KRITICKÁ MÍSTA NA LOKALIT ISTÁ, DL JERONÝM CRITICAL PLACES IN THE LOCALITY OF ISTÁ, JERONÝM MINE Radovan Kukutsch 1 , Petr Žrek 2, Robert Koínek 2, Marek Augustin 2 Abstrakt Cílem píspvku je definování a popis kritických míst, nebo vlivem mnoha initel je horninový masiv rozrušený a jedná se tak o dl s výskytem nkolika míst s potenciáln sníženou stabilitou. Kritická místa mžeme spatovat jednak v samotném podzemí, ale i na povrchu v podob povrchových útvar po ukonení báské innosti. Po celou adu let, kdy komplex dlních dl Dl Jeroným byl nepístupný, docházelo k devastaci dlních prostor a to jak z dvod zvýšení dopravy na silnici . II/210, neudržováním devné výztuže, díky níž docházelo k jejímu zborcení a následn závalm, tak i samotnými závaly, což v dsledku znamenalo omezení vtrání a odtok vody z podzemí. Nejen tyto faktory, ale i další pisply ke vzniku nových, p. rozvoji stávajících kritických míst, o kterých pojednává tento lánek. Abstract The goal of the contribution is to define and describe critical places, because due to many factors, the rock mass is disturbed, and this is the case of a mine where there are several places with potentially reduced stability. The critical places can be met both underground and on the surface in a form of surface features after the cessation of mining activity. After many years, the complex of mining workings of Jerome Mine was unavailable; there was devastation of mining areas, both for reasons of increased traffic on highway No. II/210, no keeping of wooden supports, which occurred due to its collapse and then pile up, and cave-ins themselves, which resulted in a reduction of ventilation and drainage of water from underground. Not only these factors but also further contributed to the emergence of new and existing development of critical places, referred to in this article. Klíová slova Dl Jeroným, kritická místa, stabilita
1 Úvod Nemovitá národní kulturní památka Dl Jeroným se nachází v k. ú. istá, asi 8 km západn od Horního Slavkova, v okrese Sokolov. Jedná se o komplex opuštných a starých dlních dl: chodeb a dobývek rzného smru a sklonu, vertikálních a šikmých dlních dl, jámy (šachtice) Jeroným a odvodovací štoly Jeroným. Všechna tato dlní díla vznikla v souvislosti s dobýváním cínové rudy a jejich poátky lze datovat do 15. století. - 23 -
Komplex dlních dl Dolu Jeroným je lenn na dv samostatné ásti: Stará dlní díla (SDD) v severozápadní oblasti celého komplexu, tvoící samostatnou ást dlních dl. Jde zejm o nejstarší dochovanou ást památky, kterou objevil v roce 1982 p. František Baroch z Pramen. Tato ást památky byla ve správ MŽP R. Opuštná dlní díla (ODD) pedstavují prostorov nejvtší ást památky. Zahrnují jámu (šachtici) Jeroným, komplex dlních prostor, pevážn v podob vytžených komor a šiin a odvodovací štolu Jeroným o délce 396 m. Tato ást památky je v souasné dob ve správ Krajského muzea Sokolov. Oblast ODD je nyní díky komplexnímu geomechanickému monitoringu lépe prozkoumána a zdokumentována než v roce 2001. V souasné dob spadají již ob ásti památky pod jednoho vlastníka a práce, které kdysi na obou oblastech technické kulturní památky probíhaly oddlen, již probíhají ve vzájemné koordinaci a smují k témuž cíli. V lánku je popsáno nkolik typ kritických míst s uvedením píklad, piemž se jedná o: x zbytkové pilíe; x závaly; x dlní vody; x povrchové útvary; x komunikaci . II/210.
