Kontinuální geomechanický monitoring v dole Jeroným

KONTINUÁLNÍ GEOMECHANICKÝ MONITORING V DOLE JERONÝM
CONTINUAL GEOMECHANICAL MONITORING IN THE JERONÝM MINE
Markéta Lednická 1 , Zdenk Kaláb 1, Jaromír Knejzlík 1
Abstrakt
Pro sledování vybraných geomechanických a hydrogeologických parametr v kontinuálním režimu je pro Dl Jeroným od roku 2006
vyvíjen distribuovaný micí systém. lánek poskytuje informaci o rozšíení tohoto systém v letech 2009–2010. Jednalo se pedevším
o rozšíení idel pro mení pohybu horninových blok podél puklin, zmny úrovn hladin dlních vod a stanovení pH a elektrického
odporu dlních vod. Dále jsou prezentovány vybrané výsledky z distribuovaného micího systému, a to z asových ad všech výše
jmenovaných typ dat. Nejvtší pozornost je vnována vodám v dlním díle. Z dosavadních dat mžeme oprávnn konstatovat, že dlní
dílo jako celek je stabilní systém. Výsledky však naznaují, že hodnoty nkterých mených parametr nejsou zcela stabilní a je teba
vnovat jim zvýšenou pozornost.
Abstract
Distributed measurement network is developed for medieval Jeroným Mine from 2006 for monitoring of selected geomechanical and
hydrogeological parameters in continuous regime. This paper describes information about supplementation of the network in 2009-2010.
It was completed by sensors that can measure movements of rock blocks along cracks, fluctuations of mining water levels and
determination of pH and electrical resistivity of mining water. Selected results of recorded data by the distributed measurement network are
presented. The most attention is dedicated to water in underground spaces. It is possible to say according current data that historical
underground spaces are stabile as one system. However, it is possible to derive from the results that values of some measured parameters
are not quite stable and it is necessary to give major attention to these ones.
Klíová slova
Dl Jeroným, geomechanický monitoring, kolísání úrovn (fluktuace) dlní vody, fyzikální parametry dlní vody, pohyb podél puklin
1 Úvod
Historické dlní dílo Jeroným je pedstaveno v úvodním lánku tohoto asopisu. Idea vyvinout pro sledování vybraných
geomechanických parametr v dlním díle Jeroným distribuovaný mící systém (DMS) pochází z roku 2006. Jak je uvedeno
v pedchozích publikacích (nap. Žrek et al., 2008, Kaláb, 2009), dvodem bylo nejen získat dosud odeítaná kvartální data
v kontinuálním režimu, ale vyvinout unikátní systém s adou rzných idel pro zpesnní úvah o stabilit dlního díla a též využít
- 62 -
historických prostor pro vdecké úely. Detailní popis koncepce, postup vývoje a realizace distribuovaného micího systému, taktéž
požadavky na DMS pro danou historickou lokalitu byly publikovány ve výzkumných zprávách a též publikacích (nap. Knejzlík, 2006,
Knejzlík a Rambouský, 2008). Pesnosti jednotlivých mených parametr DMS vychází z typu použitých idel. S výjimkou mení teplot
jsou mení relativní, což je ale dostaující pro detekci zmny sledovaného parametru. Doba mení dat pomocí DMS je zatím pomrn
krátká, a proto nelze z mnohých mených asových ad dlat zásadní závry. Významnjší zmny v mených hodnotách je možno
pozorovat pouze u kolísání hladiny dlních vod.
Obecné blokové schéma DMS je na obr. 1 (Knejzlík, 2006). ídící jednotkou DMS je jednotka DAQ s adresou 0, jejíž funkce
je implementována do jednodeskového PC v seizmické registraní stanici PCM3-MU. DAQ má postavení master, tj. vysílá ostatním
adresovaným podízeným (slave) jednotkám (MU1 … MUn) po sbrnici povely k vykonání urité innosti. Na povel reaguje jen jednotka
s píslušnou adresou a jeho provedení potvrdí. Sbrnici tvoí jakýkoliv duplexní komunikaní kanál, nap. drátová sbrnice (RS422, RS485,
CAN), optický kabel, poítaová sí (LAN, Internet), modemové spojení apod. Sbrnici lze prodlužovat pomocí opakova (OPAK). Mezi
jednotlivými typy komunikaních kanál lze pecházet pomocí pevodník (nap. RS232/RS485, USB/RS485, RS232/Internet).
