Geomechanical Numerical Analysis as a Guidance for Preservation Works of the “Wieliczka” Salt Mine Site

Open access

Abstract

Salt was excavated at the “Wieliczka” Salt Mine for over 700 years. Underground mining operations terminated in 1996, by which time almost 2,400 chambers and 245 km of galleries had been created underground, situated on 9 levels and a few interlevels. In 1978, the mine was included in the UNESCO World Heritage List, which stated that parts of the mine with historical value had to be preserved for future generations. In order to preserve the most valuable chambers and galleries, activities aimed at establishing a protection pillar for excavations were conducted in the conservation area on Levels I-V. The need of large scope preserving works created the necessity to conduct a new and truly comprehensive geomechanical analysis. Such an analysis could only be done by means of advanced numerical modelling codes. Three-dimensional calculations were performed by means of FLAC 3D finite difference code. Rock mass stability assessment in the vicinity of excavations was carried out on the basis of the distribution and range of the so called failure zones. This comprehensive geomechanical analysis allows for verification and give the directions for future preservation and closure works in the “Wieliczka” mine.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • [1] BARNAT A. HACHAJ S. TAJDUŚ A. An Application of the Plate-Rod Model to the Determination of the Stress and Effort State of Rock Mass Surrounded by Shaft Rooms in the Antique Part of Wieliczka Salt Mine Archives of Mining Sciences 1992 Vol. 37 (3).

  • [2] CAŁA M. FLISIAK J. TAJDUŚ A. Mechanizm współpracy kotwi z górotworem o zróżnicowanej budowie Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej Wydawnictwo ISMGiE PAN Kraków 2001.

  • [3] CAŁA M. CZAJA P. FLISIAK D. KOWALSKI M. Ocena zagrożenia zapadliskowego wybranych komór KS Wieliczka w oparciu o obliczenia numeryczne Górnictwo i Geoinżynieria 2009 33 3/1 33-44.

  • [4] CAŁA M. CZAJA P. FLISIAK D. KOWALSKI M. Estimation of stability of selected caverns in Wieliczka salt mine with numerical methods Mechanical characteristics of rock: 2nd International Protodyakonov-Colloquium - 2 and 3rd December 2009 Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg Scientific Reports on Resource Issues Vol. 2 2010 140-150.

  • [5] CAŁA M. FLISIAK J. BETLEJ M. KOWALSKI M. STOPKOWICZ A. PARCHANOWICZ J. MAJ A. Kompleksowa analiza geomechaniczna wyrobisk zabytkowych Kopalni Soli “Wieliczka” S.A. KGHM CUPRUM sp. z o.o. 2012 Wrocław (archives of Kopalnia Soli “Wieliczka” S.A.).

  • [6] CIEŚLIK J. FLISIAK J. TAJDUŚ A. Analiza warunków stateczności wybranych komór KS Wieliczka na podstawie przestrzennych obliczeń numerycznych Górnictwo i Geoinżynieria 2009 33 3/1 91-103.

  • [7] D’OBYRN K. Możliwości zabezpieczenia komór Jakubowice w Kopalni Soli “Wieliczka” Górnictwo i Geoinżynieria 2011 35 2 171-182.

  • [8] D’OBYRN K. HYDZIK-WIŚNIEWSKA J. Selected aspects of numerical modelling of the salt rock mass: the case of the “Wieliczka” Salt Mine Archives Of Mining Sciences 2013 58 1 73-88.

  • [9] FAHLAND S. HEUSERMANN S. EICKEMEIER R. NIPP H.-K. Three-dimensional geomechanical modelling of old mining rooms in the central part of the Bartensleben salt mine The Mechanical Behavior of Salt - Understanding of THMC Processe in Salt. Wallner Lux Minkley&Hardy Jr. (eds.) Taylor&Francis Group Lomndon London 2007.

  • [10] Flac 3D v. 5.0 User’s manual Itasca Consulting Group Minneapolis USA 2014.

  • [11] FLISIAK D. Własności odkształceniowe soli kamiennej w próbach reologicznych Geotechnika i Budownictwo Specjalne. Wyd. KGBiG AGH Kraków 2002 165-177.

  • [12] FLISIAK D. CYRAN K. Właściwości geomechaniczne mioceńskich soli kamiennych Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 429 Warszawa 2008.

  • [13] GARLICKI A. WIEWIÓRKA J. Sedymentacja i tektonika miocenu okolic Wieliczki [in:] Przew. LX Zjazdu PTG. Wyd. AGH Kraków 1989 97-102.

  • [14] GAWEŁ A. Budowa złoża solnego Wieliczki Prace t. XXX cz. III. Wyd. Instytut Geologiczny Warszawa 1962.

  • [15] JAWORSKI W. KUROWSKI R. I JODŁOWSKI A. Zabytkowe wyrobiska w kopalni soli w Wieliczce w aspekcie konserwatorskim 1995 Wieliczka Archives of Muzeum Żup Krakowskich.

  • [16] OSZCZYPKO N. KRZYWIEC P. POPADYUK I. PERYT T. Carpathian Foredeep Basin (Poland and Ukraine) - its sedimentary structural and geodynamic evolution [in]: F. Picha J. Golonka (eds.) The Carpathians and Their Foreland: Geology and Hydrocarbon Resources 2006 AAPG Memoir 84 293-350.

  • [17] PRUSEK S. BOCK S. Assessment of rock mass stress and deformations around mine workings based on three dimensional numerical modelling Archives of Mining Sciences 2008 53(3) 349-360.

  • [18] SWIFT G.M. REDISH D.J. Underground excavations in rock salt Geotechnical and Geological Engineering 2005 23(1) 17-42.

  • [19] ŚLIZOWSKI J. URBAŃCZYK K. WIEWIÓRKA D. KOWALSKI M. SERBIN K. Stateczność wyrobisk w pokładach ewaporatów LGOM w aspekcie budowy podziemnego laboratorium badawczego Studia Rozprawy Monografie 2011 nr 168 Wyd. IGSMiE PAN Kraków.

  • [20] TAJDUŚ A. BUTRA J. DĘBKOWSKI R. KAWALER A. PARCHANOWICZ J. PYTEL W. et al. Analiza geomechaniczna zabytkowej części Kopalni Soli “Wieliczka” w aspekcie weryfikacji wyrobisk zabytkowych i określenia docelowej struktury kopalni Centrum Badawczo-Projektowe Miedzi “Cuprum” Sp. z o.o. 1999 Wrocław (archives of Kopalnia Soli “Wieliczka” S.A.).

  • [21] YIN X. Y. YANG C. H. LI Y. P. CHEN J.W. Investigation on the long-term stability of gas storage in Jintan Salt Mine. The Mechanical Behaviour of Salt - Understanding of THMC Processes in Salt Wallner Lux Minkley & Hardy Jr. (eds.) Taylor & Francis Group London 2007 407-413.

  • [22] WANG G. GOU K. CHRISTIANSON M. KONIETZKY H. Deformation characteristics of rock salt with mudstone interbeds surrounding gas and oil storage cavern International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 2011 48 871-877.

  • [23] WIEWIÓRKA J. Warunki geologiczne eksploatacji soli w żupach krakowskich Dzieje Żup Krakowskich Wyd. Muzeum Żup Krakowskich Wieliczka 1985 37-70.

Search
Journal information
Impact Factor


CiteScore 2018: 1.03

SCImago Journal Rank (SJR) 2018: 0.213
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2018: 1.106

Metrics
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 178 84 5
PDF Downloads 126 85 7