docAntoni GOSZCZ Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym
download 
Reklamacja Transkrypt
Antoni GOSZCZ Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym
WARSZTATY 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie” ____________________________________________________________________________ Mat. Symp. str. 545 – 553 Antoni GOSZCZ GEMES Sp. z o. o., Katowice Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym (artykuł dyskusyjny) Streszczenie W publikacji zwrócono uwagę na obiektywne trudności w prognozowaniu zagrożenia sejsmicznego, powodowane dwuetapowością procesu geomechanicznego powodującego wstrząs górotworu. Zwrócono również uwagę na problem lokalizacji ognisk silnych wstrząsów i trudności w przewidywaniu miejsc gdzie wstrząsy takie mogą wystąpić i jakie winny obowiązywać zasady aktywnej profilaktyki. 1. Wprowadzenie Problematyce tąpań poświęcono już ogromną ilość publikacji. Temat ten stanowi przedmiot licznych konferencji zagranicznych i krajowych, a literatura naukowo-techniczna dotycząca tego zagrożenia jest niezmiernie bogata. Efekty praktyczne wykonanych badań i analiz są jednak niewspółmiernie małe w stosunku do zaangażowanych środków, co budzi zrozumiały niepokój władz górniczych odpowiedzialnych za stan bezpieczeństwa w kopalniach. Publikacja niniejsza nie dotyczy problemu badawczego, lecz raczej spostrzeżeń i refleksji, jakie nasuwają się podczas analizy zjawisk sejsmicznych oraz powodowanych nimi tąpań. W niewielkim tylko stopniu nawiązuje do wyników badań prowadzonych przez autora, które zawarte są w licznych powszechnie dostępnych publikacjach. Aktualny stan wiedzy o zagrożeniu sejsmicznym wywodzi się od, (nie waham się użyć tego określenia), takich uczonych jak Budryk, Sałustowicz, Znański i innych. Nie umniejszając wartości osiągnięć tych wybitnych pracowników nauki, należy jednak zwrócić uwagę, że dotyczyły one ograniczania zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego, gdy głębokości na jakich prowadzono roboty górnicze, systemy eksploatacji i technologie były zupełnie inne niż obecnie. Teorię fali ciśnień Budryk ogłosił w 1937 roku, hipotezę o okresowym załamywaniu się mocnych skał stropowych w 1938 roku, Sałustowicz wprowadził czynnik czasu do równań mechaniki skał w 1948 roku, Znański badał skłonność węgla do tąpań w 1948 roku. Od czasów osiągnięć tych badaczy głębokość na jakiej prowadzone są roboty górnicze zwiększyła się ponad dwukrotnie, uległy zdecydowanemu pogorszeniu warunki geologicznogórnicze i nastąpił ogromny postęp naukowo-techniczny we wszystkich dziedzinach techniki, nie omijając również górnictwa. Systemy zabierkowe zastąpione zostały ubierkowymi, proces produkcyjny został całkowicie zmechanizowany, zmieniła się całkowicie obudowa wyrobisk górniczych, szerokim frontem do górnictwa podziemnego weszła elektronika itd. ____________________________________________________________________________ 545 A. GOSZCZ – Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym (artykuł dyskusyjny) ____________________________________________________________________________ Tąpania występują w Polsce w kopalniach węgla kamiennego oraz w kopalniach rud miedzi, przy czym w dyskusjach specjalistów przewija się pogląd, że ze względu na różne warunki geologiczno-górnicze występujące w tych kopalniach, doświadczeń nabytych przez górnictwo węgla kamiennego nie można przenosić do kopalń rud miedzi. Głębsza analiza wskazuje jednak, że pod względem geomechanicznym, warunki geologiczno-górnicze mają wiele cech wspólnych. Rozcinka strefy okruszcowanej w kopalniach LGOM ma takie same następstwa dla skał stropowych jak stosowana powszechnie do lat sześćdziesiątych eksploatacja