image
image
image
image
Sborník
1. 1. konference v rámci projektu GeoMAP
Aplikace inovativních počítačových metod pro
trojrozměrné zobrazení podloží a modely simulací a
prognóz pohybů terénu při opětovném nárůstu hladiny
podzemních vod v důsledku hornické činnosti
Pátek 28. června 2019

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
2
Pořadatel:
Katedra mechaniky hornin
Ústav geotechniky
Technická univerzita - Báňská akademie Freiberg
Gustav-Zeuner-Str. 1
09599 Freiberg
Kontakt:
Gunther Lüttschwager
Tel.:
03731 39-2975
E-mail: gunther.luettschwager@ifgt.tu-freiberg.de

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
3
Obsah
Předmluva
Vlivy povrchových, podzemních a důlních vod na stařiny z hlediska bezpečnosti. Dr.
Günter Meier
...............................................................................................................................
7
Prostorová a časová analýza vertikálních pohybů terénu, zaznamenaných pomocí
měřící techniky během těžební fáze v černouhelném revíru Lugau-Oelsnitz
Karl-Heinz
Löbel
Vyhodnocení nejistot vertikálních pohybů terénu v důsledku nárůstu hladiny
podzemních vod v bývalém hlubinném revíru Oelsnitz /E. detekovaných pomocí
radarové interferometrie.
Dr. André John
.........................................................................................................................
27
Představení projektu GeoMAP: Modelovací, vizualizační a prognostické nástroje pro
zobrazování důsledků hornické činnosti a potenciálů nového využití
Christin Jahns,
Sylvi Hädecke
...........................................................................................................................
35
Modelování tras proudění podzemní vody a jejího zdržení - relevance pro oblasti stařin
Tamara Kolbe, Prof Dr. Traugott Scheytt
................................................................................
41
Prognóza mineralizace důlních vod při zatápění bývalého dolu Ost společnost RAG
Marcel Schlegel, Dr. René Kahnt
.............................................................................................
43
Numerické přístupy k diskretizaci a hydraulické simulaci při zatápění hlubinných dolů
Timo Kessler, Dr. Michael Eckart, Prof. Dr. Maria-Theresia Schafmeister
.............................
47
Přehled numerických metod výpočtů v geotechnice
Dr.-Ing. habil. Heinz Konietzky
.....
53
DEM pro simulaci důsledků změn podzemní vody v krajinách po ukončení důlní
činnosti na příkladu bývalého hlubinného revíru Lugau/Oelsnitz.
Gunther Lüttschwager
.............................................................................................................
60
Stav trojrozměrného modelování výsypek jako základ pro geotechnické hodnocení
povrchového dolu Nochten
Roman Zschieschick, Lars Schumacher, Regine Grosser
.....................................................
66

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
4

image
image
image
image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
5
Co je GeoMAP?
Cíle
V rámci Programu spolupráce "Česká republika - Svobodný stát Sasko 2014 - 2020" byl
iniciován projekt GeoMAP.
Jeho účelem je výměna zkušeností o geovědních metodách a
modelování jako podkladu pro řešení problémů v oblastech, ve kterých došlo k ukončení
důlní činnosti. Cílem čtyř partnerů projektu je zlepšení prognózy různých jevů v oblastech, ve
kterých byla ukončena důlní činnost, prostřednictvím nových impulsů pro získávání a
vyhodnocování datových sad.
Řešeným územím je uzavřený hlubinný důl Lugau/Oelsnitz
(Sasko) a povrchový důl Most (Česko).
Těžištěm projektu je vzájemná vědecká výměna mezi partnery projektu. Kromě toho má dojít
ke zlepšení komunikace mezi vědou, veřejnou správou a dalšími institucemi. Pro dosažení
těchto cílů budou mimo jiné uspořádány čtyři konference, které se budou zabývat hlavními
tématy partnerů projektu.
Zapojení partneři projektu
Projektu GeoMAP se účastní Saský zemský úřad pro životní prostředí, zemědělství a
geologii (Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)),
Technická univerzita v Ostravě a Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu (TU
Bergakademie Freiberg). Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu je
zastoupena katedrou technické termodynamiky a katedrou mechaniky hornin.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
6
Numerická simulace pro výzkum dopadů nárůstu hladiny důlních vod
Katedra mechaniky hornin připravuje numerickou simulaci pro predikci dopadů nárůstu
hladiny důlních vod na krajinu Lugau/Oelsnitz, ve které byla těžba ukončena. Přitom má být
přihlédnuto k hydromechanickým interakcím, kdy budou sledovány dopady nárůstu hladiny
důlních vod na strukturu hornin. Na základě toho bude možno formulovat závěry o
vyzdvižení nebo poklesu terénu.
Dále mají být vypracovány pokyny pro řešení geotechnických problémů, vztahující se k
oblastem, ve kterých byla ukončena těžební činnost. Tyto pokyny mají sloužit jako informační
podklad pro obce, orgány veřejné správy a další zájemce.
Financování
Projekt GeoMAP a tato akce jsou financovány z Programu spolupráce Česká republika -
Svobodný stát Sasko 2014-2020.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
7
Vlivy povrchových, podzemních a důlních vod na stařiny z hlediska
bezpečnosti.
Dr.-Ing. habil. Günter Meier
Projekční kancelář Dr. G. Meier GmbH spol. s r.o.
1.
Problematika nárůstu hladiny podzemních vod
Při plošném opětovném nárůstu hladiny podzemní vody lze v důsledku zatápění uzavřených
hlubinných a povrchových, především hnědouhelných dolů očekávat změny, které mohou
vyvolat škodní události. Otázkou jsou i geotechnické vlastnosti závalů a pokryvných útvarů a
vývoj nejrůznějších škodních scénářů na povrchu terénu. Mezi zásadní vlivové veličiny
přitom patří typ a velikost důlních objektů, geotechnické a hydraulické vlastnosti nadložních
hornin, poměry podzemní vody a způsob využívání povrchu. Tyto veličiny určují především
časový průběh deformačních jevů nad hlubinnou hnědouhelnou těžbou, které mohou trvat i
po několik staletí. Realizace rizikových scénářů na povrchu terénu v podobě propadů a
deformačních procesů ve spojení s ložisky tekutých písků je vyvolávána především
šachtami, chodbami, starými ražbami, případně závalovými / deformačními poli a propady
terénu (obr. 1). Naznačené problémy a geotechnické souvislosti jasně ukazují, že se v tomto
případě jedná o komplexní horninovou, stařinovou a geodetickou tematiku.
V případě propadů terénu jsou významná nejrůznější stádia průběhu propadu. Geneticky je
třeba rozlišovat vývoj od počínajícího nadvýlomu nad důlními prostory, kupolovitých
rozvolněných oblastí hornin v nadloží důlních děl a vlastní propady terénu. V každé z
příslušných fází může vzniknout labilní rovnováha, podléhající v důsledku menších vlivů
dalším změnám a vedoucí k nové labilní rovnováze. Propady přitom neprobíhají kontinuálně
v rozvolněném nadloží nebo v oblasti zakládek nebo závalů, ale v závislosti na vlastnostech
horninového masívu za podstatného vlivu podzemní vody. Zpravidla je charakteristický
diskontinuální průběh propadu s často významnými prodlevami. Významné rozdíly v průběhu
závalů a deformací existují i mezi především jemnými písčitými a jílovitými vlastnostmi

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
8
pokryvných útvarů. Významný vliv na diskontinuální průběh závalů má především koheze
měnících se vrstev pokryvných útvarů. Řešení vyžadují rovněž otázky možných přesunů
hmot závalů a zakládek v narušeném nadloží nebo v důlních dílech. Je nutno přihlédnout ke
vznikajícím poměrům proudění včetně možného zamokření na povrchu terénu.
Abbildung 1:
Propad severního předměstí města Mostu 20. července 1895 v
důsledku vniknutí kuřavek do hlubinného dolu, které bylo zapříčiněno
porušením hydrologického režimu (historický snímek, KARL PIETZNER,
Teplice)
Další část příspěvku bude věnována problematice vývoje propadů terénu v případě nárůstu
hladiny podzemní vody v oblasti hnědého uhlí.
2.
Půdně-mechanické aspekty zatápění
Nesoudržná hornina se skládá z pevné fáze (minerální částice), tekuté fáze (voda) a plynné
fáze (vzduch). Zatopení důlního objektu posunuje objemové poměry fází ve prospěch tekuté
fáze a v neprospěch plynné fáze. Pomocí rovnice (1) lze vypočítat tlak vody
u
v jednom
bodě P horniny.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
9
(1)
u
=
g
w
h
p
Parametry rovnice:
g
Tíhové zrychlení (konstanta: 9,81 m/s²)
ρ
w
Hustota vody
h
p
Výška vodního sloupce.
Výška vodního sloupce
h
p
se zatopením důlního objektu zvýší. Pro zatopený bod P bude mít
Výška vodního sloupce hodnotu rozdílu výšek mezi sledovaným bodem P a hladinou
podzemní vody. Účinné nebo efektivní napětí
σ’
, působící v oblasti bodu na minerální směs
horniny je podle rovnice (2) závislé na tlaku vody
u
a totálním napětí
σ
.
(2)
'=
u
Parametry rovnice:
σ
účinné nebo efektivní napětí,
u
tlak vody.
V případě stoupající hladiny podzemní vody dojde k nárůstu tlaku vody a tím ke snížení
efektivního napětí mezi částicemi minerálů. Jelikož absorbovatelné třecí síly mezi částicemi z
velké míry závisejí na napětí, které mezi částicemi působí, dojde rovněž k jejich snížení. V
důsledku přímé závislosti úhlu tření
φ
na kontaktním napětí mezi částicemi materiálu dojde k
negativnímu ovlivnění i tohoto parametru.
Vzrůstajícím stupněm naplnění póru tekutou fází dochází ke snížení kohézních sil. Sem patří
například uvolnění cementace, další hromadění vázané vody (například na jílové minerály a
s tím spojený pokles pevnosti), ale i zánik sil, působících v důsledku povrchového napětí na
půdní skelet.
Zatopení důlních prostorů, závalů a zakládek a pokryvných útvarů signifikantně změní
parametry materiálů. Kohéze a úhel tření nesoudržných hornin jsou výrazně sníženy
vysokým obsahem vody. Dochází ke zvýšení objemu primárního závalu, dochází k
negativnímu ovlivnění stability okrajů závalu, případně "komínu" závalu a ke snížení stability

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
10
starých závalů a zakládek (obr.2). Pozitivními dopady jsou oproti tomu pokles účinku
objemové hmotnosti horniny a tím i gravitační síly, vyvolávající zával, který je způsoben
vztlakovými účinky vody.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
11
Abbildung 2:
Vlivy zatopení na primární objem závalu (schematické zobrazení)
Bruchschlot
Komín závalu
Primäbrbruchvolumen für gefluteten
Hohlraum
Primární objem závalu pro zatopené vyrubané
prostory
Primäbrbruchvolumen für trockenen
Hohlraum
Primární objem závalu pro suché vyrubané
prostory
gelfutet
Zatopené
trocken
Suché
Zvýšená rychlost proudění může mít v důsledku zatopení důlních objektů velmi negativní
dopady na pokryvné útvary a zakládku. Rostlá hornina může být erozí a suberozí oslabena,
případně odnesena. V případě, že závalová suť podlehne takovému přesunu materiálu,
projeví se to dalším zvýšením primárního objemu závalového prostoru. Stejně tak existuje i
vliv chemických vlastností vody, použité k zatápění.
3.
Geotechnické základy důlních škod
Jako zával je označován postupný "postup" objemového a tedy hmotnostního deficitu v
podloží ve směru k povrchu terénu. Tyto nadvýlomy nad závaly jsou vyvolávány
dodatečnými závaly pokryvných útvarů nad stávajícími vyrubanými prostory, kterým
předcházejí střihové a ohybové namáhání nadložních hornin. Původní podzemní vyrubaný
prostor je přitom nejprve zčásti a později v daném případně zcela vyplněn hmotami,
následujících gravitaci. Nadvýlom tvořený volným prostorem probíhá ve víceméně svislém,
Primärbruchvolumen
für trockenen Hohl-
raum
Primärbruchvolumen
für gefluteten Hohl-
raum
φ
geflutet
φ
trocken
Bruch-
schlot

