Ochrana objektu na termicky aktivním odvale Hedvika

Úložné místo těžebního odpadu Hedvika (dále jen odval), nacházející se v částech katastrálních území Radvanice (město Ostrava) a Petřvald u Karviné (město Petřvald), je reliktem těžební činnosti převážně bývalého dolu Hedvika, který byl později organizačně začleněn pod „velkodůl“ Důl Julius Fučík se sídlem v Petřvaldě. Začátek historie odvalu není zcela jednoznačně prokázán, předpokládá se však již od přelomu 19. a 20. století, kdy zde byl pravděpodobně ukládán materiál z hloubení jam a otvírkových děl dolu Hedvika (původní název byl důl Albrecht). Plošně se odval rozšiřoval z původního prostoru u vlastního areálu dolu Hedvika do okolí, zejména ve směru severozápadním, tedy k Michálkovicím. Na přelomu 60. – 70. let 20. století nastává období intenzívního rozšiřování odvalu do zhruba dnešního plošného rozsahu. Ukládání hlušin na odvale bylo ukončeno až v roce 1998, kdy zde bylo ukončeno ukládání části hlušinové produkce z blízkého dolu Pokrok. V současnosti je odval mohutnou plošně rozlehlou formací hlušinových navážek s plochou cca 40,6 ha a průměrnou výškou navážek 12 – 15 m. Maximální výška odvalu vůči okolnímu přirozenému prostředí je až 32 m. Takto morfologicky tvarovaný komplex hlušinových navážek s vysokým podílem zbytkové uhelné substance je predisponován ke vzniku záparů a vývoji endogenních požárů. Termické procesy byly registrovány v různých částech odvalu již od 50. let 20. století, dle dochované dokumentace však byly lokálně eliminovány, a to zejména odtěžením, hašením a především překrytím izolačními vrstvami. Tyto zásahy však nezabránily mohutnému vývoji termických aktivit (TA) v centrální části odvalu v průběhu 90. let minulého století, teploty v ohnisku záparu převyšují 500 0C. Poslední pokusné sanace TA v roce 2006 formou zaplavování ohnisek záparu tekutou jílovitou suspenzí nebyly v dostatečné míře účinné a tyto pokusy byly ukončeny. Souběžně v této době bylo již přikročeno ke komplexnímu monitorování teplot odvalu a sledování vývoje šíření TA prostorově jak do hloubky, tak do plochy formou termometrických sond. Po počáteční několikaleté stabilizaci ohniska záparu byly od roku 2010 pozorovány dynamické teplotní migrace do okolí, a to rovněž ve směru k původnímu areálu dolu Hedvika, který je zastavěn stavebními objekty různého využití. Od roku 2011 je odval rovněž v pravidelném ročním intervalu monitorován leteckou termografií.

     Monitorovacími metodami byla potvrzena výrazná migrace z ohniska záparu do oblasti správní budovy firmy CANIS SAFETY, a. s., která se nachází nejblíže po směru šíření TA.

Vysoká hodnota vlastní budovy a uskladněného materiálu, která v součtu přesahuje 120 mil. Kč, byla impulsem pro aktivní řešení ochrany budovy před možnými účinky změny fyzikálně – technických vlastností hlušiny v přímém okolí objektu, resp. pod ním. Přesto, že se jednalo především o ochranu objektu před poklesy podloží, které v důsledku mohou způsobit až destrukci objektu, bylo nutno zohlednit i nebezpečí výstupu toxických plynů a jejich vliv na zdraví a bezpečnost zaměstnanců firmy. V rámci preventivně zajišLovacího opatření bylo rozhodnuto realizovat stabilizační injektáž důlní hlušiny přímo pod úrovní základů objektu. Navrhované řešení, projektované firmou SG–Geoinženýring, s. r. o. ve spolupráci s profesními zaměstnanci o. z. ODRA, mělo za cíl změnit fyzikálně – mechanické vlastnosti hlušiny v podzákladí objektu tak, aby hlušina mohla být jednak nosným prvkem objektu a zároveň neumožňovala přístup vzduchu ke zbytkům uhelné substance pod objektem.

Aplikace stabilizační injektáže se uskutečnila prostřednictvím vhodně situované sítě ocelových perforovaných sond, instalovaných do určené hloubky pod stávající základ správní budovy. Princip stabilizace je zobrazen ve schématu na následující straně.

Stabilizační práce, tj. instalace sond a tlaková injektáž, byly realizovány pod vnějšími obvodovými zdmi na čelní a bočních stranách objektu, a to z pohledu předpokládaného směru migrace záparu. Práce se uskutečnily prostřednictvím jedné řady ocelových injektážních sond s roztečí 1,5 m. Hloubka instalace těchto sond činila 2,5 m pod úroveň základů, jejichž hloubka byla před zahájením prací na projektu ověřena kopanou sondou a stanovena na 1,5 m, a zajišLovala tak stabilizaci podzákladí do hloubky minimálně 4 m pod úroveň terénu. Celková délka ocelové sondy byla 5,5 m. Samotná instalace sond byla uskutečněna navrtáním potřebného počtu vývrtu a následným vložením ocelové perforované sondy. Tlakovou injektáž zajistil šnekový čerpací agregát s mísícím zařízením, který vtlačoval injektážní médium pod tlakem max. 5 MPa. Injektážním médiem byla vodní suspenze jemně mletého cementu o pevnostní třídě 52.5 R s recepturou směsi cement – voda s vodním součinitelem v rozsahu 0,5 až 1. Hodnota vodního součinitele se řídila jímavostí hlušiny, kdy při vysoké spotřebě bez docílení minimálního provozního tlaku (3 MPa) se suspenze zahušLovala postupně až do vodního součinitele 1. Celkem bylo spotřebováno cca 62 m3 injektážního média na počet 33 ks obvodových injektážích sond. Po ukončení injektážních prací byly v blízkosti základů správní budovy instalovány rovnoměrně po obvodu měřící sondy pro umožnění periodického termického monitoringu před injektovaným podzákladím. Bohužel z provozních důvodů nelze takovéto monitorovací sondy instalovat za podzákladím, tj. v budově. Od ukončení prací v prosinci 2012 jsou teploty v hloubkách 3 m a 6 m pravidelně v měsíčních intervalech sledovány a vyhodnocovány, rovněž je vizuálně pozorován stav zdí na objektu. Nutno s potěšením konstatovat, že oba sledované prvky nevykazují doposud anomální hodnoty a že takto realizované preventivní opatření do budoucna eliminuje případné požadavky na náhradu důlních škod.