pokładów węgla „na pasy”, a dwuetapowy system wybierania złoża rudy miedzi: rozcinka a później likwidacja, jest zbliżony w pewnym sensie do eksploatacji złoża na warstwy, podstawowe parametry geomechaniczne karbońskich skał stropowych w GZW są podobne do parametrów geomechanicznych skał cechsztyńskich w kopalniach LGOM. Istotną różnicę stanowi natomiast wytrzymałość skał w złożu, bo pokłady węgla stanowią najsłabsze ogniwo w profilu skał karbońskich, natomiast wytrzymałość skał w furcie jest porównywalna z wytrzymałością skał występujących w jej stropie. Ta większa wytrzymałość skał w furcie jest zresztą przyczyną, że skutki porównywalnych, wysokoenergetycznych wstrząsów w kopalniach rudy miedzi są z reguły mniejsze niż w kopalniach węgla, gdzie wstrząs o energii 10E 5J już zagraża wyrzuceniem węgla z ociosu lub ze spągu do wyrobiska. Powyższe uwagi wskazują, że nie ma uzasadnienia dla odrębnego traktowania tąpań w kopalniach węgla i w kopalniach rudy miedzi. Mechanizm zjawisk jest taki sam, a niewielkie różnice powodują własności geologiczne skał i techniczne uwarunkowania procesu wydobywczego. 2. Możliwości prognozy zagrożenia sejsmicznego w kopalniach Od lat badaczy i praktyków nurtuje problem prognozowania zagrożenia. Co pewien czas pojawiają się rozwiązania, z którymi wiąże się duże nadzieje, lecz okazuje się, że rozwiązania te spełniają oczekiwania tylko w niektórych charakterystycznych warunkach, a w innych okazują się zupełnie nieprzydatne. Od pewnego czasu wiadomo, że przy obecnym stanie wiedzy i techniki, prognoza zagrożenia sejsmicznego możliwa jest tylko w zakresie wskazania miejsc niebezpiecznych, gdzie wystąpienie groźnego wstrząsu jest najbardziej prawdopodobne. Prognoza energii wstrząsu i czasu jego wystąpienia okazuje się niemożliwą. Podzielając ten pogląd chciałbym zwrócić uwagę na istotne zjawiska, które w zasadniczy sposób uniemożliwiają rozwiązanie problemu prognozy. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę, że pierwsza eksploatacja w danym polu, którą umownie można nazwać otwierającą, w praktyce nie generuje silnych zjawisk sejsmicznych i jak się okazuje, jest w miarę bezpieczną. Zjawiska takie pojawiają się dopiero podczas eksploatacji następnej prowadzonej w sąsiednim polu, w pobliżu zrobów (rys. 2.1). Ta regularność ma niezwykle ważne konsekwencje dla prognozowania zagrożenia sejsmicznego, okazuje się bowiem, że proces geomechaniczny kończący się wstrząsem sejsmicznym ma charakter dwuetapowy (rys. 2.2). Pierwszy etap, który obrazowo można określić jako „ładowanie się górotworu” następuje w trakcie pierwszej, otwierającej eksploatacji w danym polu. Na obrzeżach wyeksploatowanego obszaru, przy uskokach i na krawędziach czasowych tworzą się strefy niestabilne, w których wytwarza się stan równowagi nietrwałej, chwiejnej, utrzymujący się w skałach stropowych nadal, po oddaleniu się frontu robót. Dopiero następna eksploatacja prowadzona w sąsiedztwie zrobów narusza ten stan równowagi działając jako mechanizm spustowy. ____________________________________________________________________________ 546 WARSZTATY 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie” ____________________________________________________________________________ Rys. 2.1. Występowanie stref niestabilnych na granicy eksploatacji Fig. 2.1. Location of instability zones near mining borders Rys. 2.2. Schemat narastania zjawisk sejsmicznych przed wstrząsem Fig. 2.2. The scheme of increasing seismic events before main tremor ____________________________________________________________________________ 547 A. GOSZCZ – Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym (artykuł