Koncepcja eksploatacji złoża rud miedzi w polu RU-XXIII/8 O/ZG Rudna

(1)

nr 1 (82) 2017, s. 17-32

___________________________________________________________________________

Koncepcja eksploatacji złoża rud miedzi

w polu RU-XXIII/8 O/ZG Rudna

Marek Cała

1)

, Rafał Dębkowski

2)

, Arkadiusz Anderko

3)

,

Paweł Piasecki

3)

1)

Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica, Kraków, 2)KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, Wrocław, 3)KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna

Streszczenie

Przedstawiono koncepcję prowadzenia robót górniczych w polu RU-XXIII/8, zlokalizowanego w rejonie upadowych N-4÷N-6 O/ZG Rudna, w aspekcie uwarunkowań geologiczno- -górniczych w tym polu i jego sąsiedztwie. Przedkładana koncepcja zakłada etapowe wybie-ranie złoża w rejonie ww. upadowych, z wykorzystaniem dotychczasowych doświadczeń kopalni z rejonów o zbliżonych warunkach geologiczno-górniczych. Scharakteryzowano ak-tywność sejsmiczną, towarzyszącą dotychczasowej eksploatacji w sąsiedztwie przedmioto-wego pola. Przedstawiono kierunki prowadzenia robót górniczych w polu RU-XXIII/8 oraz prognozę aktywności sejsmicznej.

Słowa kluczowe: górnictwo rud, eksploatacja skrępowana

The concept of mining the deposit in panel RU-XXIII/8

in “Rudna” mine

Abstract

The concept of mining works considering the geological and mining conditions in panel RU-XXIII/8 in “Rudna” mine, located in the vicinity of dips N-4 – N-6 of Rudna mine is presented in the paper. Described concept assumes mining of the deposit in the vicinity of above men-tioned dips in three stages, using the experience to date from the areas of the mine with the similar geological and mining conditions. Seismic activity induced by mining works to date in the vicinity of the panel was described. Guidelines for conducting mining works and predic-tion of seismic activity in the panel RU-XXIII/8 were presented.

Key words: ore mining, hampered mining

Wstęp

Pole RU-XXIII/8 zlokalizowane jest w północnej części obszaru górniczego „Rudna”, na głębokości około 1100 m, w odległości około 2600 m od szybu R-XI kopalni. Pole to stanowi filar oporowy (strefę ochronną) upadowych N-4N-6 i znajduje się w dwustronnym otoczeniu wieloletnich zrobów podsadzkowych i zawałowych. Są to rozległe zroby pól: G-24/3, G-24/4, XXIII/1 oraz RU-XXIII/2 – od strony zachodniej oraz XX/1, G-6/7, XXIII/3 oraz RU-XXIII/4 – od strony wschodniej.

Dotychczasowa funkcja upadowych N-4N-6 ustanie już w najbliższym czasie, wobec czego zasoby złoża rud miedzi, uwięzione w tym polu, mogą podlegać

(2)

eks-___________________________________________________________________________ ploatacji. Zatem, zgodnie z założeniami Kompleksowego Projektu Eksploatacji O/ZG Rudna w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata 2017-2022 (KPE [3]), pole to zostało ustanowione, jako rezerwowe – rys. 1.

Rys. 1. Lokalizacja pola XXIII/8. Wycinek mapy wyrobisk górniczych – Kompleksowy projekt eksploatacji na lata 2017-2022

Calizna tego filara pocięta jest siecią wyrobisk, wydzielającą calizny złoża i wiel-kogabarytowe filary o różnych wymiarach, co powoduje, że geometria wycinanych w przyszłości filarów technologicznych zdeterminowana będzie wymiarami istnieją-cych filarów wielkogabarytowych.

1. Analiza warunków geologiczno-górniczych w rejonie planowanej eksploatacji 1.1. Charakterystyka warunków geologicznych Charakterystyka złoża

W analizowanym rejonie występują dwie duże struktury geologiczne, tj.:

 Synklina, zwana „Strukturą Paulinową”, o przebiegu W-E, związana z obniże-niem stropu piaskowca;

 Elewacja Tarnówka, o przebiegu NW-SE, z którą związane jest występowanie stref bezłupkowych oraz nieregularnych płatów piaskowca, głównie o spoiwie anhydrytowym.

