zabezpieczanie zabytkowych, wysokich komór w kopalni soli wieliczka
advertisement
Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej Nr 117 Studia i Materiały Nr 117 Nr 32 2006 górnictwo, zabezpieczenie wyrobisk zabytkowych Andrzej KAWALER*, Jan KUCHARZ**, Andrzej LASOŃ***, Józef SZCZAP* ZABEZPIECZANIE ZABYTKOWYCH, WYSOKICH KOMÓR W KOPALNI SOLI WIELICZKA W artykule przedstawiono skutki zaistnienia destrukcji w komorach o znacznej kubaturze w aspekcie warunków górniczych i geologicznych. W zasadniczej części artykułu przedstawiono sposoby ich zabezpieczania. 1. WSTĘP Spośród wielu wyrobisk górniczych Kopalni Soli Wieliczka do najciekawszych należą wyrobiska komorowe, szczególnie wielkogabarytowe. Komory te jednak ulegają niszczeniu. W wyniku wieloletnich obserwacji można określić mechanizmy ich niszczenia, które są pierwszym krokiem do prognozowania zagrożeń zawałowych i niezbędną informacją umożliwiającą monitorowanie stanu tych wyrobisk. Proces zagniatania komór jest stały, a charakter uszkodzeń uzależniony jest od wielu czynników, na który składają się głównie: – rodzaj złoża (pokładowe czy bryłowe), – sposób wyeksploatowania, – lokalizacja przestrzenna. Komory wysokie w większości powstały w wyniku eksploatacji soli w wielkich bryłach lub pokładach dużej miąższości. Bryły zbudowane są najczęściej z wytrzymałej soli zielonej, zwanej bryłową. Eksploatacja brył polegała na piętrowym wybieraniu soli z ich wnętrza. Dla ochrony wyrobiska pozostawiano płaszcz (łuskę) o różnej grubości. Zdarzało się, że miejscami sól zieloną wybrano do kontaktu z otaczającą skałą płonną, co znacznie osłabiło stateczność obiektu. Odsłonięte skały płonne ulegały wietrzeniu i stan obiektów ulegał systematycznemu pogarszaniu. Na pogarszanie stanu wpływała również eksploatacja innych blisko zalegających partii złoża. Postępująca eksploatacja i wietrzenie skał z czasem zmieniały charakter * KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, pl. Jana Pawła II nr 1, 50-136 Wrocław ** KS Wieliczka, Park Kingi 1, 32-020 Wieliczka *** AMC Kraków, ul. Niwy 21, 30-705 Kraków 134 naprężeń w pozostawionych płaszczach ochronnych i otaczających je skałach, co wpływało niekorzystnie na stan obiektów. W celu zapewnienia stateczności tych obiektów stosowano odpowiednie zabezpieczenia w postaci drewnianej obudowy podporowej (kratownice przestrzenne, kaszty i mury), a w niektórych przypadkach zabezpieczono je przez podsadzenie piaskiem poprzez otwory z powierzchni. Przykładem komór, w których zaobserwowano destrukcje i przeciwdziałano im w ostatnich latach, a obecnie wykonano ich zabezpieczenie są: komora Gołuchowskiego i komora Michałowice. 2. WARUNKI GÓRNICZE I GEOLOGICZNE KOPALNI SOLI WIELICZKA Złoże solne Kopalni Soli Wieliczka jest częścią mioceńskiej formacji solonośnej rozciągającej się wzdłuż brzegu Karpat fliszowych. W złożu solnym o pierwotnie niedużej miąższości osadów solnych doszło do tektonicznego zwiększenia miąższości przez sfałdowanie osadów przed czołem nasunięcia karpackiego. Cechą charakterystyczną tego złoża jest dwudzielność tektoniczna. W górnej części złoża występują utwory złoża bryłowego. Złoże bryłowe to zespół zubrów (utworów solnoilastych) z wkładkami iłowców marglistych i ciał solnych o różnych wielkościach, od ziaren do brył o wymiarach dochodzących do kilkudziesięciu metrów. Dolna pokładowa część złoża wielickiego zbudowana jest następująco: − pokład soli najstarszej, − przewarstwienie iłowców