V 10-3 a méně 20 a více 2.10-3 a méně 1 ) Do skupiny I patří i staveniště s předpokládaným výskytem nespojitých přetvoření terénu podle bodu 1.1.2.17. Terenní stupně a vlny o výšce menší než 100 mm se zařadí do skupiny stavenišť II. O zatřídění staveniště podle tab. 1 rozhoduje nejméně příznivá hodnota parametru přetvoření terénu. 3. rok po dobývání 15% celkových vlivů a 4. rok po dobývání 5% celkových vlivů, což tedy znamená, že za čtyři roky po skončení dobývacích prací dojde k uklidnění terénu. Časový součinitel je s ohledem na výše uvedené 50% - 30% - 15% - 5%. Velmi důrazně se upozorňuje, že hranice dotčeného území (přílohy č. 3 a 4) není totožná s nulovou hranicí vlivů dobývání. Ve smyslu upozornění dopisem OBÚ v Ostravě (viz podklad v kapitole Úvod sub 6) je tato hranice totožná s hodnou poklesu 4 cm. 5,4. Vertikální pohyby v letech 1993 2011. Jak z výše uvedeného vyplývá, byla zájmová plocha v minulosti ve velmi intenzivních vlivů dobývání (přílohy č. 2 a č. 3). Pro srovnání prognozních a skutečných poklesů se na ovlivněných územích provádí různá geodetická měření, nejčastěji měření výšková (nivelace). Přes předmětnou plochu vede horkovod TEK ČSA. Nosné patky jeho vedení jsou minimálně od roku 1999 výškově pozorovány. Situace je zakreslena na přílohách č. 1, 2, 3 a 4. Níže v tab. č. 2 - jsou uvedeny výsledky poklesů zvolených výškových bodů: - 14 -
TAB. č. 2 č. bodu III/1999 V/2010 V/2010 XI/2011 III/1999 XI/2011 104.1 16 cm 1 cm 17 cm 108.1 39 cm 2 cm 41 cm 112.1 63 cm 3 cm 66 cm 118.1 83 cm 5 cm 88 cm 123.1 78 cm 5 cm 83 cm Z výsledků výškových měření vyplývá, že předmětná plocha, v minulosti hornickou činností silně ovlivněná, je v současné době prakticky v klidu. Hodnoty některých poklesů (body 104.1, 108.1, 112.1 a 123.1) jsou s ohledem na poměrně dlouhou trasu připojení v mezích středních chyb výškového měření. Lze tedy zcela odpovědně prohlásit, že předmětnou plochu je možno a také nutno zařadit do V. skupiny stavenišť ve smyslu ČSN 73 0039. 5,5. Plánované dobývací práce v letech 2014 ukončení těžby. Z výhledu hornické činnosti OKD je zřejmé, že těžební organizace nepředpokládá realizovat hornickou činnost v zájmové ploše nebo v její účinné vzdálenosti. Byly zpracovány výhledy poklesů, zakreslené na mapě izočar za období 2014 ukončení těžby (příloha č. 4.). Z nich vyplývá, že vlivy z hornické činnosti v uvedeném období skončí cca ve vzdálenosti 300 m od východní hranice předmětného území. Z praxe je známo, že vlivy hornické činnosti se ve velmi malých hodnotách mohou projevovat i po uplynutí 3-4 let od skončení dobývání. Z toho důvodu doporučuji, aby předmětné území bylo ve smyslu ČSN 73 0038 trvale zařazeno do V. skupiny stavenišť. 6. Závěr Pro případnou budoucí zástavbu doporučuji, aby před projektováním konkrétních objektů byl pro tyto stavby zpracován detailní báňský znalecký posudek. Důvodem je ověřená skutečnost, že plány dobývání podléhají určitým změnám. V detailním posudku je nutno posoudit, zda se jedná o stavby poměrně lehké nebo velmi těžké. V tom případě hraje určitou roli také únosnost zákla- - 15 -
dové půdy. Nelze také vyloučit odchylky od vlivů dle přílohy č. 4. Zejména v současné době, kdy je hlubinná těžba celosvětově a OKR nevyjímaje v jistém útlumu. Je ovšem možné, že tento stav je pouze dočasný a že v budoucnu dojde k určité renesanci hlubinného dobývání uhlí. Ukončení těžby v dané lokalitě se předpokládá v roce 2028. Je ovšem velmi pravděpodobné, že tento termín se může změnit. Tento odborný báňský znalecký posudek jsem podal jako znalec, jmenovaný rozhodnutím ministra spravedlnosti čj. ZT 1545/68 org. odbor ze dne 11. listopadu 1968 a znovu potvrzen rozhodnutím Krajského soudu v Ostravě čj. 1263/72 Kz ze dne 4. srpna 1972 pro základní obor těžba pro odvětví těžba uhlí se zvláštním zřetelem k otázkám vlivů poddolování na povrch. Znalecký úkon je zapsán pod poř. č. 279 znaleckého deníku. V Ostravě dne 15. ledna 2015