Miąższość złoża w polu RU-XXIII/8 jest zróżnicowana i waha się od 1,3 do 14,0 m – rys 2. W części północnej wynosi od 1,3 do 3,0 m. W jego części centralnej dochodzi do 14,0 m, a w części południowej miąższość złoża waha się od 4 do 6 m.

(3)

___________________________________________________________________________

(4)

___________________________________________________________________________

Najniższym ogniwem serii złożowej w tej strefie są drobnoziarniste, jasnoszare piaskowce kwarcowe o miąższości do 13,0 m. Na piaskowcach zalegają łupki smoli-ste lub dolomityczno-ilasmoli-ste, kruche, o miąższości do 0,4 m. Złoże występuje również w wyżej ległym dolomicie ilastym i smugowanym o miąższości maksymalnie około 0,8 m. Łączna maksymalna miąższość złoża w serii łupkowo-dolomitowej osiąga 1,0 m [7].

Skały otaczające

Strop większości wyrobisk prowadzony był od 1,0 do 2,0 m nad piaskowcem. Nato-miast w stropie wyrobisk prowadzonych po łupku występuje lokalnie czarny dolomit ilasty o miąższości do 0,3 m, powyżej zwięzły dolomit smugowany o miąższości od 0,2 do 1,5 m, bez wyraźnej podzielności płytowej. Ponad dolomitem smugowanym zalega dolomit wapnisty o podzielności od 0,05 do 0,5 m. Miąższość skał węglano-wych wynosi od 20 m w północnej części pola do 50,0-55,0 m w części południowej.

Spąg wyrobisk stanowią piaskowce o spoiwie ilastym i miąższości do 10 m w części północnej pola, 10-15 m w części południowej oraz 15-20 m w jego części centralnej. Poniżej występują średnioziarniste piaskowce kwarcowe o czerwonym zabarwieniu. Całkowita miąższość piaskowców czerwonego spągowca wynosi około 300 m [7].

Profil wykształcenia litologicznego skał złożowych i otaczających przedstawiono na rys. 3.

Tektonika

W północnej części pola występuje niewielki fragment synkliny, z którym związana jest zwiększona intensywność zaburzeń w postaci spękań i uskoków. Są to uskoki o biegu zbliżonym do N-S, których amplituda zrzutu waha się od 0,2 do 0,9 m. W serii dolomitowej występują liczne, różnokierunkowe, pierwotne spękania piono-we lub nachylone, wypełnione gipsem, anhydrytem lub substancją ilastą. Spękania przebiegają w dwóch głównych kierunkach: NW – SE oraz NE – SW.

Generalnie w opisywanym rejonie złoże, poza rejonem synkliny, ma rozciągłość NNW-SSE i zapada pod kątem 2-5°w kierunku NE. Natomiast w rejonie synkliny rozciągłość złoża zmienia kierunek na W-E, upad w kierunku N. Nachylenie warstw osiąga 12°. Dno synkliny zapada w kierunku wschodnim pod kątem 1-2° [7].

(5)

___________________________________________________________________________

Rys. 3. Profil litologiczny złoża dla rejonu pola RU-XXIII/8

1.2. Charakterystyka warunków górniczych

Pole RU-XXIII/8 zlokalizowane jest w północnej części obszaru górniczego „Rudna”, na głębokości około 1100 m, w odległości około 2600 m od szybu R-XI kopalni. Pole to stanowi filar oporowy (strefę ochronną) upadowych N-4N-6 i znajduje się w dwustronnym otoczeniu wieloletnich zrobów podsadzkowych i zawałowych – rys. 4.

Zgodnie z założeniami KPE na lata 2017-2022 [3], pole to zostało ustanowione jako rezerwowe. Calizna tego filara pocięta jest siecią wyrobisk, wydzielającą filary wielkogabarytowe o różnych wymiarach – rys. 1. Istniejący układ wyrobisk w obrębie filara upadowych N-4N-6 powoduje, że geometria wycinanych w przyszłości filarów technologicznych zdeterminowana będzie wymiarami istniejących filarów wielkoga-barytowych. Z uwagi na występowanie w centralnej części pola RU-XXIII/8 złoża grubego, o miąższości powyżej 7,0 m, kierowanie stropem planowane jest z wyko-rzystaniem podsadzki. W pozostałych jego rejonach kierowanie stropem realizowa-ne będzie poprzez ugięcie stropu.