anhydrytowych, piaskowców i iłowców, − pokład soli zielonej, − pokład soli szybikowej, − kompleks soli spizowych przewarstwionych piaskowcami, mułowcami i iłowcami anhydrytowymi. Złoże pokładowe wykształcone jest tu w postaci dwóch łusek tektonicznych – południowej i centralnej, zbudowanych z pokładów soli kamiennej (głównie spizowej, a także szybikowej i zielonej pokładowej). Poszczególne pokłady soli poprzedzielane są przerostami skał płonnych typu iłowców anhydrytowych o różnej miąższości. Pokłady soli budujące łuskę południową zapadają na południe pod kątem rzędu 35–45°, natomiast utwory łuski centralnej charakteryzują się mniejszymi kątami upadu. Obie łuski tworzą rodzaj kieszeni wypełnionej utworami złoża bryłowego. Duże bryły soli zielonej, w których wybrano m.in. komorę Gołuchowskiego i komorę Michałowice, mają kształt zbliżony do wydłużonych soczewek [1, 5, 9]. Komora Gołuchowskiego zlokalizowana na III poziomie kopalni, w jej wschodniej części została wybrana w górnej części bryły soli zielonej laminowanej. W przekroju poziomym bryła ma kształt zbliżony do elipsy o dłuższej osi w kierunku E–W. Podobnie układa się laminacja soli. W przekroju pionowym w kierunku N–S bryła także charakteryzuje się regularnym eliptycznym kształtem, pochylona jest w kierunku 135 północnym. Laminacja także przebiega równolegle do krawędzi bryły. W przekroju pionowym prowadzonym w poprzek rozciągłości (w kierunku E–W) laminacja w bryle rozciąga się niemal pionowo. Obecne w soli zielonej laminy soli jarczystej są miejscami geomechanicznego osłabienia, co objawia się spękaniami ociosów. Kluczowym wyrobiskiem na etapie wybierania soli w komorze Gołuchowskiego był szybik Wałczyn. Obecnie szybik ten jest częściowo zasypany i generalnie niedostępny. W jego najbliższym otoczeniu i w filarze wpływów komory Gołuchowski na poziomie I zlokalizowane są m.in. komory Wałczyn, Zawachlary, Krupiński, Jan, Liszki, Wachlary, a także kilka komór niedostępnych, stanowiących zespół komór o niewielkiej wysokości, ale dużej powierzchni. Komory te znajdują się na północny wschód i północ od szybika Wałczyn, na głębokości około 18 m poniżej poz. I. Komory wyeksploatowano w pokładzie soli szybikowej metodą ręczną kawerniastą. Na poz. II wyższym znajduje się również kilka niewielkich, generalnie niedostępnych i niezinwentaryzowanych komór – prawdopodobnie w stanie zagrożenia zawałowego. Poziom II niższy w tym rejonie jest bardzo rozbudowany i tworzy go regularny system chodników (podłużni i poprzeczni) oraz komór (m.in. Wojtarowice, Lobkowicz i Mayer). Komora Wojtarowice uległa zawałowi, który „kominując” oparł się o złoże pokładowe, w którym wybrano komorę Liszki na poz. I. Podsadzka tej komory widoczna jest w stropie kopuły zawału. Komory Lobkowicz i Mayer są w stanie zagrożenia zawałowego, a na podstawie inwentaryzacji przeprowadzonej w połowie lat 90. XX wieku można uznać, że rozpoczął się w nich proces „kominowania” skał stropowych. Głównym wyrobiskiem poziomu III jest podłużnia Hauer, która krzyżuje się w obrębie komory z poprzecznią Wałczyn. Wzdłuż podłużni Hauer zlokalizowane są m.in.: komory Denko, Sartory I, Sartory II, Brygida, natomiast przy poprzeczni Wałczyn znajduje się komora Hrdina. W filarze wpływów komory Gołuchowskiego na poziomie IV zlokalizowane są zespoły komór Albrecht i Wüst. Są to komory niedostępne, częściowo podsadzone i w stanie zawałowym [1, 2, 4]. Komora Michałowice została wykonana w dużej bryle soli zielonej ZBt (kubaturę wyrobiska ocenia się na około 23000 m3). Bryła ta umiejscowiona jest w rejonie wyjątkowo dużej koncentracji brył soli zielonej typowej ZBt. Ta partia złoża bryłowego zaklinowana jest między dwoma łuskami złoża pokładowego. Dużą koncentrację brył w tym rejonie można zatem tłumaczyć intensywnymi ruchami tektonicznymi nadającymi ostateczny kształt złożu. Na podstawie badań i obserwacji poczynionych w czasie wykonywania robót zabezpieczających stwierdzono, że skorupa solna komory Michałowice jest stosunkowo cienka, w granicach od kilkudziesięciu centymetrów do 3,5 m. Obserwując laminację bryły komory można zauważyć duże jej urozmaicenie oraz nierównomierny jej przebieg. Zmienność laminacji bryły komory Michałowice praktycznie uniemożliwia wyznaczenie nawet przybliżonego przebiegu rozwarstwień. 136 Spągowe partie komory nie wykazują rozbudowanej siatki spękań, są stabilne. Mocnym podłożem dla bryły komory Michałowice są utwory złoża pokładowego, które w postaci pokładów soli spizowej umiejscowione są 6–15 m poniżej spągu komory. Spąg komory jest także po części utworem nasypowym, a miąższość nasypu stwierdzona w południowo-zachodnim narożniku wynosi około 1 m. Wynikiem koncentracji brył i prowadzonej tu od wieków eksploatacji jest bliskie sąsiedztwo poszczególnych wyrobisk, co ma szczególne znaczenie w przypadku bardzo dużych komór – Michałowice, Drozdowice I, Czaśniki i Urszula Dolna. Z całej tej grupy dostępna pozostała tylko komora Michałowice. Pozostałe podsadzono w różnych etapach eksploatacji złoża. Ich rozmieszczenie, kształt, wielkość, stopień podsadzenia i ewentualne występujące w nich zjawiska hydrogeologiczne są tylko hipotetyczne, po części oparte na materiałach z XIX wieku [5, 6, 9]. 3. DESTRUKCJE W WYROBISKACH O ZNACZNEJ KUBATURZE I SPOSOBY ICH ZABEZPIECZANIA Wyrobiska komorowe charakteryzują się w większości przypadków połogim ociosem północnym. W komorach wykonanych w bryłach soli mechanizm niszczenia rozpoczyna się od ociosów, stanowiących podporę dla rozległych i dużej miąższości stropów. Pierwszym objawem rozpoczęcia się procesu niszczenia komór złoża bryłowego jest wygniatanie „klina” na kontakcie stropu i ociosu północnego oraz pojawianie się spękań i rozwarstwień ociosu południowego, a w kolejnej fazie również północnego. W wyniku osłabienia podporności ociosów następuje odspojenie „czapy stropowej”, a następnie obwał stropu. Powstanie szczelin umożliwia kontakt iłowców, wrażliwych na zmiany wilgoci, z atmosferą kopalnianą, co powoduje ich wietrzenie. Innym czynnikiem przyśpieszającym destrukcje komór, szczególnie w wyeksploatowanych bryłach jest fakt częstego przerwania ciągłości płaszcza ochronnego, co z uwagi na położenie brył w złożu wielickim najczęściej występuje na kontakcie ociosu południowego ze stropem (np. komora Gołuchowskiego). Komora Gołuchowskiego została wybrana w bryle soli zielonej laminowanej, którą odkryto w połowie XVII wieku podczas głębienia szybika Wałczyn. Z dolnej części szybika wykonano w kierunku północnym dwa chodniki rozpoznawcze, którymi natrafiono na dolną część bryły soli zielonej. Sól z dolnej części bryły eksploatowano przez prawie sto lat. Tak powstała komora Wałczyn zwana później Wałczynem Głębszym, a obecnie Wałczynem Dolnym [8]. W drugim dziesięcioleciu XVIII wieku z szybika Wałczyn wykonano, 10 m powyżej obecnego poz. III kopalni, chodnik rozpoznawczy w kierunku północnym. Na osiemnastym metrze napotkano bryłę solną eksploatowaną od kilku dziesięcioleci w jej dolnej części (Wałczyn Głębszy). Eksploatację górnej części bryły zaczęto przygotowywać w 1733 roku. Przez dziesięciolecia trwała intensywna eksploatacja. 