dyskusyjny) ____________________________________________________________________________ Dwuetapowy przebieg procesu geomechanicznego zakończonego silnym wstrząsem ma podstawowe znaczenie dla możliwości prognozowania wstrząsów. Obecne prognozy oparte są na obserwowaniu sekwencji prekursorów wstrząsu i gdy wielkości tych prekursorów osiągną stan uznany za niebezpieczny, wówczas podejmuje się odpowiednie środki zapobiegawcze. Uwzględniając jednak dwuetapowość procesu, zagadnienie komplikuje się w zasadniczy sposób, ponieważ znaczna część prekursorów wstrząsu występuje już w pierwszym etapie. Są to słabe wstrząsy, emisja impulsów sejsmoakustycznych, konwergencja wyrobisk itd. Zjawiska te, po przejściu frontu pierwszej eksploatacji zanikają i następuje faza pozornego uspokojenia się górotworu. Wznowienie eksploatacji w sąsiednim polu powoduje odnowienie zjawisk sejsmicznych., ale już ze znacznie wyższego poziomu. Od razu pojawiają się zjawiska silne, wysokoenergetyczne. Należy zwrócić uwagę, że pomiędzy etapem pierwszym, a drugim mija stosunkowo długi okres czasu, nawet kilka lat. W takich warunkach prognozowanie zjawisk sejsmicznych przy wykorzystaniu obecnie dostępnych metod staje się bardzo trudne, a nawet praktycznie niemożliwe. Prognoza miejsca, w którym można się spodziewać wstrząsu jest również bardziej skomplikowaną niż się potocznie uważa. Praktycy mogą wskazać obszary zagrożone, ale pytani o miejsce wystąpienia przewidywanego wstrząsu są bezradni. Jest to sprawa zasadniczej wagi, bo od tego uzależnione jest ryzyko zawodowe oraz zakres i rodzaj środków zapobiegawczych, aż do zaniechania prowadzenia robót górniczych w niebezpiecznym rejonie. Wielkość i miejsce wystąpienia zagrożenia zależy od wielu czynników geologicznych i górniczych. Można podjąć próbę ich kwantyfikacji metodą ekspercką, identyfikującą te czynniki, a następnie oceniając ich wpływ. Obowiązująca obecnie metoda rozeznania górniczego spełnia powyższe warunki tylko częściowo, gdyż nie uwzględniono w niej wszystkich czynników mających wpływ na stan zagrożenia, a poza tym niektóre czynniki są niedowartościowane, lub przewartościowane. Powoduje to, że ocena stanu zagrożenia uzyskana tą metodą nie zawsze jest zgodna ze stanem rzeczywistym. Prognoza zagrożenia sejsmicznego przy eksploatacji wielowarstwowej stwarza dodatkowe problemy, przy czym nie są to wyłącznie problemy kopalń węgla kamiennego ale również kopalń rud miedzi, bo dwuetapowy system eksploatacji (rozcinka, a później likwidacja) pod względem geomechanicznym jest zbliżony do wybierania złoża na warstwy. Dotychczasowe doświadczenia wskazują, że silne zjawiska sejsmiczne generują przejście frontu eksploatacji pierwszej warstwy (lub frontu rozcinki), natomiast eksploatacja dalszych warstw (również faza likwidacji w kopalniach LGOM), jest już bardziej bezpieczną. Najprawdopodobniej pierwszy front eksploatacji „rozładowuje” w znacznym stopniu górotwór, przez co sporadyczne zjawiska sejsmiczne, występujące w trakcie eksploatacji następnych warstw charakteryzują się już relatywnie niższa energią. 3. Lokalizacja ognisk wstrząsów i ich energia Lokalizację ognisk wstrząsów określa się z sejsmogramów wykorzystując rozwiązania sejsmologii ogólnej, lecz wykorzystywanie tych rozwiązań w górnictwie jest jednak ryzykowne, bo wprawdzie proces narastania naprężeń w górotworze (podobnie jak w przypadkach trzęsień ziemi) także może skończyć się wstrząsem, to jednak inne siły powodują powstanie stanu niebezpiecznego. O ile procesy geodynamiczne w litosferze powodujące trzęsienia ziemi rozwijają się w długim okresie czasu (dziesiątki, a nawet setki lat), a generowane tymi procesami pola naprężeń są praktycznie quasi stacjonarne, to w kopalniach warunki ____________________________________________________________________________ 548 WARSZTATY 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie” ____________________________________________________________________________ geologiczne i siły powodujące wstrząsy, zmieniają się nawet w ciągu tygodni, a nawet dni, w zależności od intensywności i technologii eksploatacji złoża oraz geometrii wyrobisk. Uruchomienie nowej ściany, lub nowego frontu rozcinki zmienia w radykalny sposób istniejące warunki, a w ślad za nimi również aktywność sejsmiczną. Stąd też potoczne mniemanie, że sejsmologia górnicza nie różni się niczym od sejsmologii ogólnej jest daleko idącym uproszczeniem. Prognoza trzęsienia ziemi odnosi się do rejonu o znacznej powierzchni, natomiast prognoza tąpnięcia dotyczy najczęściej pojedynczego wyrobiska. Zupełnie inną jest zatem żądana dokładność określenia miejsca wystąpienia wstrząsu górniczego od dokładności prognozy rejonu w którym może nastąpić trzęsienie ziemi. W sejsmologii ogólnej odległości epicentralne wynoszą zazwyczaj setki kilometrów, natomiast w kopalniach rzędu kilometra. Położenie ogniska wstrząsu oblicza się z sejsmogramu podając je umownie jako punkt o współrzędnych x0,y0,z0. W rzeczywistości ognisko stanowi pewną zamkniętą przestrzeń w górotworze, (aproksymowaną najczęściej kulą o promieniu r 0), wewnątrz której występują deformacje niesprężyste, to jest spękania, poślizgi, przemieszczenia skał itd., a punkt x0,y0,z0 dotyczy miejsca wewnątrz ogniska, od którego zaczynają się te deformacje. Punkt ten może równie dobrze leżeć w środku geometrycznym kuli jak i na jej powierzchni. Jeżeli uwzględni się, że promień ogniska dla wstrząsów o energii 10E 5J ma już wymiary kilkudziesięciu metrów, a dla silniejszych jeszcze większe, to rzeczywiste położenie obszaru ogniska (nie punktu x0,y0,z0) ma dla zagrożenia tąpaniami podstawowe znaczenie. Zależność tę ilustruje rysunek 3.1, na którym przedstawiono trzy możliwe położenia obszaru ogniska w stosunku do wyrobiska dla tych samych obliczonych współrzędnych x0,y0,z0. 3 1 r0 x0,y0 ,z0 2 Rys. 3.1. Możliwe położenia obszarów deformacji niesprężystych (ogniska wstrząsu) dla tej samej obliczonej z sejsmogramu lokalizacji Fig. 3.1. The possible location of zones of non-elastic deformations (tremors sources) for location calculated on the basis of seismic recording ____________________________________________________________________________ 549 A. GOSZCZ – Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym (artykuł dyskusyjny) ____________________________________________________________________________ Przy położeniach 1 i 2 ogniska, wyrobisko znajduje się poza obszarem deformacji niesprężystych (poza ogniskiem), natomiast przy położeniu 3 część wyrobiska znajduje się już wewnątrz ogniska. W tym ostatnim przypadku wystąpienie tąpnięcia jest bardzo prawdopodobne, niemal pewne. Im większa energia wstrząsu tym większy obszar zagrożony. Przy energii wstrząsu rzędu 107J promień ogniska wynosi około 200 m. Oznacza to, że przy takich energiach obszar, w którym występują deformacje niesprężyste stanowi kulę o średnicy 400 m i większej, wewnątrz której znajduje się punkt x0,y0,z0. W takich warunkach nie tylko pojedyncze wyrobisko, ale nawet cały oddział wydobywczy lub jego znaczna część, może znaleźć się wewnątrz ogniska, to jest w strefie deformacji niesprężystych, która jest strefą bezpośredniego zagrożenia. Przy założeniu, ze obszar ogniska jest kulą, to już przy energiach wstrząsów 10E 5J jest to duża przestrzeń i stosowane w praktyce przedstawianie jej jako punkt powoduje nieporozumienia. Odpowiedź na standardowe pytanie: „w którym miejscu wystąpił wstrząs?” i wskazanie na