(6)

___________________________________________________________________________

Rys. 4. Aktualna sytuacja górnicza w rejonie pola RU-XXIII/8

W sąsiedztwie filara oporowego upadowych N-4N-6, w części obejmującej rejon pola RU-XXIII/8, roboty eksploatacyjne prowadzone były od 2000 roku, tj. od kiedy uruchomiono je w polu G-24/3. Oprócz zrobów tego pola sąsiedztwo przedmiotowe-go pola stanowią stare zroby pól G-24/4, XXIII/1 oraz zroby obecnie eksploatowa-nego pola RU-XXIII/2 – od strony zachodniej, natomiast od strony wschodniej zroby

(7)

___________________________________________________________________________ pól XX/1, G-6/7, XXIII/3 oraz zroby obecnie eksploatowanego pola RU-XXIII/4 – rys. 4.

Pole RU-XXIII/8 położone jest w obrębie dwóch rejonów kopalni, tj. nr XX i XXIII, zaliczonych do II stopnia zagrożenia tąpaniami [7].

Podstawowe parametry eksploatacji [7]:  głębokość eksploatacji – około 1100 m,  miąższość złoża – 1,314,0 m,

 długość frontu – średnio około 440 m. Parametry fizykomechaniczne skał:

Skały złożowe i otaczające w rejonie pola RU-XXIII/8 charakteryzują następu-jące parametry fizykomechaniczne, manastępu-jące wpływ na zagrożenie tąpaniami [4, 7]:

 średnia wytrzymałość na ściskanie:  strop – 125,1136,6 MPa,  furta – 39,151,7 MPa,  spąg – 29,129,6 MPa;  klasa stropu – II-III,

 klasa spągu – II.

2. Analiza aktywności sejsmicznej rejestrowanej w trakcie dotychczasowej eksploatacji w polach otaczających pole RU-XXIII/8 W bezpośrednim sąsiedztwie pola RU-XXIII/8 znajdują się pola G-24/3, G-24/4, XXIII/1, RU-XXIII/2, XX/1, G-6/7, XXIII/3, RU-XXIII/4 – rys. 4.

Pole G-24/3

W okresie od 01.01.2000 r. do 31.12.2005 r. w polu zarejestrowano łącznie 221 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, z czego 27 to wstrząsy o energii ≥ 105 J, w tym 6 zjawisk rzędu ≥ 106 J. Najsilniejsze zjawisko sejsmiczne, zarejestrowane w polu, miało energię rzędu 107 J – tabela 1. Zarejestrowane 194 zjawiska sejsmiczne,

o energiach  105 J, stanowiły ponad 87% tej populacji wstrząsów.

Spośród 221 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w analizowanym okresie w polu G-23/4, 59 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym samym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu G-3/4 wyniósł około 27% [7]. Tabela 1. Zestawienie wstrząsów w polu G-24/3, w okresie od 01.01.2000 r. do 31.12.2005 r.

ROK SL E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 SUMA Suma E [J]

2000 37 3 2 3 1 0 0 0 0 46 3,1E+6 2001 54 4 7 7 4 1 0 0 0 77 2,9E+7 2002 452 19 21 13 3 3 1 0 0 512 1,6E+7 2003 2164 138 52 15 9 1 0 0 0 2379 2,4E+7 2004 682 58 29 15 3 0 0 0 0 787 9,4E+6 2005 566 45 18 12 1 0 0 0 0 642 2,2E+7 SUMA 3955 267 129 65 21 5 1 0 0 4443 1,05E+08 Pole G-24/4

W okresie od 01.01.2005 r. do 31.12 2008 r. w polu zarejestrowano łącznie 731 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, z czego 69 to wstrząsy o energii ≥ 105 J, w tym 9 zjawisk rzędu ≥ 106 i 1 zjawisko rzędu 107 J – tabela 2. Zjawiska sejsmiczne

(8)

___________________________________________________________________________ o energiach poniżej 105 J, stanowiły ponad 90,5% rozpatrywanej populacji wstrzą-sów.

Spośród 731 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu G-24/4 w analizowanym okresie, 201 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym samym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu G-24/4 wyniósł około 27,5% [7].

Tabela 2. Zestawienie wstrząsów w polu G-24/4 w okresie od 01.01.2005 r. do 31.12.2008 r.