137 W połowie XVIII wieku komora miała około 10 m wysokości, 28 m długości i 15 m szerokości. Przed 1763 rokiem dla odstawy urobku wykonano chodnik 10 m niżej, tj. na wysokości dzisiejszego spągu komory Gołuchowskiego. Po czym eksploatację podnożną prowadzono do 1770 roku. Komorę Gołuchowskiego od komory Wałczyn Głębszy oddzielała pozostawiona kilkumetrowa półka. W pierwszych dziesięcioleciach w komorze Gołuchowskiego nie było żadnego wyposażenia. Komora Wałczyn Głębszy negatywnie oddziaływała na komorę Gołuchowskiego. W obawie przed destrukcyjnym działaniem postanowiono komorę podsadzić. W tym celu przed rokiem 1832 przebito przez półkę szybik zlokalizowany w pobliżu ociosu północnego. Służyl on najprawdopodobniej do wypełniania podsadzką suchą zagrażającego wyrobiska. W latach sześćdziesiątych XIX wieku na poziomie III kopalni założono kolej żelazną. Komora Gołuchowskiego z racji położenia na linii podłużni Hauer, głównego traktu komunikacyjnego ze wschodu na zachód oraz na skrzyżowaniu dochodzącej od północy poprzeczni Wałczyn prowadzącej do szybu Regis stała się ważnym węzłem komunikacyjnym i urządzono w niej dworzec. Na południe od torów w linii wschód– zachód wykonano obudowę drewnianą. Stanowiły ją filary złożone z wiązek 4 lub 6 stojaków ustawione w kilkumetrowej odleglości. Brak jest informacji czy ww. obudowa miała zabezpieczać fragment komory, czy tez wykonano ją w celu wystroju. Na przełomie XIX i XX stulecia na ociosach pojawiły się zarysowania, szczególnie na ociosie południowym. Zdecydowano się wówczas na zabezpieczenie komory oryginalną konstrukcją drewnianą, która obok funkcji wzmacniającej stanowi przykład umiejętności ówczesnych inżynierów i cieśli górniczych. Po uzyskaniu przez Polskę niepodległości komora została wyłączona z trasy turystycznej. Odtąd komora pełniła już tylko funkcję komunikacyjną. Nadal jednak w komorze stwierdzano wzmożone oddziaływanie górotworu. Było ono na tyle intensywne, że drewnianą konstrukcję trzeba było wzmocnić w dolnej części zastrzałami, a w górnej części dłużycami przeciwdziałającymi wyboczeniom wiązek stojaków. Ocios północny wzmocniono dodatkowymi stojakami i wykładką z „fosztów”. Najprawdopodobniej w okresie międzywojennym ustawiono też trzy kaszty przy ociosie południowym w celu podparcia jego nawisu. Kaszty te nie dały pozytywnego rezultatu. Systematycznemu pogarszaniu ulegał stan techniczny komory. Prowadzone w latach sześćdziesiątych XX w. obserwacje wykazują stopniowe powiększanie się szczelin i pojawianie nowych spękań w ociosie południowym i zachodnim. Wyboczeniom i lokalnym destrukcjom ulegała obudowa podporowa. Jesienią 1998 roku wystąpił duży obwał łuski ze stropu. Obudowa została całkowicie zniszczona. Komora Michałowice została wybrana w latach 1717–1761 [5, 9]. Komora Urszula i Michałowice w I połowie XIX wieku znajdowały się na początku trasy turystycznej przebiegającej wówczas schodami i tarasami do dalszych partii. W tym czasie komora Michałowice, z uwagi na nachylenie została wzmocniona murami oporowymi z kostek solnych wiązanych cementem. W latach 1871–1872 z powodu spękania 138 stropu, część komory została podparta konstrukcją drewnianą złożoną z dwóch potężnych filarów wiązkowych z okrąglaków, które spięto obejmami i klamrami stalowymi. Przed