Τεχνικογεωλογική θεώρηση των μαργαϊκών σχηματισμών για την ευστάθεια των ανοιχτών εκσκαφών εκμετάλλευσης λιγνίτη με τη χρήση UAV στη λεκάνη Πτολεμαϊδας - Κοζάνη = Enginerring geological evaluation on slope stability of marly deposits in open pit mines with the use of UAV in the area of Ptolemaida - Kozani.

Φώτιος Δ. Παρασκευόπουλος-Τσιακίρης

Τεχνικογεωλογική θεώρηση των μαργαϊκών σχηματισμών για την ευστάθεια των ανοιχτών εκσκαφών εκμετάλλευσης λιγνίτη με τη χρήση UAV στη λεκάνη Πτολεμαϊδας - Κοζάνη = Enginerring geological evaluation on slope stability of marly deposits in open pit mines with the use of UAV in the area of Ptolemaida - Kozani.

Φώτιος Δ. Παρασκευόπουλος-Τσιακίρης

Περίληψη

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα εξαρτάται κυρίως στην καύση λιγνίτη, συνεπώς η εκμετάλλευση των γηγενών κοιτασμάτων, τα περισσότερα από τα οποία προέρχονται από την Βορειοδυτική Ελλάδα, έχει μεγάλη σημασία. Ο λιγνίτης προέρχεται κυρίως από ορυχεία ανοιχτού ορύγματος, όπου μαργαϊκοί σχηματισμοί υπέρκεινται συνήθως των συγκεντρώσεων. Ωστόσο, κατολισθητικά φαινόμενα συχνά διαδραματίζονται, εξαιτίας των φτωχών γεωτεχνικών χαρακτηριστικών των μαργών (c και φ), της μοναδικής γεωμετρίας των ορυχείων (υψηλά προσωρινά πρανή σε απότομες γωνίες), συνδυαστικά με την υδατική πίεση πόρων, ιδιαίτερα με το πέρας έντονων βροχοπτώσεων. Τέτοια τυπικά παραδείγματα αστοχιών αποτελούν οι περιπτώσεις των ορυχείων της Μαυροράχης στην Πτολεμαΐδα το 2011 (Kavvadas et al., 2013) και της Λάβας στην Κοζάνη το 2007 (Prountzopoulos et al., 2010). Η παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμοποιεί ένα Μη Επανδρωμένο Αεροσκάφος (ΜΕΑ) και τις δυνατότητες του, σκοπεύοντας στην ανίχνευση, τη χαρτογράφηση και τελικά, μέσω κατάλληλης τεχνικογεωλογικής αξιολόγησης να συνεισφέρει στην αναγνώριση των θεμελιωδών αρχών (τύπος αστοχίας, μηχανισμός αστοχίας, ογκομέτρηση κ.α.) που διέπουν τέτοιου είδους αστοχίες.
ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ, UAV, ΜΑΡΓΑ, ΛΙΓΝΙΤΗΣ, ΟΡΥΧΕΙΑ, ΠΤΟΛΕΜΑΪΔΑ, ΚΟΖΑΝΗ

Energy production in Greece greatly depends on lignite combustion, therefore, exploitation of the indigenous deposits, most of whom originate from Northwestern Greece, is of great importance. Lignite mainly comes from open pit mines, where marly lacustrine sediments are usually found overlaying the accumulations. However, landslide phenomena often occur, due to marl’s poor geotechnical parameters (c and φ), mine’s unique geometry (high temporary slopes in steep angles), combined with pore water pressure especially after heavy rainfalls. Such typical cases constitute the Mavroraxi open pit, Ptolemais in 2011 (Kavvadas et al., 2013) and Lava open pit, Kozani in 2007 (Prountzopoulos et al., 2010). The current bachelor thesis uses an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and its capabilities to detect, map and ultimately, through proper engineering geological process contribute to the detection of the basic principles (type of failure, triggering mechanism, volume etc.) governing these kinds of failures.
KEY WORDS: LANDSLIDE, UAV, MARL, LIGNITE, MINE, PTOLEMAIDA, KOZANI

Πλήρες Κείμενο:

PDF

Αναφορές

A.G. Anagnostopoulos, N. Kalteziotis, G.K. Tsiambaos, M. Kavvadas, Geotechnical properties of the Corinth Canal Marls, Geotechnical and Geological Engineering 9 (1991) 1–26.

