Analiza seismologiczno-geomechaniczna przyczyn tąpnięcia – wybrane przykłady

Data: Wtorek 21.11.2017

Sesja: Profilaktyka tąpaniowa – aktualne problemy, kierunki rozwoju

Godzina/Sala: 14:30 - 14:45 - Aula Średnia A


Tytuł: Analiza seismologiczno-geomechaniczna przyczyn tąpnięcia – wybrane przykłady

Title: Seismological and geomechanical analysis the of rockburst's causes- selected examples

Autorzy: Krystyna Stec, Renata Patyńska - Główny Instytut Górnictwa

Streszczenie:

Tąpnięcia należą do najbardziej niebezpiecznych zjawisk jakie mają miejsce
w podziemnych kopalniach różnych surowców mineralnych. W polskim górnictwie towarzyszą eksploatacji pokładów węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym oraz eksploatacji złoża rud miedzi w Legnicko-Głogowskim Okręgu Przemysłowym. Zjawisko tąpnięcia z uwagi na swój dynamiczny charakter powoduje zazwyczaj określone skutki w wyrobiskach objętych jego zasięgiem. Dotyczą one zarówno zaistnienia zdarzeń wypadkowych wśród pracujących górników jak i szkód materialnych w postaci zniszczonych lub uszkodzonych maszyn i urządzeń górniczych oraz samych wyrobisk górniczych, które tracą swoją funkcjonalność. Z tego względu prowadzone są w wielu ośrodkach naukowo-badawczych w Polsce i na świecie prace badawcze nad rozwojem bardziej skutecznych metod profilaktycznych, które pozwoliłyby na ograniczenie tego zagrożenia. Jak wiadomo, zjawisko tąpnięcia jest wywoływane przez wstrząs sejsmiczny, który poprzez propagację fali sejsmicznej w sposób dynamiczny oddziaływuje na górotwór, w tym także na wyrobiska górnicze. Impuls dynamiczny powoduje, że w sposób gwałtowny następuje przekroczenie wytrzymałości struktury ośrodka skalnego, np. pokładu węgla, któremu towarzyszy wyrzucenie mas skalnych do przestrzeni roboczej.
Kluczowym problemem przed którym stoi od lat nauka i praktyka górnicza jest postęp w identyfikowaniu bezpośrednich przyczyn zaistnienia tąpnięcia, szczególnie w fazie dotyczącej powstania wspomnianego impulsu dynamicznego związanego z wstrząsem sejsmicznym. Wówczas można prowadzić bardziej skuteczne działania profilaktyczne przeciwdziałające tąpaniom. Zjawiska sejsmiczne i związane z nimi zagrożenie tąpaniami w danym polu eksploatacyjnym jest bowiem determinowane szeregiem czynników naturalnych i technicznych, z których dominujące to parametry wytrzymałościowe węgla i skał otaczających oraz wielkości naprężeń w otoczeniu prowadzonych robót górniczych i wyrobisk. Stan naprężeń jest zazwyczaj kształtowany przez dokonaną i prowadzoną eksploatacją w danym pokładzie oraz w pokładach sąsiednich.
Przeprowadzone badania wskazują, że analiza budowy górotworu, jego tąpliwości, rozwoju i przemieszczeń obszarów wysokich naprężeń oraz obszarów krytycznych deformacji warstw sprężystych wsparta wynikami badań mechanizmów ognisk wstrząsów sejsmicznych umożliwia zarówno zdefiniowanie czynników górniczych i geologicznych decydujących o lokalizacji i energii wstrząsów jak i daje informacje o przyczynach oraz genezie tąpnięcia. Okazuje się, że wstrząsy o różnych mechanizmach ogniska, a więc różniące się przestrzennym oddziaływaniem sejsmicznym mogą mieć odmienny wpływ na proces niszczenia struktury górotworu i utratę jego stabilności na istniejących lub tworzących się płaszczyznach jego osłabienia. Stąd analiza mechanizmu ognisk wstrząsów, szczególnie wysokoenergetycznych zjawisk sejsmicznych zaczęła odgrywać w ostatnich latach istotne znaczenia w określeniu przyczyn i genezy powstawania wstrząsów, a w odniesieniu do zaistniałych tąpnięć powinna być niezbędną procedurą. Badania te polegające na wykorzystaniu metodyki określania mechanizmu ognisk wstrząsów do specjalistycznej analizy sejsmologiczno-geomechanicznej, pozwalają na wyjaśnienie, często bardzo złożonego, przebiegu procesu zaistnienia tąpnięcia. Rozpoczyna się on w strefie przyszłego ogniska wstrząsu, który spowodował tąpnięcie i jest kontynuowany poprzez kierunkową propagację fali sejsmicznej, determinowaną typem mechanizmu ogniska, do miejsca gdzie zaistniały skutki tąpnięcia.

Materiały: