Grzegorz MUTKE - Warsztaty Górnicze

WARSZTATY z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
Mat. Symp. str. 189 – 198
Grzegorz MUTKE
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Ernestyn KUBEK, Jerzy GRYCMAN, Tadeusz KABZA
Rybnicka Spółka Węglowa S. A. Kopalnia Węgla Kamiennego „ANNA”, Pszów
Analiza rejestracji przyspieszeń drgań gruntu wywołanych wstrząsami na
obszarze górniczym kopalni „Anna”
Streszczenie
Przedstawiono pomierzone wartości przyspieszeń drgań gruntu na powierzchni wywołanych wstrząsami górniczymi kopalni „Anna”. Porównano wartości zmierzone z prognozowanymi, przeprowadzono analizę rozkładu wartości i ilości przyspieszeń w klasach intensywności
oraz dokonano oceny przydatności posiadanej aparatury pomiarowej.
1. Wstęp
Kopalnia prowadzi od czerwca 2000 r. pomiary przyspieszeń drgań gruntu na powierzchni
wywołanych wstrząsami górniczymi. Stanowisko z jednym trójskładowym czujnikiem aparatury AMAX-99 zainstalowane jest w gruncie na podłożu betonowym przy ulicy Rymera
w Radlinie - Głożynach.
Prawidłowe decyzje inżynierskie na obszarach zagrożonych wstrząsami górniczymi wymagają ilościowego opisania charakterystyk wymuszenia kinematycznego podłoża na obiekt,
w formie odpowiedniej do zastosowania właściwych skal budowlanych. Wyróżnia się pośrednie metody opisu drgań wymuszających (metody przybliżone oparte na zależnościach empirycznych) oraz bezpośredni pomiar drgań w terenie (metoda dokładna).
W referacie przeanalizowano zarejestrowane na tym stanowisku wartości przyspieszeń
drgań gruntu w okresie od czerwca 2000 r. do lutego 2002 r. oraz przeprowadzono analizę rozkładu ich wartości i ilości w klasach intensywności jak również dokonano oceny przydatności
posiadanej aparatury pomiarowej.
2. Prognoza możliwości zaistnienia maksymalnych przyspieszeń w obszarze kopalni
Kopalnia posiada opracowanie pt. „Ocena oddziaływania wstrząsów górniczych na obiekty
powierzchniowe ...” – praca wykonana pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Józefa Dubińskiego
(Dubiński i in. 1997) oraz opinię uzupełniającą do powyższego opracowania z dnia 29.01.1999 r.
wykonaną przez prof. dr hab. inż. Józefa Dubińskiego i dr inż. Grzegorza Mutke.
W aspekcie prognozy możliwości zaistnienia maksymalnych przyspieszeń PGA w analizowanym obszarze KWK „Anna” według powyższego opracowania przyspieszenia te zawierają
się w zakresie od 40 do 190 mm/s2. W niewielkim obszarze mogą zaistnieć przyspieszenia
____________________________________________________________________________
189
G. MUTKE, E. KUBEK, J. GRYCMAN, T. KABZA – Analiza rejestracji przyspieszeń drgań...
____________________________________________________________________________
z zakresu 120 – 190 mm/s2 (dla założeń skali MSK). Wykonana w tym opracowaniu mapa
prognozowanych maksymalnych wartościach przyspieszeń PGA, przedstawiona została na
rysunku 2.1. Mapę tą wykonano na podstawie prognozowanej sejsmiczności do 2006 na bazie
istniejącego w 1997 roku projektu eksploatacji do 2006 r. W związku z dokonywanymi po
1997 r. zmianami w projektach eksploatacji prognoza powyższa nie jest już w pełni aktualna.
Obecnie kopalnia prowadzi eksploatację zgodnie z nowym „Projektem technicznym (tzw.
kompleksowym) eksploatacji pokładów zagrożonych tąpaniami na lata 2001 – 2006” który
został pozytywnie zaopiniowany przez Komisję d/s Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Węgiel Kamienny.