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
12
cylindrickém komínu závalu (obr. 3). Nárůst hladiny podzemní vody urychluje závaly a
deformace. Časové údaje jsou využitelné pouze v omezené míře.
Abbildung 3:
Blokové schéma nadvýlomu nad chodbou
Geländeoberfläche
Povrch terénu
Hohlraum
Vyrubaný prostor (dutina)
Verbruchmassen
Závalové hmoty
Strecke
Chodba
[MEIER, J: Statistische Analyse von Tagesbrüchen über Abbaufeldern des Braunkohlen-
Tiefbaues und ein Versuch ihrer numerischen Simulation mit dem Programm FLAC.-
diplomová práce, Technická univerzita - Báňská akademie Freiberg, 2002 (nepublik.)]
Proces dodatečného závalu může být dočasně přerušen v důsledku vzniku nestability v
souvislosti s nasypáváním hmot. Propad terénu představuje předběžnou konečnou vertikální
podobu trubkovitého nadvýlomu, který dosáhl povrchu terénu. V souladu s přirozeným
svahovým úhlem (sypným úhlem) pak dojde k vytvoření svahu a trychtýřovité deprese na
povrchu terénu. Vegetační pokryv může výskyt propadů terénu zdržet, nikoli mu zamezit.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
13
Objem původního vyrubaného prostoru v podzemí je v případě těchto závalů označován jako
primární objem závalu a závisí na následujících faktorech:
velikost a geometrie původního vyrubaného prostoru,
poloha cylindrického výlomu v původním vyrubaném prostoru,
schopnost závalových hmot vyplnit vyrubaný prostor (nejdůležitější vlivové faktory:
zrnitost,sypný úhel (úhel vnitřního tření), fragmentace, zdroj vody).
Numerické vyhodnocení rizika propadu terénu lze zpracovat pomocí bilance závalových
hmot podle MEIERA, G. (2001). Tento postup závisí na následujících parametrech:
s
množství nasypaného materiálu (v rm³/fm³),
h
výška vyrubaného prostoru (v m),
l
šířka komínu propadu (identická s šířkou porubu, případně chodby),
b
poloviční šíře komínu propadu
sypný úhel (v °)
[MEIER, G.: Numerische Abschätzung von Tagesbruchgefährdungen in Altbergbaugebieten.
- Berichte 13. Nationale Tagung für Ingenieurgeologie, Sonderband Geotechnik, Karlsruhe
2001, S. 95 - 100, URL:
http://www.dr-gmeier.de/onlineartikel/oa0010.pdf
Z analýzy parametrů vyplývá, že v případě nárůstu hladiny podzemní vody mohou mít
negativní vliv především úhel násypu a nasypané množství. V plném rozsahu to ale platí
pouze tehdy, pokud úroveň porubu a aktivní komín propadu nebyly před zaplavením pod
vodou. V tomto případě by bylo nutno přihlédnout rovněž k možnému dobývacímu horizontu
a směru zatápění (samovolné zatápění nebo zatápění z externích zdrojů).
Tyto různé typy propadů terénu lze klasifikovat z genetického pohledu (obr. 4). Numerický
odhad propadu terénu je v současné době možno provést pouze pro propad terénu v užším
slova smyslu.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
14
Abbildung 4:
Klasifikace propadů terénu
Tagesbruch (Sammelbegriff)
Propad terénu (souhrnný pojem)
Tagesbruch i. E. S.
Propad terénu ve vlastním slova smyslu
Schachtverbruch
Zával šachty
Mundlochverbruch
Zával ústí štoly
Bohrlochverbruch
Havárie vrtu
Piping (Röhrenbildung)
Piping (vytváření trubkovitých tvarů)
Kombination verschiedener TV-Arten
Kombinace různých druhů propadů
Nachbruch
Dodatečný zával
4.
Závěry
Změny půdně mechanických vlastností především deformovaných pokryvných útvarů nad
hlubinnými hnědouhelnými doly a tím přímé ovlivnění závalových událostí jsou patrné na
příkladu extrémní a dlouhodobě působící povodňové a srážkové situace v srpnu 2002. Podle
ústních informací Zemského úřadu pro geologii a hornictví Saska-Anhaltska bylo během
následujícího roku 2003 na území okresu Burgendlandkreis nahlášeno cca 200 propadů
terénu nad hlubinnými hnědouhelnými doly. Dvacetiletá střední hodnota registrovaných
událostí činí cca 50 propadů. Markantní nárůst počtu závalů bylo možno zaznamenat zhruba
půl roku po srpnu 2002. Tato skutečnost jasně podtrhuje časovou prodlevu při vzniku závalu.
Na základě geotechnického, důlního a geodetického vyhodnocení vývoje propadů terénu v
případě nárůstu hladiny podzemní vody lze formulovat následující závěry:
celkový počet možných propadů terénů se zpravidla zvyšuje pouze tehdy, pokud se v
důsledku zatopení změní prostorově geometrické poměry vyrubaných prostor,

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
15
v důsledku významného ovlivnění půdně mechanických vlastností nesoudržných
hornin v případě nasycení vodou dochází během první fáze k urychlení a intenzifikaci
procesů závalů a deformací, dochází k vytvoření nových, labilních rovnovážných
poměrů,
je nutno počítat s časovou prodlevou zvýšené intenzity událostí,
jsou-li zatápěny vzduchem naplněná důlní díla, je nutno očekávat propady terénu,
jejichž průměr sice nebude větší, ale které budou dosahovat výrazně vyšších hloubek,
nárůstem hladiny podzemní vody mohou být reaktivovány závaly a deformace v
místech starých propadů a deformačních zón i zasypaných nebo zčásti zasypaných
šachet a důlních děl, příčinou těchto procesů jsou nesoudržné horniny, které se
poklesy a sedáním přizpůsobují novým rovnovážným podmínkám,
vznik závalů a deformací v důsledku vzlínavých sil a konzervačních účinků vody,
působících na starou výdřevu, je nutno očekávat s určitou časovou prodlevou po
zatopení.
Uvedené závěry jasně ukazují, že v případě nárůstu hladiny podzemní vody je nutno počítat
s časovým urychlením propadů terénu. Tyto závěry jsou doloženy zkušenostmi a z
fenomenologického pohledu porovnáním s dlouhodobě působícími povodňovými událostmi s
výskytem extrémních srážek.
Další aspekt se vyznačuje tím, že se propady mohou dále rozvíjet především nad hladinou
podzemní vody, protože se zde vyskytují ty nejvíce rozdílné potenciály. Působení gravitace
zde může působit bez omezení. Propadům a závalům však zpravidla zamezí jílové nadloží.
Pokryvné vrstvy se vrásovitě vyrubaným prostorům přizpůsobují. Tento deformační proces je
nutno očekávat během delšího období. V případě písčito-štěrkovitého nadloží dochází
především k propadům terénu.
Specifická geotechnická situace vzniká v případě ložisek kuřavek v nesoudržných,
polosoudržných a pevných horninách. Dochází k ztekucení kuřavek a destabilizaci jejich
uložení a to v případě, kdy dojde například vrtem k vytvoření nových spojení do vyrubaných
prostor, nebo pokud v důsledku působení koroze dojde ke změnám na výstroji starých vrtů.
Pod vodní hladinou pak dochází k přesunům a propady terénu pak vznikají i v nečekaně
velkých hloubkách, na což ukazuje několik propadových jevů nad hlubinným dolem.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
16
Dynamické procesy nastávají zásadně pouze tehdy, pokud jsou vytvořena hydraulická
spojení s hlubšími vyrubanými prostory nebo pokud dojde ke vzniku antropogenních
geodynamických procesů. Jak dokládají údaje z literatury, uzavírají závalové jílové vrstvy v
důsledku procesu bobtnání dráhy proudění již během těžby. K jejich aktivací dochází pouze
v případě větších rozdílů v rovnovážném stavu.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
17
Prostorová a časová analýza vertikálních pohybů terénu,
zaznamenaných pomocí měřící techniky během těžební fáze v
černouhelném revíru Lugau-Oelsnitz
Dr. K.-H. Löbel
Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu - Ústav důlního měřičství a
geodézie
Abstrakt:
Ústav důlního měřičství a geodézie Technické univerzity - Báňské akademie ve Freibergu se
jíž od roku 1993 zabývá analýzou a monitoringem vertikálních pohybů terénu v bývalém
revíru Oelsnitz/Erzgebirge.
Výsledky 120 letého, téměř průběžného monitoringu pohybů terénu v revíru
Lugau/Oelsnitzer jsou přehledně představeny v tomto příspěvku.
Abstract:
The Institute for Mine Surveying and Geodesy of the TU Bergakademie Freiberg has been
involved in the analysis and monitoring of vertical ground movements in the former coal mine
district Oelsnitz / Erzgebirge since 1993.
The results of the almost continuous 120-year monitoring of ground movements in the Lugau
/ Oelsnitz mining district are briefly presented in the review.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
18
1
Modelování vertikálních pohybů terénu v letech 1900 až 1974
První šachta byla v oblasti Lugau/Oelsnitz vyhloubena již v roce 1835. Aktivní průmyslová
fáze těžby v černouhelném revíru Oelsnitz/E trvala přibližně od roku 1850 do roku 1974.
Zatápění revíru bylo zahájeno na počátku sedmdesátých let 20. století. V analýze důlních
škod, zpracované důlním měřičem Curtem Bayerem, byl předpovězen nárůst hladiny důlních
vod zhruba do roku 2030.
Monitoring formou měření nivelizace revíru probíhal ve dvouletém intervalu v letech 1900 až
1974. Bylo-li první sledování nivelizace kolem roku 1900 prováděno s vybavením střední
přesnosti, bylo od zhruba roku 1910 k dispozici precizní terénní vybavení (Ni I až Ni V, od
roku 1953 Ni 004, od roku 1960 Ni 007 od Carl Zeiss Jena).
Během aktivní fázei důlní činnosti byly zaznamenávány jak poklesy, tak i lokální vyzdvižení
terénu pomocí cca 550 bodů. Statistika je uvedena obr. 1.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
19
Anzahl der Punkte
Počet bodů
Maximale vertikale Bodenbewebungsraten
Maximální vertikální míry pohybů terénu
Senkungen
Poklesy
Hebungen
Zdvihy
Senkungen in mm / 2Jahre
Poklesy v mm / 2 roky
Jahr
Rok

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
20
Abb.1 :
Statistika měřících bodů pro záznam nivelizace revíru
Některé z vybraných metod jsou příkladně zobrazeny na následujících vyobrazeních. Na obr.
2 je uveden souhrn poklesů a zdvihů v letech 1900 až 1902.
Abb.2 :
Obr. 2 Souhrn poklesů a zdvihů v letech 1900 až 1902.

image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
21
Abb.3 :
Obr. 2 Souhrn poklesů a zdvihů v letech 1900 až 1924.
Abb.4 :
Obr. 2 Souhrn poklesů a zdvihů v letech 1900 až 1974.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
22
2 Modelování vertikálních pohybů terénu v letech 1974 až 2018
Po významných poklesech terénu (konečný pokles v oblasti "Waldesruh" cca 18 m) jsou od
roku 1996/97 sledovány především zdvihy na povrchu terénu v důsledku nárůstu hladiny
důlní vody. Specifikem revíru Oelsnitz/Lugau je přitom mimořádně pomalý nárůst hladiny
důlních vod a z toho vyplývající velmi nízká míra zdvihů terénu (pouze cca 1 až 5 mm/ rok).
Z hlediska požadované přesnosti měření klade tato skutečnost extrémně vysoké nároky.
Sledování bylo prováděno v letech 1996/97 a 2002, 2006, 2014 a 2018 pomocí
geometrického měření nivelizace na cca 50 dosud dostupných nivelizačních bodech bývalé
revírní nivelizační sítě.
Aktuální úsilí směruje k využití potenciálu Persistent Scatterer Interferometry (PSI) pro
monitoring velmi nepatrných pohybů terénu. Pro tento účel je nutno vyvinout nové metodické
přístupy jak na straně zpracování signálu (analýza časových řad), tak i na straně časového a
prostorového modelování pohybů terénu. Na této bázi by se mohlo podařit lépe porozumět
souvislostem těchto geokinematických procesů pro odvozování prognóz.
Vedle map absolutních příspěvků pro daný časový interval, publikovaných již v roce 2006,
jsou formou izolinií zobrazovány střední míry pohybu v mm za rok.