Jako základ pro realizaci DMS byl zvolen stavebnicový systém funkních jednotek MicroUnit firmy Tedia a.s. K mení
analogových unifikovaných signál jsou použity micí jednotky MU1211 a MU1213, které komunikují po metalické sbrnici standardu
RS-485 zabezpeeným protokolem AiBus2. Rychlost penosu dat po sbrnici byla zvolena 9600 bps (bit za sekundu). Pi této nízké
rychlosti lze s kvalitním kabelem dosáhnout spolehlivé komunikace do vzdálenosti cca 500 m, což pro rozlohu sledovaného dolu pln
vyhovuje. ídící program pro záznam seizmických dat v aparatue PCM3-MU (Knejzlík a Kaláb, 2002) byl doplnn o modul pro ízení
DMS a záznam dat. Tento program umožuje použití až na 254 adres. Pro experimentální provoz byl nastaven vzorkovací interval
odeítání hodnot 1 hodina. Datum, as a namené hodnoty jsou zapisovány do textových soubor, které se telemetricky (GSM sí) penáší
ke zpracování do ÚGN spolu se seizmickými záznamy. Postupné budování DMS, jednotlivých micích stanoviš a dílí výsledky jsou
prbžn publikovány, nap. Knejzlík a Rambouský, 2008, Knejzlík et al., 2011.
2 Distribuovaný micí systém po roce 2008
Na jae roku 2009 se systém DMS rozšíil o kontinuální sledování zmny úrovn hladiny dlní vody na stanovišti KV5. Jedná
se o vertikální komín spojující komoru K1 s dnes neznámými trvale zaplavenými prostorami, nejspíše pod úrovní souasného štolového
patra. Kontinuální sledování hladiny dlní vody v tomto míst navázalo na kvartální monitorování, které potvrdilo významné zmny úrovn
hladiny v prbhu let 2006 – 2009. Významné zmny hladiny na tomto stanovišti se potvrdily také opakovaným vyplavováním staré
výdevy ze zatopených neznámých ástí dolu v dob snížení hladiny pod úrove ústí komínu do vtších navazujících prostor. Kontinuální
sledování na tomto novém stanovišti KV5 je nezbytné pro porovnání dynamiky zmn úrovn hladiny v návaznosti na další monitorovaná
stanovišt KV2 a KV3. Porovnání zmn pravdpodobn umožní najít souvislost a pípadn rozvinout teorii o vzájemné propojenosti nebo
naopak oddlení tchto tí zaplavených ástí dolu. Otázkou je také, zda-li i na tomto stanovišti bude docházet k náhlému výraznému
poklesu hladiny tak, jak se dje na stanovišti KV3 na štolovém pate (Kaláb a Lednická, 2009).
- 63 -
Obr. 1 Obecné blokové schéma distribuovaného micího systému (vlevo; Knejzlík, 2006), instalace micí ústedny ve vodotsné
skíni s jednotkou MU611 (slave – ADR1) a DC/DC konvertorem (vpravo nahoe), instalace seizmické registraní
aparatury PCM3-MU (master – ADR0) v Dole Jeroným (vpravo dole)
Na podzim roku 2009 bylo v Dole Jeroným nainstalováno idlo posunutí na siln rozpraskaném pilíi v komoe K42, micí místo
je oznaeno KD5. Komora K42 je situována relativn mlce pod povrchem (odhad je do 10 m), do komory ústí dva závaly, mezi nimiž
se nachází sledovaný rozpraskaný pilí. Je pravdpodobné, že tyto závaly dosahují až k povrchu. Místy lze v komoe nalézt dokonce ásti
prorstajících koen strom z povrchu. Horninový materiál v této komoe je v nkterých ástech siln zvtralý. Ze stabilitního hlediska
- 64 -
pedstavuje tato komora jedno z nejkrititjších míst Dolu Jeroným, jehož ztráta stability by se mohla negativn projevit také
v navazujících prostorech nejvtší komory K1 a též na povrchu terénu.