mapie górniczej punktu odległego o np. 30 m od jakiegoś wyrobiska nie ma żadnego sensu. Na marginesie powyższych uwag nasuwa się paradoksalny wniosek, ze większe znaczenie dla prognozy ma dokładne obliczanie współrzędnych ognisk słabych wstrząsów o energiach nie większych niż 10E 4J. Promień rozłamu przy takich wstrząsach jest znacznie mniejszy niż przy wstrząsach wysokoenergetycznych i obliczając położenie ich ognisk, z większa dokładnością można zidentyfikować źródło zagrożenia niż na podstawie współrzędnych ogniska wstrząsów o wysokiej energii. Od pewnego czasu określa się mechanizm ogniska, obliczając szereg ważnych jego parametrów. Nie kwestionując absolutnie celowości dokonywania tych obliczeń trzeba jednak pamiętać, że również odnoszą się one do punktu o współrzędnych x 0,y0,z0, od którego rozpoczyna się rozłam w skałach. Punkt ten leży wprawdzie na jego powierzchni, która nie jest płaszczyzną, ale nierówną, chropowatą powierzchnią przełamu skały. Średnie jej nachylenie i orientację w przestrzeni można wprawdzie opisać podając odpowiednie wartości liczbowe, ale w każdym poszczególnym punkcie x0,y0,z0 na tej powierzchni, kąt jej nachylenia i orientacja może się zmieniać w szerokich granicach. Powoduje to, że wartości nachylenia płaszczyzny nodalnej, obliczone dla punktu o współrzędnych x0,y0,z0 mogą znacznie odbiegać od wartości średnich opisujących nachylenie i orientację powstałego rozłamu (rys. 3.2). Istotne znaczenie ma określanie składowej „z 0” ogniska. Rozłam (poza szczególnymi przypadkami) zaczyna się w najmocniejszej warstwie skalnej, najmniej podatnej na deformacje i składowe „z” ognisk wstrząsów w rozpatrywanym rejonie muszą grupować się w pewnym interwale w przybliżeniu równym miąższości warstwy generującej wstrząsy. Dysponując odpowiednio dużym zbiorem wartości zi, można określić tę warstwę i zastosować właściwe środki dla ograniczenia zagrożenia. Wątpliwości budzi celowość sporu o dokładność obliczania energii umownej wstrząsu i rozbieżnościom w ocenie energii wstrząsu przez poszczególne stacje sejsmologii górniczej. Nie ulega wątpliwości, że z energią wstrząsu wzrasta zagrożenie, ale nie jest to zależność liniowa lecz tylko o charakterze jakościowym. Oczywiście stanem idealnym byłby taki, w którym energia umowna wstrząsu określona przez poszczególne stacje sejsmologiczne była by identyczna. Niestety z przyczyn technicznych (i fizycznych!) stan taki jest niemożliwy, a nie kończące się debaty na temat rozbieżności w określaniu energii przez poszczególne stacje, mają charakter sporów akademickich i nie powinny stanowić kanwy w dyskusjach dotyczących ograniczania zagrożenia sejsmicznego. ____________________________________________________________________________ 550 WARSZTATY 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie” ____________________________________________________________________________ α – średnie nachylenie powierzchni rozłamu; β – nachylenie płaszczyzny nodalnej w punkcie x0,y0,z0, P – siła skupiona (obciążenie). Rys. 3.2. Średnie nachylenie powierzchni rozłamu i nachylenie płaszczyzny nodalnej w punkcie x0,y0,z0 Fig. 3.2. The average inclination of crack surface and nodal surface in x 0,y0,z0 point 4. Zapobieganie tąpaniom Zaznaczyłem wyżej, ze prawie wszystkie groźne zjawiska sejsmiczne koncentrują się wzdłuż granicy zrobów lub przy uskokach. Przykładem tego są niedawne: tąpnięcia w kopalniach węgla kamiennego Wesoła, Śląsk, Sośnica, Katowice-Kleofas oraz w kopalniach rudy miedzi Polkowice-Sieroszowice, Rudna, i innych. Wszystkie te zjawiska to typowe tąpnięcia stropowe, natomiast stosowana profilaktyka ogranicza się głównie do niszczenia struktury pokładu lub skał otaczających