image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
23
Abb.5 :
Obr. 5: Zdvihy a poklesy terénu v letech 1974 až 1996/97
Abb.6 :
Obr. 5: Zdvihy a poklesy terénu v letech 1996/97 až 2002

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
24
Abb.7 :
Obr. 5: Zdvihy a poklesy terénu v letech 2002 až 2006

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
25
Na obr. 7 a dále jsou pro zobrazení strukturálních podobností vzorů terénních pohybů na
pozadí zobrazeny izolinie konečných poklesů.
Abb.8 :
Obr. 5: Zdvihy a poklesy terénu v letech 2006 až 2014

image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
26
Abb.9 :
Obr. 9: Zdvihy terénu v letech 2015 až 2017, odvozených z řad PSI

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
27

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
28
Vyhodnocení nejistot vertikálních pohybů terénu v důsledku
nárůstu hladiny podzemních vod v bývalém hlubinném revíru
Oelsnitz /E. detekovaných pomocí radarové interferometrie.
Dr.Ing. André John
Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu - Ústav důlního měřičství a
geodézie
Stručné shrnutí:
Ústav důlního měřičství a geodézie Technické univerzity - Báňské akademie ve Freibergu se
jíž od roku 1993 zabývá analýzou a monitoringem vertikálních pohybů terénu v bývalém
revíru Oelsnitz/Erzgebirge. Aktuální úsilí směřuje k co nejlepšímu využití potenciálů radarové
interferometrie pro detekci vertikálních pohybů terénu, aby bylo v budoucnosti možno v
porovnání s měřením nivelizace ve velkých časových intervalech získat rovněž závěry k
dynamice pohybů terénu v lepším časovém rozlišení.
Po představení průběhu analýzy PSI při využití volně dostupných softwarových řešení budou
na příkladu revíru Oelsnitz analyzovány různé praktické otázky, vyplývající z aplikace tohoto
postupu.
ABSTRACT:
The Institute for Mine Surveying and Geodesy of the TU Bergakademie Freiberg has been
working for many years on the analysis and monitoring of vertical ground movements in the
former coal mine area Oelsnitz/Erzgebirge. Recent efforts are aimed at making the best pos-
sible use of the potentials of radar interferometry for the detection of these vertical ground
movements. In the future, for example, it would be possible to obtain temporally better-
resolved statements on the dynamics of ground movements in comparison to levelling
measurements at long time intervals.
After a general presentation of the workflow of a PSI analysis using widely free software

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
29
solutions, various practical questions resulting from the application of the method are ana-
lyzed using the example of the former mining area Oelsnitz/Erzgebirge.
1 Úvod
Aktivní fáze těžby v černouhelném revíru Oelsnitz/E trvala přibližně od roku 1850 do roku
1974, přičemž zatápění revíru bylo zahájeno na počátku sedmdesátých let 20. století a
dosud probíhá. V roce 1976 byl důlním měřičem Curtem Bayerem předpovězen nárůst
hladiny důlních vod zhruba do roku 2030. Po významných poklesech terénu během aktivní
fáze těžby je možno aktuálně sledovat zdvihy povrchu terénu z důvodů nárůstu hladiny
důlních vod. Specifikou revíru Oelsnitz jsou přitom nízká rychlost nárůstu hladiny důlní vody
a z toho vyplývající nízká míra pohybů terénu.
Během aktivní fáze těžby byly poklesy terénu zaznamenávány pomocí měření nivelizace na
cca 500 bodech ve dvouletém intervalu. Po ukončení těžby byla poté v letech 1996/97 a
2002, 2006 a 2014 prováděna měření nivelizace na cca 50 vybraných bodech bývalé revírní
nivelizační sítě. Současné úsilí směřuje k vyčerpání potenciálů radarové interferometrie pro
monitoring pohybů terénu.
2 Shrnutí
Nárůst hladiny důlních vod nebyl po uzavření dolů zpočátku vůbec sledován. Teprve v roce
2004 bylo započato s přestavbou stávajícího hlubinného vrtu na území města Oelsnitz na
profil pro měření důlních vod (GRWM 1). V roce 2014 byl vybudován další profil pro měření
důlních vod (GRWM 2) v obci Gersdorf na severu revíru. Kromě toho se na severovýchodě
měřícího profilu (GRWM 2) nacházejí další tři profily pro měření podzemních vod (Bernsdorf,
Lichtenstein, Mülsen), jejichž hladiny ukazují velmi podobné chování (vysoká korelace), což
umožňuje jejich využití pro analýzu souvislosti ve výkyvech hladiny podzemních a důlních
vod. Pro tyto účely byla s přihlédnutím k časovému posunu provedena analýza korelace
středních výkyvů hladiny ve třech profilech, měřících hladinu podzemní vody a výkyvů
hladiny důlní vody v měřícím profilu GRWM2. Ukazuje se, že tyto výkyvy v profilech pro
měření hladiny podzemních vod korelují s určitým časovým posunem ve výši cca 2 - 3
měsíců s výkyvy hladiny důlních vod v profilu GRWM 2 (ρ > 0.75).
Pro technické sledování procesů zdvihu terénu v revíru Oelsnitz je v současné době
analyzován potenciál radarové interferometrie. Tak zvaná radarová interferometrie,
umožňující určit pohyby terénu ve směru senzoru, byla použita pro vyhodnocení radarových
dat. Pro analýzu terénních pohybů po dobu delšího časového období lze použít vyhodnocení

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
30
pomocí metody " persistent scatterer interferometry " (metoda PSI) [1] [2]. V případě metody
PSI jsou zohledňovány dlouhé časové řady scén, kdy je sledována časová změna fáze
permanentních odražečů. Permanentními odražeči jsou body s pokaždé podobným zpětným
oddrazem, dominující jedné rozlišovací buňce (jednomu pixelu). Těmito tak zvanými
"Persistent Scatterer"(PS) se stabilními vlastnostmi zpětného odrazu mohou být například
stavební objekty, dopravní cesty, sloupy vedení elektrického napětí a podobné objekty.
Datovým základem pro aktuální vyhodnocení jsou radarová data (sestupná dráha) z
programu Copernicus, družice Sentinel-1 a/b. Prostřednictvím portálu Copernicus Services
Data Hub
1
Evropské vesmírné agentury (ESA) jsou tato data dostupná zdarma. Časový
rozestup těchto dat činí zpravidla 12 dní pro období 01/2015-09/2016, případně 6 dní pro
období po 09/2016. Vyšší hustota dat pro období od 09/2016 souvisí se zahájením
operativního provozu druhé družice programu Copernicus Sentinel-1 (1B) v roce 2016.
Kromě softwaru STaMPS (Matlab) se pro zpracování radarových dat využívá volně dostupná
aplikace Sentinel Application Platform (SNAP
2
) Evropské vesmírné agentury (ESA)
Pomocí aktuálních analýz vertikálních pohybů terénu v důsledku nárůstu hladiny důlních vod
v bývalém revíru Oelsnitz/E., detekovaných pomocí radarové interferometrie, byly definovány
otázky, které vyplynuly z první analýzy PSI (2015-2017) [5] v řešeném území. Celkem byly
provedeny 4 nezávislé analýzy PSI, které se lišily pouze v analyzovaném období (2015-2017
vs. 2015-2018), případně ve zvoleném referenčním záznamu (Master 01.04.2017 vs. Master
21.06.2017).
Využitím nového přístupu (
snap2stamps
3
[6]) pro zpracování dat pomocí volně dostupného
softwaru SNAP bylo nejprve možno výrazně snížit čas, potřebný pro výpočet. Nový přístup,
kdy pro
n-
záznamů bylo vygenerováno
n
-dávek, sestávajících vždy z jednoho hlavního
(master)-snímku a jednoho vedlejšího (slave) snímku,představuje oproti dosavadnímu
postupu, tedy jedné dávky se všemi dostupnými daty, výrazný pokrok.
Pomocí analýzy rozdílně dlouhých období bylo možno sledovat, jak se se zvyšující délkou
období sledování zvyšuje stabilita časových řad PSI. Porovnání analýz při využití různých
master-snímků podtrhlo význam volby vhodného referenčního snímku. Ukázalo se, že
1
ESA’s Copernicus Services Data Hub portal - https://cophub.copernicus.eu/dhus/
2
SNAP (Sentinel Application Platform) -
http://step.esa.int/main/toolboxes/snap/
3
snap2stamps - https://zenodo.org/record/1322353#.XKxdOKRCTmE