V kvtnu roku 2010 bylo nainstalováno do komory K42 navíc idlo mení teploty dlní atmosféry KT3, pedevším pro úely
pípadných teplotních korekcí pi mení deformací na stanovišti KD5. Z dalších idel byl v komoe K1 nainstalován v kvtnu 2010
strunový dilatometr pro mení pohybu na trhlin, micí stanovišt je oznaeno KS1. Souástí tohoto strunového idla je také mení
teploty KT5. K zaazení tohoto strunového idla do DMS bylo nutno vyvinout speciální interface.
Na konci ervna 2010 byl systém DMS rozšíen o další induktivní idla pro mení pohybu na trhlinách na tech stanovištích.
Stanovišt KD8 rozšíilo poet monitorovaných míst v komoe K1, konkrétn jde o sledování soustavy vodorovných trhlin na strop
komory. Další dv nová micí stanovišt se nacházejí na štolovém pate. Jedno je situováno v komoe K2, kde je monitorován pohyb
na rozmezí mezi dvma velkými bloky porušeného pilíe. Toto stanovišt je oznaeno KD6 a nachází se v blízkosti místa mení zmn
výšky stropu komory K2 pomocí laserového dálkomru (LD1). Stanovišt KD7 se nachází na konci chodby spojující komoru K2 a komoru
K3, v míst zatopené svislé šachtice. Jedná se o sledování pohybu na šikmé trhlin ve stn nad touto zatopenou šachticí. Monitorování
porušených míst na štolovém pate je dležité krom jiného také z dvodu plánované ražby propojovací chodby mezi dnes oddlenými
ástmi Dolu Jeroným, nebo vyústní této propojovací chodby je plánováno do komory K2.
V kvtnu 2010 byly na stanovišti kontinuálního mení úrovn hladiny dlní vody KV3 nainstalovány zcela nové typy idel, a to
idlo pro mení pH vody oznaené PH1 a idlo pro mení elektrického odporu vody oznaené RZ1. Souástí tchto idel je i mení
teploty dlní vody KT4. Mení parametr vody umožuje zkoumat jejich zmny v prbhu náhlých pítok v dob tání snhu nebo
pívalových deš nebo v dob náhlých, zatím ne zcela vysvtlených, pokles úrovn hladiny na štolovém pate.
V mapce na obr. 2 je naznaeno rozmístní všech souasných idel systému DMS v Dole Jeroným. idla DMS byla, s ohledem
na dívjší majetkové rozdlení dolu na ást Opuštných (ODD) a Starých dlních dl, rozmístna pedevším v centrální ásti ODD.
Nejvtší poet micích stanoviš se nachází v komoe K1 a v jejích pilehlých ástech K5 a K42. Další micí stanovišt jsou vybudována
v komoe K2 a v pilehlých liniových dílech, která spojují komoru K2 s komorou K3. Na jae 2011 se DMS skládal z tchto bod:
x KV2, KV3, KV5 – kontinuální mení zmny úrovn hladiny dlních vod (obr. 3);
x KD1, KD2, KD3, KD4, KD5, KD6, KD7, KD8 – kontinuální mení rozevírání (svírání) trhlin v horninovém masivu pomocí
induktivních idel;
x KS1 – kontinuální mení rozevírání (svírání) trhlin v horninovém masivu pomocí strunového idla (obr. 3);
x KK1 – kontinuální mení svislé konvergence;
x LD1 – kontinuální mení zmn výšky stropu komory K2 pomocí laserového dálkomru;
x KT1, KT2, KT3, KT5 – kontinuální mení teploty dlní atmosféry;
x KT4 – kontinuální mení teploty dlní vody;
x PH1 – kontinuální mení pH dlní vody;
x RZ1 – kontinuální mení elektrického odporu dlní vody;
- 65 -
x CCBM1, CCBM2 – kontinuální mení zmn tenzoru napjatosti horninového masivu pomocí kuželové sondy;
x SM3 – seismometry pro registraci seizmických jev (spouštná registrace).