ROK SL E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 SUMA Suma E [J]

2005 2221 181 195 83 18 6 0 0 0 2704 2,6E+7 2006 1394 160 104 38 15 0 0 0 0 1711 6,3E+6 2007 1809 155 127 47 22 3 1 0 0 2164 8,1E+7 2008 1349 135 56 12 4 0 0 0 0 1556 1,8E+6 SUMA 6773 631 482 180 59 9 1 0 0 8135 1,15E+08 Pole XXIII/1

W okresie od 01.01.2008 r. do 31.12.2015 r. w polu zarejestrowano łącznie 821 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, z czego 118 to wstrząsy o energii ≥ 105 J, w tym 26 zjawisk rzędu ≥ 106 J – tabela 3. Nie odnotowano przy tym zjawisk sejsmicznych o wyższych energiach. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J stanowiły ponad 85% rozpatrywanej populacji wstrząsów.

Spośród 821 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu XXIII/1 w analizowanym okresie, 191 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym samym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu G-24/4 wyniósł około 23% [7].

Tabela 3. Zestawienie wstrząsów w polu XXIII/1 w okresie od 01.01.2008 r. do 31.12.2015 r.

ROK SL E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 SUMA Suma E [J]

2008 65 11 7 5 1 1 0 0 0 90 3,1E+6 2009 695 32 26 11 15 9 0 0 0 788 2,9E+7 2010 938 67 48 11 9 5 0 0 0 1078 1,6E+7 2011 1062 77 85 42 30 6 0 0 0 1302 2,4E+7 2012 1834 143 107 47 23 1 0 0 0 2155 9,4E+6 2013 1003 118 90 80 13 4 0 0 0 1308 2,2E+7 2014 349 77 72 27 1 0 0 0 0 526 1,1E+6 2015 56 69 34 11 0 0 0 0 0 170 4,1E+5 SUMA 6002 594 469 234 92 26 0 0 0 7417 1,05E+08 Pole RU-XXIII/2

W okresie od 01.01.2013 r. do 26.07.2016 r. w polu zarejestrowano łącznie 70 wstrząsów o energii E ≥ 103J, z czego 4 to wstrząsy o energii E ≥ 1×105J i 1 bardzo silne zjawisko o energii rzędu 107J – tabela 4. Jednocześnie nie zarejestrowano zjawisk rzędu 106J. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J stanowiły ponad 85% rozpatrywanej populacji wstrząsów.

(9)

___________________________________________________________________________ Spośród 70 wstrząsów o energii E ≥ 103J, zarejestrowanych w polu XXIII/2 w analizowanym okresie 16 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym sa-mym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu XXIII/2 wyniósł około 23% [7].

ROK SL E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 SUMA Suma E [J]

2013 1 0 1 0 0 0 0 0 0 2 3,7E+3 2014 288 31 12 13 0 0 0 0 0 344 4,5E+5 2015 363 68 21 8 2 0 0 0 0 462 6,3E+5 2016 204 26 7 4 1 0 1 0 0 243 1,1E+7 SUMA 856 125 41 25 3 0 1 0 0 1051 1,2E+7 Pole XXIII/3

W okresie od 01.01.2012 r. do 26.07.2016 r. w polu zarejestrowano łącznie 75 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, z czego 4 to wstrząsy o energii E ≥ 1×105 J – tabela 5. Nie zarejestrowano przy tym zjawisk o większych energiach. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J stanowiły ponad 95% rozpatrywanej populacji wstrząsów.

Spośród 75 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu XXIII/2 w analizowanym okresie, 45 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym sa-mym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu XXIII/3 wyniósł około 60% [7].

ROK SL E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 SUMA Suma E [J]

2012 108 4 5 4 0 0 0 0 0 121 1,7E+5 2013 106 3 5 5 1 0 0 0 0 120 2,9E+5 2014 154 15 13 4 1 0 0 0 0 187 5,4E+5 2015 141 37 20 9 2 0 0 0 0 209 1,2E+6 2016 51 17 5 1 0 0 0 0 0 74 5,4E+4 SUMA: 560 76 48 23 4 0 0 0 0 711 2,28E+06 Pole XXIII/4

W okresie od 01.01. 2015 r. do 26. 07. 2016 r. w polu zarejestrowano łącznie 12 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, z czego 3 to wstrząsy o energii E ≥ 1×105 J – tabela 6. Nie zarejestrowano przy tym zjawisk o większych energiach. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J, stanowiły ponad 75% rozpatrywanej populacji wstrząsów. Spośród 12 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu XXIII/2 w analizowanym okresie, 6 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym sa-mym, wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu XXIII/4 wyniósł około 50% [7].