-38500
RYBNIK
RYDULTOWY
-39000
O.G. RYDUŁTOWY
-39500
RADLIN
-40000
AMAX-99
-40500
Szyb Chrobry I
Szyb Chrobry II
Szyb Jan
Głożyny
Bazylika NMP
-41000
O.G. PSZÓW
O.G. RADLIN
PSZÓW
-41500
-42000
-42500
Radlin II
WODZISŁAW ŚLĄSKI
-43000
-35000
-34500
-34000
-33500
-33000
-32500
-32000
-31500
-31000
-30500
-30000
-29500
-29000
Rys. 2.1. Mapa prognozowanych wartości maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu w obszarze
KWK „Anna”
Fig. 2.1. The map of distribution level of the predicted maximum acceleration ground motions in the
Anna coal mine area
3. Charakterystyka zagrożenia sejsmicznego kopalni „Anna”
Obszar górniczy kopalni „Anna” zajmuje południowo - zachodnią część silnie zuskokowanej
niecki jejkowickiej. Istotnym elementem tektoniki jest przebiegająca przez wschodnią część złoża oś niecki jejkowickiej o kierunku zbliżonym do N-S i zanurzeniu w kierunku na N. Specyfika
budowy złoża kopalni „Anna” tj. zaleganie pokładów porębskich i jaklowieckich pośród grubych
i mocnych warstw skalnych podbieranych prowadzoną eksploatacją powoduje generowania
wysokoenergetycznych wstrząsów (tabela 3.1.).
____________________________________________________________________________
190
WARSZTATY z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
Tabela 3.1.
Rozkład ilościowy i energetyczny wstrząsów z KWK „Anna” w latach 19882002 (do 15.02.2002)
Table 3.1.
Distribution of number and energy of mine tremors in „Anna” coal mine since 1988 to 2002(till 15.02.2002)
Ilość wstrząsów (N) w rzędach energii [J]
Rok
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002 do 15.02

2
 10
7
2
5
21
41
35
26
198
623
692
334
311
611
57
2963
3
10
106
70
55
18
49
224
290
417
546
1145
998
521
197
524
55
5215
4
10
87
84
61
87
154
273
71
121
122
192
289
182
76
97
11
1907
5
10
5
2
11
7
6
13
3
4
7
31
64
43
4
26
226
10
1
1
1
3
11
9
1
2
29
6
10
1
1
1
3
7
N
 E [J] x 106 Emax [J]
205
158
132
112
231
552
400
568
875
1994
2054
1089
590
1260
123
10343
4.11
2.98
4.26
4.11
26.40
17.30
4.32
6.48
19.40
27.20
69.50
41.50
28.70
23.30
0.68
280.00
3.0x105
2.0x105
4.0x105
2.0x105
2.0x107
6.0x106
1.0x106
8.0x105
1.0x107
1.0x106
4.0x106
2.0x106
2.0x107
3.0x106
7.0x104
2.0x107
Wśród tych mocnych warstw wyróżnia się kompleks piaskowca tzw. „zameckiego” o miąższości około 70 m zalegającego pomiędzy pokładami 626/2, a 629/1.
Spośród kompleksu czynników górniczych mających wpływ na stan zagrożenia sejsmicznego można wydzielić dwie zasadnicze grupy:
A. Czynniki wytworzone wcześniejszą działalnością górniczą:
– filary i resztki,
– krawędzie,
– wyrobiska korytarzowe.
B. Czynniki związane z bieżącą eksploatacją:
– natężenie eksploatacji w obszarze górniczym,
– koncentracja eksploatacji w przodkach i wybieranym złożu.
Szczerpywanie się zasobów złoża sprawia, że w ostatnim okresie Kopalnia prowadzi intensywną eksploatację jedynie w trzech partiach R, J i G sąsiadujących ze strefami głównych zaburzeń tektonicznych dzielących złoże na partie pokładu i w obrębie których pozostawiono fragmenty złoża we wszystkich dotychczas eksploatowanych pokładach. Podobny układ istnieje na
granicach eksploatacyjnych pomiędzy kopalnią „Anna” a kopalniami „Rydułtowy” i „Marcel”.
Koncentrację robót odnosić należy do grupy równocześnie prowadzonych ścian w odniesieniu do wielkości obszaru, w których są prowadzone. Kopalnia eksploatuje jednocześnie 3 ściany
na zawał – po jednej w każdej partii zachowując odległość koordynacyjną od 200 do 250 m.
Wysokość eksploatowanych ścian zawiera się w granicach od 1,6 do 2,5 m. Koncentrację wydobycia utożsamiać można także z ilością wydobycia w jednostce czasu w odniesieniu do pojedynczej ściany.