przemieszczaniem i wyboczeniem filary zabezpieczono ukośnymi podporami zaklinowanymi w spodku komory, rozporami poziomymi na czterech wysokościach i krzyżulcami rozpartymi o stropoocios. W I dziesięcioleciu XX wieku uzupełniono konstrukcję podporową w części zachodniej komory, poprzez zabudowę dwóch oddzielnych kratownic przestrzennych, przy ociosie północnym i południowym. Kratownice te później połączono poziomymi rozporami. Strop dodatkowo zabezpieczono kasztami, a ociosy w górnej części zyskały konstrukcję osłonową. Powstało w ten sposób unikalne dzieło górniczej sztuki ciesielskiej. Równocześnie murami oporowymi wzmocniono ściany okalające dolną część komory, obmurowano podium dla orkiestry i obudowano chodnik Rarańcza na odcinku przebiegu przez komorę. W latach 1961–1963 konstrukcję drewnianą, po dalszej destrukcji, poddano naprawie i wzmocnieniu, bez znaczniejszych zmian wyglądu. Ze względu na znaczne pogorszenie się stanu technicznego komory Michałowice, w tym jej obudowy, a tym samym możliwość powstania zagrożenia zawałowego została ona w 1972 roku wyłączona z ruchu turystycznego. Do prac zabezpieczających w komorze przystąpiono w roku 1993. Prace te z przerwami trwają do dnia dzisiejszego. 4. AKTUALNE SPOSOBY ZABEZPIECZANIA WYSOKICH KOMÓR Stan komory Gołuchowskiego po obwale w 1998 r. i stan komory Michałowice były czynnikami zastosowania do ich zabezpieczenia dwóch rodzajów obudów [4, 6]: – obudowy kotwowej, w postaci długich kotew szkło-epoksydowych, utwierdzanych w górotworze spoiwem mineralnym, – obudowy podporowej, w postaci zrekonstruowanej kratownicy, w przypadku komory Gołuchowskiego, która obok przenoszenia założonego obciążenia stropu spełniać będzie funkcję wystroju i w przypadku komory Michałowice, w której istniejąca obudowa jest wzmacniana poprzez zabudowę nowych ram i naprawę istniejących. 4.1. OBUDOWA KOMORY GOŁUCHOWSKIEGO Zasadnicze znaczenie dla stateczności komory Gołuchowskiego ma zabezpieczenie stropu i przewieszonego w kierunku północnym ociosu południowego. Z uwagi na wykształcenie geologiczne i parametry geotechniczne skał budujących strop komory, do jego zabezpieczenia dobrano kotwy szkło-epoksydowe o długości 5 do 10 m, które zabudowano w siatce trójkąta równobocznego o boku 1 m, przy czym w południowej części stropu, rozpoczynając od podłużnej osi komory, kotwy zabudowywano 139 wachlarzowo nadając im coraz większe nachylenie 5–30° w kierunku wschodnim, z uwagi na kierunek laminacji bryły soli zielonej. Zabezpieczenie ociosu południowego wykonano po jego niewielkiej przybierce i po wypełnieniu pianą cementową szczeliny, która powstała na granicy bryły solnej i skał płonnych. Ocios południowy zabezpieczono obudową kotwową z żerdzi szkłoepoksydowych o długości 6 m. Kotwy zabudowano w siatce kwadratowej o boku 1,5 m, wachlarzowo, od poziomu w części przyspągowej z odchyleniem do góry. Ocios północny komory został zabezpieczony kotwami szkłoepoksydowymi o długościach 6 m w części górnej i 8 m w dolnej. Zastosowano tu różne siatki kotwienia: – kwadratowe o bokach: 1 m i 1,5 m, – trójkątów równobocznych o bokach: 1 m i 1,5 m, – trójkąta równoramiennego o podstawie 1,5 m i ramionach 1,75 m (lokalnie). Kierunek zabudowy kotew był prostopadły do ociosu. Kotwy w górotworze osadzano na spoiwie magnezytowym i spoiwie typu KL. Z uwagi na wydłużony kształt komory oraz laminację bryły, w której wykonano przedmiotową komorę ocios wschodni i zachodni nie zostały zabezpieczone obudową