2015 48 1 1 1 3 0 0 0 0 54 1,2E+6

2016 122 10 4 3 0 0 0 0 0 139 1,2E+5

(10)

___________________________________________________________________________ Pole G-6/7

W okresie od 01.01.2004 r. do 31.12.2013 r. w polu zarejestrowano łącznie 1074 wstrząsy o energii E ≥ 103 J, z czego 112 to wstrząsy o energii E ≥ 1×105 J, w tym 27 wstrząsów o energii E ≥ 1×106 J i 1 bardzo silny wstrząs o energii E ≥ 1×107 J – tabela 7. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J stanowiły ponad 89% rozpatrywanej populacji wstrząsów.

Spośród 1074 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu XXIII/2 w analizowanym okresie, 183 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym samym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu G-6/7 wyniósł około 17% [7].

Tabela 7. Zestawienie wstrząsów w polu G-6/7 w okresie od 01.01.2004 r. do 31.12.2013 r.

2004 537 40 25 8 6 4 0 0 0 620 1,5E+7 2005 489 12 18 16 12 3 0 0 0 550 9,2E+6 2006 1995 131 94 53 15 9 0 0 0 2297 2,9E+7 2007 2670 223 218 66 16 5 0 0 0 3198 2,0E+7 2008 2045 173 110 52 18 2 0 0 0 2400 1,2E+7 2009 756 63 41 17 6 2 1 0 0 886 1,9E+7 2010 376 38 45 12 3 0 0 0 0 474 1,7E+6 2011 377 66 70 15 3 1 0 0 0 532 2,5E+6 2012 178 36 39 4 3 1 0 0 0 261 4,2E+6 2013 52 12 23 3 1 0 0 0 0 91 3,1E+5 SUMA: 9475 794 683 246 83 27 1 0 0 11309 1,12E+08 Pole XX/1

W okresie od 01.01.2009 r. do 31.12.2015 r. w polu zarejestrowano łącznie 1425 wstrząsy o energii E ≥ 103 J, z czego 133 to wstrząsy o energii E ≥ 1×105 J, w tym 19 wstrząsów o energii E ≥ 1×106 J i 20 bardzo silnych wstrząsów o energii E ≥ 1×107 J – tabela 8. Zjawiska sejsmiczne o energiach poniżej 105 J stanowiły ponad 90% rozpatrywanej populacji wstrząsów.

Spośród 1425 wstrząsów o energii E ≥ 103 J, zarejestrowanych w polu XX/1 w analizowanym okresie, 440 było sprowokowanych robotami strzałowymi. Tym samym wskaźnik prowokacji wstrząsów dla tego okresu w polu G-6/7 wyniósł około 31% [7].

Tabela 8. Zestawienie wstrząsów w polu XX/1 w okresie od 01.01.2009 r. do 31.12.2015 r.

2009 139 8 10 8 5 2 0 0 0 172 6,2E+6 2010 484 64 101 77 17 4 3 0 0 750 8,9E+7 2011 690 79 146 65 15 2 5 0 0 1002 1,6E+8 2012 652 94 138 90 14 5 5 0 0 998 1,5E+8 2013 720 175 232 94 11 4 4 0 0 1240 1,1E+8 2014 455 190 204 77 31 2 3 0 0 962 9,4E+7 2015 108 51 38 12 1 0 0 0 0 210 7,2E+5 SUMA: 3248 661 869 423 94 19 20 0 0 5334 6,1E+8

(11)

___________________________________________________________________________ 3. Koncepcja prowadzenia robót eksploatacyjnych w polu RU-XXIII/8 Eksploatacja w uwolnionych zasobach filara oporowego upadowych N-4N-6 (pole RU-XXIII/8) będzie miała charakter zamykający i będzie realizowana w warunkach skrępowanych. Ponieważ taka eksploatacja powoduje zwykle istotny wzrost zagro-żenia sejsmicznego w trakcie prowadzania planowanych robót wybierkowych, w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. opracowano i wdrożono specjalne odmiany systemu komorowo-filarowego z upodatnieniem złoża i dodatkową ochroną stropu [5]. Dla warunków geologiczno-górniczych pola RU-XXIII/8 przyjęto system R-UO/FO [5] i założono, że roboty eksploatacyjne realizowane będą w trzech etapach:

Etap I: Wykonanie rozcinki upodatniającej oraz pasów startowych w rejonie wiązki

chodników T, W-150 (rys. 5);

Rozcinka upodatniająca, w ramach tego etapu dotyczyć będzie filarów wielkogaba-rytowych w obrębie wiązki chodników T, W-150 oraz calizny w kierunku południo-wym i północnym, w tym wykonania pasów startowych. Ponadto upodatnione zosta-ną drogi dojazdowe do linii rozruchu pola.

