Spolehlivost dopravního systému na území ovlivněném dobývacími pracemi

• Foto

Rozvoj těžebního průmyslu v minulých letech byl podmíněn funkčním dopravním systémem, kde převažují požadavky na přepravu velkých objemů vytěženého materiálu, stavebních prvků a osob zaměstnanců tohoto odvětví.

S útlumem těžby se mění zdroje a cíle dopravy včetně charakteristik dopravních proudů všech dopravních cest a spojení. V území je tak nezbytné identifikovat důsledky dobývání, rekultivovat krajinu, sanovat stavby a zajistit bezpečnou a spolehlivou dopravu stavebními nebo dopravně‑inženýrskými opatřeními.

Dopravně‑inženýrská opatření je ve většině případů možno považovat za nízkonákladová, bez větších nároků na další plochu, kterými lze zajistit požadovanou úroveň dopravy a minimalizovat její negativní vlivy na životní prostředí.

VÝVOJ ÚZEMÍ A DOPRAVNÍ SÍTĚ
Hornická činnost je obvykle spojována s dopady na životní prostředí, a to zejména, na znečištění ovzduší podle zdrojů prachu [1]. Moravskoslezský kraj, jeden ze 13 krajů, je nejvíce na severu a východě České republiky. Chráněné černého uhelné ložisko se nachází zde – Hornoslezská černouhelná pánev.

Existují zde dva typy poddolovaných území: Okres Ostrava, kde byly doly zavřeny a důlní jevy jsou považovány za ukončené, a Karviná, kde se uhlí stále těží a dopady této těžby jsou stále přítomny.

Průmyslová výroba ovlivňovala a ovlivňuje krajinný ráz Moravy a Slezska od přelomu 18. a 19. století, kdy započala industrializace země. Tovární komplexy navazující na rozvinutou manufakturní výrobu byly především závislé na zdrojích paliva a tuto závislost ještě zvyšovala řídká a nekvalitní silniční síť ztěžující dopravu surovin na větší vzdálenosti.

Dynamický vývoj ostravské aglomerace je neoddělitelně spojen s těžbou černého uhlí, metalurgií a rozvojem železniční dopravy. Lze tedy konstatovat, že objev černého uhlí v 18. století, s přispěním hutní výroby a železniční dopravy, byl primárním multiplikátorem rozvoje ostravské aglomerace až do dnešní milionové sídelní a průmyslové aglomerace. Za počátek železniční dopravy v ostravské aglomeraci lze označit zprovoznění Severní dráhy Ferdinandovy, přes 400 km dlouhou trasu z Vídně až k solným dolům v Haliči, protínající i Ostravsko. V roce 1847 železnice dorazila až do Ostravy.

Poloha těžebních závodů byla dána polohou ložiska, což ve svém důsledku vedlo ke vzniku polycentrické soustavy osídlení na celém území aglomerace. Další rozvoj sítě uhelných drah na konci 19. století směřoval k těžebním kapacitám na Karvinsku.

Největšího průmyslového a sídelního vzestupu bylo dosaženo na počátku 20. století, kdy se pronikavě změnily poměry v celé ostravské pánvi. Tento trend pokračoval, i když silně ovlivněn 1. světovou válkou, do 30. let 20. století.

Dráha sloužící výhradně pro potřebu uhelných dolů byla jako součást důlního podniku Severní dráha Ferdinandova znárodněna, čímž přešla do vlastnictví Ostravsko‑karvinských kamenouhelných dolů (OKD).

Posléze v roce 1952 byl zřízen podnik OKD‑Doprava, který postupně převzal do vlastnictví od Ostravsko‑karvinských dolů a Českých drah síť uhelných drah. Tento proces byl završen v roce 1980. Na vrcholu produktového cyklu dobývání v OKD čítala vlečková síť cca 400 km vlečkových tratí.

Po roce 1989 s redukcí těžby začalo docházet ke vzniku primárních „brownfields“ v OKD, což představovaly průmyslové areály šachet, a jako vyvolané sekundární „brownfields“ vznikaly nevyužité vlečkové stanice a přípojné vlečkové trati. V současné době je aktuální délka sítě 309 km.

Další rozvoj aglomerace o rozloze 248,1 km² s cca 527 tis. obyvateli ovlivňuje několik významných sídel s počtem obyvatel mezi 50 až 100 tisíci a město Ostrava s 311 tis. obyvateli. Výkonný, dostatečně propustný a komfortní systém dopravní infrastruktury se jeví jako klíčový faktor pro další rozvoj.