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
31
master, který nebyl optimálně zvolen, ovlivňuje časové řady PSI negativně, které tak
obsahují srovnatelně více rušivých vlivů a tím větší variabilitu. Využití nástroje pro "optimální"
snímek na základě odhadované očekávané koherence, který je do SNAP implementován, se
ukázalo být užitečné. Kromě toho by však mělo být pokaždé přihlédnuto i k dalším analýzám
možných systematických vlivů master snímku.
Přesnost lokalizace množin bodů PSI je během procesu geokódování negativně ovlivňována
různými faktory, což způsobuje problémy při interpretaci výsledků deformací a komplikuje
porovnání bodů PSI z nezávislých analýz, případně bodů PSI s daty jiných senzorů. Zatímco
relativní posuny ve směru pohledu (LOS) lze odhadnout s přesností na milimetry, pohybuje
se přesnost umístnění zpravidla v řádech decimetrů nebo i metrů. Radarová měření jsou
ovlivňována různými komponenty, které ovlivňují odhad umístnění, přičemž převládajícími
faktory jsou atmosférické vlivy, zemské cykly, tektoniky a chyby v posunutí azimutu [7]. Tyto
faktory mohou způsobit chyby v řádech centimetrů až metrů. Proto i výsledky nejrůznějších
analýz PSI nevykazují exaktně stejné umístnění. Střední hodnota rozdílů ve zjištěné poloze
bodů PSI v prostoru v různých analýzách PSI s variabilním referenčním snímkem činí 2 m,
zatímco střední hodnota relativních rozdílů polohy bez atmosférických vlivů činí pouze 0,38
m. To potvrzují závěry [7] k velikosti chyb, vyskytujících se z důvodů atmosférických vlivů.
Časové řady PSI relativních pohybů terénu se skládají z trendu a stochastických výkyvů.
Poslední uvedené vznikají autoregresivními procesy (výkyvy signálu, jejichž příčiny jsou
zprvu neznámé), systematickými (a hrubými) chybami měření (například v důsledku
atmosférických poruch nebo chyb při navazování obrazové fáze (
phase- unwrapping) a
šumu
[4]. Komponenta trendu je v rámci analýzy PSI pomocí softwaru STaMPS nejrpve
určena lineární regresí. Z takto zjištěného trendu pohybu je pak odvozena rychlost pohybu
[mm/arok. Předpoklad lineární charakteristiky pohybu je pro velkou část bodů v řešeném
území (revír Oelsnitz) správný, pro procesy pohybu terénu však může být charakteristický i
nelineární pohyb. V těchto případech je patrné, že předpoklad lineárního pohybu nezobrazí
dynamiku pohybu terénu realisticky. Pro modelování pohybů terénu v čase a prostoru by
proto v těchto případech měly být využity deterministické modely trendů vyššího řádu nebo
případně i statistické přístupy Moving-Window. Snaha o odvození ročních trendů pohybů
ukázala, že příliš krátká monitorovací období mohou vést k nereálným výsledkům. Je tedy
nutný další výzkum k odvozování relevantních trendů pohybů z rozmanitých ovlivněných
časových řad PSI.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
32
Pohyby terénu jsou časově proměnně trojrozměrné deformace povrchu země. Pomocí
radarové interferometrie však mohou být určovány pouze pohyby ve směru pohledu senzoru
(Line of Sight - LOS). Aby bylo možno získat trojrozměrné pohyby terénu, je nutno mít k
dispozici tři radarové datové sady, zaznamené v různých směrech, které se prostorově a
časově překrývají [3]. Jelikož ale všechny dostupné radarové senzory obsahují přibližně
pouze severo-jižní (vzestupný/ascending), případně jiho-severní (sestupný/descending) směr
letu, probíhají směry pohledu (pohled vpravo ss cca 90° ke směru letu/ azimutu) buď ze
západu na východ (vzestupně/ascending) nebo z východu na západ (sestupně/descending).
Důsledkem toho je, že prostřednictvím aktuálně dostupných radarových dat (například
Sentinel-1) je možno odvodit změny výšek a pohyby ve směru východ-západ. Zatímco
horizontální komponenty pohybu ve směru východ-západ je možno určovat pouze kombinací
vyhodnocení radarových dat vzestupné a sestupné dráhy, lze změny výšek za přepdokladu,
že nedošlo k výskytu horizontálních posunů, určit pouze z pohybu ve směru pohledu (Line of
Sight - LOS) dráhy. V oblastech s výskytem horizontálních pohybů však zde může dojít k
chybné interpretaci výškových změn [4]. Z tohoto důvodu je nutno zásadně upřednostnit
vyhodnocení vzestupné a sestupné dráhy a následné kombinace výsledků. I námi bylo toto
zohledněno jako další logický krok budoucích aktivit v řešeném území.
Do budoucna představuje kromě toho i zajímavou oblast komplex témat modelování pohybů
terénu v prostoru a čase na základě dat, získaných radarovou interferometrií, která vyžaduje
další výzkum.
SEZNAM LITERATURY
[1] A. Ferretti, C. Prati, and F. Rocca. Permanent scatterers in sar interferometry. IEEE
Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(1):8–20, Jan 2001.
[2] C. Werner, U. Wegmuller, T. Strozzi, and A. Wiesmann. Interferometric point target analy-
sis for deformation mapping. In IGARSS 2003. 2003 IEEE International Geoscience and
Remote Sensing Symposium. Proceedings (IEEE Cat. No.03CH37477), volume 7, pag-
es 4362–4364 vol.7, July 2003.
[3] Yin, X.; Busch, W.: Nutzung der Sentinel-1 Aufnahmekonfigurationen zur Ableitung von
Bodenbewegungskomponenten im Rahmen eines radarinterferometrischen Bodenbe-
wegungsmonitorings. In: Busch, W. (Hrsg.): Tagungsband Geomonitoring 2018, 1. bis 2.
März 2018 in Clausthal- Zellerfeld, S. 119 – 138

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
33
[4] Busch, W.; Walter, D.; Coldewey, W.G.; Hejmanowski, R.: Bergwerk Lohberg/Osterfeld
der RAG AG. Analyse von Senkungserscheinungen außerhalb des prognostizierten
Einwirkungsbereiches. Gutachten im Auftrag der Bezirksregierung Arnsberg. Institut für
Geotechnik und Markscheidewesen, TU Clausthal, Mai 2017, Clausthal-Zellerfeld
[5] A. John, K.-H. Löbel, 2018: Copernicus-Satellitendaten für das Monitoring von vertikalen
Bodenbewegungen durch Grubenwasseranstieg im ehemaligen Steinkohlerevier Oels-
nitz/Erzgebirge 18. Altbergbaukolloquium, Wieliczka 2018; Tagungsband - Wagner Digi-
taldruck und Medien GmbH, S. 101-119, ISBN 978-3-938390-22-1
[6] M. Foumelis, J. M. Delgado Blasco, Y-L. Desnos, M. Engdahl, D. Fernandez, L. Veci, J.
Lu and C. Wong. "ESA SNAP - StaMPS Integrated processing for Sentinel-1 Persistent
Scatterer Interferometry". IEEE International Geoscience and Remote Sensing Sympo-
sium. IGARSS 2018.
[7] Dheenathayalan, P., Small, D., Schubert, A. et al.; High-precision positioning of radar
scatterers, Journal of Geodesy (2016) Vol. 90 Issue 5: p. 403-422
https://doi.org/10.1007/s00190-015-
0883-4

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
34

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
35
Představení projektu GeoMAP: Modelovací, vizualizační a
prognostické nástroje pro zobrazování důsledků těžby a
potenciálů nového využití
Sylvi Hädecke, Dr. Christin Jahnsová
Saský zemský úřad pro životní prostředí, geologii a zemědělství, oddělení 10
Geologie, referát 105
Co je GeoMAP?
Projekt GeoMAP slouží k výměně informací o geovědních metodách a modelování jako
zásadním podkladu pro komplexní řešení v těžebních oblastech a v oblastech, ve kterých
byla těžba zastavena. Bez kvalifikovaného datového základu a vyhodnocování není možno
formulovat spolehlivé závěry a tím i prognózy například k zatápění dolů a nárůstu hladiny
podzemní vody, ke zdvihům a poklesům terénu, svahovým sesuvům a různým procesům
transportu látek, ale i využívání důlních vod.
Jak v Česku, tak i v Sasku byly v uplynulých desetiletích v těchto oblastech získány rozsáhlé
zkušenosti s různými programy na sběr dat, modelování či vizualizaci. Pokaždé se jasně
ukázalo, že spolehlivé prognózy lze formulovat pouze na základě reprezentativních datových
sad a jejich vysoce kvalifikovaném vyhodnocení. Rovněž tak bylo jasné, že výpovědní
přesnost nejrůznějších metod a programů pro modelování závisí na celé řadě okrajových a
místních podmínek, které se mohou v závislosti na dané lokalitě lišit.
V rámci projektu mají být vzájemně představeny a diskutovány zkušenosti partnerů projektu
z oblasti sběru, modelování a vizualizace geovědních dat v různých modelových hornických
regionech. Cílem partnerů projektu je, zlepšit prostřednictvím nových impulsů získávání a
vyhodnocování datových sad a tím i prognózy různých jevů v oblastech, ve kterých byla
ukončena důlní činnost, .
Kde partneři projektu GeoMAP působí?

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
36
V rámci projektu GeoMAP jsou řešeny následující modelové regiony:
černouhelný revír Lugau/Oelsnitz: tento modelový region je řešen hlavním příjemcem
projektu, kterým je Saský zemský úřad pro životní prostředí, zemědělství a geologii
(LfULG), a partnerem projektu, Geotechnickým ústavem Technické univerzity -
Báňské akademie ve Freibergu.
hnědouhelný revír Most v severních Čechách: tento modelový region je řešen
partnerem Projektu Technickou univerzitou v Ostravě.
hornické revíry v Krušných horách s výskytem důlních vod: tento přesahující
modelový region je řešen partnerem projektu, Ústavem termodynamiky Technické
univerzity - Báňské akademií ve Freibergu.
Získané poznatky jsou však aplikovatelné i v jiných hornických reginech.
GeoMAP v bývalém saském černouhelném revíru Lugau/Oelsnitz
Černouhelný revbír Lugau/Oelsnitz v okrese Erzgebirgskreis v Sasku, který je v současné
době zatápěn, je již několik let oblastí, ve které probíhá řada komplexních geologických,
hydrogeologických a hornických výzkumů. Ve vztahu na neustálý nárůst hladiny důlních vod
zde existuje naléhavá potřeba řešení řady otázek. Z tohoto důvodu se tento příspěvek
zabývá specifickými montáně-hydrogeologickými podmínkami tohoto revíru a dosavadním
úsilím o vytvoření prognózy zatápění revíru. Dále bude v příspěvku poskytnut náhled do
aktuálního stavu řešení projektu GeoMAP, podpořeného z EU, se zaměřením na výzvy v
oblasti trojrozměrného modelování a vizualizace důsledky těžební činnosti.
Projekt GeoMAP navazuje na předcházející výzkumy. V rámci tohoto projektu má být
provedena aktualizace a upřesnění stávajícího trojrozměrného modelu té části regionu, která
byla ovlivněna důlní činností. Přitom mají být zohledněna rovněž nová data, jako například
naměřené geofyzikální hodnoty, jejichž získání bylo zadáno a realizováno městem
Oelsnitz/Erzgebirge v rámci projektu Vita-Min, podpořeného EU. Kromě toho bude
provedena rozsáhlá rešerše saských archivních fondů pro doplnění dat (například staré důlní
mapy). Tyto práce představují podstatný základ pro upřesnění modelu a pro popis velmi
komplexních podmínek v podloží.
Pokračující detailní práce v řešeném území Lugau/Oelsnitz a odborná komunikace a výměna
s ostatními montánními regiony jsou předpokladem pro lepší prognózu a řešení důsledků
těžební činnosti. To platí především z hlediska budoucího zamezení rizikům a udržitelného
využívání oblastí, ve kterých byla ukončena hornická činnost.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
37
Relativně malý revír je charakterizován velkými hloubkami těžby, komplexními tektonickými
poruchami a četnými hydraulicky působící jednotkami a strukturami. Tyto předpoklady svého
času komplikovaly důlní činnost a mají dodnes vliv na monitoring a prognózu jevů, které jsou
důsledky těžební činnosti. Již před zastavením těžby v roce 1971 došlo k deformacím
povrchu terénu, které byly vyvolány hornickou činností. Tyto deformace se na povrchu
projevovaly především trhlinami a až 17 m hlubokými poklesovými kotlinami a vznikem
poldrů [Felix et al 2007]. Dominující poklesové jevy odezněly po roce 1971 jen velmi
pozvolna. Jak ukázalo měření nivelizace revíru, došlo poté v důsledku zastavení čerpání
důlních vod a nárůstu vodní hladiny v důlních dílech k lehkému vyzdvižení povrchu terénu.
Zatápění revíru není dodnes ukončeno. To znamená, že hladina vody v jednotkách, ze
kterých byla předtím voda odčerpávána, v nichž lze předpokládat výskyt zhruba 47 Mio. m
3
zbytkového vyrubaného prostoru, dosud stále stoupá [Felix et al 2010].
V rámci tehdejšího zajištění důlních děl, realizovaného do roku 1974, nebyla předpokládána
žádná zařízení pro monitoring nárůstu hladiny důlních vod. Průběh zatápění tak nebylo
možno po dlouhou dobu ani monitorovat, ani ovlivnit. V roce 2003 tak Svobodný stát Sasko
zřídil za účelem sledování zatápění, první profil pro měření hladiny důlních vod. Během
následujících let přispěly projekty, podpořené EU, jako VODAMIN, Vita-Min a aktuálně
GeoMAP, k rozvoji stavu znalostí v oblasti důsledků hornické činnosti v revíru
Lugau/Oelsnitzer a současně k vybudování výměny poznatků s ostatními regiony v Německu
a sousedním Česku, které byly rovněž postiženy důlní činností.
Geologicko hornický trojrozměrný model pro Lugau/Oelsnitz
Geologicko hornický model představuje geometrický základ pro geomechanické a
hydrogeologické výpočty, do kterého je možno vložit všechna ostatní další data a získat tak
nové informace. Komplikovaná geologická stavba řešeného území však vyžaduje extrémně
vysokou hustotu dat, která v současné době ještě není zajištěna. Ukázalo se, že současný
3D model splňuje podmínky pro předpověď zatápění pouze zčásti, především proto, že má k
dispozici nedostačující data ke geologické stavbě podloží a dosud není možno v úplnosti
zachytit přesné propustnosti a objemy ražeb.
Bergmännische Dokumentationen
Důlní dokumentace
Bergschadenkundliche Analysen
Analýza důlních škod
Nachbergbauliche Untersuchungen
Průzkumy po ukončení důlní činnosti
Modellkonzeptionierung
Koncepce modelu

