Aktywność sejsmiczna w wybranych polach eksploatacyjnych w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna

(1)

___________________________________________________________________________

Aktywność sejsmiczna w wybranych polach

eksploatacyjnych w KGHM Polska Miedź S.A.

O/ZG Rudna

Anna Gogolewska

1)

, Monika Ka

ź

mierczak

1)

Politechnika Wrocławska, Instytut Górnictwa, ul. Na Grobli 15, 50-051 Wrocław, e-mail: anna.gogolewska@pwr.edu.pl, monika.kazmierczak@pwr.edu.pl Streszczenie

Zagrożenie tąpaniami w kopalniach rud miedzi, należących do KGHM Polska Miedź S.A. w Legnicko-Głogowskim Zagłębiu Miedziowym (LGOM), systematycznie rośnie wraz z rozwo-jem eksploatacji, z rosnącą głębokością wybierania złoża oraz powiększaniem się powierzch-ni zrobów. Aktywność sejsmiczna górotworu i tąpania są zjawiskami powszechnymi w górnic-twie światowym i występują wszędzie tam, gdzie wysokie naprężenia w skorupie ziemskiej i znaczna wytrzymałość skał prowadzą do ich dynamicznego niszczenia. W ZG Rudna eks-ploatacja prowadzona jest w warunkach dużego zagrożenia tąpaniami, co jest związane z koniecznością prowadzenia ciągłej kontroli oraz analizy stanu górotworu. Przeprowadzono analizę aktywności sejsmicznej towarzyszącej eksploatacji złoża rud miedzi o dużej miąż

szo-ści w polu G-3/4 oraz w polu G-7/5 w kopalni Rudna w latach 2012-2013.

Słowa kluczowe: podziemna eksploatacja rud miedzi, wstrząsy górotworu, tąpania, aktyw-ność sejsmiczna górotworu, zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami

Seismic activity in chosen mining fields in KGHM Polska

Mied

ź

S.A. O/ZG Rudna copper ore mine

Abstract

Rock-burst hazard in KGHM Polska Miedź S.A. copper ore mines in Legnica-Głogów Copper District has been permanently increasing with mining development, increasing depth of excavation and growing area of gobs. Seismic activity of rock mass and rock-bursts are therefore common phenomena and they appear everywhere where high stresses in the earth crust as well as considerable strength of rocks lead to their dynamic destruction.In the Rud-na copper ore mine mining is accompanied by serious bump hazard, so prevention activities are necessary to continuously control and analyze the rock mass seismic activity. Seismic hazard in 2012-2013 years in G-3/4 and G-7/5 fields excavating thick ore deposit in the Rudna mine was investigated and depicted.

Key words: underground copper ore mining, mining tremors, rock-bursts, seismic activity, seismic and rock-burst hazard

(2)

Wst

ę

p

Zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami jest zagadnieniem pojawiającym się przede wszystkim w górnictwie podziemnym. Jest ono związane z występowaniem sejs-miczności, powodowanej między innymi przez roboty górnicze, oraz z przejawami dynamicznymi ciśnienia górotworu w wyrobiskach górniczych [9]. Zagrożenie to niesie ze sobą katastrofalne skutki, przez co jest uważane za jedno z najniebez-pieczniejszych zagrożeń naturalnych występujących w górnictwie podziemnym. Niejednokrotnie prowadzi do zniszczeń otoczenia, jak również ma wpływ na bezpie-czeństwo ludzi.

Stan zagrożenia najczęściej wynika z prowadzenia eksploatacji na dużych głę -bokościach, z wysokiego stopnia naruszenia struktury warstw stropowych, z eksplo-atacji pól resztkowych oraz ograniczeń robót przygotowawczych. Wymienione wyżej aspekty stanowią problemy, jakie rozwój górnictwa stawia do rozwiązania przed różnymi dziedzinami nauki, takimi jak sejsmologia.W ramach badań sejsmologicz-nych wstrząsy są obserwowane, analizowane, interpretowane i opisywane. Wiąże się to przede wszystkim z określaniem lokalizacji wstrząsów oraz obliczaniem ich energii. W efekcie procesy te mają na celu prognozowanie występowania wstrzą -sów, jak również zapobieganie im i ograniczanie skutków [9].

Wysoki poziom sejsmiczności górotworu w kopalni Rudna jest zdeterminowany przede wszystkim budową geologiczną, parametrami geomechanicznymi skał, na-prężeniami pierwotnymi górotworu oraz eksploatacją na dużej głębokości złoża o dużej miąższości. Na kształtowanie zagrożenia mają wpływ również parametry techniczne eksploatacji, takie jak dobór odpowiedniej technologii eksploatacji oraz systemu eksploatacji do panujących warunków w złożu. W celu zapobiegania lub przynajmniej ograniczania zagrożenia w wyrobiskach stosuje się różne metody oce-ny stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami oraz metody profilaktyki tąpaniowej.

Oceny zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami dokonano dla dwóch pól eksploata-cyjnych: G-3/4 oraz G-7/5. Opisano przebieg eksploatacji w latach 2012-2013 oraz roboty górnicze, prowadzone w okresie badań. Wykonano analizę liczby energii wstrząsów zarejestrowanych od stycznia 2012 r. do końca grudnia roku 2013. W analizie uwzględniono liczbę wstrząsów oraz ich energię sumaryczną. Wykorzy-stano dane sejsmiczne, pochodzące z Kopalnianej Stacji Geofizyki Górniczej przy kopalni Rudna.

1. Zjawiska dynamiczne

Przez zjawiska dynamiczne ze skutkami w wyrobiskach rozumie się tąpania lub odprężenia. Są to skutki wstrząsów górniczych.Wstrząsami górniczymi nazywa się

zjawiska sejsmiczne, które objawiają się drganiami górotworu i efektami akustycz-nymi. Wstrząsy powstają wskutek naruszenia stanu równowagi w górotworze, w wyniku czego ze skał uwalniana jest energia potencjalna. Niewielka część tej energii zamienia się w energię sejsmiczną, która w postaci fal sprężystych rozchodzi się od ogniska wstrząsu. Wstrząsy dzieli się na samoistne i sprowokowane. Istotny jest fakt, że każdemu tąpnięciu towarzyszy wstrząs sejsmiczny, a nie każdemu wstrząsowi tąpnięcie lub odprężenie. Wstrząsy sejsmiczne górnicze samoistne wy-wołane są prowadzonymi robotami eksploatacyjnymi. Natomiast wstrząsy sejsmiczne górnicze sprowokowane to wstrząsy wywołane przez zabiegi techniczne, wykonywane

(3)

w celu odprężenia górotworu. Wstrząsy górnicze są grupą, należącą do wstrząsów sejsmicznych, gdzie oprócz nich wyróżniane są również wstrząsy naturalne [1].

Kolejnym istotnym zjawiskiem są tąpania. Poprzez to określenie rozumie się

szczególny przypadek wstrząsu górniczego. Jedna z definicji tąpnięcia opisuje to zjawisko jako gwałtowne wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotwo-rze, objawiające się drganiami górotworu niosącymi znaczną energię. Wyładowaniu towarzyszą zjawiska akustyczne i fala uderzeniowa. Każda definicja przypisuje temu zjawisku wystąpienie gwałtownych zniszczeń i uszkodzeń w wyrobisku. Tąpnięcia powodują zniszczenia struktury skał stropu, spągu lub pokładu z równoczesnym dynamicznym przemieszczeniem skał do wyrobiska, a także zniszczenia lub uszko-dzenia obudowy wyrobiska, maszyn lub urządzeń [2].