(12)

___________________________________________________________________________

Etap II: Prowadzenie regularnej rozcinki złoża w kierunku wiązki chodników T,

W-260 (rys. 6);

Rys. 6. Wycinek mapy wyrobisk górniczych – planowany zakres robót w polu RU-XXIII/8 O/ZG Rudna

(13)

___________________________________________________________________________ Regularne roboty rozcinkowe w polu prowadzone będą frontem eksploatacyjnym, o średniej długości 440 m, po upadzie złoża, w kierunki wiązki chodników T, W-260, stanowiących założoną granicę pola. Wyrobiska rozcinające caliznę prowadzone będą pod stropem złoża, a ich wysokość nie będzie większa niż 5,0 m.

W trakcie planowanej eksploatacji tego etapu zakłada się wyprzedzające upo-datnienie krawędzi calizny przedmiotowego filara na obu skrzydłach frontu eksploat-acyjnego. Z uwagi na zróżnicowany stan istniejących wyrobisk w przedmiotowym filarze oraz stopień urobienia ich ociosów, układ i kierunek wyrobisk rozcinających jego caliznę będzie dobierany na bieżąco i zatwierdzany przez KRZG kopalni, przy czym zakłada się, że podstawowe wymiary wycinanych filarów technologicznych będą wynosić 9×24 m.

Przyjmując, że harmonogram eksploatacji w polach, zlokalizowanych na wybiegu frontu eksploatacyjnego pola RU-XXIII/8, zostanie zrealizowany zgodnie z założe-niami KPE na lata 2017-2022 [3], na wybiegu frontu przedmiotowego pola powstaną zroby pól RU-XXIII/5 i XXIII/6. Ponieważ „prowadzenie eksploatacji na zroby” jest niezgodne z obowiązującymi przepisami [6], front robót rozcinkowych zostanie za-trzymany w odległości min. 350 m od południowej granicy zrobów ww. pól, tj. na wysokości chodnika T-260k. W tej sytuacji kopalnia ustanowi resztkę, ograniczoną istniejącymi zrobami oraz wiązką chodników T, W-260 i ww. chodnikiem. Decyzja o jej ustanowieniu ma również uzasadnienie w znaczących problemach z utrzyma-niem stateczności stropu podczas robót wybierkowych w rejonie występowania Syn-kliny Paulinowa, które zarejestrowano podczas eksploatacji w innych polach, oraz występowaniu złoża o małej miąższości.

Niemniej uważa się za uzasadnione wykonanie w tej części złoża, na lewym skrzydle frontu – rys. 6, wyprzedzającej jego rozcinki na filary wielkogabarytowe (pracujące w fazie sprężystej) i niepodlegające pomniejszaniu, m.in. z uwagi na aktualną „dostępność” tej części pola. Analogiczna rozcinka została już wykonana na prawym skrzydle frontu.

Etap III: Roboty likwidacyjne, które będą prowadzone w kierunku odwrotnym, po

wzniosie, tj. w kierunku wiązki chodników T, W-150;

Zakłada się, że roboty rozcinkowe, realizowane w ramach II etapu robót w polu XXIII/8, wykonywane będą min. około 2 lat. Zatem koordynacja tych robót w przed-miotowym polu z analogicznymi robotami w sąsiednich polach eksploatacyjnych nie będzie wymagana (pola XXIII/5 i XIII/6 – zlokalizowane na wybiegi pola XXIII/8), zgodnie harmonogramem robót górniczych w tym rejonie, przedstawionym w KPE [3]. W przypadku zaistnienia zmian w ww. harmonogramie, należy koordynować roboty w ww. polach, o ile odległość między ich frontami będzie mniejsza od 400 m.

4. Prognoza aktywności sejsmicznej

Ocenę poziomu zagrożenia sejsmicznego dla planowanej eksploatacji złoża rud miedzi w polu RU-XXIII/8, określono na podstawie dotychczasowej aktywności sej-smicznej, zarejestrowanej w trakcie prowadzenia eksploatacji w polach sąsiednich oraz wynikach geomechanicznych symulacji numerycznych, przeprowadzonych w ramach opracowania [2]. Ocena koncentruje się na zdarzeniach wysokoenerge-tycznych, o energiach sejsmicznych 1x106 J, gdyż wstrząsy o takich energiach są rzeczywiście niebezpieczne z tąpaniowego punktu widzenia. Związek między ener-gią wstrząsu a prawdopodobieństwem wystąpienia zdarzenia ze skutkami w wyrobi-sku (tąpnięcie lub odprężenie) został wykazany w ww. pracy.