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
38
Änderungen der Geometrie über die Zeit
Změny geometrie v průběhu času
Flutungsszenario
Scénář zatápění
Änderungen des Grundwasserspiegels
Změny hladiny podzemní vody
Datenrecherche
Rešerše dat
Datenberarbeitung
Zpracování dat
Erstellung geometrischer Elemente
Vytvoření geometrických prvků
Beziehungen zwischen geometrischen Elementen 3D
Darstellung
Vztahy mezi geometrickými prvky - 3D
zobrazení
Zourodnung von Parametern
Přiřazení parametrů
Grundwasserstände
Stavy podzemní vody
Geomechanik
Geomechanika
Hydrochemie
Hydrochemie
Zeitliche Änderungen
Časové změny
Hebungen
Zdvihy
Senkungen
Poklesy
Numerische Berechnung
Numerické výpočty
Geologische Trennflächen (Störungen)
Geologickéá rozhraní (poruchy)
Geologische Schichtgrenzen
Hranice geologických vrstev
Bergmännische Auffahrungen
Hornické ražby
Objekte an der Oberfläche
Objekty na povrchu

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
39
Obr.: Workflow geologického, hydrogeologického a geomechanického modelování, vizualizace a
prognózy pro revír Lugau/Oelsnitz.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
40
Cílem projektu GeoMAP je tedy využít rozsáhlé archivní fondy z doby aktivní důlní činnosti,
digitalizovat významné hornické mapové poklady a jejich georeferencování za účelem
doplnění současného modelu nebo zkonstruování modelu nového. V rámci projektu
GeoMAP probíhají současně na Geotechnickém ústavu Technické univerzity - Báňské
akademie ve Freibergu práce na vytvoření koncepce modelu pro numerický výpočet zdvihů a
poklesů terénu v revíru Lugau/Oelsnitz. Cílem obou přístupů je vytvoření základů pro
modelování nárůstu hladiny důlních vod v revíru Lugau/Oelsnitz- Pro cílené řešení tohoto
úkolu je nutná rovněž odborná diskuse s odborníky z jiných hornických revírů.
Literatura
[Felix et. al 2007] Felix, M., Berger, H.-J.; Schubert, H.; Görne, S. u. a. (2007): Bergbaufol-
gen im ehemaligen Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz unter besonderer Berücksichtigung
des Grubenwasseranstiegs. - Unveröff., Sächs. Landesamt für Umwelt und Geologie;
Freiberg.
[Felix & Berger 2010] Felix, M., Berger, H.-J. (2010): Steinkohlebergbau und Bergbaufolgen
im Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz. – Beitrag in Geoprofil Bd. 13, Sächs. Landesamt für
Umwelt und Geologie; Freiberg.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
41

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
42
Modelování tras proudění podzemní vody a jejího zdržení -
relevance pro oblasti stařin
Dr. Tamara Kolbe, Prof Traugott Scheytt
Technická univerzita - Báňská akademie Freiberg - Geologický ústav, katedra
hydrogeologie a hydrochemie
Základem pro druh a rozsah hydrogeologických změn v oblasti stařin je geologická stavba s
různými stratigrafickými jednotkami. V důsledku vyražení prostor dochází k masivním
změnám původní hydraulické vodivosti hornin, které mohou vést k poruchám hydraulické a /
nebo hydrochemické rovnováhy. Hydraulické a hydrochemické změny mohou přitom ovlivnit
kromě podzemních vod i vody povrchové. Pro kvantifikaci látkové obměny v podzemní vodě
a emise látek mezi jednotlivými jednotkami je používána řada metod. Mezi tyto metody patří
mimo jiné stopovací metody a numerické modely proudění.
Stopovače pro označování podzemní vody jsou používány při řešení řady otázek v oblasti
popisu komplexních hydrogeologických podmínek a pro zjišťování stáří podzemních vod.
Pod pojmem stáří podzemní vody je chápána střední doba zdržení smíšeného vzorku, který
se skládá z vod s rozdílnou dobou zdržení. Vzorky podzemí vody z profilů pro měření hladiny
podzemní vody jsou smíšenými vzorky v případě, že jsou odebírány z celé délky určitého
filtračního zařízení. Za pomoci modelů lze kalibrovat distribuci doby zdržení nebo
stochastickou distribuci naměřených smíšených koncentrací s podzemní vodou. Smíšené
vzorky tak při použití modelování doby zdržení poskytují nejen informace o středních
koncentracích, ale mohou prostřednictvím stochastické distribuce koncentrací poskytnout
zajímavé informace o hydrodynamických a hydrochemických procesech v podloží.
V této přednášce bychom pomocí příkladů studie chtěli ukázat, jaké informace tyto smíšené
vzorky obsahují a jaké informace lze získat z bodových měření o imisích a prostorově
variabilním odbourávání nitrátu v kolektoru podzemní vody. Pro určování cest proudění a
doby zdržení podzemní vody používáme kombinaci značkovačů a modelů proudění
podzemní vody. Na základě těchto výsledků pak sledujeme reakční procesy podél cest
proudění a jaké ekvivalenty lze použít pro formulování závěrů o prostorové variabilitě
procesů odbourávání. Ve zmiňované případové studii je sledován transport a odbourávání
nitrátů v povodí, které je zemědělsky využíváno; představené metody a koncepce budou do
budoucna aplikovány i na otázky v souvislosti s historickou těžbou.
Popisované zemědělsky využívané povodí vykazuje místy zvýšené koncentrace nitrátů (až
80 mg/j, měřeno na 16 profilech) v podzemní vodě. Diskutabilní byla na počátku studie

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
43
příčina prostorově rozdílných signálů. Příčinami mohou být rozdílná množství imisí v průběhu
času, proudění podzemní vody nebo denitrifikační procesy (denitrifikace označuje
mikrobiologické odbourávání dusíku, obsaženého v nitrátu, na molekulární dusík v
anoxickém prostředí) uvnitř oblasti jímání daného vrtu.
Pro určení stáří podzemní vody a pro kalibraci modelu proudění podzemní vody byly jako
značkovač použity chlor-fluorované uhlovodíky. Tím bylo možno vizualizovat pohyb
virtuálních částic v proudovém poli a sledovat procesy podél linií drah. Z výsledků vyplynulo,
že střední doby zdržení podzemní vody činí 40 let a střední cesta proudění 350 m (1).
Reaktivní značkovače (NO
3
-
, O
2
, N
2
excess) byly využity pro sledování denitrifikačních
procesů podle linií drah. Mohli jsme tak ukázat, že jen odhad distribuce doby zdržení a
měření kyslíku a nitrátů postačí pro formulování závěrů o územně variabilním šíření
denitrifikačních procesů. Parametry, které byly v rámci programu monitoringu
zaznamenávány, mohly být dále interpretovány tak, aby bylo možno odhadnout potenciál
odbourávání celého zvodnělého horizontu a vliv povrchových vod ze zemědělsky využitého
infiltračního území (2).
Reference:
1.
Kolbe, T., Marçais, J., Thomas, Z., Abbott, B. W., de Dreuzy, J.-R., Rousseau-Guetin,
P., Aquilina, L., Labasque, T., Pinay, G., (2016), Coupling 3D groundwater modeling
with CFC-based age dating to classify local groundwater circulation in an unconfined
crystalline aquifer.
Journal of Hydrology
.
2.
Kolbe, T., de Dreuzy, J.-R., Abbott, W. B., Aquilina, L., Babey, T., Green, C.T., Fleck-
enstein, J., Labasque, T., Laverman, A., Marçais, J., Peiffer, S., Thomas, Z., Pinay,
G., (2019), Stratification of reactivity determines nitrate removal in groundwater.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
44
Prognóza mineralizace důlních vod při zatápění bývalého dolu Ost
společnosti RAG
Marcel Schlegel, Dr René Kahnt
Společnost G.E.O.S Ingenieurgesellschaft mbh s r.o.
V roce 2014 předložila společnost Ruhrkohle AG a.s.(RAG), návrh koncepce čerpání důlních
vod, řešící dlouhodobou optimalizaci čerpání důlních vod pro Severní Porýní - Vestfálsko.
Podle této koncepce by voda z dolu Ost byla nadále odváděna do vodního toku Lippe. V této
souvislosti bylo nutno vyhodnotit látky, transportované důlní vodou, ve vztahu k vodnímu
toku Lippe. Bylo především nutno určit, zda v rámci nárůstu hladiny důlních vod lze očekávat
výraznou redukci látkové zátěže důlních vod tak, jak bylo dokumentováno v Cášském
černouhelném revíru (Aachener Steinkohlenrevier). Z pověření akciové společnosti RAG
byla Deutsche Montan Technik GmbH spol. s r.o. v červnu 2015 zpracována příslušná
prognóza průběhu zatápění a kvality vody ("Prognose zu Einleitwerten am Standort Haus
Aden bei Flutung der Wasserprovinz Ost" (Prognóza hodnot vody v lokalitě Haus Aden při
zatápění vodní provincie Ost)). Firma G.E.O.S Ingenieurgesellschaft mbH spol. s r.o. se
subdodavatelem Dr. Unlanden (HydroGeo-Consulting) byla vypracováním tohoto znaleckého
posudku pověřena na základě výsledku veřejného výběrového řízení zemským
Ministerstvem pro ochranu klimatu, životního prostředí, zemědělství, přírodu a ochranu
spotřebitelů Severního Porýní - Vestfálska.
Řešení probíhalo celkem tři měsíce a zaměřilo se na následující tři hlavní body::
rešerše a detailní vyhodnocení dat a zpracování internetové databáze,
sestavení modelu zatápění dolů za účelem formulování prognózy stavu zatápění a
mineralizace s přihlédnutím ke geochemickým interakcím,
kontrolní výpočet historie zatápění,

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
45
formulování deterministických a probabilistických prognóz pro další průběh zatápění a
ověření jistoty závěrů posudků, zpracovaných z pověření společnosti RAG,
ověření dopadů budoucích technických rámcových podmínek,
porovnání situace v oblasti důlních vod v ostatních černouhelných revírech s bývalým
dolem Ost.
Dodatečně byly prověřovány scénáře pro další průběh zatápění. Jako příklad je dále
uváděno časové porovnání pro koncentrace chloridů za provincii Hause Aden.
Obr. 1: History Matching / kalibrace modelu: časový vývoj koncentrací Cl pro provincii Haus Aden
Konzentration
Koncentrace
Messung
Měření
Simulation
Simulace
Messwert
Naměřená hodnota

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
46
Bericht
Zpráva
Obr. 2: Prognóza vývoje koncentrací CL v lokalitě Haus Aden s přihlédnutím k nejistotám.
Na základě řešení těchto úkolů byla prognóza, předložená DMT, potvrzena. Navíc byly
ilustrovány nejistoty a šíře problému. Na základě dalších scénářů byla formulována
doporučení pro optimalizaci zatápění.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
47