Arbanas Μ., Snježana & Arbanas, Z. (2015). Landslides: A Guide to Researching Landslide Phenomena and Processes. 10.4018/978-1-4666-7336-6.

Armijo, R., Lyon-Caen, H., Papanastassiou D., (1992). East-west extension and Holocene normal-fault scarps in the Hellenic arc. Geology, 20(6), 491–494. doi:10.1130/0091-7613

Balasubramanian, A. (2016). Coal Mining Methods. 10.13140/RG.2.2.19117.08162

Barth, T. F. W., Correns, C. W., & Eskola, P. (Eds.). (1939). Die Entstehung der Gesteine. doi:10.1007/978-3-642-86244-1

Bednarczyk, Z. (2017). Slope Stability Analysis for the Design of a New Lignite Open-Pit Mine. Procedia Engineering, 191, 51–58. doi:10.1016/j.proeng.2017.05.153

Cawood, A. J., Bond, C. E., Howell, J. A., Butler, R. W. H., & Totake, Y. (2017). LiDAR, UAV or compass-clinometer? Accuracy, coverage and the effects on structural models. Journal of Structural Geology, 98, 67–82. doi:10.1016/j.jsg.2017.04.004

Chen, J., Li, K., Chang, K.-J., Sofia, G., & Tarolli, P. (2015). Open-pit mining geomorphic feature characterisation. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 42, 76–86. doi:10.1016/j.jag.2015.05.001

Cruden, D (1996). Cruden,D.M.,Varnes, D.J.,1996, Landslide Types and Processes, Transportation Research Board, U.S. National Academy of Sciences, Special Report, 247: 36-75. Special Report - National Research Council, Transportation Research Board. 247. 36-57

Daemen, J. J. K. (2003). Mining Engineering. Encyclopedia of Physical Science and Technology, 65–96. doi:10.1016/b0-12-227410-5/00871-1

Drakatos, G., Papanastassiou, D., Papadopoulos, G., Skafida, H., & Stavrakakis, G. (1998). Relationship between the 13 May 1995 Kozani–Grevena (NW Greece) earthquake and the Polyphyto artificial lake. Engineering Geology, 51(1), 65–74. doi:10.1016/s0013-7952(98)00041-6

Francis, W. (1955). Coal, Its Formation and Composition. Soil Science, 79(3), 226. doi:10.1097/00010694-195503000-00012

Hatzfeld, D., Nord, J., Paul, A., Guiguet, R., Briole, P., Ruegg, J.-C., … Veis, G. (1995). The Kozani-Grevena (Greece) Earthquake of May 13, 1995, Ms = 6.6. Preliminary Results of a Field Multidisciplinary Survey. Seismological Research Letters, 66(6), 61–70. doi:10.1785/gssrl.66.6.61

Iordanidis, A. (2002). Geochemical aspects of Amynteon lignites, Northern Greece. Fuel, 81(13), 1723–1732. doi:10.1016/s0016-2361(02)00071-6

Iordanidis, A., & Georgakopoulos, A. (2003). Pliocene lignites from Apofysis mine, Amynteo basin, Northwestern Greece: petrographical

characteristics and depositional environment. International Journal of Coal Geology, 54(1-2), 57–68. doi:10.1016/s0166-5162(03)00019-3

Kavvadas, M., Papadopoulos, B., & Kalteziotis, N. (1994). Geotechnical properties of the Ptolemais lignite. Geotechnical and Geological Engineering, 12(2), 87–112. doi:10.1007/bf00429768

Koukouzas, C., Kotis, T., Ploumidis, M., Metaxas, A., 1979. Coal exploration of AnargiriAmynteon area. Mineral Deposit Research. Institute of Geology and Mineral Exploration, Athens

Koukouzas, C., Foscolos, A. E., & Kotis, T. (1997). Research and Exploration of Coal in Greece: A View to the Future. Energy Sources, 19(4), 335–347. doi:10.1080/00908319708908854

Lucieer, A., Jong, S. M. de, & Turner, D. (2013). Mapping landslide displacements using Structure from Motion (SfM) and image correlation of multi-temporal UAV photography. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 38(1), 97–116. doi:10.1177/0309133313515293

Marinos, V. (2016). A Large Scale Landslide in a Coal Mine in Marly Formations: Evaluation, Analysis and Rehabilitation. International Journal of Geoengineering Case Histories. 4. 29-45. 10.4417/IJGCH-04-01-03.