Obr. 2 Schéma rozmístní jednotlivých idel systému DMS v dlním díle
- 66 -
Obr. 3 Fotografie micích míst: mení zmny úrovn hladiny dlní
vody – KV5 (nahoe) a mení
rozevírání trhliny – KS1 (dole),
foto: Lednická
3 Vybrané výsledky mení
Vzhledem k tomu, že hlavním úelem píspvku je popis zavedení distribuovaného micího systému, jsou diskutovány pouze
nkteré výsledky, které dokumentují jeho vhodnost a funknost. Nejvýznamnjší zmny meného parametru lze pozorovat již od poátku
budování systému DMS na stanovištích kontinuálního monitorování úrovní hladin dlních vod. Na obr. 4 je vidt vývoj zmn úrovní hladin
dlních vod od roku 2009 na všech tech mených stanovištích pomocí DMS. V grafu jsou uvedeny relativní výšky hladiny. Nejmenší
zmny úrovn v souasnosti probíhají na stanovišti KV2, v posledních dvou letech nepesáhla zmna úrovn hladiny 0,25 m.
K nejvýznamnjšímu navýšení hladiny dochází pravideln bhem jarního tání snhu, další navýšení úrovn hladiny bhem roku odpovídá
vysokým úhrnm srážek na povrchu. Úrove hladiny na stanovišti KV2 v komoe K5 se nachází pibližn ve výšce 13 m nad úrovní
štolového patra (odpovídá úrovni hladiny na stanovišti KV3). Odtokové cesty dlní vody ze zatopených ástí komory K5 a s ní spojené
komory K1 jsou zejm pomrn složité a vedou pes zatopené a pravdpodobn zavalené nižší ásti tchto komor. Na stanovišti KV3
je v prbhu celého roku trvalý petok (pes komoru K2 do ddiné štoly), který v dob tání snhu a vydatných srážek reaguje navýšením
hladiny až o 0,1 m. Obas však dojde na tomto stanovišti ke snížení hladiny pod úrove štolového patra a následnému rychlému vystoupání
opt na úrove petoku. K tomuto jevu došlo naposledy v druhé polovin záí roku 2009, kdy hladina na stanovišti KV3 poklesla o tém
0,7 m. Maximální zaznamenaný pokles pochází ješt z doby kvartálního mení z roku 2003, kdy byla zaznamenána hodnota poklesu
hladiny tém 3 metry (Kaláb, 2009). Vzhledem k tomu, že se jednalo o kvartální mení, mohl maximální pokles tehdy dosáhnout
ve skutenosti ješt vyšší hodnoty. Prozatímní sledování tchto pokles hladin na štolovém pate zatím nepinesla uspokojivé vysvtlení.
Možné píiny tohoto jevu byly shrnuty v lánku Kalába a Lednické (2009). Pi srovnání tchto zaznamenaných zmn se zmnami úrovní
podzemních vod monitorovaných ve vrtech v blízkém i vzdálenjším okolí, lze nalézt jisté podobnosti v chování obou tchto skupin vod.
Zatím však lze pouze doložit, že k zaznamenaným poklesm došlo vždy v období bhem srpna a záí, k vystoupání došlo v období íjna
a listopadu. U dat z kvartálního mení v roce 2003 toto nelze zcela pesn urit, k poklesu však došlo ve stejné ásti roního období.
Nejvýznamnjší zmna úrovn hladiny byla zaznamenána na jae 2011 na stanovišti KV5, a to vystoupání o celkem 5 metr bhem
pomrn krátkého období 20 – ti dn (z hlediska zmny objemu vod se však nejedná o píliš velké množství vody vzhledem k relativn
malému prmru komínu ve srovnání s plošnými rozmry zatopených komor na ostatních dvou monitorovaných stanovištích). Bhem
tohoto období došlo na povrchu k výraznému oteplení a následnému roztátí bohaté snhové pokrývky na povrchu. Nárst hladin se projevil
na všech tech monitorovaných místech v dole. Otázkou bylo, kudy se plní stanovišt KV5 a pro tak rychle. Bhem návštvy dlního díla
v tomto období bylo zjištno, že stanovišt KV5 je dotováno vodou z kumulace vod v komoe K1 a K5, kde po nárstu této hladiny dochází
po dosažení urité úrovn k petoku dlní vody propojovacím komínem dol do zatopených ástí stanovišt KV5. Tímto zjištním byla
v podstat stanovena souasná maximální možná úrove hladiny dlní vody v komoe K1 a K5, která odpovídá tomuto petoku. V dob,
kdy na stanovišt KV5 nepitéká žádná voda z komory K1, dochází k postupnému odtoku, který má prozatím konstantní rychlost. Další
prbh kivky bude pravdpodobn odpovídat prbhu kivky v roce 2009, kdy zaalo kontinuální mení také po naplnní komínu vodou
bhem jarního tání. Bhem roku 2010 bylo vystoupání hladiny na stanovišti KV5 celkem nevýrazné, zejm z dvodu pouze krátkodobého
petoku dlních vod z komor K1 a K5.