2 Kritická místa v podzemí
Obr. 1 Prostorová dispozice Dolu Jeroným v. kritických míst
Pedmtem obr. 1 je zjednodušená prostorová dispozice Dolu Jeroným, ásti ODD, obohacená o výet dále uvedených kritických a relativn kritických míst. Pro poteby tohoto píspvku zavádíme pojem relativn kritické místo, tj. jedná se o místo, kde jsou zmny v chování horského masivu v krátkém asovém období stží pozorovatelné, jde pouze o vyjádení hypotéz a vystižení možných dsledk pi výrazném porušení stability dlního díla. Z druhé strany kritickým místem rozumíme místo, kde jsou z krátkodobého hlediska zmny v chování masivu pozorovatelné. Jak je patrné z úvodu tohoto píspvku, kritická míst se až výjimku v podob povrchových útvar a silnice vyskytují výhradn v podzemí, avšak mohou mít dopad i na povrch. Prostorová rozlehlost tohoto dlního díla je v porovnání s obdobnými dlními díly znaná, pesto mžeme íci, že kritická místa - 24 -
v podzemí, opomeneme-li problematiku dlních vod, jsou situována výhradn na úrovni horního patra, tj. v komorách K1, K4 a ásti komory K3, která se rozprostírá i na úrovni štolového patra. Jako kritické místo lze oznait místo tzv. mstku – bod 1 a závaly v komoe K3, K4 – body 3 a 4 (Kukutsch et al., 2006). Ostatní místa lze oznait jako „relativn“ kritická. Mezi tato místa patí místa oznaená bod 2 a dále body 5 a 6, vztahující k veškerým dlním vodám, resp. povrchovým útvarm nad Dolem Jeroným.
2.1 Zbytkové pilíe komory K1 Puklinová tektonika projevující se na zbytkových pilíích komory K 1, u které již pi první rekognoskaci in situ byl vysloven pedpoklad, že se jedná o tektoniku recentní, vyvolanou pravdpodobn antropogenními vlivy a kolísáním úrovn hladiny dlních vod, má zásadní vliv na stabilitu komory K 1. Tyto tahové trhliny kopírují zhruba smry pirozené tektoniky. Na rozdíl od ní jsou však pevážn nerovné, neprbžné až zpeené s výrazn vyšší etností (3–5/m), nkteré znan rozevené (1–5 mm) a erstvé, bez jílového povlaku. Nejvýraznjší je tato skutenost patrná na zbytkovém pilíi o prmru asi 1 m situovaném u paty nasypané hlušiny v malé komoe východn od K1, tzv. „mstku“. Vyskytuje se zde systém rozevených (až 5 mm) tahových trhlin v pilíi i pov okolo pilíe (obr. 2) Tahová puklina za „mstkem“ je nyní trvale nepístupná, nebo se toto místo nachází za zbytkovým klenbovým pilíem, který je siln porušen (obr. 3).
Obr. 2 Píklad trhliny v okolí pilíe
Obr. 3 Porušený klenbový pilí – mstek
Významným faktorem negativn ovlivujícím stabilitu pilí v komoe K1 je také kolísání vodní hladiny, což se nejvýraznji projevuje u výše uvedeného mstku. V tomto míst je možné oekávat až celkovou devastaci klenby a následn i pilíe s pilehlým okolím. Do kategorie relativn kritických míst je nutné zahrnout osypový kužel v komoe K1 – bod 2, který pispívá k rozvoji tektoniky. Provedená mení prokázala, že k dynamickému vývoji disjunktivní tektoniky dochází pedevším v komoe K1 na zbytkových pilíích (Žrek - 25 -
et al., 2006). Dá se pedpokládat, že tyto projevy jsou podmínny stihovým zatížením antropogenním odvalovým materiálem, který byl do komory K1 sypán v 70. letech 20. století.
2.2 Závaly Problematika komor K3 a K4 spoívá v závalech, piemž do komory K3 ústí jeden zával a do komory K4 ústí dva závaly obsahující rulový materiál. Je to neklamný signál prolomení strop u tchto komor, pípadn materiálu z výše položených dlních dl. Lze pedpokládat, že se jedná o závaly, které by mohly dosáhnout až na povrch. U ústí komory K3 jsou patrné lokální opady stropu a ásten bok. V samotné K3 jsou patrny již opady velkého rozsahu. Nejvtší opady podél tektoniky K3 zasahují k mícím profilm úrovn hladiny dlních vod V3 a V4 (Kukutsch et al., 2010). Komora K3 je komorou s velkým závalovým prostorem a pesn alokování konc a zdokumentování tchto zával je složité. Navzdory tmto skutenostem je znám pibližný prbh a vedení této komory. Vezmeme-li v úvahu závaly, komora K3 je dovrchním prostorovým dlním dílem a existuje zde hypotéza, že se nejvyšší bod komory K3 mže nacházet velmi blízko povrchu. Obdobn stejn tak jako i v komoe K4. Stanovení postupu pi vypoádání se se závaly nebude zcela jist jednoduchou záležitostí. Je velmi obtížné stanovit, v jakém procentuálním pomru jsou v souasné dob zavalené a volné prostory. Na základ srovnání s mapovými podklady lze vyslovit názor, že se jedná o pomr ísel 75 % volné prostory a 25 % zavalené nebo zatím nepístupné prostory. Pevážná ást nepístupných prostor bude s nejvtší pravdpodobností pedstavovat úpadní pokraování souasných pístupných prostor. Uritý geomechanicky vyrovnaný stav v souasné dob se zcela jist bude mnit, když se pistoupí k odtžování zával a osypového kuželu. Pi tomto pohledu je pak zejmé, že problematiku pomrn rozsáhlých zával nad i pod pístupnými dlními díly nelze podceovat.