(14)

___________________________________________________________________________ Na podstawie wyników przeprowadzonych analiz założono, że wysokoenerge-tyczne wstrząsy (czyli zdarzenia o energiach sejsmicznych 1106 J) wywołane były procesami uaktywniania się (występowania procesów zniszczenia) utworów wstrzą-sogennych, którymi w przypadku analizowanego pola są warstwy dolomitu wapni-stego i anhydrytu. Z taką tezą przemawiają również parametry charakteryzujące te utwory, tj. ich miąższości oraz własności wytrzymałościowe i odkształceniowe. Wiel-kości te jednoznacznie definiują możliwość wystąpienia procesu zniszczenia, jak i wartości zakumulowanej energii odkształceń sprężystych.

Mając na uwadze powyższe względy, dla warunków prowadzeniu robót górni-czych, zwłaszcza w fazie robót rozcinkowych, prognozuje się wysokoenergetyczną sejsmiczność górotworu, wyrażająca się zdarzeniami o energiach rzędu 106 J 107 J, przy czym w przypadku niekorzystnych warunkach naprężeniowych górotworu nie można wykluczyć incydentalnych zdarzeń o energii sejsmicznej rzędu 108 J.

Uważa się przy tym, że koncentracja zagrożenia sejsmicznego, przejawiająca się większą ilością wstrząsów wysokoenergetycznych, może mieć miejsce na lewym skrzydle frontu rozcinkowego. Wynika to z występowania w jego sąsiedztwie Synkli-ny Paulinowa. Ocenia się, może mieć to miejsce, gdy front robót rozcinkowych zbli-ży się do granicy tej synkliny.

Podsumowanie

W wyniku wieloletniej eksploatacji złoża rud miedzi w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A., w tym kopalni Rudna, powstało szereg filarów oporowych (stref ochron-nych) wyrobisk, głównie udostępniających. Filary te znajdują się w otoczeniu rozle-głych pól zrobów zawałowych (z ugięciem stropu) lub/i podsadzkowych (podsadzka sucha lub hydrauliczna), dokonanej eksploatacji w ich sąsiedztwie. Z ustaniem za-sadniczej funkcji tych wyrobisk, zasoby złoża uwiezione w tych filarach były i są odzyskiwane. Wybieranie złoża w uwolnionych zasobach filarów oporowych ma charakter zamykający (pola zamykające), z czego wynikają specjalne zasady i rygo-ry prowadzonych robót. Wieloletnie doświadczenia z prowadzenia takiej eksploata-cji, z zasady wzdłuż dłuższej osi tych filarów, wskazują, że stopniowe, całkowite upodatnianie calizny filara oporowego pozwala na utrzymywanie dróg komunikacyj-nych w polu, w otoczeniu filarów technologiczkomunikacyj-nych, znajdujących się w stanie wy-trzymałości pozniczeniowej. Przyczyniły się one do opracowania i wdrożenia spe-cjalnych odmian systemu komorowo-filarowego z upodatnieniem złoża i dodatkową ochroną stropu, dedykowanych specjalnie eksploatacji w filarach oporowych. Kopal-nia Rudna w takich warunkach generalnie stosuje system R-UO/FO [5].

Planowana eksploatacja złoża rud miedzi w polu RU-XXIII/8 realizowana będzie w filarze oporowym upadowych N-4N-6. Przedstawiona koncepcja tej eksploatacji zakłada, zgodnie z wypracowanymi dotychczas standardami wybierania złoża w filarach oporowych, że będzie ona realizowana w trzech etapach:

 Etap I: Wykonanie rozcinki upodatniającej oraz pasów startowych w rejo-nie wiązki chodników T, W-150 (rys. 5);

 Etap II: Prowadzenie regularnej rozcinaki złoża w kierunku wiązki chodni-ków T, W-260 (rys. 6), wyrównaną linia przodchodni-ków, z wyprzedze-niem skrajnych komór przy zrobach;

 Etap III: Roboty likwidacyjne, które będą prowadzone w kierunku odwrot-nym, tj. w kierunku wiązki chodników T, W-150.