kotwową. Zgodnie z wytycznymi historyczno-konserwatorskimi końcówki zabudowanych kotew na licach zostały zamaskowane masami o kolorystyce dobranej do koloru skały. Obudowę podporową komory Gołuchowskiego w postaci kratownicy przestrzennej wykonano z uwagi na znaczny zakres zjawisk destrukcyjnych w jej otoczeniu, zwłaszcza skał stropowych i z uwagi na rekonstrukcję zniszczonej obudowy. Kratownicę stanowi trzypiętrowa konstrukcja drewniana. Wysokość piętra I (przyspągowego) wynosi 6 m, wysokość piętra II (środkowego) wynosi 5 m i wysokość piętra III (przystropowego) waha się w granicach 3 do 5 m. Kratownica ta składa się z 12 pełnych ram (rys. 1) i ramy „niepełnej”. Ramy kratownicy poza stabilnymi węzłami zostały usztywnione zastrzałami. Po długości ramy zostały ze sobą połączone za pośrednictwem wzdłużnic. Głównymi elementami nośnymi są wiązki stojaków posadowione na betonowych stopach fundamentowych. Zabudowa wiązek jest pionowa. Poza wiązkami stojaków elementami nośnymi są zastrzały pietra I i II oraz poprzecznice dolne w głównej części kratownicy. Pozostałe elementy kratownicy spełniają funkcję stabilizacyjną i w stanie idealnej zabudowy nie przenoszą naprężeń. Obudowa ta wykonana jest z kwadraciaków 250×250 mm, z drewna sosnowego lub świerkowego. Wiązki jej stojaków generalnie składają się z czterech kwadraciaków (w układzie 2×2). W centralnej części kratownicy (nawiązując do wyglądu kratownicy dotychczasowej) zastosowano podwójny rozstaw wiązek i zaprojektowano wiązki składające się z sześciu kwadraciaków. Pozostałe elementy nośne (tj. środkowa wiązka II piętra w części centralnej, zastrzały i poprzecznice) 140 składają się z dwóch kwadraciaków. Poprzecznice, wzdłużnice i stropnice w całej kratownicy stanowią podwójne ciągi kwadraciaków. Zastrzały III piętra i w części bocznej I i II piętra wykonane są z pojedynczych kwadraciaków. Rys. 1. Rama drewnianej obudowy podporowej w komorze Gołuchowskiego Fig. 1. Frame of wooden lining in Gołuchowski chamber Wiązki stojaków i zastrzałów nośnych z poprzecznicami i wzdłużnicami łączone są za pośrednictwem wpustów. Pozostałe zastrzały łączone są kołkami spinającymi, wykonanymi z twardego drewna, osadzanymi na klej. Poprzecznice, wzdłużnice i stropnice składają się z dwóch ciągów drewnianych dłużyc. W węzłach łączą się wycięciami. Zastrzały nośne (I i II piętra kratownicy w części głównej) stanowią dwie dłużyce połączone ze sobą dwoma kołkami rozmieszczonymi na 1/3 i 2/3 długości. 141 Elementy składane z kwadraciaków (wiązki), w celu zapewnienia wytrzymałości wyboczeniowej, spinane są ze sobą co 2 m kołkami z twardego drewna osadzanymi na klej i/lub obejmami stalowymi ściąganymi śrubami na przeciwnych narożnikach. Wybicie w stropie, poza obudową kotwową zabezpieczono przez wypełnienie wolnej przestrzeni drewnem, które jest wsparte na stropnicach kratownicy. W celu zapewnienia podporności i stateczności kratownicy należało odpowiednio przygotować i zestalić sztuczny spodek komory. W tym celu podsadzono pustki występujące pod półką solną i utwardzono nasyp pod stopy fundamentowe. Obudowa podporowa (kratownica) w komorze Gołuchowskiego wg projektu może przenieść obciążenie warstwy skał stropowych o grubości 5 m, co w połączeniu z obudową kotwową powinno zapewnić jej stateczność na długi okres. 