Intensywnej i skoncentrowanej eksploatacji towarzyszy wysokie zagrożenie sejsmiczne. Rejestrowane są wstrząsy wysokoenergetyczne, które lokalizowane są w rejonach czynnych frontów
ścianowych oraz w strefach głównych uskoków w tym zwłaszcza w obszarach dodatkowych
oddziaływań krawędzi i resztek.
____________________________________________________________________________
191
G. MUTKE, E. KUBEK, J. GRYCMAN, T. KABZA – Analiza rejestracji przyspieszeń drgań...
____________________________________________________________________________
4. Prognoza aktywności sejsmicznej
Prognoza aktywności sejsmicznej jest jednym z ważniejszych zagadnień przy projektowaniu eksploatacji górniczej. W warunkach kopalnianych dla określenia prognozy wykorzystywane są metody analityczne i geofizyczne.
Ostatnią ocenę stanu zagrożenia sejsmicznego projektowanych robót eksploatacyjnych
przez kopalnię „Anna” przeprowadzono w pracy pt. „Optymalizacja sieci sejsmologicznej dla
obszaru górniczego KWK „Anna” – wykonanej przez zespół pod kierunkiem prof. dr hab. inż.
B. Cianciary i dr inż. Z. Gerlacha w 2000 r.
Wyniki obliczeń zawartych w tej pracy, prognozowanych maksymalnych energii wstrząsów górotworu mogących zaistnieć podczas eksploatacji poszczególnych pokładów wskazują,
że największe wstrząsy mogą być generowane przez warstwę piaskowca „zameckiego”
o grubości do 70 m, zalegającą w stropie pokładu 629/1.
Wielkość prognozowanych, maksymalnych energii wstrząsów dla projektowanej eksploatacji ścian zawarta w tym opracowaniu jest zmienna i dla poszczególnych warstw waha się
w granicach:
 podczas eksploatacji pokładu 630/2 od 8,5x10 4 – 3,9x106 J,
 podczas eksploatacji pokładu 703/1-2 od 1,1x105 – 4,4x106 J,
 podczas eksploatacji pokładu 707/1-2 od 9,2x104 – 7,4x106 J,
 podczas eksploatacji pokładu 713/1-2 od 1,2x105 – 8,8x106 J,
 podczas eksploatacji pokładu 718/1-2 od 1,2x105 – 4,1x105 J.
Przeprowadzona analiza statystyczna, że średnie czasy powrotu wstrząsów wysokoenergetycznych dla projektowanej eksploatacji wynoszą: (Cianciara i Gerlach 2000):
 dla energii 1x106 J i większej – 175 dni,
 dla energii 1x107 J i większej – 1630 dni (4,5 roku).
5. Opis działania i parametry techniczne aparatury AMAX-99
Kopalnia posiada od czerwca 2000 r aparaturę AMAX-99 do pomiaru przyspieszeń drgań
gruntu na powierzchni wywołanych wstrząsami górniczymi wraz z oprogramowaniem oraz
w wersji z modemowym przesyłaniem zarejestrowanych danych w terenie do komputera bazowego w biurze. Stanowisko z jednym trój składowym czujnikiem aparatury AMAX-99 zainstalowane jest w gruncie na podłożu betonowym przy ulicy Rymera w Radlinie - Głożynach.
sonda
3-składowa
Karta
ZOLTRIX
modem
Rejestrator
Probostwo Radlin - Głożyny
Kopalnia „Anna”
Linia telefoniczna
AMAX-99
Rys. 5.1. Schemat poglądowy instalacji AMAX-99
Fig. 5.1. Plan of view AMAX-99 system at the test site
____________________________________________________________________________
192
WARSZTATY z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
Pokrywa
Sonda 3 składowa
Aparatura
rejestrująca
AMAX-99
Rurka PCV
Blok
betonowy
Kotwy
stalowe
4 x 2m
Rys. 5.2. Schemat zabudowy stanowiska aparatury AMAX-99 na probostwie Radlin - Głożyny wyposażonego w trójskładowy miernik przyspieszeń drgań
Fig. 5.2. Installation scheme of the AMAX-99 equipment for ground acceleration measurements at
Radlin - Głożyny site
Aparatura AMAX-99 jest wielokanałową cyfrową aparaturą sejsmometryczną do rejestracji
przyspieszeń drgań na powierzchni. Aparatura posiada 12 bitową kartę przetwornika AC, która
zapewnia dużą dynamikę i w konsekwencji powoduje nie przesterowywanie drgań od nawet
najsilniejszych wstrząsów górniczych. Częstotliwość rejestrowanych zjawisk ustawiana jest
opcjonalnie przez użytkownika. W ustawieniach początkowych zaleca się próbkowanie 200
pr/s , co oznacza pełny zakres drgań wymagany przy stosowaniu do oceny skal empirycznych
MSK, USBOM-RI8507, KDOB i normy PN-85/02170.