(15)

___________________________________________________________________________ Dotychczasowe doświadczenia, uzyskane przy eksploatacji złoża zalegającego w różnorodnych warunkach geologiczno-górniczych, wskazują, że do najważniej-szych elementów komorowo-filarowego systemu eksploatacji, w tym R-UO/FO, warunkujących bezpieczne i efektywne prowadzenie robót są m.in. [1]:

 wielkość i usytuowanie filarów technologicznych,  powierzchnia pozostawianych filarów resztkowych,

 prowadzenie fazy likwidacji przestrzeni wybranej w sposób ciągły.

Wymiary filarów technologicznych, zwłaszcza ich szerokość, powinny być dosto-sowane do lokalnych warunków geologiczno-górniczych, tak by ciśnienie eksploata-cyjne prowadziło do łagodnego ich rozciskania i przechodzenia w stan wytrzymało-ści pozniszczeniowej, przy jednoczesnym zapewnieniu podparcia stropu w prze-strzeni roboczej pola [1].

Wymiary filarów technologicznych, wycinanych w ramach II etapu robót w polu RU-XXIII/8, zdeterminowane są wymiarami wcześniej wykonanych filarów wielkoga-barytowych. Filary te generalnie mają zbliżone wymiary, które pozwalają w większo-ści na wykonywanie w polu filarów technologicznych o wymiarach 9×24 m, usytuo-wanych dłuższą krawędzią prostopadle do linii frontu robót rozcinkowych. Jak wyni-ka z wieloletnich doświadczeń kopalni w analogicznych warunwyni-kach geologiczno- -górniczych, takie wymiary wycinanych filarów technologicznych spełniają ww. wa-runek i dobrane są poprawnie. Zatem zaproponowana rozcinka powinna charaktery-zować się znaczną ilością czynnych przodków i umożliwić wykonywanie strzelań grupowych zwiększoną ilością jednocześnie odpalanych przodków, w aspekcie wła-ściwego prowokowania górotworu w ramach aktywnej profilaktyki tąpaniowej. Ma to istotne znaczenie zwłaszcza przy zbliżaniu się frontem robót rozcinkowych do strefy synkliny Paulinowa, ponieważ wybieraniu złoża w polach, w których ona występowa-ła, towarzyszyła zwykle bardzo wysoka aktywność sejsmiczna.

Przeprowadzona analiza warunków geologiczno-górniczych w polu oraz jego są-siedztwie wskazuje, że proponowany sposób prowadzenia robót eksploatacyjnych nie budzi zastrzeżeń, w tym sugestia wydzielenia resztki złożowej przy północnej granicy pola RU-XXIII/8. Proponowana geometria rozcinki oraz elementy profilaktyki zagrożeń dobrane zostały w oparciu o istniejący stan wiedzy i standardy praktyki górniczej [2].

Bibliografia

[1] Butra J., Kicki J., 2003, Ewolucja technologii eksploatacji złóż rud miedzi w polskich kopalniach, Biblioteka SEP, Kraków.

[2] Cała M. i in., 2016, Geomechaniczna ocena możliwości oraz zasad prowadzenia eks-ploatacji w filarze oporowym upadowych N-4, N-5 i N-6. Praca niepublikowana Fundacji Nauka i Tradycje Górnicze, Kraków.

[3] Dębkowski R. i in., 2003, 2010, 2013, 2015, Kompleksowy projekt eksploatacji złoża O/ZG Rudna w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata 2004-2010; 2011-2016; 2014- -2019; 2017-2022, Prace niepublikowane KGHM CUPRUM, Wrocław.

[4] Lis J. i in., 2007, Opracowanie i wydanie nowej edycji katalogu fizykomechanicznych cech skał złożowych i otaczających, występujących w obszarach kopalń LGOM (z póź-niejszymi zmianami i uzupełnieniami), Praca niepublikowana KGHM CUPRUM, Wro-cław.

[5] Praca zbiorowa, 1996, Katalog systemów eksploatacji złóż rud miedzi dla kopalń KGHM Polska Miedź S.A. (z późniejszymi uzupełnieniami), Praca niepublikowana KGHM CUPRUM, Wrocław.

(16)

___________________________________________________________________________ [6] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie

bezpieczeń-stwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia prze-ciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (DzU nr 139, poz. 1169), z nowe-lizacją w 2006 r. (załącznik nr 5).