Mówiąc o zjawiskach sejsmicznych zachodzących w górotworze, należy również

wymienić odprężenie górotworu. Odprężeniem górotworu nazywa się wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotworze. Ujawnia się ona poprzez drgania górotworu, zjawiska akustyczne, spękania skał wokół wyrobiska oraz przemieszcza-nie skał do wyrobisk, gdzie przemieszcza-nie zmprzemieszcza-niejsza się stateczność i funkcjonalność wyrobisk. Pojęcia wstrząs, tąpnięcie i odprężenie są pojęciami o podobnym znaczeniu. W rezultacie ich występowania ulega zniszczeniu struktura skał w górotworze oraz następuje wyładowanie energii. Różnią je tylko skutki, powstałe w wyniku wyłado-wania energii [1].

Wstrząsy i tąpania w Polsce występują we wszystkich kopalniach rud miedzi. Le-gnicko-Głogowskie Zagłębie Miedziowe zagrożone tymi zjawiskami ma charaktery-styczne uwarunkowania prowadzenia robót górniczych, do których zalicza się:

− maksymalna głębokość eksploatacji na poziomie około 1200-1300 m, przy

średniej głębokości rzędu 700-750 m,

− złoże LGOM jest typu pseudopokładowego, przy maksymalnej grubości „pokładu” rzędu 20 m (ZG Rudna),

− w złożu rud miedzi występują partie nieokruszcowane, pozostawiane w zro-bach w charakterze „resztek”, które nie pozostają bez wpływu na stan za-grożenia sejsmicznego i tąpaniami,

− złoże rud miedzi eksploatowane jest systemem komorowo-filarowym w róż -nych odmianach,

− roboty górnicze generują wstrząsy górotworu o energii E<1010 J,

− minimalne wartości energii wstrząsów, przy których notowano tąpania, kształtują się na poziomie E = 5·104 J w LGOM, w przypadku gdy ognisko wstrząsu znajduje sie w bezpośrednim sąsiedztwie wyrobiska,

− najwięcej tąpań notowano przy energiach E = 106-107 J [2].

2. Warunki geologiczne i górnicze w polach eksploatacyjnych

Do przeprowadzenia analizy zagrożenia sejsmicznego oraz tąpaniami w latach 2012-2013 przy wybieraniu złoża o dużej miąższości w KGHM Polska Miedź S.A. w ZG Rudna wytypowano dwa pola eksploatacyjne: pole G-3/4 oraz pole G-7/5. Obydwa pola zlokalizowane są w rejonie Rudna Główna. Charakterystyka pól eks-ploatacyjnych ma istotne znaczenie dla oceny stanu zagrożenia sejsmicznego oraz tąpaniami, jak również stanowi podstawę do oceny doboru zasad i wymogów eks-ploatacji determinowanych warunkami panującymi w danych polach.

(4)

2.1. Pole G-3/4

Pole G-3/4 zlokalizowane jest w obrębie skrzydła wiszącego strefy uskokowej Rud-na GłówRud-na, pomiędzy zrobami pól: G-3/3 i G-6/6. Złoże w tych rejonach zaliczono do III stopnia zagrożenia tąpaniami.W opisywanym rejonie złoże rud miedzi wystę -puje w formie stratoidalnej i tworzą je białe piaskowce czerwonego spągowca oraz dolnocechsztyńskie łupki miedzionośne i dolomity. Najniższe ogniwo serii złożowej tworzone jest przez jasnoszare piaskowce kwarcowe czerwonego spągowca. Na warstwie piaskowca znajdują się czarne łupki ilasto-dolomityczne, a powyżej wystę -puje dolomit smugowany, barwy ciemnoszarej, skrytokrystaliczny o niewyraźnej i nieciągłej podzielności poziomej. Najwyższe ogniwo serii złożowej tworzy dolomit laminowany. Miąższość złoża w tym rejonie jest różnorodna i waha się średnio w granicach od 7,5 m do 13,0 m. Nachylenie złoża wynosi od 2° do 4°. Zło że ma rozciągłość NW-SE i zapada w kierunku NE. Obszar pola jest słabo zaangażowany tektoniczne, pomimo że od strony północno-wschodniej sąsiaduje ze strefą uskoko-wą Rudna Główna, która jest złożoną strefą dyslokacyjną o przebiegu NW-SE, cią -gnącą się przez cały obszar górniczy ZG Rudna w jego południowo-zachodniej czę

-ści. Na strefę składają się uskoki przesuwcze, zawieszone oraz kompensacyjne. Główne przemieszczenie pionowe związane jest z zapadającą na NE powierzchnią

o maksymalnym zrzucie do 30 m, która przyjmuje charakter kulisowy. W kierunku SE strefa przecina strefę uskoku Biedrzychowa. Na wysokości pola G-3/5 i G-3/4 oddziału G-3 zlokalizowanych w skrzydle wiszącym strefy uskokowej oraz pochylni centralnych całkowity stwierdzony zrzut wynosi 29,3 m. W rejonie pochylni C-10 i C-11 występuje uskok o przebiegu NW-SE i zrzucie od 1,0 m do 4,6 m na NE. Ponadto w stropie wyrobiska stwierdza się występowanie licznych róż nokierunko-wych spękań o dominującym pionowym przebiegu [6].

Roboty eksploatacyjne prowadzone były w kierunku filara oporowego pochylni centralnych 1-5. Eksploatacja w polu G-3/4 odbywała się z wykorzystaniem „Syste-mu komorowo-filarowego z podsadzką hydrauliczną dla warunków występowania zmiennej stateczności stropu – RG-8” oraz „Systemu komorowo-filarowego z likwi-dacją dolnej warstwy podsadzką suchą – RG-6”. W celu oceny stanu górotworu w polu G-3/4 dla robót górniczych prowadzono liczne obserwacje i pomiary, do któ-rych należy zaliczyć:

− ciągłe obserwacje sejsmologiczne,

− obserwacje wizualno-akustyczne we wszystkie dni robocze, w których

obło-żone są minimum trzy zmiany wydobywcze,

− pomiary konwergencji we wszystkie dni robocze, w których obłożone są mi-nimum trzy zmiany wydobywcze,

− pomiary deformacji otworów wiertniczych przed frontem eksploatacyjnym czujnikami typu OCO i OCS, we wszystkie dni robocze, w których obłożone są minimum trzy zmiany wydobywcze,

− pomiary mikroprocesorowym licznikiem trzasków MLT-3, po strzelaniu gru-powym przodków,

− pomiary rozwarstwień stropu za pomocą wziernika peryskopowego w zależ -ności od potrzeb,

(5)

2.2. Pole G-7/5

Pole G-7/5 usytuowane jest w rejonie XIII i w rejonie XIIIa kopalni Rudna. Zaliczane jest do III stopnia zagrożenia tąpaniami. Złoże rud miedzi w polu G-7/5 zlokalizowa-ne jest w południowej części obszaru górniczego Rudna, w obrębie skrzydła wiszą -cego strefy uskokowej Biedrzychowa. Złoże występuje w formie stratoidalnej. Serię

złożową tworzą tu białe piaskowce czerwonego spągowca oraz dolnocechsztyńskie łupki i dolomity. Najniższe ogniwo serii złożowej zbudowane jest przez jasnoszare piaskowce kwarcowe czerwonego spągowca.Najwyższe ogniwo serii złożowej sta-nowi szary lub szarobeżowy dolomit wapnisty, skrytokrystaliczny, zwięzły, wykazu-jący poziomą podzielność na płyty.Miąższość złoża w polu G-7/5 jest zróżnicowana i kształtuje się w szerokim zakresie od 4,0 m do 14,0 m. Stopień zaangażowania tektonicznego w polu G-7/5 wzrasta wraz ze zbliżaniem się do strefy uskoku Bie-drzychowa, którą tworzy system uskoków o przebiegu NEE-SWW i zrzutach od 11,0 m do 40,0 m w kierunku NNW. Ponadto pole G-7/5 cechuje się występowaniem uskoków o biegu NW-SE, NE-SW i zrzutach od 0,4 m do 1,7 m na NE, SE lub NW w sąsiedztwie uskoku Biedrzychowa. W obrębie opisywanego pola występują rów-nież liczne spękania pionowe oraz związane z nimi wyklinowania warstw dolomito-wych, utrudniające eksploatację w NW części pola oraz utrzymanie właściwej furty wybierania złoża. Spękania wypełnione są kalcytem, gipsem, anhydrytem lub sub-stancją ilastą [7].