S útlumem těžby se mění zdroje a cíle dopravy včetně charakteristik dopravních proudů všech dopravních cest a spojení. V území je tak nezbytné identifikovat důsledky dobývání, rekultivovat krajinu, sanovat stavby a zajistit bezpečnou a spolehlivou dopravu stavebními nebo dopravně‑inženýrskými opatřeními. Projevy důlní činnosti jsou velmi významným negativním faktorem využití industriálních dopravních cest. Faktem je však i skutečnost, že důlní činnost je postupně utlumována a důlní vlivy postupně odeznívají, nebo již odezněly.

Vlivy poddolování mohou být příčinou mnoha problémů na různých typech objektů, dopravní stavby jsou však svým liniovým charakterem určitým způsobem specifické. Tato specifičnost je daná především tím, že liniové stavby zasahují do všech částí poklesové kotliny, jsou tedy negativně ovlivněny jak poklesy a nakloněním, tak i vodorovnými posuny v podélném i příčném směru. Vlivy hornických aktivit se projevují nejen na samotných liniových dopravních stavbách, ale i na stavbách, které s dopravní komunikací bezprostředně souvisejí (propustky, mosty apod.), které jsou navíc ohrožovány i výstupy metanu. Krom výše uvedených negativních vlivů poddolování existují i další ohrožení spolehlivosti bezprostředně spojeny se změnami výšky hladiny podzemní vody, se vznikem zaplavených depresí, jejichž lokalizace se může v závislosti na činnosti v podzemí s časem měnit.

POZEMNÍ KOMUNIKACE – PORUCHY
U plošně rozsáhlých ploch pozemních komunikací je prakticky nemyslitelné navrhovat vozovku nebo podkladní vrstvy tak, aby kladly odpor zakřivení nebo vodorovnému přetváření (protahování a stlačování) terénu. S požadovanou poddajností vozovky a podkladních vrstev jsou však spojeny očekávané změny návrhových parametrů komunikace, tj. podélného nebo příčného sklonu, poloměru zakružovacích oblouků a systému odvodnění. Kromě těchto hlavních změn návrhových parametrů vzniká i řada detailnějších poruch, zejména tahových trhlin nebo tlakových vln a vzduti (viz obr. 3), které rovněž výrazným způsobem zhoršují podmínky užívání pozemní komunikace.

Velmi citlivá na účinky přetváření terénu je konstrukce vozovky a podkladních vrstev. Proto se na poddolovaném území navrhují zásadně poddajné a navíc snadno opravitelné. Zakázáno je zřizování tuhých cementobetonových vozovek trvalého charakteru. Působením poměrných vodorovných přetvoření terénu vznikají v silniční pláni, násypových tělesech, podkladních vrstvách i vozovce vodorovná napětí. Tuhé vrstvy se přitom chovají vždy nepříznivě: při působení tahových napětí od kladného protaženi terénu + ε se trhají (obr. 4), protože mají ke své vysoké tuhosti nepřiměřeně nízkou pevnost v tahu, při působení záporného stlačeni terénu – ε vytvářejí terénní vlny, obrubníky a krajníky se vzájemně vzpřičují a při tuhé výplni dilatačních spár se na kontaktu zvedají až o 0,5 m. Z těchto důvodů se navrhuje zásadně netuhá konstrukce vozovky, která se lépe přizpůsobí deformacím podloží, geometrické změny povrchu jsou plynulejší a méně ohrožují silniční provoz. Poruchy na vozovce se projevuji jemnější a rovnoměrněji rozdělenou sítí trhlin, které se opravují běžnými postupy údržby (nátěry, jemné koberce).

S požadavky na navrhování pozemních komunikací na poddolovaném území úzce souvisí i požadavek na rektifikovatelné provedení bezpečnostních zařízení a ostatního vybavení silnic. Je přípustné libovolné provedeni nebo upevněni, které zajistí jeho snadno obnovitelnou funkci.

ŽELEZNICE
Od roku 1970 jsou v OKR prováděna pravidelná roční nivelační měření železničních staveb (1 – 2x ročně). Výsledky měření potom slouží k plánování oprav na železničních stavbách. Současně jsou výškově měřeny nivelační body, stabilizované na objektech (staniční budovy, stavědla – viz obr. 5, pilíře mostů apod.)

Hlavními poruchami jsou:

• poruchy v prostorovém uspořádání koleje, směrovém i výškovém,
• opotřebení kolejnic, výhybek, drobného kolejiva,
• zvýšené opotřebení pražců (zvláště dřevěných)

S útlumem těžby se mění zdroje a cíle dopravy včetně charakteristik dopravních proudů všech dopravních cest a spojení. V území je tak nezbytné identifikovat důsledky dobývání, rekultivovat krajinu, sanovat stavby a zajistit bezpečnou a spolehlivou dopravu stavebními nebo dopravně‑inženýrskými opatřeními.