2.3 Dlní vody Neznámou skuteností v problematice dlních vod (obr. 4) je neznalost stavu horninového masivu mezi oblastmi ODD a SDD (Koínek a Žrek, 1999). Mapové podklady, které jsou k dispozici, nezaznamenávají v tomto prostoru žádná dlní díla, ale jejich existenci, by i ve form ástených nebo úplných zával, nelze vylouit. Pokud existují, pedstavují (krom tektonických diskontinuit) preferenní cesty pro prsak podzemních vod. Tyto preferenní cesty se v reologickém pojetí mohou mnit podle konsolidace materiálu, jeho zanášení a utsování jemnozrnObr. 4 innost vod – pokles hladiny v komoe K3 ným splachem, sufózí apod. Dokladem innosti vody je nap. Ddiná štola Jeroným, která ve své historické podob byla fáratelná ješt v 70. letech 20. století. V souasnosti je štola pln rekonstruována, resp. nov vyražena (obtínka závalu) v oteveném obloukovém profilu s ocelovou výztuží. D- 26 -
vodem znepístupnní štoly bylo hluboké zaboení stropu pvodní štoly v délce cca 120 m (konce závalu). Charakter závalu štoly svdil o tom, že k závalu nedošlo pouze díky napovému a deformanímu stavu masivu, ale i díky proudovému tlaku prosakující vody a sufózi prachovité a jílové složky horninového prostedí v kontaktní zón ložiska (oslabování horninového skeletu). Pi hodnocení neznámých skuteností je zde zapotebí upozornit na rizika, která vyplývají z možných negativních úink statického a proudového (hydrodynamického) tlaku podzemní vody na geomechanickou stabilitu prostorového komplexu dlních dl dolu Jeroným (Kaláb et al., 2008). Negativní vliv dlních vod na geomechanickou stabilitu dlních dl lze spatovat v tchto faktorech: x Statický tlak dlních vod v bezodtokových prostorách nad úrovní štolového patra. I když jsou tyto prostory zatím oznaovány jako bezodtokové, nelze spolehliv vylouit prsak dlních vod na úrove odvodovací štoly Jeroným. Gravitaní pohyb vod nicmén existuje. V tom pípad se negativní vliv dlních vod mže projevit jako dsledek dále uvedených faktor. x Proudový tlak prosakující vody. Jeho dsledkem je sufóze jemných ástí horniny a oslabování horninového skeletu. x Mazací efekt vody na tektonických plochách. Pítomnost vody na tektonických plochách snižuje tení na tchto plochách, což v dsledku vede ke snížení smykové pevnosti trhlin a puklin. x Chemické zvtrávání živc ve vodním prostedí. Ocenní tchto faktor je velmi obtížné. Ve všech zmínných faktorech se jedná o projevy dlouhodobé. Jako nejzávažnjší lze oznait proudový tlak vody a s ním související sufóze. Samotnou problematiku dlních vod potvrzuje barvící pokus, který byl proveden s pozitivním výsledkem, a prokázal tak propojení starých dlních dl a opuštných dlních dl Dolu Jeroným. Pi tomto pokusu bylo použito 500 g Fluoresceinu rozpuštného ve 4 litrech technického lihu. Takto naedný byl nalit do nejspodnjší komory „L" starého dlního díla Jeroným, v míst prsak dlních vod do navazujících dosud nepístupných dlních dl. V té dob byl pítok do podzemních prostor cca 0,5 litr za sekundu a množství již nakumulované dlní vody byl pibližn 900 kubík s prsaky minimálními, hladina stále stoupala. S asovou prodlevou cca 30 hodin se barvivo objevilo v pelivu hloubení na opuštném dlním díle – ddiné štole.