Eksploatacja prowadzona była po upadzie pomiędzy uskokiem Biedrzychowa (lewe skrzydło pola) a zrobami własnymi w kierunku KMC C-8. Podobnie jak w polu G-3/4, również i w tym zastosowano systemy eksploatacyjne RG-6 oraz RG-8. Po-nadto w obszarach wyróżniających się innymi warunkami wykorzystano „System komorowo-filarowy z upodatnieniem złoża i dodatkową ochroną stropu R-UO”. W ramach oceny stanu górotworu prowadzono szereg obserwacji i pomiarów w strefie roboczej pola. Były to takie same działania, jak wyżej wymienione dla pola G-3/4, wzbogacone o dodatkowe pomiary metodą geotomografii pasywnej raz na miesiąc [7].

3. Przebieg eksploatacji

3.1. Pole G-3/4

W polu G-3/4 eksploatację złoża prowadzono frontem zamykającym, usytuowanym pomiędzy zrobami pól G-3/3, G-4/6 oraz G-6/6 od uskoku Biedrzychowa w kierunku do pochylni centralnych C-1–C-5. Od I do III kwartału roku 2012 wykonano rozcinkę

calizn oraz filarów na obu skrzydłach frontu. Kontynuowano podsadzanie wstępne komór K-1, K-2, K-3 i K-4, usytuowanych na wybiegu lewego skrzydła. Działania te uwarunkowane były późniejszą eksploatacją i ograniczaniem zagrożenia zawałowego w tych wyrobiskach. Dodatkowo wykonano nowe drogi dojazdowe do pola G-3/4, przechodzące przez uskok Rudna Główna. Ponadto prowadzono rozpoznanie oraz niezbędne przebudowy wyrobisk dla uruchomienia likwidacji w części złoża przylega-jącej do zrobów pola G-6/6. W II kwartale, 11.04.2012 r. wystąpił samoistny wstrząs górotworu o energii 1,4×107 J. Ognisko wstrząsu zlokalizowano w rejonie skrzyż owa-nia komory K-5 z pasem P-63, w narożu calizny rozcinanej na lewym skrzydle frontu. Wówczas wszystkie wyrobiska w strefie roboczej pola objęto strefą szczególnego zagrożenia tąpaniami, w której określono zasady profilaktyki tąpaniowej [4].

(6)

Od III kwartału 2012 r. do I kwartału roku 2013 w polu G-3/4 kontynuowano roz-cinkę calizny lewego skrzydła frontu oraz filarów wielkogabarytowych na prawym skrzydle w projektowanym zakresie. Rozcinka calizny na lewym skrzydle osiągnęła wysokość pasa P-59, natomiast na prawym po rozcięciu calizny resztkowej, wyko-nano połączenia komunikacyjne oraz rozcinkę filarów wielkogabarytowych w rejonie podsadzonych pochylni C-10–C-12. Dodatkowo podsadzono wstępnie wiązkę ko-mór od K-1 do K-4 na wybiegu lewego skrzydła oraz udrożniono i przebudowano wyrobiska w rejonie zrobów pola G-6/6. Kontynuowano również roboty likwidacyjne od zrobów własnych oraz od zrobów pola G-6/6 [4].

Pod koniec roku 2012 w polu G-3/4 eksploatację złoża prowadzono konsekwent-nie frontem usytuowanym pomiędzy zrobami pól G-3/3, G-4/6 oraz G-6/6 od uskoku Biedrzychowa w kierunku do pochylni centralnych C-1–C-5. Rozcinka calizny na lewym skrzydle osiągnęła wysokość pasa P-61, natomiast na prawym wykonano upodatnienie filarów wielkogabarytowych za pochylnią C-10. Linia zrobów osiągnęła wysokość pasa P-47. W rejonie zrobów pola G-6/6 uruchomiono roboty likwidacyjne, gdzie zlikwidowano rząd filarów technologicznych do komory K-13 oraz rozpoczęto likwidowanie filarów z pasa P-34. 16.12.2012 r., po wykonanym grupowym strzela-niu przodków, wystąpił wstrząs górotworu o energii 4,4×107 J. Epicentrum wstrząsu zlokalizowano w rejonie komory K-13, między pasem P-56 a P-59. Mając na uwadze stwierdzone skutki, zjawisko zakwalifikowano jako sprowokowane odprężenie góro-tworu [4].

Przez kolejne kwartały (od I do IV kwartału 2013 r.) prowadzono tylko likwidację

wyciętych filarów technologicznych. W tym kwartale miał miejsce wysokoenerge-tyczny wstrząs górotworu. 19.03.2013 r. wystąpił wstrząs górotworu o energii 1,6×108 J. Epicentrum wstrząsu zlokalizowano w rejonie skrzyżowania komory K-0 i chodnika W-314a. Wstrząs zakwalifikowano jako samoistne tąpnięcie. Omawiane zjawisko związane było z uaktywnieniem się strefy uskoku Rudna Główna, a mia-nowicie doszło do wytworzenia wtórnego stanu równowagi górotworu. Zatrzymano wówczas ruch zakładu w części dotyczącej prowadzenia robót górniczych w polu G-3/4 oddziału G-3 oraz w strefie pochylni centralnych 1-5 od wysokości przecinki 219 do wysokości przecinki 238, z wyjątkiem robót związanych z usuwaniem skut-ków tąpnięcia oraz dokończeniem robót likwidacyjnych w rozpoczętych parcelach. W celu uruchomienia dalszych robót odtworzono drogi umożliwiające komunikację

do szybów R-I i R-VI oraz podsadzono pod strop wyrobiska w obrębie upadowych centralnych, które ustabilizowały strefę uskoku Rudnej Głównej. Po podsadzeniu wyrobisk stabilizujących skrzydło wyniesione oraz zrzucone uskoku Rudna Główna oraz po odtworzeniu drogi komunikacyjnej w wiązce pochylni centralnych zapewnia-jącej komunikację między szybami R-I i R-VI, przystąpiono do robót likwidacyjnych II etapu. Linia likwidacji osiągnęła projektowany pas P-53 [8].