4.2. OBUDOWA KOMORY MICHAŁOWICE W komorze Michałowice dotychczas dokonano zabezpieczenia jej wschodniej części w stropie i ociosach obudową kotwową. W części wschodniej nie ma obudowy drewnianej. Strop w tym rejonie zabezpieczono kotwami szklano-epoksydowymi o długości 10 m, rozmieszczonymi w siatce kwadratowej o boku 1 m a ociosy kotwami o długości 6 m rozmieszczonymi w siatce kwadratowej o boku 1,5 m kotwy osadzono w górotworze na spoiwo magnezytowe. Kotwieniem objęto również zachodnią część komory. W stropie kotwy zabudowano w sposób krzyżowy, pod kątem 30–40°. Ocios południowy, ze względu na jego stan techniczny na odcinku do krawędzi wschodniej komory Urszula, zabezpieczono kotwami o długości 10 m, w kwadratowej siatce kotwienia o boku 1 m. W celu wzmocnienia i uszczelnienia ociosu południowego komory od 1998 roku prowadzone są prace związane z zatłaczaniem (iniekcją) w górotwór spoiwa o nazwie Durofoam (jednoskładnikowa niepalna pianka cementowa). Ocios północny zabezpieczono przez wypełnienie istniejących kasztów ażurowych gruzem z przybierki i zainiekowano pianobetonem. Dostępne fragmenty ociosu zabezpieczono kotwami o długości 6 m rozmieszczonymi w siatce kwadratowej o długości boku 2 m. W trakcie wykonywania kotwienia w części zachodniej komory po demontażu fragmentów wykładki drewnianej stropu stwierdzono, że od calizny stropu odspojony jest jej duży fragment dochodzący miejscami do grubości powyżej 1,5 m. Odspojenie to przebiega z kierunku południowego od linii dłuższej osi komory do ociosu północnego, gdzie się wyklinowuje. Ten fragment stropu i ociosu północnego zabezpiecza się sukcesywnie, po usunięciu fragmentów odspojenia, kotwami szkłoepoksydowymi o długości do 10 m. Wzmocnienie drewnianej obudowy podporowej w postaci przestrzennej kratownicy polegało na zagęszczeniu istniejącej obudowy przez zabudowę między istniejącymi ramami nowych ram. Ramy istniejące są naprawiane przez wymianę 142 zniszczonych elementów i zabudowę w ich konstrukcji dodatkowych nowych elementów. Kratownica po wzmocnieniu będzie składała się z sześciu ram. Asymetria kratownicy w postaci znacznego odchylenia od pionu stojaków oraz nieliniowy układ węzłów są powodem zabudowy wiązek stojaków o znacznych rozmiarach poprzecznych. Główne wiązki stojaków składają się z 12 kwadraciaków 300 mm w układzie 4×3 (rys. 2). Rys. 2. Rama drewnianej obudowy podporowej w komorze Michałowice Fig. 2. Frame of wooden lining in Michałowice chamber 143 W piętrach II i III główne wiązki posadowione są na wiązkach piętra I i składają się z tej samej liczby kwadraciaków. Ponadto w piętrze II zaprojektowano dwa układy zastrzałów nośnych (1×3) wzmocnionych poprzeczkami, które wsparte są na wiązkach (3×4). W piętrze III nad wierzchołkami zastrzałów i w piętrze IV zaprojektowano wiązki składające się z sześciu stojaków (2×3). Caliznę skalną w spągu stwierdzono dopiero na głębokości ok. 4 m. Utwierdzenie wiązek stojaków I piętra kratownicy zaprojektowano na stopach żelbetowych, które posadowione są w wykopach o głębokości do 4,0 m na caliźnie. W celu niedopuszczenia do ewentualnego osuwania się stóp fundamentowych zaproponowano zastosowanie kotew rurowych o średnicy ok. φ 50 mm i długości 1,5 m, które osadzono w caliźnie do głębokości 1 m. Wykopy nad stopami fundamentowymi wypełniono gruzem solnym zmieszanym ze spoiwem mineralnym (teksilem) w stosunku 4:1. Wzmocnienie obudowy w linii filarów drewnianych polegało na zabudowie jednowarstwowej wiązki składającej się z pięciu stojaków (1×5) w I piętrze, przy ociosie północnym trzech układów zastrzałów nośnych [2(1×5)] w piętrze II i obudowy „koszykowej” w