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
48
Numerické přístupy k diskretizaci a hydraulické simulaci při
zatápění hlubinných dolů
Dr. Timo Kessler
1
, Dr Michael Eckart
2
, Prof. Dr. Maria-Theresia
Schafmeister1
1
Univerzita v Greifswaldu, Ústav geografie a geologie,
2
DMT GmbH spol. s r.o.& Co. KG, k.s.,
Klíčová slova:
zatápění dolů, černé uhlí, nárůst hladiny důlní vody, numerické modelování
1. Úvod
V prosinci 2018 byla zastavena těžba v posledním německém aktivním černouhleném dole
Prosper Haniel. Současně s ukončením těžby uhlí začínají úkoly následného zajištění a v
případě řady dolů i jejich zatopení a čerpání vody. Při zatápění dolu dojde v prvé řadě k
vypnutí čerpadel v patrech dolu. Hladina podzemní vody pak díky přítokům postupně stoupá
až na určitou úroveň. Přítok vody se skládá z infiltrace z meteorických srážek, přítoků v
hloubce z rozpukaných vodonosných vrstev a z vody v pórech a puklinách hornin.
Kvantitativní rozdělení těchto komponent závisí na struktuře a hydraulických vlastnostech
překryvných vrstev a proudění podzemní vody v hloubce. Během zatápění dochází často k
míšení hlubinných vod s vysokým obsahem solí s připovrchovými vodami (turbulentní
proudění v dutinách, čerpání důlních vod). To může způsobit znečištění sekundárních
vodonosných vrstev a vysoké koncentraci solí v čerpané vodě. Cílem čerpání důlních vod je
v tomto ohledu identifikace a nastavení udržitelné hladiny důlních vod, při které jsou zajištěny
relevantní zdroje vody a minimalizovány kontaminace.
Pro předpovídání časového průběhu nárůstu hladiny podzemní vody a s tím spojené
chemické zátěže byly vytvořeny a dokumentovány různé modely zatápění dolů (viz. Toran
and Bradbury, 1988; Adams and Younger, 1997; Sherwood, 1997; Burke and Younger,
2000; Gandy and Younger, 2007; Azrag, Ugorets and Atkinson, 2012). Na rozdíl od
obvyklých modelů proudění v porézních médiích podle Darcyho, je pohyb vody ve

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
49
vyrubaných prostorech minimálně během nárůstu hladiny vody označován za turbulentí.
Zatápění dolů tedy většinou představuje kombinaci propustnosti puklinové, průlinové a
propustnost podle dutin. Podle charakteristiky proudění lze modely rozdělit do tří skupin: a)
fyzikálně motivované koncepce modelů, které proudění mezi dutinami a matricí počítají
diferencovaně, b) semi-explicitní parametrické modely (krabicové modely), bilancující toky
prostřednictvím definovaných objemů a c) plně diskretizované, numerické kontinuální
modely. Dvě z těchto koncepcí [b) a c)] budou představeny v tomto příspěvku.
Semi-explicitní parametrizované modely
Během devadesátých let 20. století byly pro velké hornické revíry s několika vodními
provinciemi vyvinuty koncepční modely vzájemně komunikujících nádrží s jednotnou
parametrizací a realizovány v softwarových balíčcích (GRAM, BoxModell3D). Hydraulické
jednotky jsou zde definovány nezávisle na prostorové geometrii důlního díla. Díky tomu
dochází k výraznému snížení náročnosti výpočtu. Tento přístup je srovnatelný s objemovým
modelem černé skříňky, pomocí kterého jsou určovány přechodové a výtokové body pro
každou nádrž samostatně. Výpočet nárůstu hladiny podzemní vody vychází ze zatopeného
objemu nádrže a vodní bilance, vypočtené pro danou vodní provincii (Adams and Younger
2001). Jelikož se v případě parametrizovaných modelů jedná o modelování bilance objemu,
je klíčovým výpočet zaplavitelného objemu vyrubaných prostor, který je definován jako objem
zbytkového vyrubaného prostoru jako rozdíl hrubého objemu těžby a objemu poklesu a
zakládky (Eckart et al. 2004).
Obr. 1: Schéma koncepce komunikujících potrubí/nádrží prostřednictvím bodů pro přechod vody,
implementované v GRAM code
(Sherwood 1997).

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
50
Kontinuální numerické modely
I přes mnohoslibné výsledky a častou aplikaci semi-explicitních parametrických modelů v
německém černouhelném průmyslu existuje rovněž řada kvalitně dokumentovaných modelů
nárůstu hladiny podzemní vody, vytvořených pomocí kontinuálních numerických modelů.
Většina modelů byla realizována pomocí softwaru MODFLOW (McDonald and Harbaugh
1988) a vychází z rovnic laminárního proudění. Ukazuje se však, že tyto modely narážejí v
případě jejich aplikace v hornictví na některé své limity. Datový základ, nutný pro
parametrizaci, je často rozsáhlý a / nebo není dostupný (Kim and Choi 2018). Kromě toho
může být diskretizace modelového prostoru zkomplikována vyrubanými strukturami (Adams
and Younger 2001). Nezávisle na tom byly pro kontinuální modely na základě modelů
vyrubaných prostor s podrobnější diskreditaci vytvořeny rozšiřující moduly, umožňující
kombinovat laminární průtoky matricí s turbulentnějším prouděním v potrubí (např.
MODFLOW-CFP (Shoemaker et al. 2005)). Nicméně zde chybí dokumentované zkušenosti z
aplikace v důlních dílech.
3. Aktuálně vyvíjené modely
V německých černouhelných revírech při řece Sáře a v Porúří jsou pro modelování nárůstu
hladiny důlních vod a s tím spojené zátěže používány převážně parametrizované modely. V
oblasti reprezentativnosti geologie a parametrizace podzemních struktur a vyrubaných
prostor jsou však tyto modely velmi zjednodušené. Výpočetně tak nelze zobrazit především
komplexní vlastnosti proudění v podzemí (turbulentní při zatápění, laminární ve vyrubaných
prostorách, darcyovské v průvodních horninách). Numerickými modely, diskretizovanými na
základě znalosti stratigrafie a geologické struktury včetně antropogenně vytvořených důlních
prostorů, lze implementovat hydraulicky relevantní struktury. Pro různé typy proudění jsou
kromě toho k dispozici i odpovídající rovnice, které lze kombinovat geometricky
diferencovaně. Různé pokusy s modely FEM přitom ukázaly, že především geometrie a
prostorové dimenze důlních prostor mohou způsobovat problémy při konvergenci. Podstatný
krok úspěšných modelů spočívá v pečlivé diskretizaci vyrubaných prostor a sousední
horninové matrice, neboť zde se vyskytují nejvyšší gradienty fyzikálních parametrů.
Mnohoslibných výsledků lze dosáhnout především pomocí nestrukturovaných, čtyřstěnných
sítí, pomocí kterých je možno efektivně popsat drobné struktury ve velkých modelovaných
oblastech.
Otázka vhodného modelu je rovněž otázkou dostupnosti dat a prostorového měřítka, které je
k dispozici. Inverzní parametrizované modely podporují na jednu stranu rychlý a spolehlivý

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
51
výpočet sledované dynamiky důlních vod. Kalibrace pomocí objemových proudů přitom
umožňuje vysokou přesnost předpovídaných křivek nárůstu a výpočet látkové zátěže v
určitých vodních provinciích. Pomocí numerických postupů lze reálné proudění v důlních
dílech popsat diferencovaněji a to včetně různých typů proudění. Modely však lze kvůli
komplexitě obtížně diskretizovat a vyžadují i přísnou validaci okrajových podmínek. V
případě dalšího vývoje numerických modelů pro nárůst hladiny důlních vod mohou jako
cenná orientační pomůcka sloužit parametrizované modely, které by tedy měly být jako
takovéto vědecky respektovány.
4. Literatura
Adams, R., and P.L. Younger. 1997. “Simulation of Groundwater Rebound in Abandoned
Mines Using a Physically Based Modelling Approach.”
International Mine Water
Association IMWA
, 353–62.
Adams, R., and P.L.Younger, 2001. “A Strategy for Modeling Ground Water Rebound in
Abandoned Deep Mine Systems.”
Ground Water
. https://doi.org/10.1111/j.1745-
6584.2001.tb02306.x.
Azrag, E.A., V.I. Ugorets, and L.C. Atkinson. 2012. “Use of a Finite Element Code to Model
Complex Mine Water Problems,” 31–41.
Burke, S.P., and P.L. Younger. 2000. “Groundwater Rebound in the South Yorkshire
Coalfield: A First Approximation Using the GRAM Model.”
Quarterly Journal of
Engineering Geology and Hydrogeology
33 (2): 149–60.
https://doi.org/10.1144/qjegh.33.2.149.
Eckart, M., Brüggemann, Hewig, Kunz, Langosch, Marzilger, Rüterkamp, Schiffer, and
TeKook. 2004. “Abschlussbericht Resthohlraumvolumen.”
Gandy, C.J., and P.L. Younger. 2007. “Predicting Groundwater Rebound in the South
Yorkshire Coalfield, UK.”
Mine Water and the Environment
26: 70–78.
https://doi.org/10.1007/s10230-007-0153-7.
Kim, Sung Min, and Yosoon Choi. 2018. “SIMPL: A Simplified Model-Based Program for the
Analysis and Visualization of Groundwater Rebound in Abandoned Mines to Prevent
Contamination of Water and Soils by Acid Mine Drainage.”
International Journal of
Environmental Research and Public Health
15 (5).
https://doi.org/10.3390/ijerph15050951.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
52
McDonald, Michael G., and Arlen W. Harbaugh. 1988. “A Modular Three-Dimensional Finite-
Difference Ground-Water Flow Model.”
Techniques of Water-Resources Investigations
.
https://doi.org/10.3133/twri06A1.
Sherwood, J.M. 1997. “Modelling Minewater Flow and Quality Changes after Coalfield
Closure.” Newcastle University.
Shoemaker, W Barclay, Eve L Kuniansky, Steffen Birk, Sebastian Bauer, and Eric D Swain.
2005. “Documentation of a Conduit Flow Process (CFP) for MODFLOW-2005.”
U.S.
Geological Survey Techniques and Methods, Book 6, Chapter A24
, 50.
Toran, Laura, and Kenneth R. Bradbury. 1988. “Ground-Water Flow Model of Drawdown and
Recovery Near an Underground Mine.”
Ground Water
26 (6): 724–33.
https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1988.tb00423.x.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
53

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
54
Přehled numerických postupů v geotechnice
Prof. Dr. habil. Heinz Konietzky
Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu, Geotechnický ústav
Numerické postupy lze rozdělit podle různých kritérií. Velmi smysluplné je jejich rozlišování
podle prostorové a časové diskretizace:
ohledně časové diskretizace lze rozlišit explicitní a implicitní metody,
ohledně prostorové diskretizace lze rozlišit síťové a nesíťové modely.
V geotechnice byly nejprve používány síťové implicitní a explicitní postupy, jako například
metoda konečných prvků (FEM), konečných diferencí (FDM) a metody okrajových podmínek
(BEM). Později se objevily i nesíťové metody, jako Smooth Particle Hydrodynamics (SPH),
různé částicové metody (PM) a metody diskrétních prvků (DEM).
Výhodou nesíťových modelů je možnost zobrazení velkých deformací a procesů míšení a
dělení, které disponují automatickými postupy pro rozeznávání kontaktů. Jsou proto
využívány pro řešení například následujících problémů (viz rovněž obr. 1 a 2):
simulace pohybů hmot (řícení hornin, laviny, mury, atd.),
simulace statických a dynamických procesů dezintegrace (vrtání, odstřel atd.),
vlastnosti partikulárních (nesoudržných) hornin.
Nevýhodou nesíťových metod jsou zvýšené nároky na výpočet, dosud relativně málo
zkušeností s jejich aplikací a skutečnost, že klasické látkové zákony zde nelze přímo
aplikovat.
Výhodnou explicitních postupů je skutečnost, že je možno jimi bez problémů popisovat i
fyzikálně nestabilní systémy (například kolize, chování v oblasti dodatečných závalů). Pro
statistická řešení zpravidla vyžadují delší čas pro výpočet a interní tlumící algoritmy.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
55
Kromě vlastního vývoje (například v univerzitním prostředí) mohou geotechnici volit mezi
programy, jako jsou například ANSYS, ABAQUS, NASTRAN a další nebo speciálními
geotechnickými programy, jako například FLAC, PLAXIS, RS3 atd.). První z uvedených
programů splňují z geotechnického hlediska důležité vlastnosti a prvky pouze ve velmi
omezeném rámci. To se týká látkových zákonů, ale i stavebních prvků, jako jsou kotvy,
geotextilie atd. Z těchto důvodů se prosadil speciální geotechnický software.
V případě nasazení numerických programů v geotechnice je nutno zohlednit následující
aspekty:
výběr vhodné numerické metody, případně nástrojů,
specifikací počátečních a okrajových podmínek,
určení velikosti modelu,
volba vhodných látkových zákonů a parametrů,
propojení (struktura, hustota, typy prvků),
prostorová dimenze (2D nebo 3D),
využití symetrických podmínek při konstrukci sítě,
sekvence modelování (například stavebně-technické kroky),
interakce (HTMC = hydro-termálně-mechanicko-chemické, viz rovněž obr. 3),
statická nebo dynamická simulace,
efektivita vs. přesnost.

image
image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
56
Obr. 1: Numerická simulace procesu řezání pomocí DEM
Obr. 2: Numerická simulace lavin (vlevo) a řícení skal (vpravo)
Numerické modely je nutno nejprve verifikovat a poté validovat. Verifikace znamená
prokázat, že implementované algoritmy pracují správně. Pro tyto účely jsou výsledky
numerických výpočtů porovnávány většinou s analytickými řešeními nebo řešeními, která
byla získána pomocí jiných numerických postupů (benchmarking). Během fáze validace jsou
simulované výsledky porovnávány s výsledky měření in-situ. Během validace je tedy
ověřováno, zda numericky realizované fyzikálně-chemické procesy také proces in-situ
popisují správně (viz obr. 4).

image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
57
Z hlediska interakcí má zdaleka největší význam hydro-mechanická interakce. Možnosti
interakcí jsou přitom různé, jednostranně nebo oboustranně působící.
Dnes lze i velké modely (až do jednoho milionu zón, prvků nebo částic) počítat pomocí PC. V
závislosti na velikosti modelu a zadání se rychlost výpočtu pohybuje v rozpětí mezi několika
hodinami až po několik týdnů. V případně nutnosti lze používat techniky submodelů, kdy je
jeden problém sledován v několika měřítcích, jak je zobrazeno na obr. 5.
Obr. 3: Ilustrace interakce THMC
Obr. 4: Verifikace a validace numerických modelů

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
58
Obr. 5: Technika submodelů (vlevo) a detailní submodel (vpravo)

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
59

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
60
DEM pro simulaci důsledků změn podzemní vody v krajinách po
ukončení důlní činnosti na příkladu bývalého hlubinného revíru
Lugau/Oelsnitz.
Gunther Lüttschwager
Technická univerzita - Báňská akademie ve Freibergu, Geotechnický ústav
Pohyby terénu, vyvolané hornickou činností, se mohou na povrchu terénu projevovat ještě
dlouho po ukončení důlní činnosti. Monitorování vlivů těžby na pohyby terénu vyžaduje
komplexní a integrovaný výzkum. Přispět zde mohou například profily pro měření hladiny
podzemní a důlní vody, měření nivelizace, sledování chemického složení důlních vod,
satelitní radarová interferometrie a další metody. Na příkladu černouhleného revíru
Lugau/Oelsnitz, v němž byla těžba ukončena v roce 1971 a jehož zatápění bylo započato již
v roce 1970, má být navržena příslušná strategie.
Těžištěm výzkumu v rámci projektu GeoMAP je přitom lepší porozumění vertikálním
pohybům terénu, které lze rozdělit zhruba do dvou kategorií:
1) 1) Sedání v důsledku deficitu hmoty, způsobeného vytěžením uhlí,
2) 2) Zdvihy v důsledku nárůstu hladiny důlní a podzemní vody po ukončení fáze aktivní
důlní činnosti.
Prvním krokem je shromáždění všech dostupných dat a informací o řešeném území: to se
geologicky nachází v podkrušnohorské depresi, která se utvořila během variskní orogeneze.
Na ní se nacházejí černouhlené sedimenty svrchního karbonu, těžené během důlní činnosti.
Svrchní karbon dosahuje v řešeném území své největší mocnosti v severozápadní části, kdy
dosahuje 150 m a vystupuje severovýchodním směrem na povrch. Vlastní uhelná pole se
dělí do nejméně 14 různých slojí. Jejich mocnosti se přitom pohybují mezi 0,6 m a 5,0 m
(Beyer, 1974; Felix et al. 2007). Kvůli nedostatečným informacím o přesných mocnostech a
komplexitě důlních děl lze pro účely modelování vycházet pouze ze zprůměrovaného

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
61
těžebního pole. Kvůli vysoké tektonické aktivitě Středosaského nasunutí se zlomy až 350 m
(Rödlitzer Sprung) je vytvoření modelu celého území velmi náročné. UIožené vrstvy
spodního permu jsou zjednodušeně rozdělovány do čtyřech formací (obr. 1). Třetihorní a
čtvrtohorní sedimenty jsou shrnovány do jedné jednotky. Jelikož mají být v rámci modelování
sledovány pouze vertikální pohyby, bylo provedeno zjednodušení topografie, kdy je horní
hrana terénu ve výši 300 m n.m. považována za rovnou. Další geotechnicky relevantní
zatížení terénu lze implementovat jako okrajovou podmínku. Jak je uvedeno na obr. 1 byla i
geologie silně zjednodušena pomocí zčásti rovných hranic vrstev.
Obr. 1: Geologické horizonty v řešeném území. Shora: geologický model (Saský zemský úřad pro
životní prostředí, zemědělství a geologii) Dole: Zjednodušení pro numerické modelování. Uhelné
sloje se nacházejí v karbonu mezi bází karbon a bází Härtensdorf.
Höhe NN in m
Nadmořská výška v m
Tiefe NHN in m
Hloubka NHN (standard elevation zero) v M
Nortwert
Severní hodnota
Ostwert
Východní hodnota

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
62
Poznatky o geotechnických vlastnostech jednotlivých oblastí pocházejí převážně z jádrových
vrtů. Numerická realizace "zatápění" dolu měla být původně provedena pomocí hydraulicko-
mechanických interakcí. Z důvodů velmi špatné hydraulické propustnosti horninových vrstev
a hydraulické těsnosti většiny poruch (Beyer, 1974) bylo od modelování proudění důlních a
podzemních vod upuštěno. Stoupající důlní vody tak lze numericky zjednodušeně zrealizovat
změnou vlastností hornin a nárůstem tlaku pórové vody v předpokládaném důlním díle.
Dalším těžištěm prací je příprava dostupných dat z měření vertikálních pohybů terénu. Ta
spočívají jednak na měření nivelizace a dále na satelitních měřeních InSAR (obr. 2).
Nicméně se ukazuje, že z důvodů v porovnání s jinými podobnými doly velmi pomalého
zatápění a míry elevace, pohybující se na hranici prokazatelnosti, lze naměřená data obtížně
interpretovat. Další výzvou pro modelování jsou chybějící informace o vyzdvižení hrany
terénu mezi lety 1972-1996. Vlastní zatápění je sledováno teprve od roku 2006 (vybudování
měřícího profilu GVM I v Oelsnitz). Měřící profil GWM II (Gersdorf), vybudovaný v roce 2014,
kromě toho ukazuje, že hladina důlních vod není v dole všude stejná (obr. 3).

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
63
Obr. 2: Vertikální míry pohybu terénu v řešeném území v různých časových intervalech

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
64
Obr. 3: Hladiny podzemní vody na profilech Oelsnitz a Gersdorf
Wasserstrand NHN /
m
Hladina vody NHN (standard elevation zero) / m
Zeit / Jahre
Čas / roky
Literatura:
BEYER, C. u. a. (1974): Bergschadenskundliche Analyse „Lugau-Oelsnitz“. - Unveröff., VEB
Baugrund Berlin, Produktionsbereich Zwickau & VEB Steinkohlenwerk Oelsnitz, Zwick-
au, Archiv Oberbergamt; Freiberg.
FELIX, M. et al. (2007): Bergbaufolgen im ehemaligen Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz unter
besonderer Berücksichtigung des Grubenwasseranstiegs. - Abschlussbericht. - Unver-
öff. Bericht, Archiv LfULG, Freiberg

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
65

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
66
Stav trojrozměrného modelování výsypek jako podklad pro
geologické vyhodnocení povrchového dolu Nochten.
Roman Zschieschick, Lars Schumacher, Regine Grosser
Lausitz Energie Bergbau AG a.s.
Společnost LEAG představuje čtvrtého největšího provozovatele elektráren a druhého
největšího provozovatele hnědouhelné těžby v Německu. Společnosti Lausitz Energie
Kraftwerke AG, a.s., (LE-K) a Lausitz Energie Bergbau AG a.s., (LE-B) jsou na německém
energetickém trhu aktivní pod společnou značkou LEAG. V roce 2018 bylo ve 4 aktivních
lomech společnosti LE-B vytěženo 60,7 milionů tun hnědého uhlí, které bylo z převážné míry
spáleno v hnědouhelných elektrárnách za účelem výroby elektrické energie.
Územně-plánovacím podkladem pro každý povrchový důl je příslušný hnědouhelný plán.
Právními podklady pro aktivní provoz povrchu dolu jsou příslušný rámcový provozní plán a
hlavní a mimořádné provozní plány. V závěrečných provozních plánech je z hlediska horního
práva upravena problematika sanace a rekultivace území po ukončení hornické činnosti. Pro
vyjmutí z důlního dohledu je nutno mimo jiné doložit trvalou stabilitu výsypek dolu a z velké
části samoregulovaný vodní režim ve stavu po ukončení důlní činnosti.
Významnou součástí podkladů ke každému povrchovému dolu je prostorově-geografický
model, který poskytuje informace o složení a stavu výsypek. Pro každý povrchový důl
společnosti LEAG byl ve standardu ArcGIS na základě dat, získaných geodetickými
měřeními, vytvořen model. Tyto modely zahrnují mimo jiné geometrická data výsypek z
jednotlivých shozů skrývkových mostů a následné konečné úpravy zakladači. Všechny
úrovně jsou souvislé, nepřekrývající se a jednoznačně modelované. Vytvoření prostorově-
geografického modelu a jeho aplikace pro geotechnické vyhodnocení bude představena na
příkladu povrchového dolu Nochten na dvou příkladech.
Geometrický model povrchového dolu Nochten

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
67
Jámová forma povrchového dolu, skládající se z podloží a systému okrajových svahů (obr. 1)
představuje plochu pro všechny následně uložené vrstvy výsypky. Na ní navazuje vnitřní
výsypka skrývkového mostu a jednotlivé… shozy skrývkového mostu 1, 2 a 3. Nejvrchnější
vrstvy výsypky vznikají pomocí zakladačů: základna zakladačové výsypky (dolní hrana
zakladačové výsypky), hluboký násyp zakladačů (pracovní úroveň zakladačů) a vysoký
násyp zakladačů. V případě, že nebylo realizováno ukládání zakladači, odpovídá
nejsvrchnější vrstva výsypy planýrované, případně k tomuto datu dokončené haldě skrývky
skrývkového mostu (obr. 2).
Letecké snímky, pravidelně snímané v rámci důlního měření, případně zákresy etáží,
představují primární zdroj informací. Ty však jsou v digitální podobě k dispozici teprve od
roku 1995. Aby bylo možno zajistit digitální využití dat, která byla předtím dostupná pouze v
analogové podobě, byly stovky čtvrtletně pořizovaných provozních dokumentů, které jsou
uloženy v archivech, prohledávány, skenovány, georeferencovány a digitalizovány.
Relevantní prostorové informace pak byly extrahovány a shrnuty pomocí různých selekčních
algoritmů. Pro čelní výsypku například činí celková modelovaná plocha cca 6.230 ha. V
analogovém datovém území (1974 – 1995) bylo pro tyto účely celkem digitalizováno cca 3
500 výškových bodů. Z digitálních zdrojů bylo zpracováno cca 100 000 výškových bodů.
Všechny modely byly ročně aktualizovány, přičemž každý výškový bod je opatřen časovým
razítkem. Díky tomu mají tyto modely charakter 4D a umožňují tak časové a prostorové
analýzy.