3.2. Pole G-7/5

Eksploatację w polu G-7/5 prowadzono pomiędzy uskokiem Biedrzychowa (lewe skrzydło pola) a zrobami własnymi (prawe skrzydło), po upadzie złoża w kierunku północno-wschodnim. Zgodnie z przyjętą koncepcją eksploatacji na zasadniczej części frontu odtworzono linię przodków za uskokiem o zrzucie 2,5-7,0 m, przebie-gającym przekątnie przez front eksploatacyjny, co pozwoliło na uruchomienie postę -pu wszystkich przodków wzdłuż całej jego długości [8]. 14.04.2012 r. po robotach strzałowych wystąpiły dwa wysokoenergetyczne wstrząsy, odpowiednio wstrząs

(7)

o energii 1,4×107 J, którego epicentrum zlokalizowano w rejonie skrzyżowania E-5/P-8, następnie 84 minuty po nim wstrząs o energii 1,9×106 J, zlokalizowany na wybiegu frontu w komorze K-23 na wysokości pasa P-12. Zjawisko zakwalifikowano jako odprężenie sprowokowane robotami strzałowymi. Do dnia odprężenia rozcinka osiągnęła projektowany pas P-7. Dodatkowo, w celu upodatnienia dróg dojazdo-wych do pola oraz rozpoznania sytuacji geologiczno-górniczej dla dalszej eksploata-cji w caliźnie, przy zrobach pola G-3/3, wykonano rozcinkę przodków wzdłuż wiązki wyrobisk E-1a–E-3a. Z uwagi na pojawienie się dolomitu kawernistego w stropie przodków E-1a i E-1b z komory K-46 oraz w komorze K-44 z E-1a, 3.04.2012 r. zatrzymano dalszy ich postęp. W celu określenia zasięgu występowania dolomitu kawernistego wykonano chodnik E-1 z komory K-45. Linia likwidacji przebiegała na wysokości komory K-8 poniżej chodników T, W-415 oraz chodnika E-1a i pasa P-1 w rejonie resztki R-2/7/5 [5].

W III kwartale 2012 r. przystąpiono do dalszego rozpoznania i upodatnienia

zło-ża. W związku z tym wykonano pasy P-16 i P-16a wraz w wnękami upodatniającymi krawędzie calizn. Na ówczesnym etapie wyłączono z eksploatacji obszar pomiędzy komorami K-38 oraz K-47, jak również zrobami pola G-3/3 i chodnikiem E-1a. Po-nadto uruchomiono rozcinkę upodatniającą caliznę pomiędzy chodnikiem E-1a i uskokiem Biedrzychowa do wysokości przecinki 11. Zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w upodatnionej części złoża, zawartej w obszarze pomiędzy pochylnią E-3a, pozostawioną resztką R-1/7/5, a wiązką chodników T-416, W-416a oraz w pochylniach E-1b i E-2b. W polu G-7/5 pozostawiono cztery części złoża, w których nie była prowadzona eksploatacja – resztki R-1/7/5, R-3/7/5 i R-4/7/5 oraz resztkę R-2/7/5, w sąsiedztwie której prowadzono roboty likwidacyjne. Ze względu na występujące warunki geologiczno-górnicze w rejonie pochylni E-1a, pomiędzy komorą K-38 i przecinką 10, wydzielono obszar złoża, przewidziany do wyłączenia z eksploatacji. Zauważono również pogorszenie się warunków stropowych w pasie P-3 oraz P-7, objawiające się opadniętymi elementami sygnalizatorów rozwarstwień

stropu, przeciąganiem podkładek obudowy kotwowej, spękaniami stropu oraz jego destrukcją. W związku z tym zaniechano prowadzenia równomiernej rozcinki calizny według przyjętych wcześniej zasad i rygorów. Wygrodzono z ruchu ludzi i maszyn skrzyżowania pasa P-7 i komór od K-9 do K-22. W rejonie pasa P-3 prowadzono roboty górnicze, związane z dodatkowym zabezpieczeniem stropu. Z uwagi na ujawnione zagrożenie opadem warstw stropowych w pasach P-3 oraz P-7, obligato-ryjnie stosowano działania profilaktyczne, tj. na wszystkich nowych skrzyżowaniach stosowano obudowę dodatkową linowo-spoiwową oraz dodatkowo wykonano bada-nie endoskopowe warstw stropowych [5].

Do I kwartału 2013 r. odtworzono linię frontu trzema pasami P-8, P-8a i P-9. W okresie od I do II kwartału 2013 r. w rejonie pochylni E-1a między komorą K-39 i K-47 wydzielono obszar złoża, przewidziany do wyłączenia z eksploatacji. Ponadto na głównym kierunku postępu frontu wykonano rozcinkę calizny w zakresie do pasa P-11a. Niezależnie od robót rozcinkowych na zasadniczym froncie pola, wykonano rozcinkę calizny, zawartej pomiędzy pasem P-16 i chodnikiem wentylacyjnym. Wy-konano również wnęki P-14a i P-15 upodatniające krawędź calizny oraz rozcinkę

komory K-4 z pasa P-14. Wykonano także rozcinkę pasów P-1, P-1a, P-2a, P-2b pod nowe drogi komunikacyjne. Natomiast roboty likwidacyjne wzdłuż pochylni E-1a wykonano do komory K-38 włącznie. Aby utrzymać drożność dróg wentylacyjnych, zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w upodatnionej części złoża, zawar-tej w obszarze między pochylnią E-3a, przecinką 2 (pas P-2), pozostawioną resztką

(8)

R-1/7/5 oraz zrobami własnymi. W pozostałej części pola, mając na uwadze wstę p-nie podsadzone wyrobiska w jego centralnej części, roboty likwidacyjne prowadzono na całej jego długości [5].

W okresie od II do IV kwartału 2013 r., przy braku możliwości postępu komór K-20, K-21, K-22 z pasa P-10, odtworzono zatrzymane przodki na bazie pasa P-11. Wykonano upodatnienie calizny oraz filarów wielkogabarytowych zawartych między pasem P-16a i przec.13a. Wykonano również przebicie calizny pasem P-15 z po-chylni E-3a oraz wykonano rozcinkę pasów P-5b, P-5c, P-6a pod nowe drogi komu-nikacyjne. W danym okresie zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w po-chylni E-2a, w celu utrzymania drożności dróg wentylacyjnych. Pod koniec roku 2013 zauważono pogorszenie warunków stropowych w rejonie pasa P-10 między komorami K-20 i K-22, oraz w przodkach komór K-23 i K-24. Wykonano wielokrotnie przebudowę wyrobisk. W związku z czym zaszła konieczność odtworzenia linii fron-tu prawego skrzydła. Dokonano wówczas zmiany geometrii rozcinki prawego skrzy-dła frontu, a odtworzenie przodków prowadzono z dostępnych miejsc na bazie pa-sów P-11 i P-11a. Kontynuowano również przebudowę komór K-21, K-23 oraz pasa P-10, w celu uzyskania dostępu do zatrzymanych przodków oraz dróg komunikacyj-nych [5].

4. Analiza stanu zagro

ż

enia sejsmicznego i t

ą

paniami

Aktywność sejsmiczna w kopalniach charakteryzowana jest przez zarejestrowaną

liczbę wstrząsów sejsmicznych w poszczególnych klasach energetycznych, ich su-maryczną energię oraz wydatek energii sejsmicznej w stosunku do ilości wydobytej rudy. Przy ocenie stanu zagrożenia sejsmicznego uwzględnia się również liczbę

tąpnięć i odprężeń górotworu. W celu prognozowania procesów sejsmicznych

okre-śla się miejsce, czas i wielkość tych zjawisk. Poznane dotychczas badania naukowe oraz wieloletnie doświadczenie różnych kopalń pozwalają na stwierdzenie, że o ile można przewidzieć miejsce wystąpienia wstrząsów górotworu i ich energię, o tyle prognoza czasu wystąpienia wstrząsu górotworu jest obecnie niemożliwa. Dlatego metody oceny stanu zagrożenia oraz prognozowania sprowadzają się do rejestracji wstrząsów, jakie już wystąpiły. Liczne badanie przeprowadzone nad aktywnością

sejsmiczną w kopalniach rud miedzi, zarówno w zakresach częstotliwości odpowia-dającej sejsmologii, jak i sejsmoakustyce, udowodniły w sposób jednoznaczny, że nie ma jednolitego kryterium przewidującego czas i miejsce wystąpienia wstrząsów górniczych i tąpań. Niemniej jednak analiza aktywności sejsmicznej jest przeprowa-dzana w kopalniach rud miedzi w sposób rutynowy i dostarcza wielu użytecznych informacji pozwalających lepiej poznać mechanizmy zjawisk dynamicznych zacho-dzących w górotworze i wykorzystać je w problemach profilaktyki tąpaniowej kopalń

rud miedzi. Przedstawiono zatem aktywność sejsmiczną w polu G-3/4 oraz w polu G-7/5 w okresie od 1 stycznia 2012 r. do 31 grudnia 2013 r. W celu oceny stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami przedstawiono analizę statystyczną liczby i energii wstrząsów sejsmicznych w poszczególnych klasach energetycznych. Za-proponowano sumaryczne zestawienie energii poszczególnych klas, wartości mak-symalne oraz rozkład roczny i miesięczny liczby i energii wstrząsów. Uwzględniono także występujące w badanym czasie tąpnięcia i odprężenia. Obliczenia wykonano na podstawie danych sejsmologicznych, uzyskanych z Kopalnianej Stacji Geofizyki Górniczej przy ZG Rudna [3].