System jest wyposażony w trójskładowy miernik przyspieszeń drgań. Podstawowe parametry aparatury AMX-99 to:
– zakres częstotliwości – 0,5 – 1000 Hz, zakres przyspieszeń do 1 m/s2 lub do 2 m/s2,
– automatyczne wyzwalanie zapisów wstrząsów,
– zapisywanie danych w bazie o wstrząsach,
– system ciągłego zapisu danych,
– oprogramowanie umożliwiające analizę zapisów zgodnie ze skalami empirycznymi
MSK, KDOB i skalami dynamicznymi SWD z normy polskiej PN-85/B – oraz wydruki
graficzne wstrząsów.
Ponadto zamieszczona w programie opcja całkowania i filtrowania zapisów pozwala na
stosowanie innych skal, np. DIN 4150 (norma niemiecka) która stosuje do oceny amplitudy
prędkości drgań budynku i skala amerykańska USBOM-RI8507 która stosuje do oceny amplitudy prędkości drgań gruntu.
System może być w łatwy sposób przeinstalowywany w różne miejsca, zgodnie
z potrzebami i rozwojem sejsmiczności w obszarze górniczym. Oprogramowanie interpretacyjne umożliwia samodzielną analizę wstrząsów przez użytkownika.
Aparatura AMAX-99 działa na zasadzie czuwania i zapisywania wszystkich zjawisk po
przekroczeniu ustawionego programowo przez użytkownika progu drgań. W pamięci może być
zapisanych wiele tysięcy zjawisk sejsmicznych, co umożliwia ciągły monitoring ryzyka sejsmicznego przez kilka miesięcy, nawet bez ingerencji obsługi.
____________________________________________________________________________
193
G. MUTKE, E. KUBEK, J. GRYCMAN, T. KABZA – Analiza rejestracji przyspieszeń drgań...
____________________________________________________________________________
Oprogramowanie aparatury AMAX-99 jest napisane w środowisku Windows co umożliwia
dokumentowanie monitoringu sejsmicznego na dowolnej drukarce. Oprogramowanie
SEJSGRAM (stanowiące wyposażenie standardowe aparatury AMAX-99) umożliwia dokonywanie wszelkich analiz sygnałów sejsmicznych niezbędnych do monitoringu, analizy
i oceny zagrożenia sejsmicznego na powierzchni.
6. Analiza pomierzonych przyspieszeń drgań gruntu w nawiązaniu do prognozy
Do analizy skutków zarejestrowanych drgań zastosowano skalę MSK. Wyniki pomiarów
przedstawiono w formie tabelarycznej (tabela 6.1.) oraz w postaci mapy izolinii maksymalnych
przyspieszeń (rys. 6.1. i 6.2.). Dla uzyskania wartości maksymalnych w epicentrum oraz na
pozostałym obszarze górniczym kopalni „Anna” zastosowano znormalizowaną funkcję spadku
składowych poziomych przyspieszenia (Mutke 1991):
aD  1,53R0,155exp(-0,65R)  0,014
(6.1)
gdzie:
R= D 2  0,52 ,
D – odległość epicentralna [km].
Zarówno tabelę 6.1. jak i mapy izolinii wykonano dla rejestracji przyspieszeń drgań gruntu
interpretowanych dla założeń skali MSK zaistniałych w wyniku wstrząsów z obszaru górniczego Kopalni „Anna”, w okresie od czerwca 2000 do lutego 2002 roku.
Tabela 6.1.
Zestawienie maksymalnych wartości parametrów wstrząsów zarejestrowanych przez
stanowisko pomiarowe AMAX-99 – Radlin-Głożyny
Table 6.1.
Maximal values of tremors registered at the AMAX-99 equipment – Radlin-Głożyny
L.p.