piętrach III i IV. Dla spinania wiązek wielowarstwowych (głównie stojaków) zaprojektowano obejmy wykonane z ceownika 100 ze stali 18G2A. Każda obejma składa się z czterech beleczek dobieranych do rozmiarów poprzecznych wiązki. Beleczki zakończone są ukośnie przyspawanymi kołnierzami. W celu ściśnięcia wiązki skręca się śruby łączące beleczki. Spinanie wiązek obejmami ma tę zaletę, że można spinać nimi nawet elementy z drewna wilgotnego a w miarę ich wysychania dokręcać śruby. Dla spinania wiązek jednowarstwowych (głównie wzdłużnice i poprzecznice) zaprojektowano śruby dwustronne (szpilki). Obudowa podporowa w komorze Michałowice wg projektu może przenieść obciążenie warstwy skał stropowych o grubości 10 m, co w połączeniu z obudową kotwową powinno zapewnić jej stateczność na długie lata. 5. PODSUMOWANIE Jak przedstawiono na przykładzie komór Gołuchowskiego i Michałowice, zabezpieczenie wysokich komór obudową kotwową i podporową powinno zapewnić ich stateczność na długi okres. Po zakończeniu prac zabezpieczających komora Michałowice zostanie przywrócona do Trasy Turystycznej w KS Wieliczka, a ponadto po zrealizowaniu planowanych prac adaptacyjnych uruchomione zostanie historyczne połączenie jej z poziomem I (z komorą Urszula Górna). Stan zabezpieczenia komory Gołuchowskiego pozwoli na włączenie jej do planowanego odtworzenia historycznego transportu kolejowego na poz. III kopalni. 144 LITERATURA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] BUTRA J. i in., Analiza stanu geotechnicznego komory Gołuchowski, z podaniem koncepcji ostatecznego zabezpieczenia. Praca niepublikowana ZBiPM Cuprum, Wrocław 1987. DĘBKOWSKI R. i in., Analiza stanu technicznego komory Gołuchowski na poz. III KS Wieliczka. Praca niepublikowana CBPM Cuprum, Wrocław 1997. DĘBKOWSKI R. i in., Projekt techniczny zabezpieczenia komory Gołuchowski. Część I – Zabezpieczenie stropu we wschodniej części komory. Praca niepublikowana CBPM Cuprum, Wrocław 1998. DĘBKOWSKI R. i in., Projekt techniczny zabezpieczenia komory Gołuchowskiego (z bieżącymi aktualizacjami). Praca niepublikowana CBPM Cuprum, Wrocław 1999. GOŁDA J. Rozpoznanie budowy geologicznej oraz warunków hydrogeologicznych w otoczeniu komory Michałowice. Praca niepublikowana OBR GSChem CHEMKOP, Kraków 1991. PARCHANOWICZ J. i in., Analiza dalszych prac zabezpieczających w komorze Michałowice w aspekcie przeprowadzonego w trakcie dotychczasowych prac zabezpieczających, rozpoznania warunków geologiczno-górniczych otoczenia komory oraz ustaleń aktualnie posiadanego przez kopalnię projektu technicznego zabezpieczenia komory. Praca niepublikowana CBPM Cuprum, Wrocław 2000. PARCHANOWICZ J. i in., Projekt techniczny – uzupełniającego zabezpieczenia górniczego centralnego rejonu komory Michałowice w aspekcie planowanego udostępnienia jej wschodniej części dla Ruchu Turystycznego. Praca niepublikowana CBPM Cuprum, Wrocław 2003. PRACA ZBIOROWA, Studium historyczno-konserwatorskie komory Agenora Gołuchowskiego na poziomie III Kopalni Soli Wieliczka. Praca niepublikowana MŻK, Wieliczka 1999. Materiały źródłowe KS Wieliczka dotyczące budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych w najbliższym sąsiedztwie komory Gołuchowskiego i komory Michałowice. PROTECTION OF MONUMENTAL HIGH CHAMBERS IN WIELICZKA SALT MINE The paper presents the results of destruction in great cubature chambers in aspect of mining and geological conditions. The ways how to protect them are also presented.