(9)

4.1. Pole G-3/4

W polu G-3/4 w 2012 r. wystąpiło jedno tąpnięcie samoistne na głębokości 928 m, wywołane wstrząsem o energii 1,4×107 J. W 2012 r. wystąpiło jedno odprężenie sprowokowane na głębokości 928 m, wywołane wstrząsem o energii 4,4×107 J. W 2013 r., w polu G-3/4 wystąpiło jedno tąpnięcie samoistne na głębokości 928 m, wywołane przez wstrząs o energii 1,6×108 J.

Analizując aktywność sejsmiczną górotworu od 1 stycznia 2012 r. do 31 grudnia 2013 r. uwzględniono wstrząsy w przedziałach energetycznych 103 J-104 J i 105 J-108 J oraz występujące w tym czasie odprężenia i tąpnięcia. Zaproponowane przedziały klasyfikują wstrząsy na niskoenergetyczne oraz wysokoenergetyczne (tabela 1). W kolumnie „Suma wszystkich” znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, również te o energii mniejszej niż 103 J.

Tabela 1. Aktywność sejsmiczna w polu G-3/4 w ZG Rudna w latach 2012-2013

Rok Parametr Wstrząsy z grupy energetycznej Suma

≥103 _J Suma wszystkich 103 J 104 J 105 J 106 J 107 J 108 J 2012 Liczba [szt.] 97 68 24 11 4 - 204 921 Energia [J] 3,48×105_2,23_×₁₀6_5,88_×₁₀6_4,73_×₁₀7_1,00_×₁₀8 _- _1,56_×₁₀8_1,56_×₁₀8 2013 Liczba [szt.] 54 35 8 3 - 1 101 544 Energia [J] 2,05×105_1,26_×₁₀6_1,87_×₁₀6_6,50_×₁₀6 _- _1,60_×₁₀8_1,70_×₁₀8_1,70_×₁₀8 W roku 2012 w polu G-3/4 sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 103 J-104 J wynosiła 165, natomiast wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 105 J-108 J zarejestrowano 39, w sumie 204 wstrząsy. Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 2,58×106 J oraz dla wyso-koenergetycznych 1,5×108 J. W całym roku 2012 zarejestrowano 921 wstrząsów o energiach większych od 0 J i mniejszych niż 109 J. Sumaryczna energia wstrzą -sów o energii równej i wyższej niż 103 J wyniosła 1,56×108 J. Natomiast w roku 2013 w analizowanym polu sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z prze-działu 103 J-104 J wynosiła 89, o 76 wstrząsów mniej niż w roku poprzednim. Wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 105 J-108 J w tym polu w 2013 r. zarejestrowano 12, co stanowiło liczbę mniejszą o 27 w porównaniu z rokiem 2012. W 2013 roku wystąpiło o 103 wstrząsy mniej (101 wstrząsów) niż w 2012 r. (204 wstrząsy). Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 1,47×106 J oraz dla wysokoenergetycznych 1,6×108 J. Energia wstrząsów niskoe-nergetycznych była zatem mniejsza w roku 2013 o 1,11×106 J, natomiast energia wstrząsów wysokoenergetycznych w tym roku była o 6,82×106 J większa w porów-naniu z rokiem 2012. W całym roku 2013 zarejestrowano 544 wstrząsy o energiach z przedziału powyżej 0 J do 109 J. Sumaryczna energia wstrząsów o energii równej i wyższej niż 103 J wyniosła 1,70×108 J, a ich liczba równa była 101. Analizując licz-bę i sumaryczną energię wstrząsów poszczególnych klas energetycznych, można stwierdzić, że na całkowitą wygenerowaną energię wstrząsy niskoenergetyczne nie mają prawie żadnego wpływu, a istotne stają się wstrząsy wysokoenergetyczne, choć ich liczba jest relatywnie nieduża. Spadek aktywności sejsmicznej w 2013 r. w porównaniu z rokiem 2012 może się wiązać z mniej intensywnie prowadzoną

(10)

Rys. 1. Aktywność sejsmiczna w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna; energia wstrząsów E≥103 J

(11)

Procentowe zestawienie liczby i energii występujących w badanym okresie wstrząsów niskoenergetycznych i wysokoenergetycznych na tle wszystkich zaistnia-łych zjawisk pozwala określić, jakie znaczenie mają poszczególne grupy (tabela 2). Wstrząsy niskoenergetyczne w 2012 r. zarejestrowano w liczbie 165 na 921 wszyst-kich. Stanowiło to 17,9% wszystkich rejestrowanych zjawisk. W przypadku energii, jaką wyemitowały, obserwuje się znacznie mniejszy procent całości wyemitowanej energii. A mianowicie wstrząsy niskoenergetyczne w sumie wydzieliły energię równą

2,58×106 J, co w porównaniu z całością, wynoszącą 1,56×108 J, stanowi tylko 1,7%. W roku 2013 obserwuje się taką samą tendencję. Liczba wstrząsów niskoenerge-tycznych wynosiła 89 na 544 wszystkich zarejestrowanych, co stanowi 16,4%. Jeżeli chodzi o sumaryczną energię wyzwoloną, to wstrząsy niskoenergetyczne w 2013 r. wyemitowały energię równą 1,47×106 J, co w porównaniu z całością energii wyno-szącej 1,70×108 J stanowi zaledwie 0,9%. Liczba wstrząsów wysokoenergetycznych wyniosła w 2012 r. 39, co stanowiło 4,2% wszystkich wstrząsów. Rejestrowana nie-wielka liczba wstrząsów o energii równej i większej niż 105 J nie ma odzwierciedle-nia w udziale energetycznym, jaki generują wstrząsy wysokoenergetyczne. Skumu-lowana energia wstrząsów o energii równej i większej niż 105 J wyniosła 1,53×108 J, podczas gdy wszystkich zarejestrowanych wstrząsów 1,56×108 J. Stanowi to 98,2% całej wyzwolonej energii. W roku 2013 zaobserwowano podobne zależności. Na 544 zarejestrowanych wstrząsów tylko 12 znalazło się w grupie wysokoenergetycznych, co stanowiło 2,2% wszystkich zanotowanych wstrząsów. Również udział energe-tyczny nie uległ większym zmianom, gdyż na 1,70×108 J łącznej energii wszystkich klas, aż 1,68×108 J była to energia wstrząsów wysokoenergetycznych, co stanowiło 99,0%. Analizując liczbę wstrząsów i wielkości wygenerowanej energii, można stwierdzić, że liczba i energia odnotowanych wstrząsów ma podobny charakter w obu latach (tabela 2). W kolumnie „wszystkie” znajdują się wszystkie zarejestro-wane zjawiska, również te o energii mniejszej niż 103 J.