Data
Energia wstrząsu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
rrrr-mm-dd
2000-06-11
2000-07-12
2000-10-02
2000-10-09
2000-11-29
2000-12-07
2000-12-10
2001-02-05
2001-02-17
2001-02-23
2001-03-06
2001-03-15
2001-03-28
2001-03-29
2001-04-06
2001-04-10
Es
[J]
2,0E+07
3,0E+06
2,5E+05
6,1E+04
9,3E+04
8,4E+04
7,2E+04
6,6E+05
6,4E+05
7,9E+04
3,2E+04
7,3E+03
3,0E+05
8,8E+03
5,8E+04
6,4E+04
Przyspieszenie makOdległość epicentrum
symalne zarejestrowawstrząsu od stanowine. na stanowisku
ska AMAX-99
AMAX-99
d
[mm/s2]
[m]
469
220,6
848
65,8
1349
28,7
406
57,7
852
19,8
998
28,9
891
44,5
312
37,0
757
61,7
689
13,2
767
10,1
699
12,4
642
73,1
710
15,1
433
19,1
492
19,8
Przyspieszenie maksymalne w epicentrum
(obliczone)*
[mm/s2]
262
88
46
68
26
42
58
48
82
17
12
16
91
19
23
24
____________________________________________________________________________
194
WARSZTATY z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51

2001-04-10
2001-04-10
2001-04-13
2001-04-13
2001-04-15
2001-04-17
2001-04-17
2001-04-20
2001-04-21
2001-04-25
2001-04-30
2001-05-08
2001-05-18
2001-05-19
2001-07-27
2001-07-27
2001-07-28
2001-07-31
2001-07-31
2001-08-01
2001-08-02
2001-08-11
2001-08-13
2001-08-15
2001-08-31
2001-09-01
2001-11-03
2001-12-21
2001-12-28
2002-01-12
2002-01-23
2002-01-29
2002-01-30
2002-02-08
2002-02-13
4,2E+05
2,2E+03
4,1E+03
7,9E+03
8,5E+04
3,5E+04
8,8E+03
2,9E+03
3,4E+03
4,6E+04
2,5E+04
8,2E+03
4,1E+04
8,6E+03
5,0E+04
4,0E+03
6,6E+05
9,0E+04
2,9E+05
1,8E+06
7,2E+05
3,8E+05
4,9E+05
3,2E+05
8,4E+04
7,3E+04
8,7E+05
3,9E+02
7,0E+03
7,6E+03
4,9E+03
4,8E+04
7,5E+04
1,4E+04
5,2E+03
28,5
7,1
4,1
6,0
20,1
23,2
11,4
7,0
10,9
8,1
10,2
5,0
35,3
7,1
9,3
9,0
25,5
8,1
40,4
50,3
34,8
21,1
13,2
26,5
14,2
25,6
46,8
3,6
9,3
13,6
7,6
26,3
27,5
19,9
3,6
1050
723
790
801
965
501
616
826
747
885
1078
786
427
1483
1220
723
1145
1117
1129
1235
1215
1243
1223
713
1150
1099
856
611
645
577
805
1110
493
503
437
40
9
6
8
29
27
14
9
15
11
16
7
38
13
14
12
38
12
56
75
51
32
20
32
21
38
57
5
12
17
9
39
33
25
4
przy pomocy znormalizowanej funkcji spadku składowych poziomych przyspieszenia z odległością (6.1)
Rysunek 6.1. przedstawia mapę rozkładu wartości przyspieszeń nieznacznie wyższych od
prognozowanych w pracy (Dubiński i in. 1997). Z analizy rozkładu wielkości tych przyspieszeń wynika, że są one wynikiem głównie jednego zdarzenia tj. wystąpienia wstrząsu o energii
2x107 J w dniu 11.06.2000 r. w strefie I uskoku rydułtowskiego. Zaistniały wstrząs o energii
2x107 J zgodnie z analizą dokonaną przez rzeczoznawców miał charakter regionalny i był rezultatem całokształtu dotychczas wykonanych robót górniczych po obu stronach I uskoku
rydułtowskiego w szeregu pokładach, przy dużej powierzchni wybrań i przy nierównomiernej
sumarycznej miąższości tych wybrań. Wstrząsy o takiej energii występują niezmiernie rzadko
i trudno jest je precyzyjnie prognozować.
Pozostałe wstrząsy dają rozkład wartości przyspieszeń niższy od prognozowanych co obrazuje wykonana mapa izolinii (rys. 6.2.). Dla tych wstrząsów nie zanotowano przyspieszeń
z przedziału powyżej 120 mm/s2 tj. V stopnia intensywności drgań w/g skali MSK-64, natomiast
z przedziału 50 do 120 mm/s2 zanotowano 4 zjawiska w tym wstrząs o energii rzędu 106 J.