3 Kritická místa na povrchu 3.1 Povrchové útvary – pinky Pinka je slovo používané pro oznaení reliéfních tvar v krajin vzniklých pevážn v dsledku hornické innosti (Kukutsch a Stolárik, 2008). Tyto tvary mohou mít bu pravidelný kruhovitý pdorys (asto vznikají nad kížením dlních chodeb), pípadn eliptický (spojením dvou sousedních pinek kruhovitého pdorysu) nebo nepravidelný (vzniklý rychlým prosednutím, propadnutím nebo zícením podpovrchových dlních dl). Rozdíl mezi pinkou a poklesovou propadlinou je pouze kvantitativní a to ten, že pinky jsou zpravidla plošn nevelké a kratší než 25 m (nejastji 6 až 12 m), hloubka se pohybuje mezi 3 a 5 metry, stny mají vtší sklon. - 27 -
V bezprostedním okolí Dolu Jeroným, nehled na rozlišení na ásti SDD a ODD, registrujeme doposud 41 tchto povrchových útvar (obr. 5). Zjednodušíme-li pro názornost tvar všech pinek na tvar kruhový, minimální rozmr pinky, tj. její prmr, je necelý 1 metr, maximální prmr iní 15,5 metru. Hloubka tchto útvar je rovnž velice promnlivá, od 0,5 do 15 metr. V problematice kritických míst mají zásadní význam pinky, které svou povrchovou lokalizací Obr. 5 Znázornní povrchových útvar na topo a ortofotomap map R pibližn korespondují s prostorovou situací v podzemí. Na základ této skutenosti lze pedpokládat, že další asoprostorový rozvoj tchto míst mže v budoucnu vyústit v pímou komunikaci do dlního díla. Pi zamení povrchových útvar Dolu Jeroným bylo nutné rovnž zohlednit morfologii terénu z dvodu dobývání Sn-W rud na této lokalit i lomovým zpsobem.
3.2 Silnice . II/210 V dlních dílech situovaných pod silnicí . II/210 nebo v její bezprostední blízkosti byly v dob ped rekonstrukcí této komunikace patrny nové, erstvé opady strop a ástené narušení pilí. Vliv silnice na podzemí byl zejmý, stejn jako je na povrchu patrný vliv podzemí na silnici. Z mapové dokumentace je evidentní, že zmínnou silnici podchází liniová a ásten i prostorová dlní díla, požívající ochrany vyhlášením za kulturní památku. Dle obecných pedpis bylo nutno chránit i stabilitu a provoz silnice . II/210. Z dvodu existence SDD docházelo k narušování silnice . II/210. Ohroženým obecným zájmem od starých dlních dl byla státní silnice II. tídy . 210 v úseku istá – Podstrání a sice 30 m (km 40,913–40,948) tj. nad pístupnými díly, které bylo nutno zachovat jako souást kulturní památky Dl Jeroným. V tomto míst byl pod komunikací jediný pístup do tchto dl novou úklonnou štolou s portálem vybudovaným v roce 1994. Bylo nutno ešit zpevnní podloží komunikace bez likvidace pvodního svršku, protože jeho narušení mohlo ohrozit stav kleneb starých dlních dl procházejících pod vozovkou v hloubce cca 6,0–8,0 m.
ešení, které bylo realizováno v roce 1998, znamenalo pemostní úseku bez narušení vozovky. Tímto byl odstrann stav ohrožení tohoto úseku komunikace. Na základ této skutenosti bylo proto miskou službou zahájeno prbžné sledování nivelety této silnice. Miské body po obou stranách silnice byly stabilizovány již ped zahájením monitoringu, nivelaní mení probíhají dosud.