- 67 -
Obr .4 Prbh zmny úrovn hladiny dlních vod na stanovištích KV2, KV3 a KV5
Obr. 5 Graf mených parametr dlních vod v komoe K3
- 68 -
S monitorováním zmn úrovní hladin dlních vod úzce souvisí také nov zapoaté monitorování pH a elektrického odporu tchto vod
na stanovišti pod komorou K3 (PH1 a RZ1). Pro tato mení je k dispozici prozatím krátká asová ada výsledk, ale již v souasné dob
mžeme v tchto datech najít urité návaznosti zaznamenaných zmn jednotlivých parametr. V grafu na obr. 5 jsou vyneseny tyi kivky
zobrazující vývoj hodnoty pH, elektrického odporu, teplotu dlní
vody a zmnu úrovn hladiny na tomto stanovišti (KV3).
K rychlým zmnám hodnot elektrického odporu dochází
pravideln v období vystoupání úrovn hladiny, což by mohlo
odpovídat zmn vlastností vod v dsledku pítok vod
povrchových. Spolu se zmnou úrovn hladiny dochází také
k nepatrným zmnám teploty vody, tyto zmny se však pohybují
pouze v desetinách oC. Vývoj hodnot pH je ponkud
komplikovanjší, hodnotit lze až interval od listopadu 2010,
nebo pedtím bylo zaízení v experimentálním provozu a byly
do nj inny servisní zásahy. Hodnoty pH se pohybují pro dané
období v rozmezí 5,5 – 6,0, což odpovídá slab kyselému
charakteru vod. V období ped jarním táním pi mírn zvýšeném
petoku byla hodnota pH ustálená v rozmezí 5,6 – 5,7. Po
následném tání a nárstu hladiny došlo k poklesu pH na hodnotu
5,45 a poté bhem poklesu hladiny až na minimální petok
vystoupila hodnota pH na 6,0. Velice zajímavým poznatkem
bude zaznamenání charakteru hodnot pH a elektrického odporu
bhem pokles úrovní hladin pod úrove štolového patra.
Z dalších mení jsou zde ješt uvedena data z vybraných míst
monitorování pohyb na trhlinách. V grafu na obr. 6 jsou
vyneseny vývoje rozevírání (svírání) trhlin na stanovištích KD1
(pouze z nov instalovaného idla na stejné pozici), KD2, KD3
a KD4. Protože se jedná o neupravená data, jsou v grafech místy
vidt nesprávná tení. Nkteré výrazné skoky v prbhu kivek
jsou zpsobeny zásahem do systému DMS, napíklad erven
2010, na kivce KD4 se projevuje také vliv kolísání teploty.
Obr. 6 Graf vývoje rozevírání (svírání) trhlin na stanovištích KD1,
Pomineme-li však tyto zmínné detaily, z charakteru
KD2, KD3 a KD4 (snižující se hodnota pedstavuje
dlouhodobého vývoje mených hodnot lze pozorovat
rozevírání)
- 69 -
u nkterých mených trhlin trend neustálého velmi pomalého rozevírání. Tento trend je dobe patrný na stanovištích KD2 a KD3. Jedná se
o sledování trhlin na zbytkových pilíích v ásten zaplavené komoe K5, kde dochází k neperiodickým zmnám úrovn hladiny vod a tím
také ke zmnám zatžování a odlehování tchto pilí. V uvedeném sledovaném období od roku 2009 odpovídá zmna relativního
rozevení trhliny prvním desetinám milimetru. Naproti tomu na stanovištích KD3 a KD4, na kterých je sledován pohyb na vodorovných
trhlinách zavšených strop, lze identifikovat pouze minimální zmny relativní vzdálenosti v prvních setinách milimetr, které spadají do
oblasti nepesnosti mení.