Wartości przyspieszeń dla całego obszaru górniczego uzyskano przeliczając wartości pomierzone w punkcie pomiarowym AMAX-99. Do obliczeń zastosowano znormalizowaną
____________________________________________________________________________
195
G. MUTKE, E. KUBEK, J. GRYCMAN, T. KABZA – Analiza rejestracji przyspieszeń drgań...
____________________________________________________________________________
funkcję spadku (6.1), oraz mapę izolinii współczynnika amplifikacji zawartą w opracowaniu
(Dubiński i inni 1997).
-38500
RYBNIK
RYDULTOWY
-39000
O.G. RYDUŁTOWY
-39500
RADLIN
-40000
AMAX-99
-40500
Szyb Chrobry I
Szyb Chrobry II
Szyb Jan
Głożyny
Bazylika NMP
-41000
O.G. PSZÓW
O.G. RADLIN
PSZÓW
-41500
-42000
-42500
Radlin II
WODZISŁAW ŚLĄSKI
-43000
-35000
-34500
-34000
-33500
-33000
-32500
-32000
-31500
-31000
-30500
-30000
-29500
-29000
Rys. 6.1. Mapa rozkładu wartości maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu w obszarze KWK „Anna”
zarejestrowanych w okresie od 1.06.2000 r. do 15.02.2002 r.
Fig. 6.1. The map of distribution level of the recorded maximum acceleration ground motions in the Anna
coal mine area (period based on tremors from 01.06.2000 to 15.02.2002)
W związku z posiadaną przez kopalnię aktualną prognozą sejsmiczności do 2006 r. oraz
bazując na posiadanej mapie współczynnika amplifikacji można oszacować maksymalne wartości prognozowanych przyspieszeń drgań gruntu w obszarze kopalni „Anna”, uaktualniając
w ten sposób prognozę z roku 1997 (Dubiński i in. 1997).
Przyjmując najbardziej niekorzystne wartości i stosując wzory empiryczne zawarte w pracy
(Mutke 1991), maksymalne prognozowane przyspieszenie w epicentrum może wynieść 220 mm/s2
dla wstrząsu powstałego w wyniku eksploatacji ścian (o energii 8,8x10 6 J i przy współczynniku
amplifikacji 1,6). Wartość ta, w stosunku do prognoz zawartych w pracy (Dubiński i in. 1997)
jest zbliżona natomiast zmianie może ulec rozkład izolinii przyspieszeń drgań gruntu na powierzchni z uwagi na dokonane w projekcie eksploatacji zmiany w stosunku do planu z 1997 r.
Generalnie można stwierdzić, że maksymalne przyspieszenia mogące zaistnieć na obszarze
powierzchni obszaru górniczego kopalni „Anna” będą się mieścić w przedziale 5 – 120 mm/s2
tj. I do IV stopnia intensywności drgań w/g skali MSK natomiast z przedziału powyżej 120 mm/s2
można się spodziewać kilka zjawisk rocznie.
____________________________________________________________________________
196
WARSZTATY z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
-38500
RYBNIK
RYDULTOWY
-39000
O.G. RYDUŁTOWY
-39500
RADLIN
-40000
AMAX-99
-40500
Szyb Chrobry I
Szyb Chrobry II
Szyb Jan
Głożyny
Bazylika NMP
-41000
O.G. PSZÓW
O.G. RADLIN
PSZÓW
-41500
-42000
-42500
Radlin II
WODZISŁAW ŚLĄSKI
-43000
-35000
-34500
-34000
-33500
-33000
-32500
-32000
-31500
-31000
-30500
-30000
-29500
-29000
Rys. 6.2. Mapa rozkładu wartości maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu w obszarze KWK „Anna”
zarejestrowanych w okresie od 1.06.2000 do 15.02.2002 r.
(bez wstrząsu o energii 2x107 Joule’a z dnia 11.06.2000 r.)