Tabela 2. Liczba i energia wstrząsów o energii E≥103 J oraz E≥105 J w polu G-3/4 w ZG Rudna w latach 2012-2013

Parametr Rok Wstrząsy z przedziału energetycznego E≤103 J 103J≤E≤104 J E≥105 J wszystkie Liczba [szt.] 2012 717 165 39 921 Udział [%] 77,9 17,9 4,2 100,0 Energia [J] 2,41×105 2,58×106 1,53×108 1,56×108 Udział [%] 0,2 1,7 98,2 100,0 Liczba [szt.] 2013 443 89 12 544 Udział [%] 81,4 16,4 2,2 100,0 Energia [J] 1,65×105 1,47×106 1,68×108 1,70×108 Udział [%] 0,1 0,9 99,0 100,0

Mimo że sumaryczne wartości liczby i energii w latach 2012 i 2013 są do siebie podobne, to ich rozkład w poszczególnych miesiącach kształtuje się różnie (tabele 3 i 4). Rozkład liczby i energii wstrząsów klasy powyżej lub równej E3 w latach 2012 i 2013 w poszczególnych miesiącach charakteryzuje się nierównomiernością. Na początku roku, w styczniu 2013, odnotowano o 4 wstrząsy mniej niż w styczniu w roku 2012, również ich sumaryczna energia była mniejsza i wynosiła 2,37×105 J. Z kolei w lutym 2013 r. zarejestrowano wzrost liczby wstrząsów o 4 w porównaniu z lutym 2012 r., również ich energia była większa o 1,83×106 J. W marcu 2013 r.

(12)

wystąpił znaczny wzrost liczby wstrząsów o 15 w porównaniu z marcem 2012 r. Rejestrowana suma energii również wzrosła, a różnica wyniosła aż 1,54×108 J. W kwietniu 2013 r. odnotowano spadek pomiędzy miesiącami, o 9 wstrząsów mniej niż w kwietniu roku 2012. Także skumulowana energia była mniejsza o 1,43×107 J. W 2013 r., w maju, wystąpiło o 17 wstrząsów mniej niż w maju 2012 r. Również

skumulowana energia była mniejsza, a różnica wyniosła 2,36×107 J. W czerwcu 2013 r. było o 13 wstrząsów mniej niż w czerwcu 2012 r., a suma wygenerowanej energii pomiędzy latami zmalała o 3,53×106 J. W lipcu 2013 r. odnotowano o 11 wstrząsów mniej niż w lipcu 2012 r.; zanotowana energia sumaryczna również była mniejsza, a różnica wynosiła 2,34×106 J. Sierpień 2013 r. w porównaniu z sierpniem roku poprzedniego przyniósł spadek wstrząsów o 16, jak również spadek energii o 1,73×107 J. Wrzesień 2013 różnił się od września 2012 liczbą wstrząsów powię k-szoną o 3 i sumaryczną energią, w tym przypadku mniejszą o 3,32×104J. Różnica pomiędzy październikami omawianych lat również była ujemna. W roku 2013 wystą -piło o 14 wstrząsów mniej, a ich energia wyniosła adekwatnie mniej o 3,63×107 J. Również w listopadzie zauważono podobną tendencję. A mianowicie spadek liczby wstrząsów pomiędzy latami o 17 i spadek ich energii skumulowanej o 2,32×105 J. Ostatni miesiąc, grudzień, wyróżnił się największą różnicą liczby wstrząsów, a mia-nowicie w 2013 r. było o 24 wstrząsy mniej niż w 2012 r. Sumaryczna energia rów-nież była mniejsza i wyniosła 4,39×107 J. Porównując aktywność sejsmiczną w roku 2013 do aktywności w roku 2012, w polu G-3/4 można zauważyć ogólną tendencję

spadkową liczby i energii wstrząsów. Wystąpiło jedno tąpnięcie w marcu 2013 r. (tabele 3 i 4, rys. 3 i 4).

Tabela 3. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna

m ie s i ą c s ty c z e ń lu ty m a rz e c k w ie c ie ń m a j c z e rw ie c lip ie c s ie rp ie ń w rz e s ie ń p a ź d z ie rn ik lis to p a d g ru d z ie ń Liczba [szt.] 18 10 14 12 20 14 15 19 9 21 24 28 Energia [J] 3,45 ×106 3,60 ×105 7,64 ×106 1,43 ×107 2,36 ×107 3,54 ×106 2,41 ×106 1,75 ×107 3,42 ×107 3,65 ×107 3,41 ×107 4,57 ×107 Tabela 4. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2013 w polu G-3/4 w ZG Rudna

m ie s i ą c s ty c z e ń lu ty m a rz e c k w ie c ie ń m a j c z e rw ie c lip ie c s ie rp ie ń w rz e s ie ń p a ź d z ie rn ik lis to p a d g ru d z ie ń Liczba [szt.] 14 14 29 3 3 1 4 3 12 7 7 4 Energia [J] 3,45 ×106 3,60 ×105 7,64 ×106 1,43 ×107 2,36 ×107 3,54 ×106 2,41 ×106 1,75 ×107 3,42 ×107 3,65 ×107 3,41 ×107 4,57 ×107

(13)

Rys. 3. Aktywność sejsmiczna w poszczególnych miesiącach w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna

(14)

4.2. Pole G-7/5

W polu G-7/5, w 2012 r., wystąpiło jedno odprężenie sprowokowane na głębokości 900 m, wywołane przez wstrząs o energii 1,4×107 J i przez wstrząs o energii 1,9×106 J. W 2013 r. w polu G-7/5 nie wystąpiły zjawiska dynamiczne ze skutkami w wyrobiskach górniczych.

Analizę aktywności sejsmicznej wykonano również dla pola G-7/5. Także w tym przypadku obejmuje ona okres od 1 stycznia 2012 r. do 31 grudnia 2013 r. W reje-strze uwzględniono wstrząsy w przedziałach energetycznych 103 J-104 J i 105 J-108 J oraz występujące w tym czasie odprężenia i tąpnięcia. Zaproponowane przedziały klasyfikują wstrząsy na niskoenergetyczne oraz wysokoenergetyczne (tabela 5). W kolumnie „Suma wszystkich” znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, również te o energii mniejszej niż 103 J.

Tabela 5. Aktywność sejsmiczna w polu G-7/5 w ZG Rudna w latach 2012-2013

Rok Parametr

Wstrząsy z grupy energetycznej _Suma

≥103 J Suma wszystkich 103 J 104 J 105 J 106 J 107 J 108 J 2012 Liczba [szt.] 198 96 24 8 1 - 327 1698 Energia [J] 8,01×105 3,19×106 6,94×106 2,39×107 1,40×107 - 4,88×107 4,90×107 2013 Liczba [szt.] 193 74 47 12 1 - 327 1849 Energia [J] 7,67×105 2,69×106 1,61×107 2,40×107 1,00×107 - 5,36×107 5,37×107