wyrobisko. W niekorzystnych warunkach postępowanie takie może nawet pogłębiać stan zagrożenia, gdyż rozkruszony węgiel (lub skała) przy wstrząsie łatwiej jest wyrzucany z ociosów i spągu do wyrobiska. Zakres środków zapobiegających tąpaniom stropowym jest ograniczony w zasadzie tylko do torpedowania stropu, stosowanego zresztą często w sposób przypadkowy, nie uwzględniający położenia źródła zagrożenia. Analizując przyczyny tąpnięć używa się eufemizmów, takich jak: wstrząs o charakterze regionalnym, „wzmożone naprężenia”, duża głębokość, występowanie warstw wstrząsogennych(?), zaszłości poeksploatacyjne itd., nie próbując nawet zinterpretować mechanizmu zjawiska. Archiwum tąpań jest już jednak bardzo obszerne i istnieje możliwość dokonania nawet analiz statystycznych, jeżeli właściwie zidentyfikuje się i dobierze parametry mające wpływ na te zjawiska. Niezbędnym jednak jest określenie modelu (mechanizmu) wstrząsu, aby móc doszukiwać się relacji potwierdzających bądź wykluczających ten model. Niestety prac takich nie prowadzi się. ____________________________________________________________________________ 551 A. GOSZCZ – Kilka uwag o zagrożeniu sejsmicznym (artykuł dyskusyjny) ____________________________________________________________________________ W kopalniach węgla powszechnie stosowaną i sprawdzoną metodą zapobiegania tąpaniom, jest ograniczanie wysokości frontu. Systemy eksploatacji stosowane w kopalniach LGOM nie pozwalają na zastosowanie tej metody. Należy jednak zwrócić uwagę, że okruszcowanie złóż rud miedzi zmienia się w kierunku pionowym i być może, dysponując dokładnym rozpoznaniem geologicznym, możliwym będzie ograniczenie wysokości furty do najbogatszej w rudę warstwy strefy okruszcowanej, rezygnując z wybierania warstw z niską zawartością siarczków miedzi. Stosując taki selektywny sposób wybierania złoża, być może bez dużych strat rudy, zmniejszy się wysokość frontu. W przedstawionym przez autora licznych publikacjach o poślizgowym mechanizmie, przyczyną wstrząsu są deformacje i nagłe przemieszczania się skał stropowych. Aby przemieszczenia takie mogły mieć miejsce niezbędną jest pewna swoboda ruchu dla bloków skalnych w stropie. Swobodę taką (luz) mogą zapewnić tylko rozległe pustki i rozwarstwienia w górotworze. Najprawdopodobniej pustki takie i rozwarstwienia tworzą się nad obszarem wyeksploatowanym (nad zrobami). Logiczną konsekwencją ograniczania zagrożenia sejsmicznego w takich warunkach jest: - ograniczanie do minimum deformacji stropu, np. przez zmniejszenie wysokości furty lub stosowanie systemu „na warstwy”, - wypełnianie powstałych pustek odpowiednim medium ograniczającym swobodę ruchu, będącym rodzajem podsadzki. O ile ograniczenie wysokości furty w warunkach kopalń LGOM jest trudne i kłopotliwe, to likwidacja pustek i rozwarstwień, przynajmniej pozornie, jest zabiegiem stosunkowo łatwym. Dysponując sprzętem wiertniczym można do pustek wprowadzić odpowiednie medium (np. piankę ekspansywną) i w ten sposób ograniczyć możliwości przemieszczania się bloków skalnych w stropie. Inne rozwiązanie, które z całą pewnością zmniejszy zagrożenie sejsmiczne, to dosadzanie zrobów zawałowych podsadzką. Do tego celu można wykorzystać nawet mieszaninę popiołów lotnych i odpadów poflotacyjnych sprowadzonych na dół istniejącą instalacją podsadzkową lub systemem otworów wiertniczych. Rozwiązanie takie, aczkolwiek kosztowne, w rachunku ciągnionym może jednak okazać się opłacalne i ułatwić dalszą eksploatację złoża. Najbardziej skuteczną metodą zwalczania tąpań jest prowokowanie wstrząsów przez odpalanie w rejonie zagrożonym silnych ładunków materiału wybuchowego. Słabą stroną takiego rozwiązania jest zagrożenie dla obiektów na powierzchni powodowane propagacją drgań parasejsmicznych. Silne zjawiska sejsmiczne jakie wystąpiły w ostatnim okresie czasu na obszarach górniczych kopalń węgla w GZW i w kopalniach rud miedzi LGOM, spowodowały uzasadniony niepokój mieszkańców terenów zagrożonych i ich protesty mogą uniemożliwić prowadzenie eksploatacji. Mając to na uwadze należy szukać innych metod ograniczania zagrożenia sejsmicznego. 