Fig. 6.2. The map of distribution level of the recorded maximum acceleration ground motions in the Anna
coal mine area (period based on tremors from 01.06.2000 to 15.02.2002 – excluding tremor from
11.06.2000 with energy E = 2*10 7 J)
20
15
Ilość w klasach
10
intensy wności MSK
5
0
<5
5 - 12
12 - 25
25 - 50
50 - 120
120 - 250
pomierzone
3
15
13
14
5
1
przeliczone na epicentrum
1
8
17
15
9
250 - 500
500 - 1000
1
Rys. 6.3. Rozkład ilościowy zarejestrowanych i przeliczonych na epicentrum wartości przyspieszeń
w przedziałach intensywności
Fig. 6.3. Distribution of the number of events according to the MSK seismic intensity scale
____________________________________________________________________________
197
G. MUTKE, E. KUBEK, J. GRYCMAN, T. KABZA – Analiza rejestracji przyspieszeń drgań...
____________________________________________________________________________
7. Wnioski
1.
2.
3.
4.
5.
Prognozy przyspieszeń drgań gruntu na powierzchni, niezbędne z punktu widzenia prawidłowości decyzji inżynierskich na obszarach zagrożonych wstrząsami górniczymi, spełniają swoje
zadanie. Zarejestrowana i nieco wyższa od prognozy wartość przyspieszenia wynikła tylko
z jednego zdarzenia tzn. wystąpienia wstrząsu o energii 2x107 J w dniu 11.06.2000 r. który był
zjawiskiem regionalnym zdarzającym się bardzo rzadko i trudnym do przewidzenia.
Poza tym wstrząsem wszystkie pozostałe zjawiska dawały maksymalne przyspieszenia nie
przekraczające wartości prognozowanych. Nie zanotowano w tym przypadku ani jednego
przyspieszenia z przedziału powyżej 120 mm/s2 tj. V stopnia intensywności drgań w/g
skali MSK-64 natomiast z przedziału 50 do 120 mm/s2 zanotowano 5 zjawisk.
Posiadane przez kopanie aktualne prognozy energii sejsmicznych (po zmianie projektu
eksploatacji) pozwalają przypuszczać, że podczas dalszej eksploatacji ścian nie powinny
wystąpić wstrząsy większe niż o energii 9x106 Joule’a. W związku z aktualną prognozą
można przeprowadzić modyfikacje prognozy maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu na
powierzchni w zakresie powierzchniowego rozkładu izolinii. Maksymalna obliczona (przy
użyciu wzorów empirycznych – (Mutke 1991) wartość przyspieszenia dla wstrząsów wynikających z projektowanej eksploatacji może wynieść 220 mm/s2.
Maksymalne przyspieszenia mogące zaistnieć na obszarze powierzchni obszaru górniczego kopalni „Anna” będą się mieścić w przedziale 5 – 120 mm/s2 tj. I do IV stopnia intensywności drgań w/g skali MSK natomiast z przedziału powyżej 120 mm/s2 można się spodziewać kilka zjawisk rocznie.
Posiadana przez kopalnię aparatura AMAX-99 spełnia oczekiwania kopalni, jest aparaturą
dająca natychmiastowe wyniki dla których nie ma konieczności dokonywania dodatkowych analiz. Konieczna byłaby weryfikacja wzorów empirycznych dla miejscowych warunków. Dzięki takim wzorom można przeliczać wartości na cały obszar górniczy kopalni.
Do tego celu niezbędna jest odpowiednia ilość zarejestrowanych zjawisk oraz większa
ilość punktów pomiarowych.
Literatura
[1] Mutke G. 1991: Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW. Rozprawa doktorska, Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
[2] Dubiński i inni 1997: Ocena oddziaływania wstrząsów górniczych na obiekty powierzchniowe
w obrębie terenu górniczego kopalni „Anna” i granic eksploatacyjnych tej kopalni – ekspertyza dla
KWK „Anna”.
[3] Cianciara B., Gerlach Z. 2000: Optymalizacja sieci sejsmologicznej dla obszaru górniczego KWK
”Anna” – ekspertyza dla KWK „Anna”.
[4] Główny Instytut Górnictwa – Laboratorium Sejsmologii i Sejsmiki Górniczej: Zasada działania oraz
instrukcja obsługi rejestratora drgań AMAX-99.
Analysis of ground motion seismograms recorded in the Anna coal mine
area
The results of the seismic ground motion record at Anna mine test site are presented. The
level of the ground motions from test site with predicted level of the ground motions were
compared. The distribution of intensity of the ground accelerations at area of the Anna coal
mine were performed.
Przekazano: 10 marca 2002
____________________________________________________________________________
198