W roku 2012, w polu G-7/5 sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 103 J-104 J wyniosła 294, natomiast wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 105 J-108 J zarejestrowano 33, w sumie 327 wstrząsy. Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 3,99×106 J oraz dla wyso-koenergetycznych 4,48×107 J. W całym roku 2012 zarejestrowano 1698 wstrząsów o energiach większych od 0 J i mniejszych niż 109 J. Sumaryczna energia wstrzą -sów o energii równej i większej niż 103 J wyniosła 4,88×107 J. Natomiast w roku 2013 w sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 103 J-104 J wynosiła 267, o 27 wstrząsów mniej niż w roku poprzednim. Wstrząsów wysokoe-nergetycznych z przedziału 105 J-108 J w tym polu w 2013 roku zarejestrowano 60, co stanowiło liczbę większą o 27 w porównaniu z rokiem 2012. Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 3,45×106 J oraz dla wyso-koenergetycznych 5,01×107 J. Energia wstrząsów niskoenergetycznych była zatem mniejsza w roku 2013 o 5,36×105 J, natomiast energia wstrząsów wysokoenerge-tycznych w tym roku była o 5,27×106 J większa w porównaniu z rokiem ubiegłym. W całym roku 2013 zarejestrowano 1849 wstrząsów o energiach z przedziału

powy-żej 0 J do 109 J. Sumaryczna energia wstrząsów o energii równej i większej niż 103 J wyniosła 5,36×107 J, a ich liczba równa była 327. Podobnie jak w polu G-3/4, na całkowitą wygenerowaną energię wstrząsy niskoenergetyczne nie mają prawie ż ad-nego wpływu, a istotne stają się wstrząsy wysokoenergetyczne, choć ich liczba jest relatywnie nieduża (rys. 5 i 6).

(15)

(16)

Procentowe zestawienie liczby i energii występujących w badanym okresie wstrząsów niskoenergetycznych i wysokoenergetycznych na tle wszystkich zaistnia-łych zjawisk przedstawia znaczenie poszczególnych grup. Wstrząsy niskoenerge-tyczne w 2012 r. zarejestrowano w liczbie 294 na 1698 wszystkich wstrząsów. Sta-nowiło to 17,3% wszystkich rejestrowanych zjawisk. W przypadku energii, jaką wy-emitowały, obserwuje się znacznie mniejszy procent całości wyemitowanej energii. A mianowicie wstrząsy niskoenergetyczne w sumie wydzieliły energię równą

3,99×106 J, co w porównaniu z całością, wynoszącą 4,90×107 J, stanowi 8,1%. W porównaniu z poprzednio analizowanym polem jest to wartość ok. 5-krotnie wię k-sza. W roku 2013 zaobserwowano adekwatną tendencję. Liczba wstrząsów niskoe-nergetycznych wynosiła 267 na 1849 wszystkich zarejestrowanych, co stanowiło 14,4%. Jeżeli chodzi o sumaryczną energię wyzwoloną, to wstrząsy niskoenerge-tyczne w 2013 r. wyemitowały energię równą 3,45×106 J, co w porównaniu z

cało-ścią energii, wynoszącej 5,37×107 J, stanowiło 6,4%. W porównaniu z polem G-3/4 jest to wartość około 7-krotnie większa. Ilość wstrząsów wysokoenergetycznych wyniosła w 2012 r. 33, co stanowiło 1,9% wszystkich wstrząsów. Dwukrotnie mniej niż w polu G-3/4. Rejestrowana niewielka liczba wstrząsów o energii równej i wię k-szej niż 105 J nie ma odzwierciedlenia w udziale energetycznym, jaki generują

wstrząsy wysokoenergetyczne. Skumulowana energia wstrząsów o energii równej i wyższej niż 105 J wyniosła 4,48×107 J, podczas gdy wszystkich zarejestrowanych wstrząsów 4,90×107 J. Stanowi to 91,5% całej wyzwolonej energii. Zależność ta jest zbliżona do zależności analizowanej w polu G-3/4. W roku 2013 również zaobser-wowano podobne prawidłowości. Na 1849 zarejestrowanych wstrząsów tylko 60 znalazło się w grupie wysokoenergetycznych, co stanowiło 3,2% wszystkich zano-towanych wstrząsów. Również udział energetyczny nie uległ większym zmianom, gdyż na 5,37×107 J łącznej energii wszystkich klas, aż 5,01×107 J stanowiła energia wstrząsów wysokoenergetycznych, co wynosi 93,3%. Analizując liczbę i wielkości wygenerowanej energii można stwierdzić, że liczba i energia odnotowanych wstrzą -sów ma podobny charakter w obu latach i obu polach (tabela 6). W kolumnie „wszystkie” znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, również te o energii mniejszej niż 103 J.

Tabela 6. Liczba i energia wstrząsów o energii E≥103 J oraz E≥105 J w polu G-7/5 w ZG Rudna w latach 2011-2012 Parametr Rok Wstrząsy z przedziału energetycznego E≤103 J 103 J≤E≤104 J E≥105 J wszystkie Liczba [szt.] 2012 1371 294 33 1698 Udział [%] 80,7 17,3 1,9 100,0 Energia [J] 1,95×105 3,99×106 4,48×107 4,90×107 Udział [%] 0,4 8,1 91,5 100,0 Liczba [szt.] 2013 1522 267 60 1849 Udział [%] 82,3 14,4 3,2 100,0 Energia [J] 1,65×105 3,45×106 5,01×107 5,37×107 Udział [%] 0,3 6,4 93,3 100,0

Mimo że sumaryczne wartości liczby i energii wstrząsów w obydwu latach są do siebie podobne, to ich rozkład w poszczególnych miesiącach kształtuje się różnie. Rozkład liczby i energii wstrząsów klasy o energii równej i wyższej niż 103 J w

(17)

po-równaniu z latami 2012 oraz 2013 w poszczególnych miesiącach charakteryzuje się

nierównomiernością. Na początku roku, w styczniu 2013, odnotowano o 8 wstrzą -sów mniej niż w styczniu w roku 2012, również ich sumaryczna energia była mniej-sza i wynosiła 5,03×106 J. Z kolei w lutym 2013 r. zarejestrowano wzrost liczby wstrząsów o 5 w porównaniu z lutym 2012 r., również ich energia była większa o 9,10×106 J. W marcu 2013 r. wystąpił spadek liczby wstrząsów o 10 w porównaniu z marcem 2012 r. Natomiast suma energii wzrosła o 8,04×106 J. W kwietniu 2013 r. odnotowano o 8 wstrząsów więcej niż w kwietniu roku 2012. W tym przypadku sku-mulowana energia była mniejsza w 2013 r. o 1,31×107 J niż w 2012 r. W 2013 r. w maju wystąpiło o 15 wstrząsów więcej niżeli w maju 2012 r. Również skumulowa-na energia była większa, a różnica wyniosła 3,40×106 J. W czerwcu 2013 r. ponow-nie zwiększyła się, w porównaniu z 2012 r., liczba wstrząsów o 12, jednakże suma wygenerowanej energii pomiędzy latami zmalała o 3,59×105 J. W lipcu 2013 r. odno-towano o 2 wstrząsy mniej niż w lipcu 2012 r., a energia sumaryczna była większa o 2,79×106 J. Sierpień 2013 r., w porównaniu z sierpniem roku 2012, przyniósł spa-dek wstrząsów o 22, jak również spadek energii o 8,18×106 J. Wrzesień 2013 r. róż -nił się od września roku 2012 liczbą wstrząsów mniejszą o 18 i sumaryczną energią

w tym przypadku mniejszą o 2,93×106 J. Różnica pomiędzy październikami oma-wianych lat była następująca: w roku 2013 wystąpiło o 2 wstrząsy mniej, a ich ener-gia wyniosła mniej o 1,42×106 J. W listopadzie zauważono odwrotną tendencję. A mianowicie wzrost liczby wstrząsów w 2013 r. o 14 i wzrost ich energii skumulo-wanej o 2,20×105 J w porównaniu z rokiem 2012. W grudniu roku 2013 wystąpiła o 8,59×106 J mniejsza energia niż w 2012 roku oraz zaobserwowano 8 wstrząsów mniej.