image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
68
Obr. 1. Geometrický model Nochten - dutá
forma / provozní podloží, stav: prosinec
2018
Obr. 2 Geometrický model Nochten - skrývkový
most a zakladačová výsypka, stav:
prosinec 2018
Prognóza a distribuce soudržnosti výsypky
Základem pro výpočet konsolidace skrývkových hmot jsou průzkumné geologické vrty v
předpolí lomu a ve využitém území. Z petrografických měření ve vrtech v rostlém terénu
jsou k dispozici údaje o petrografických vlastnostech. Tyto petrografické vlastnosti jsou po
rozdělení na hrubou a jemnou frakci využity pro zjištění soudržnosti rostlého terénu.
Takto zjištěná soudržnost vrstev však popisuje pouze komplexní skrývkové hmoty vertikálně
(obr. 3). Přesun na stranu výsypky není v tento okamžik zohledněn, k tomu dojde později v
rámci dalších kroků. Pro tyto účely jsou zeminy včetně jejich soudržnosti rozděleny do vrstev
s přihlédnutím k umístění rýpadel, technologii transportu a zakládání skrývkovým mostem a
případně následným řezům ze strany bagrů přesunuty na stranu výsypky
Vychází se z toho, že korečkové rypadlo, navázané na skrývkový most, odebírá skrývku ve
výškovém nebo hloubkovém řezu. Tím dochází k promíšení soudržnosti materiálů z
jednotlivých stanovišť rýpadel při předávání na hlavní dopravník. Z průsečíku osy stroje
skrývkového mostu a jeho pojezdové osy jsou určována stanoviště rýpadel. S přihlédnutím k
mocnosti je definován vážený střed, zaznamenaný v průsečíku jako " soudržnost skrývkový
most" (obr. 4 a obr. 5). Tyto kroky jsou provedeny odděleny podle výškového a hloubkového
řezu.

image
image
image
image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
69
Během dalšího kroku jsou průměrné soudržnosti umístěny podle nastavení úhlů skrývkového
mostu a rozestupů geometrie mostu na jednotlivé výhozy na straně výsypky (obr. 6) a znovu
shrnuty. Tím získáme soudržnost celé skládky. Díky rozdělení, založení a následném složení
soudržností, závisejících na mocnosti, zůstává střední hodnota a standardní odchylka beze
změn. V porovnání s propočty soudržnosti, vztaženými k vrtnému otvoru, však vzniká
homogenní distribuce soudržnosti ve výsypce, která je bližší realitě.
Obr. 3: Průzkumný geologický vrt - dělící plocha
první vrt až provozní podloží
Obr. 4. Průzkumné geologické vrty - při
zohlednění umístění bagrů a mocnosti řezu
Brückenschnitte
Obr. 5: Průzkumné geologické vrty - souhrn na
ose skrývkového mostu
Obr. 6: Průzkumné geologické vrty - přesun
shrnutých
soudržností
na jednotlivé výhozy

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
70
Model podzemní vody pro lom Nochten
Pro prognózu vývoje stavu hladiny podzemní vody v lomu Nochten a v jím ovlivněném okolí,
pro vymezení dosahu, pro zpracování prognóz budoucího čerpání vody a odhadu situace v
oblasti podzemní vody v době po ukončení důlní činnosti je využíván hydrologický model. V
tomto modelu jsou popsány podstatné geometrické a hydraulické vlastnosti modelovaného
prostoru, například příslušné podloží a mocnost zvodnělých vrstev, propustnosti rostlé
horniny i nasypaného materiálu. Dokumentace k výsypce (viz výše) je pro oblast výsypek
povrchových dolů rozhodující, protože představuje validní a velmi dobře dokumentovaný
zdroj dat. Hydrologický model samotný, stejně jako modelové výpočty pro kalibraci a
prognózy, jsou vytvářeny systémem programů PCGEOFIM, průběžně udržovány a rozvíjeny.
Systém programů PCGEOFIM počítá poměry v oblasti podzemních vod na bázi metody
konečných objemů. Tento systém představuje nástroj, který je specificky zaměřen na
požadavky hnědouhelného hornictví.
Proudění podzemní vody a stavy hladin podzemní vody v a v okolí povrchového dolu
Nochten jsou počítány společně s lomem Reichwalde v hydrologickém modelu
Nochten/Reichwalde. Hydrologický model je provozován nestacionárně a pokrývá období od
roku 2007 do doby dosažení kvazistacionárního koncového stavu. Prostorově je model
ohraničen na severovýchodě Mužákovskou vrásou (Muskauer Faltenbogen) a na západě
řekou Sprévou (Spree). Na severu zasahuje až na severní břehy údolní nádrže Spremberg,
na jihu pak až do oblastí jižně od obce Reichwalde. Na východě je model ohraničen tokem
řeky Nisy (Neiße).
Hydrologický model Nochten/Reichwalde dělí modelované území v základním rastru do
kvadratických buněk o délce hrany 200 m, ve kterých je složení přirozeného nebo
nasypaného podloží popisováno pomocí sedmi vrstev modelu s různými hydraulickými
vlastnostmi. Ústřední význam přitom mají poznatky ve vztahu na geometrickou stavbu
podloží a jejich vztah k hydraulickým vlastnostem přirozených nebo nasypaných půd. Ve
stavu ke květnu 2019 je v hydrologickém modelu Nochten/Reichwalde aktivních cca 94.000
prvků modelu, který má rozlohu cca 600 km².
Geometrie vrstev hydrologického modelu pro výsypku je přitom převzata z ploch výsypky,
modelovaných v rámci dokumentace k výsypce. Tak například modelovaná zvodeň 3 je
vymezena nadložím čelního odvalu dolů a nadložím výsypky skrývkového mostu nahoru. V

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
71
hydrologickém modelu s modelovou zvodní 3 je popisována skrývka skrývkového mostu
(obr. 7).
Obr. 7: Distribuce soudržnosti ve skrývce skrývkového mostu jako základ pro odvození homogenních
oblastí a parametrizaci prvků hydrologického modelu, zde modelová zvodeň 3 (údaje o průměrné
soudržnosti v procentech a odvozeného koeficientu propustnosti v m/s). V pozadí je možno
rozeznat bezpečností linie a hranice porubu lomu Nochten a základní rastr hydrologického
modelu 200 m x 200 m.
Parametrizace vrstev modelu, tzn. v podstatně zadání koeficientů propustnosti, je prováděna
společným vyhodnocením výsledků průzkumu distribuce soudržných částí v jednotlivých
vrstvách výsypky s výsledky půdně-fyzikálních průzkumů. Z posledně uvedeného je pro
výsypku lomu Nochten za pomoci statistické analýzy odvozena specifická souvislost mezi
koeficientem propustnosti a podílem jemné frakce. Díky tomu je možno přenést informace,
získané bodově na vrtech, pomocí distribuce vazných podílů, modelovaných v dokumentaci
k výsypce, do plochy. Pro shora jako příklad uvedenou výsypku skrývkového mostu byly pro
tyto účely zjištěny oblasti homogenity stejné distribuce soudržnosti, kterou je možno doplnit o
koeficienty propustnosti, získanými ze statistické analýzy.

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
72
Odhady například ke stavům hladiny podzemních vod po ukončení důlní činnosti nebo
prognózy o vývoji hladin tak vycházejí z velké části z dat, odvozených z informací,
shromážděných v dokumentaci k výsypce.
Výpočty stability pro výsypky v zadní části lomu Nochten
Na základě údajů geometrického modelu povrchového dolu a údajů o distribuci soudržnosti
na příkladu výsypky skrývkového mostu lomu Nochten je možno realizovat geologické řezy.
Na obr. 8 je jako příklad zobrazen geologický řez vyvýšeniny v zadní části, odvozený z
geometrického modelu lomu Nochten. Obsah geologického řezu tvoří kromě výškových
údajů provozního podloží příslušné úrovně výsypky skrývkového mostu a zakladačové
výsypky.
Obr. 8: Geometrický řez výsypkou lomu Nochten v oblasti skrývkového mostu, areál severně od
Nochten, stav prosinec 2017 (průkaz stability lomu Nochte, areál severně od Nochten ze dne
8.5.2018, IGF Freiberg)
Erhebung
Vyvýšenina
AFB-Kippe
Výsypka skrývkového mostu
As-Kippe
Zakladačová výsypka
Liegendes
Podloží
Höhe m NHN
Výška v m NHN (standard elevation zero)

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
73
Station
Stanice

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
74
Podobná zobrazení lze odvodit rovněž pro distribuci soudržnosti lomu. Zobrazené řezy zde
ukazují kromě výškových údajů z geometrického modelu pro jednotlivé vrstvy výsypky
rovněž různé podíly v rámci vrstev výsypky.
Na jejich základě je možno určit pro konkrétní objekty průzkumná opatření k určení
potřebných půdně-mechanických parametrů a pevností ve vlhkém a nasyceném stavu
různých výsypek, které závisejí na napětí. Jedná se přitom o vyhloubení průzkumných vrtů
ve výsypkách za účelem získání vzorků s narušenou strukturou, případně o vyhloubení
tlakových sond, případně radiometrických kombinovaných tlakových sond (viz rovněž obr. 8).
Na základě výsledků těchto průzkumů a vyhodnocení půdně-fyzikálních průzkumů jsou
stanoveny parametry výpočtu, které jsou nutné pro výpočet stability.
Na obr. 9 je zobrazen model výpočtu a výsledek výpočtu stability s přihlédnutím k údajům z
dokumentace k výsypce, k hodnotám prognózy stavu podzemní vody ve výsypce ve stavu po
ukončení důlní činnosti a parametrům výpočtu, odvozených pro konkrétní objekty v zadní
části lomu Nochten (příklad na obr. 8). Na základě výsledku výpočtu stability je v potřebné
míře doložena stabilita stavu po ukončení důlní činnosti.
Není-li tomu v daném případě tak, pak to znamená ohrožení veřejné bezpečnosti ve stavu po
ukončení důlní činnosti. Pro tento případ je třeba přijmout opatření, pomocí kterých je
pozdější ohrožení možno vyloučit.

image
image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
75
Obr. 9: Model výpočtu stability výsypky s přihlédnutím k údajům z dokumentace k výsypce,
hydrologickému modelu a poznatkům z terénního průzkumu, stav prosinec 2027 (doklad o
zajištění stability lomu Nochten, areál severně od Nochten ze dne 8.5.2018, IGF Freiberg)
Erhebung
Vyvýšenina
AFB-Kippe
Výsypka skrývkového mostu
As-Kippe
Zakladačová výsypka
Liegendes
Podloží
Höhe m NHN
Výška v m NHN (standard elevation zero)
Station
Stanice
Boden
Půda / zemina
Bezeichnung
Označení
Berechnungsgrundlagen Základ pro výpočet

image
image
image
image
Konferenzband zur 1. Fachkonferenz GeoMAP, Freiberg
76
Ungünstiger Gleitkreis
Nepříznivá smyková kružnice
Datei
Soubor
verflüssigt
Ztekucené
Shrnutí
Stoupající podíl ploch výsypek v lužických povrchových dolech si v uplynulých letech vyžádal
souvislé zpracování historie vzniku těchto výsypek. Z tohoto důvodu byly pro každý
povrchový důl společnosti Lausitz Energie Bergbau AG a.s. jeho geometrická data zanesena
do příslušných podkladů. Geometrická data jednotlivých výsypek byla před rokem 1995 k
dispozici pouze v analogové podobě a vyžadovala řadu komplexních rešerší a digitalizaci.
Výsledkem jsou digitální data pro každý povrchový důl v prostorově geografickém systému,
která představují důležitý základ především pro řešení geotechnických problémů. Výslovně
je třeba upozornit na skutečnost, že se jedná o dynamický systém, který je každoročně
aktualizován.
Využití těchto dat bylo představeno na dvou příkladech z lomu Nochten. V modelu podzemní
vody pro prognózu proudění podzemní vody a stavy hladin podzemní vody a pro výpočty
stability výsypek v době po ukončení důlní činnosti.