Meyer, B., Armijo, R., Massonnet, D., de Chabalier, J. B., Delacourt, C., Ruegg, J. C., … Papanastassiou, D. (1996). The 1995 Grevena (northern Greece) Earthquake: Fault model constrained with tectonic observations and SAR interferometry. Geophysical Research Letters, 23(19), 2677–2680. doi:10.1029/96gl02389

Nastos, P. T., Kapsomenakis, J., & Philandras, K. M. (2016). Evaluation of the TRMM 3B43 gridded precipitation estimates over Greece. Atmospheric Research, 169, 497–514. doi:10.1016/j.atmosres.2015.08.008

Niethammer, U., James, M. R., Rothmund, S., Travelletti, J., & Joswig, M. (2012). UAV-based remote sensing of the Super-Sauze landslide: Evaluation and results. Engineering Geology, 128, 2–11. doi:10.1016/j.enggeo.2011.03.012

Papanastassiou, D., Drakatos, G., Voulgaris, N., & Stavrakakis, G. (1998). The May 13, 1995, Kozani-Grevena (NW Greece) earthquake: Source study and its tectonic implications. Journal of Geodynamics, 26(2-4), 233–244. doi:10.1016/s0264-3707(97)00068-9

Papanicolaou, C., Kotis, T., Foscolos, A., & Goodarzi, F. (2004). Coals of Greece: a review of properties, uses and future perspectives. International Journal of Coal Geology, 58(3), 147–169. doi:10.1016/j.coal.2003.10.006

Papazachos, B. C., Karakostas, B. G., Kiratzi, A. A., Papadimitriou, E. E., & Papazachos, C. B. (1998). A model for the 1995 Kozani-Grevena seismic sequence. Journal of Geodynamics, 26(2-4), 217–231. doi:10.1016/s0264-3707(97)00050-1

Pavlides, S. B., & Mountrakis, D. M. (1987). Extensional tectonics of northwestern Macedonia, Greece, since the late Miocene. Journal of Structural Geology, 9(4), 385–392. doi:10.1016/0191-8141(87)90115-5

Pavlides, S. B., Zouros, N. C., Chatzipetros, A. A., Kostopoulos, D. S., & Mountrakis, D. M. (1995). The 13 May 1995 western Macedonia, Greece (Kozani Grevena) earthquake; preliminary results. Terra Nova, 7(5), 544–549. doi:10.1111/j.1365-3121.1995.tb00556.x

Pettijohn, F. (1975) Sedimentary Rocks, Harper and Row publishers, London.

Prountzopoulos, G., Fortsakis, P., Seferoglou, K., Chrysochoidis, F., Vassilopoulou, I., & Perleros, V. (2014). Assessment of Failure Mechanism and Rehabilitation of a Landslide Within Marly Formations in NW Greece: From the Site Investigation to the Geotechnical Design. Geotechnical and Geological Engineering, 32(6), 1485–1502. doi:10.1007/s10706-014-9729-8

Roumpos, C., & Spanidis, F. (2003). A project management approach to open-pit lignite mine planning and exploitation [Open-pit project management]. World Coal (April Issue).

Steiakakis, E., Kavouridis, K., & Monopolis, D. (2009). Large scale failure of the external waste dump at the “South Field” lignite mine, Northern Greece. Engineering Geology, 104(3-4), 269–279. doi:10.1016/j.enggeo.2008.11.008

Steiakakis, E., & Agioutantis, Z. (2010). A kinetic behavior model at a surface lignite mine, based on geotechnical investigation. Simulation Modelling Practice and Theory, 18(5), 558–573. doi:10.1016/j.simpat.2009.12.011

Tsiambaos, G. (1988). Engineering Geological characteristics of Iraklion marls, PhD Thesis (in Greek), University of Patras, Greece.

Tsiambaos, G. (1991). Correlation of mineralogy and index properties with residual strength of Iraklion marls, Engineering Geology 30, 357-369., Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam.