4 Závr
V historickém Dole Jeroným je postupn od roku 2006 budován distribuovaný micí systém, který umožuje krom záznam
seizmických jev také kontinuální monitoring vybraných geomechanických a dalších parametr. V souasné dob tento systém monitoruje
na vybraných stanovištích zmny úrovní hladin dlních vod, pohyby na trhlinách v horninovém masivu, konvergence, zmny tenzoru
napjatosti masivu, teploty dlní vody i atmosféry, pH a elektrický odpor dlních vod. Vtšina informací z realizovaných mení je v rzné
míe využívána pro hodnocení stability tohoto historického dlního díla. Z dosavadních dat mžeme oprávnn konstatovat, že dlní dílo
jako celek je stabilní systém. Geomechanické studie však naznaují, že nkterá místa jsou znan porušená a je nezbytné jim vnovat
zvýšenou pozornost. To je realizováno jak pi prohlídkách dlních prostor, tak i instalací idel kontinuálního monitoringu.
Získaná data z DMS jsou také používána k detailním analýzám, a to jak dlouhodobých trend v asových adách, tak i zmny jejich
charakteru. Jako píklad uvádíme lánky, které se vnují analýze asové ady mení zmn výšky stropu komory K2 pomocí laserového
dálkomru (nap. Kaláb et al., 2010, Telesca et al., 2011). Zmny v nkterých mených parametrech již vyžadují geomechanickou analýzu.
V tomto lánku jsou popsány výsledky vybraných mení, konkrétn zmny úrovn hladin dlních vod od roku 2009, dále první
získané výsledky mení pH a elektrického odporu a výsledky z mení pohybu na vybraných trhlinách. V rámci ešeného grantového
projektu lze distribuovaný micí systém použít pro výzkum nových metod a metodik mení. Zde jde pedevším o mení zmn tenzoru
napjatosti masivu pomocí kuželové sondy (lánek Kaláb et al. v tomto asopise).
Podkování
Píspvek byl zpracován za ástené finanní podpory GAR, projekt . 105/09/0089 „Prognóza asoprostorových zmn stability
dlních prostor technické památky Dl Jeroným v isté“.
Literatura
KALÁB Z. Geotechnická mení v historickém dlním díle. Vdecké publikace fakulty stavební Vysoké školy báské – Technické univerzity Ostrava, Edice
Doktorské disertaní, habilitaní a inauguraní spisy, 2009, VŠB-TU Ostrava, 45 s.
KALÁB Z., LEDNICKÁ M. Možná vysvtlení snížení hladiny dlních vod na štolovém pate Dolu Jeroným. Transactions (Sborník vdeckých prací Vysoké školy
báské – Technické univerzity Ostrava), ada stavební, ro. IX, .2/2009, p. 81–90.
- 70 -
KALÁB Z., LEDNICKÁ M., KNEJZLÍK J., TELESCA L. First results from long-term monitoring of distance using a laser distance meter in shallow medieval
mine. Acta Geodyn. Geomater., 2010, Vol. 7, No. – 4 (160), p. 469–475.
KNEJZLÍK J. Distribuovaný systém pro monitorování v Dole Jeroným v isté. Sborník vdeckých prací VŠB-TUO, ada stavební, 2006, ro. 6, . 2, s. 181–187.
KNEJZLÍK J., KALÁB Z. Seismic Recording Apparatus PCM3-EPC. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., 2002, M-24(340), p. 187–194.
KNEJZLÍK J., RAMBOUSKÝ Z. Current Solution for Distributed Control and Measurement System in the Jeroným Mine – Modular System. Acta Geodynamica
et Geomaterialia, 2008, Vol. 5, No. 2(150), p..