5. Wnioski Zagrożenie sejsmiczne sprowadza się do wystąpienia wstrząsu górotworu w określonym czasie, energii i miejscu, natomiast zagrożenie tąpaniami, do zniszczenia lub uszkodzenia wyrobiska górniczego (wyrobisk) w wyniku tego wstrząsu. Aczkolwiek bezpośrednią przyczyną jednego i drugiego zagrożenia jest wstrząs górniczy, to prognoza zagrożenia sejsmicznego i zagrożenia tąpaniami powinna opierać się na innych zasadach. Sam wstrząs górniczy jako taki jeżeli nie ma wpływu na stan wyrobisk i obiektów na powierzchni terenu, nie stanowi fizycznego zagrożenia, w przeciwieństwie do tąpnięcia. O rozmiarach szkód ____________________________________________________________________________ 552 WARSZTATY 2003 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie” ____________________________________________________________________________ spowodowanych tąpnięciem poza energią i położeniem ogniska wstrząsu decydują również czynniki natury technicznej mające często marginalny wpływ na zagrożenie sejsmiczne, jak na przykład stan obudowy wyrobisk. Między innymi i z tych powodów prognozowanie zagrożenia napotyka na szereg problemów, trudnych do rozwiązania, które zasygnalizowano w niniejszej publikacji. Z analizy tych problemów wynikają niżej podane wnioski. 1. W procesie geomechanicznym, kończącym się wstrząsem górotworu można wydzielić dwa etapy. W pierwszym, w trakcie eksploatacji otwierającej w danym polu górniczym, na obrzeżu obszaru zrobów powstają strefy niestabilne, w których występuje stan równowagi nietrwałej, chwiejnej, natomiast w drugim podczas eksploatacji prowadzonej przy zrobach, następuje naruszenie równowagi w tych strefach i gwałtowne przemieszczanie się skał. Czas jaki oddziela pierwszy etap od drugiego jest często bardzo długi (nawet lata), co automatycznie wyklucza możliwość uzyskania prognozy czasowej przy zastosowaniu obecnie dostępnych metod. 2. Ze względu na trudne do zaprognozowania rozmiarów ogniska wstrząsu to jest obszaru deformacji niesprężystych w górotworze, nie istnieje możliwość uzyskania prognozy energii i miejsca wystąpienia wstrząsu. Można jedynie najwyżej wskazać rejon w którym wstrząs taki może wystąpić. 3. Prognoza zagrożenia tąpaniami jest o tyle łatwiejsza gdyż na podstawie znajomości warunków geologiczno-górniczych, można wskazać wyrobiska, w których z tym zagrożeniem należy się liczyć. Można je ustalić na podstawie oceny stanu zagrożenia metodą ekspercką. 4. Podstawowym warunkiem uzyskania postępu w ograniczaniu zagrożenia tąpaniami jest rozpoznanie mechanizmu wstrząsu wysokoenergetycznego i dostosowania do tego mechanizmu metod zapobiegania zagrożeniu. Obecnie stosowane metody ograniczania zagrożenia nie są dostosowane do przedstwionego przez autora w innych publikacjach modelu poslizgowego wstrząsu. Some remarks on seismic hazard – controversial paper In the paper, attention has been paid on objectives problems in seismic hazard prediction, due to two-phases geomechanical process generating rock mass tremor. The stress has been put also on the problems of stronger tremors location and difficulties in predicting the place of their occurrence and rules of prophylactic method. Przekazano: 6 marca 2003 r. ____________________________________________________________________________ 553