Tzampoglou, P., & Loupasakis, C. (2018). Evaluating geological and geotechnical data for the study of land subsidence phenomena at the perimeter of the Amyntaio coalmine, Greece. International Journal of Mining Science and Technology, 28(4), 601–612. doi:10.1016/j.ijmst.2017.11.002

Tzampoglou, P., & Loupasakis, C. (2019). Numerical simulation of the factors causing land subsidence due to overexploitation of the aquifer in the Amyntaio open coal mine, Greece. HydroResearch, 1, 8–24. doi:10.1016/j.hydres.2019.04.002

Turner, D., Lucieer, A., & de Jong, S. (2015). Time Series Analysis of Landslide Dynamics Using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Remote Sensing, 7(2), 1736–1757. doi:10.3390/rs70201736

Valkaniotis, S., Ganas, A., & Papathanassiou, G. (2017). Rapid Mapping of the Amyntaio-Anargyroi landslide (Western Macedonia, Greece) using combined remote sensing techniques. Paper presented at the Oral Presentation. Safe Athens 2017, Athens.

Vanneschi, C., Eyre, M., Francioni, M., & Coggan, J. (2017). The Use of Remote Sensing Techniques for Monitoring and Characterization of Slope Instability. Procedia Engineering, 191, 150–157. doi:10.1016/j.proeng.2017.05.166

Varnes, D.J. (1978) Slope Movement Types and Processes. In: Schuster, R.L. and Krizek, R.J., Eds., Landslides, Analysis and Control, Transportation Research Board, Special Report No. 176, National Academy of Sciences, 11-33.

Γολιδοπούλου Μ. (2014). Έρευνα επί της τεχνικογεωλογικής συμπεριφοράς μαργαϊκών σχηματισμών σε περιβάλλον μεγάλων επιφανειακών εκσκαφών. Το παράδειγμα του οικισμού Μαυροπηγής στην Πτολεμαΐδα. Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης. Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ.

Κούκης Χ. Γ. & Σαμπατακάκης Σ. Ν. (2007). Γεωλογία Τεχνικών Έργων. Αθήνα: Εκδώσεις Παπασωτηρίου.

Κούκης Α., & Σαμπατακάκης, Ν. (2010), Διερεύνηση της Μηχανικής Συμπεριφοράς των Μαργαϊκών Σχηματισμών Αχαΐας με βάση Εργαστηριακές και Επιτόπου δοκιμές, 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Βόλος.

Μαρίνος, Π., (2012), έκθεση επί της ευστάθειας των πρανών κατά την εκμετάλλευση στο λιγνιτωρυχείο Προσηλίου Ν. Κοζάνης της εταιρείας ΜΕ.Τ.Ε. Α.Ε.

Μουντράκης Δ., 1983. Η γεωλογική δομή της Βόρειας Πελαγονικής Ζώνης και η γεωτεκτονική εξέλιξη των Εσωτερικών Ελληνίδων. Πραγματεία για Υφηγεσία, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.

Μουντράκης Μ. Δ. (2010). Γεωλογία και γεωτεκτονική εξέλιξη της Ελλάδας. Θεσσαλονίκη: University Studio Press.

Παπαζάχος Β. & Παπαζάχου Κ. (2003). Οι σεισμοί της Ελλάδας. Θεσσαλονίκη: Εκδώσεις Ζήτη.

Προυτζόπουλος, Γ., κ.ά., (2010), Ανάλυση κατολισθητικών φαινομένων πρανούς λιγνιτωρυχείου σε μαργαϊκούς σχηματισμούς με εξαιρετικά χαμηλή αντοχή, 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Βόλος.

Διαδικτυακές πηγές

http://pubs.usgs.gov/fs/2004/3072/

https://dskostopoulos.weebly.com/uploads/6/7/4/2/6742913/0._intro-1.pdf

https://www.asprs.org/

http://www.gein.noa.gr/el/

https://www.qgis.org/en/site/

https://www.pix4d.com/

https://www.dropbox.com/s/k8mxamjcunpqf94/6o%20Mathima_Texniki%20Geologia%20Katolisthiseis_Edafikes%20olisthiseis_2016-17.pdf?dl=0

Εισερχόμενη Αναφορά

Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.