KNEJZLÍK J., KALÁB Z., LEDNICKÁ M., STAŠ, L. Investigation of the Medieval Jeroným Mine Stability: Present Results from a Distributed Measurement
Network. Geophysics in mining and environmental protection. Springer, Ser. Geoplanet: Earth and Planetary Sciences, 2011, in print.
TELESCA L., LOVALLO M., KALÁB Z., LEDNICKÁ M. Fluctuation analysis of the time dynamics of laser distance data measured in the medieval Jeroným
Mine (Czech Republic), Elsevier Editorial System, Physica A, 2011, in print
Ž
REK P., KOÍNEK R., KALÁB Z., HRUBEŠOVÁ E., KNEJZLÍK J., DANK T., KUKUTSCH R., MICHALÍK P., LEDNICKÁ M., RAMBOUSKÝ Z.
Historický Dl Jeroným v isté. Monografie. 1. vyd. Ostrava: VŠB – TU Ostrava a Ústav geoniky AV R, v. v. i., 2008, 82 s.
Summary
Selected geomechanical parameters in medieval Jeroným Mine are observed using distributed measurement network (DMN). This
continuous monitoring is continuation of quaternary observations. Development of the DMN has started in 2006 and description of new
sensors realized in 2009-2010 is presented in this paper. Above all, several crack-meters were installed in different parts of the underground
spaces to contribute to evaluation of mine stability. It is monitored normal conditions at present but we are waiting for significant
construction works in underground spaces and on the surface. Next types of new sensors are used for measurement of mining water level
fluctuations (location named KV5) and determination of pH and electrical resistivity of mining water (together with water level fluctuation
on location KV3).
Selected results from the DMN are presented. The most significant changes are found in data from fluctuation of mining water level.
Values of changes reached up to 5 m in small vertical gallery (KV5). Increasing of water level is closely connected with precipitations
or snow melting. Sudden decreasing of mining water on lower adit level is not reliably explained but, perhaps, it is related to level
of groundwater in broader surroundings. Therefore, physical parameters of mine water (pH and electrical resistivity) are monitored since
last year. Duration of time series from the last described parameters is short and it is not possible to make serious analysis at this time.
Significant changes especially in resistivity measurement are detected after sudden increasing of water level due strong rains.
Character of changes measured by crack-meters depends on type of monitored failure. Very small movements were documented
on pillar in chamber K5 because its lower part is irregularly flooded. From the other hand, movements on pillars in the most critical points
were not documented.
It is possible to say according current data that historical underground spaces are stable as one system. However, it is possible
to derive from the results that values of some measured parameters are not quite stable and it is necessary to give major attention to these
ones. Project sponsored by Czech Science Foundation enables that this medieval mine is also used as natural laboratory. Long term time
- 71 -
series of some measured parameters are used for basic research. For example, height of chamber signed K2 is measured using precise laser
distance meter and measurement of rock massif stress changes is realized using cone probe with six pairs of strain-gauge sensors.
Figures:
Fig. 1 Common flow diagram of distributed measurement network (left: according Knejzlík, 2006); installation of central unit in waterproof
case with Micro Unit MU611 (slave - ADR1) and DC/DC convertor (right above), seismic apparatuses PCM3-MU (master – ADR0)
in underground chamber (right down)
Fig. 2 Plan of Jeroným Mine with location of individual sensors from distributed measurement network
Fig. 3 Photos (by Lednická) of measurement of mining water level fluctuation KV5 (above) and crack-meter KS1 (down)
Fig. 4 Results from monitoring of mining water level fluctuation – positions signed KV2, KV3 and KV5
Fig. 5 Graph of measured parameters of mining water in chamber signed K3
Fig. 6 Graph of movements along cracks – positions signed KD1, KD2, KD3 a KD4
1
Authors
Ing. Markéta Lednická, Ph.D. – Ústav geoniky AV R, v. v. i., Studentská 1768, 708 00, Ostrava-Poruba, [email protected]
prof. RNDr. Zdenk Kaláb, CSc. – Ústav geoniky AV R, v. v. i., Studentská 1768, 708 00, Ostrava-Poruba, [email protected]
Ing. Jaromír Knejzlík, CSc. – Ústav geoniky AV R, v. v. i., Studentská 1768, 708 00, Ostrava-Poruba, [email protected]
- 72 -