4 Závr Obnova Dolu Jeroným probíhá více než 10 let. Za tuto dobu nebyly zaznamenány významné negativní vlivy, významn ovlivující stabilitu dlního díla. Kritická místa uvedená v píspvku nejsou v kontextu zajištní historických dl niím neobvyklým, lze íci, že se - 28 -
jedná o typické prvodní znaky po bývalé báské innosti. Jak bylo poznamenáno, kritickým místem celého dolu je zbytkový pilí v komoe K 1, tzv. mstek, kde je riziko destrukce s asového hlediska vysoké. Pokud se jedná o dlní vody, je to zatím otevená záležitost. V ODD existují zatopená dlní díla vedle dlních dl, která prokazateln zasahují hluboko pod hladinu zatopených dlních dl a pitom nejsou zatopena. Existují dlní díla s vysokými pítoky vody, vedle dl, ve kterých je minimum vody. Komunikaní systém dlních vod v ásti ODD není zatím dostaten oven. Dosud také není prokázáno jednoznané propojení SDD a ODD. Dlní voda nadržená v prostoru nad pístupnými dlními díly mže ovlivnit postup prací pi zpístupování dlních dl v hlubších ástech ložiska. References KALÁB Z., HRUBEŠOVÁ E., KNEJZLÍK J., KO ÍNEK R., KUKUTSCH R., LEDNICKÁ M., Ž REK, P. Mine Water Movement in Shallow Medieval Mine Jeroným (Czech Republic). In: Rapantová, N. and Hrkal, Z. (Eds): Mine Water and the Environment. Proceedings of 10th International Mine Water Association Congress, Karlovy Vary, 2008. KUKUTSCH R., DAN K T., MICHALÍK P., Ž REK P., KO ÍNEK R. Poznámky ke stabilit kritických míst – Dl Jeroným, istá. Transactions, ada stavební, . 2, VŠB-TU Ostrava, Ostrava, 2006. KUKUTSCH R., STOLÁRIK M. Povrchové útvary na lokalit istá, Dl Jeroným po ukonení báské innosti. Hornická Píbram ve vd a technice, 47. roník, Píbram, CD sborník, 2008 KUKUTSCH R., Ž REK P., STOLÁRIK M. Monitoring and Documentation of Flaking-off Phenomena in the Historical Jeroným Mine. Acta geodynamica et geomaterialia. Ro. 7, . 3, 2010, s. 343–348. ISSN 1214–9705. KO ÍNEK R., Ž REK P. Odborný báský posudek „Zpístupnní technické kulturní památky bývalého Dolu Jeroným v isté, okres Sokolov“. VŠB-TU Ostrava, Ostrava 1999. Ž REK, P., KO ÍNEK, R., SLIVKA, V., DAN K, T., ŠT PÁNKOVÁ, H., DOLEŽAL, M., KALÁB, Z., KNEJZLÍK, J., LEDNICKÁ, M. A KUKUTSCH, R. Sledování geomechanické stability kulturní památky Jeroným v isté, okr. Sokolov. Oponovaná zpráva k ešení HS, VŠB-Technická univerzita Ostrava, 2006, 28 s.
Summary The restoration of the Jeroným Mine has taken place for more than 10 years. During this time, any significant negative influences affecting the stability of the mine working have not been recorded. Critical places stated in the contribution are nothing special in the context of stabilization of historical mine workings; it can be said that this is a case of typical accompaniments resulting from the former mining activity. As already mentioned, the critical place of the whole mine is a residual pillar in the room K 1, so-called bridge, where the risk of destruction is high from the temporal point of view. As for mine water, this is still an open issue. Into old mine workings, besides those mine workings that are not flooded although they clearly reach deep below the level of flooded mine workings, flooded mine workings are included. Mine workings with high water inflows exist in addition to the mine workings, in which the amount of water is minimal. A mine water communication system in the part of abandoned mine workings has not been sufficiently verified yet. Neither unambiguous interconnection of old mine workings and abandoned mine workings has been proved yet. Mine water intercepted in the space above the accessible - 29 -
mine workings may affect the sequence of operations in the course of making the mine workings at rather deep parts of the deposit accessible. Figures: Fig. 1 The spatial disposition of the Jeroným mine including too critical places Fig. 2 The example of a fissure around a pillar Fig. 3 The eroded arch pillar – a bridge Fig. 4 The water activity – decrease of the water level in the stope K3 Fig. 5 Depiction of the surface mine objects on the topo and photo maps of the Czech Republic Authors 1 Ing. Radovan Kukutsch, Ph.D. – Ústav geoniky AV R, v.v.i., Studentská 1768, 708 00, Ostrava-Poruba, tel. + 420 596 979 242,
[email protected] 2 Doc. Ing. Petr Žrek, CSc. – Institut hornického inženýrství a bezpenosti, HGF, VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba Doc. Ing. Robert Koínek, CSc. – Katedra geotechniky a podzemního stavitelství, FAST, VŠB-TU Ostrava, Ludvíka Podéšt 1875, 708 33 Ostrava – Poruba Ing. Marek Augustin – Institut hornického inženýrství a bezpenosti, HGF, VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba
- 30 -