Miesięczna aktywność sejsmiczna w oddziale G-7/5 zarówno pod względem

ilo-ściowym, jak i energetycznym, kształtuje się bardzo nierównomiernie (tabele 7 i 8, rys. 7, rys. 8).

M ie s i ą c s ty c z e ń lu ty m a rz e c k w ie c ie ń m a j c z e rw ie c lip ie c s ie rp ie ń w rz e s ie ń p a ź d z ie rn ik lis to p a d g ru d z ie ń Liczba [szt.] 35 33 36 17 16 20 24 41 38 29 19 19 Energia [J] 7,79 ×106 1,42 ×106 7,95 ×105 1,64 ×107 2,10 ×105 3,61 ×105 3,13 ×105 9,14 ×106 3,66 ×106 3,42 ×106 2,17 ×106 3,19 ×106

m ie s i ą c s ty c z e ń lu ty m a rz e c k w ie c ie ń m a j c z e rw ie c lip ie c s ie rp ie ń w rz e s ie ń p a ź d z ie rn ik lis to p a d g ru d z ie ń Liczba [szt.] 27 38 26 25 31 32 22 19 20 27 33 27 Energia [J] 2,76 × 106 1,05 ×107 8,84 ×106 3,23 ×106 3,61 ×106 2,30 ×103 3,10 ×106 9,56 ×105 7,28 ×105 2,00 ×106 2,39 ×106 1,18 ×107

(18)

(19)

Podsumowanie

Na wielkość naprężeń w górotworze istotny wpływ ma budowa i własności geome-chaniczne skał. Stan pierwotnych naprężeń w górotworze wynika z ciężaru warstw nadległych, a wtórny stan naprężeń zależny jest od sposobu wybierania złoża oraz geometrii pól eksploatacyjnych i zrobów. Wobec czego powyższe uwarunkowania ulegają zmianie głównie w wyniku postępu eksploatacji, a niekorzystne zmiany na-prężeń przejawiają się w postaci wzrostu sejsmiczności górotworu. Eksploatacja w omawianych polach ma charakter zamykający i jest prowadzona w otoczeniu zrobów. Ponadto obydwa pola zalegają w obrębie uskoków Rudna Główna i Bie-drzychowa. W związku z czym występuje tu podwyższone zagrożenie tąpaniami.

W celu wyeliminowania lub chociaż ograniczenia zagrożenia sejsmicznego i tą -paniami stosuje się różnorodne metody jego oceny oraz profilaktyki. Aby dokonać

oceny zagrożenia sejsmicznego w polu G-3/4 i w polu G-7/5, przeanalizowano licz-bę i energię wstrząsów w okresie od stycznia 2012 do grudnia 2013 r.

W p

olu G-3/4 w latach 2012-2013 prowadzono eksploatację między zrobami pól G-3/3 oraz G-6/6 oraz strefą uskoku Biedrzychowa. W obu latach zarejestrowano wysoką aktywność

sejsmiczną w poszczególnych miesiącach. W roku 2012 wstrząsy emitujące naj-większą energię miały miejsce w grudniu, październiku, maju, sierpniu, kwietniu oraz marcu. Natomiast w roku 2013 szczególnie wyróżnił się marzec, kiedy to doszło do samoistnego tąpnięcia o energii 1,60×108 J. Ponadto w omawianych latach wystąpiły jeszcze dwa zjawiska o energiach rzędu 107 J, a mianowicie odprężenie sprowoko-wane oraz tąpnięcie samoistne. Odprężenie wystąpiło w grudniu 2012 r., a jego energia wynosiła 4,4×107 J. Z kolei tąpnięcie samoistne miało miejsce w kwietniu 2012 r., wygenerowało ono energię równą 1,4×107 J.

W p

olu G-7/5 w latach 2012- -2013 prowadzono eksploatację w otoczeniu zrobów oraz uskoku Biedrzychowa. Aktywność sejsmiczna w tym polu była mniejsza niżeli w polu G-3/4, co wynikało z zaniechanej eksploatacji. Wstrząsy o największej energii w roku 2012 odnotowano w miesiącach: kwiecień, sierpień oraz styczeń. W roku 2013 wyróżnił się jedynie wstrząs o energii 1,00×107 J, mający miejsce pod koniec grudnia. Największe zare-jestrowane energie wstrząsów miały związek z występującymi sprowokowanymi lub lokalnymi odprężeniami. W kwietniu 2012 r. wystąpiło sprowokowane odprężenie, a jego energia wynosiła 1,4×107 J. W czerwcu 2013 r. wystąpiło odprężenie o energii 2,3×105 J.W wyniku wybrania znacznej części złoża, eksploatacja w polu z koniecz-ności prowadzona jest w pogarszających się warunkach, co w znaczący sposób wpływa na poziom zagrożenia wstrząsami górotworu, a szczególnie na ich nega-tywne skutki w wyrobiskach górniczych. Do takich niekorzystnych uwarunkowań

należy zaliczyć wybieranie filarów oporowych i resztek, prowadzenie eksploatacji w kierunku zrobów lub stref upodatnionych, pogarszające się warunki stropowe oraz eksploatację w rejonach wpływu uskoków lub stref uskoków. Są to charakterystycz-ne czynniki występujące w obu analizowanych polach.

W złożach charakteryzujących się tak trudnymi warunkami geologiczno- -górniczymi prowadzenie eksploatacji jest znacznie utrudnione, a powstające

zagro-żenie sejsmiczne istotnie wzrasta. Dokonana analiza aktywności sejsmicznej wy-branej części górotworu LGOM, a tym samym potencjalnego zagrożenia tąpaniami w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A., prowadzi do jednoznacznych stwierdzeń,

że zagrożenie to związane jest przede wszystkim z rodzajem robót górniczych (roz-cinka, likwidacja), z zakresem zrealizowanej dotąd eksploatacji i budową geologicz-ną złoża.

(20)

Podziękowania

Niniejsza praca została zrealizowana w ramach działalności statutowej S40159, finansowanej przez Instytut Górnictwa Politechniki Wrocławskiej.

Bibliografia

[1] Butra J., 2010, Eksploatacja złoża rud miedzi w warunkach zagrożenia tąpaniami i za-wałami. Wrocław.

[2] Dubiński J., Konopko W., 2000, Tąpania: ocena, prognoza, zwalczanie, Główny Instytut Górnictwa. Katowice.

[3] Kaźmierczak M., 2014, Technologia eksploatacji złoża rud miedzi o dużej miąższości w warunkach zagrożenia tąpaniami w KGHM Polska Miedź S.A O/ZG Rudna, Praca dy-plomowa (niepublikowana). Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej.

[4] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, 2011-2016. Projekt Techniczny Eksploatacji wraz z Aktualizacjami Szczegółowymi Projektu Technicznego Eksploatacji Pola G-3/4, Polkowice.

[5] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, 2011-2016, Projekt Techniczny Eksploatacji wraz z Aktualizacjami Szczegółowymi Projektu Technicznego Eksploatacji Pola G-7/5, Polkowice.

[6] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, 2012-2013, Protokoły z posiedzeń Kopalniane-go Zespołu ds. Tąpań i Zawałów Pola G-3/4, Polkowice.

[7] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, 2012-2013, Protokoły z posiedzeń Kopalniane-go Zespołu ds. Tąpań i Zawałów Pola G-7/5, Polkowice.

[8] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, 2010, Kompleksowy projekt eksploatacji na lata 2011-2016, Polkowice.

[9] Mertuszka P., 2011, Ocena systemu eksploatacji w kierunku zrobów i stref upodatnio-nych w O/ZG Rudna, CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud, nr 2 (67) 2013, s. 61-73.