Doprava hrála ve vývoji ostravské aglomerace velmi významnou roli. Rozvoj nákladní dopravy je velmi úzce spojen s rozvojem (či útlumem) průmyslu, význam osobní dopravy pak souvisí s růstem (či úbytkem) počtu zaměstnanců v průmyslu a s růstem průměrné rychlosti. Rozhodující význam má v současných podmínkách doprava železniční a silniční, doprava letecká má spíše charakter doplňkový a doprava vodní je zmiňována pouze výhledově.

Celková délka železničních tratí ve správě SŽDC je asi 300 km s převažujícími dvoukolejnými tratěmi doplněna rozsáhlou a hustou sítí vleček v délce cca 1 000 km. Převládající směr železničních spojení je východ‑západ ať z pohledu intenzity dopravy nebo kapacity a významu dopravy. Železniční síť vytváří řadu důležitých stanic a uzlů, mezi něž řadíme především Bohumín a Ostravu.

Silniční doprava se může z hlediska významu zařadit na druhé místo, i když její význam neustále stoupá. Silniční síť celostátního a regionálního významu představuje především napojení na sousední Polsko. Celková délka silnic je více než 1 000 km a hustota silnic se příliš neliší od celostátního průměru, rozdíl je však v kvalitě. Na tomto místě je potřeba připomenout, že dopravní zatížení některých silnic v této aglomeraci je značně vysoké. V rámci dopravního systému byla provedena celá řada dílčích úprav vedení linek podle požadavků zainteresovaných měst a obcí. Cílem vedení linek bylo upřednostnit kapacitní drážní dopravu na úkor autobusové dopravy, což bylo realizováno převážně odstraněním souběhu autobusových a tramvajových, resp. trolejbusových linek.

Trend ve skladbě dopravního proudu uvedený v tabulce 1 pak blíže specifikuje složení dopravního proudu v procentech. Zde je patrný i nárůst nákladních vozidel se všemi negativními průvodními jevy na obyvatele, jako je hluk, emise, bezpečnost v dopravě a obecně zhoršující se stav životní prostředí vlivem dopravy. Z průzkumu lze dovozovat přesun přepravované zátěže na silnici z jiných druhů dopravy. Současně je patrný pokles autobusové dopravy včetně HD.

Tabulka 1 – Skladba dopravního proudu (%) na silniční síti města Ostravy [2], [3], [4]

Projevy důlní činnosti jsou velmi významným negativním faktorem využití industriálních tratí pro hromadnou (příměstskou) dopravu. Faktem je však i skutečnost, že důlní činnost je postupně utlumována a důlní vlivy postupně odeznívají, nebo již odezněly. Proto je třeba například při posouzení vhodnosti traťových úseků jednotlivých industriálních tratí vzít v úvahu rozsah vlivů poddolování a i časový faktor působení. Při úvahách o budoucím využití lze vycházet z analogií obdobných průmyslových aglomerací v zahraničí. Jedním z inspirujících modelů je dopravní model v Karlsruhe ve Spolkové republice Německo.

Tram Train, vlakotramvaj, bimodální tramvaj je název pro dopravní systém a vozidla umožňující přejíždění z železniční tratě na tramvajovou trať, popřípadě pro jízdu po trati, která má smíšené rysy (např. železniční trať vedená v obci po ulici). Výhodou sloučeného systému je efektivnější využití tratí v úsecích, kde by jinak vedly dráhy souběžně a větší komfort pro cestující, kteří musí méně často přestupovat. Největším nedostatkem je přenášení nepravidelnosti z městského provozu do železniční sítě.

Vlakotramvaje na Ostravsku navazují na tradici úzkorozchodných příměstských drah v oblasti. Na Ostravsku je tato myšlenka reálnější než v okolí jiných českých měst s tramvajovou dopravu, protože ostravská tramvajová síť jako jediná v republice používá kolejnice s profilem podobným železničnímu a tomu odpovídají i okolky tamějších tramvají. Využít lze i některé ze zdejší rozsáhlé sítě železničních tratí (včetně vleček).

Lze uvažovat především o trati Ostrava – Orlová. Orlová je v současnosti zdaleka největším městem v Česku bez veřejné kolejové dopravy. Nový systém měl plně nahradit nynější autobusovou dopravu.

Myšlenka na obnovení dopravy lehkou kolejovou dopravou mezi Ostravou a Hlučínem přes Petřkovice (Ostrava) a Ludgeřovice se objevila v Generálním dopravním plánu města Ostravy v roce 1997 z iniciativy Generálního ředitelství Českých drah. Obtížně překonatelnou se však jeví výše nákladů na výstavbu, která byla odhadnuta na 2 miliardy Kč.

Zavedení vlakotramvají mezi Ostravou a Havířovem byly zatím jen teoretické myšlenky. Předpokládaly by využití nynější železniční tratě mezi oběma městy a vybudování nové tramvajové tratě od nádraží Havířov Hlavní a Dlouhou třídou.

ZÁVĚR
Vývoj těžby v minulých letech byl podroben funkční dopravní systém, s převažující požadavky pro přepravu velkých objemů vytěžených surovin, konstrukčních prvků a lidí pracujících v tomto odvětví. S poklesem těžby, zdroje a cíle přepravy změnily včetně charakteristiky dopravních toků všech dopravních komunikací a přípojek. Tak, v této oblasti je třeba určit důsledky těžby, kultivovat krajinu, rekonstrukce občanských staveb a zajištění bezpečné a spolehlivé přepravy na dopravně‑inženýrských opatření, která může zajistit požadovanou dopravní normu a minimalizovat jeho negativní dopady na životní prostředí.

Článek byl vytvořen s podporou zdrojů projektu Tvorba a internacionalizace špičkových vědeckých týmů a zvyšování jejich excelence na Fakultě stavební VŠB‑TU Ostrava.

LITERATURA:
[1] Q. Jia, N.Al Ansari, S. Knutsson, S. Dust Generation Within the Vicinity of Malmberget Mine, Sweden, In: ADVANCES IN CIVIL ENGINEERING, PTS 1‑4 Book Series: Applied Mechanics and Materials, Vol. 90 – 93, p. 752 – 759 DOI: 10.4028/www.scientific. net/AMM.90‑93.752
[2] Balcar, Z. and E. Černá. Ročenka dopravy velkých měst, r. 2003,UDI Praha, 2006.
[3] Balcar, Z. and E. Černá. Ročenka dopravy velkých měst, r. 2005,UDI Praha, 2006.
[4] Balcar, Z., Černá, E. and M. Šubrt. Ročenka dopravy velkých měst, r. 2010,UDI Praha, 2011.
[5] Řezáč, M., Cihlářová, D. and M. Kludka. Operation of Intelligent Transportation Systems of the City Ostrava in Czech Republic. In: Conference proceedings 13th International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO SGEM 2013. Bulgaria: June 16 – 22, 2013, Vols. 1 (2013) pp 183 – 190, ISSN 1314‑2704, ISBN 978‑954‑91818‑9‑0.
[6] Cihlářová, D., Seidler, T. a M. Řezáč. Roads Problems on Undermined Areas in the Moravian‑Silesian region. In: Conference proceedings The 3rd International Conference on Civil Engineering and Transportation, ICCET 2013. Kunming, China: December 14 – 15, 2013. Vols. 505 – 506, pp. 477 – 480. ISBN 978‑3‑03835‑006‑4.
[7] Hudeček L. and D. Cihlářová. The Problems of Railways in the Uundermined Areas. In: Conference proceedings 15th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2015. Bulgaria: June 18 – 24, 2015, Book1 Vol. 3, 713 – 718 pp. ISBN 978‑619‑7105‑33‑9 / ISSN 1314‑2704.
[8] Seidler, T., M. Mihola, D. Cihlářová, a M. Krajčovič. Predikce poruch pozemních komunikací na poddolovaném území. In: Sborník vědeckých prací VŠB‑TU Ostrava: řada stavební. 2011, XI(2), 229 – 234. ISSN 1213‑1962.
[9] Roháč O. Využití vlečkové sítě OKD, Doprava a. s. v Ostravsko‑karvinském revíru pro veřejnou dopravu, VŠB‑Technická univerzita Ostrava, 2015, ISBN 978‑80‑248‑3814‑4

The Reliability of the Transport System on the Territory Affected by Mining Activities
The article is focused on the impact of mining activities on the transport system in the territory, particularly on the structural elements of transport structures (railways, roads, storage and handling areas). The mining impacts linear transport structures as well as the related structures – culverts, bridges, etc.

Autoři

• doc. Ing. Řezáč Miloslav Ph.D.
• Ing. Hudeček Leopold Ph.D.
• Ing. Roháč Otto MBA