Ocena oddziaływania drgań parasejsmicznych na budynki mieszkalne dla wybranych skal wpływów dynamicznych

Transkrypt

1 PRZEGLĄD Nr 6 GÓRNICZY 1 założono r. MIESIĘCZNIK STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW GÓRNICTWA Nr 6 (1099) czerwiec 2014 Tom 70 (LXX) UKD : 622.2: 534 Ocena oddziaływania drgań parasejsmicznych na budynki mieszkalne dla wybranych skal wpływów dynamicznych Evaluation of paraseismic vibrations on a housing construction according to Polish and international regulation mgr inż. Andrzej Biessikirski*) Treść: Wykonywanie prac w górnictwie odkrywkowym, jak również wyburzeniowych i inżynieryjnych z użyciem materiałów wybuchowych MW prowadzi do wzbudzenia drgań parasejsmicznych, mogących oddziaływać na lokalną zabudowę. Celem zbadania potencjalnej szkodliwości oddziaływania rejestrowane drgania parasejsmiczne poddaje się ocenie przy użyciu normy [11]. W artykule przedstawiono założenia dotyczące skal wpływów dynamicznych oraz zaprezentowano sposób oceny oddziaływania drgań przy użyciu wytycznych polskich na obiekty mieszkalne. Porównano wyniki oceny oddziaływania drgań wykonywanej przy użyciu normy polskiej [11] do wyników uzyskanych przy zastosowaniu skal zagranicznych, takich jak brytyjska [1] oraz niemiecka [2]. Abstract: Conducting of blasting works in open pit mines as well as in demolition and engineering processes leads to excitation of paraseismic vibrations, which may affect local structures. To identify if recorded paraseismic vibrations have a potential dangerous impact on the local structure it is evaluated on the bases of the Polish standard [11]. The assumptions of Polish standard are presented in this paper. The evaluation of paraseismic vibrations on bases of Polish guidelines was also performed. In addition, results of the assessment which was carried out using the standard [11], were compared to the results which were obtained by using scales such as the British Standard [1] and German Standard [2]. Słowa kluczowe: roboty strzałowe, drgania, ocena oddziaływania, analiza pośrednia Key words: blasting works, vibration, paraseismic evaluation, indirect analysis 1. Wprowadzenie * ) AGH w Krakowie Przy przeprowadzaniu oceny oddziaływania pojawia się najczęściej pytanie: czy zarejestrowany poziom drgań jest dopuszczalny dla danego obiektu chronionego lub czy mamy do czynienia z negatywnym oddziaływaniem, które może spowodować pojawienie się zarysowania, pęknięcia lub uszkodzenia konstrukcyjnego. Najprostszy sposób oceny polega na przedstawieniu zarejestrowanych wartości parametrów drgań, (prędkości oraz częstotliwości) na odpowiednich skalach. Efektem tego jest możliwość estymacji prawdopodobnego skutku działania drgań. Należy zwrócić uwagę, że do oceny szkodliwości można zastosować wiele światowych skal i norm. Wynikiem czego są trudności w przedstawieniu wszystkich czynników, mających wpływ na intensywność drgań za pomocą jednej normy prawnej. Z tego powodu, stosowane skale, jak również normy odnoszą się do wybranych typów budynków i uwzględniają tylko część czynników, jakie w danym przypadku należałoby brać pod uwagę. Dopuszczalne wartości prędkości drgań w zależności od rodzaju i typu konstrukcji zawarte są w normach zagranicznych dotyczących wpływu drgań na obiekty budowlane, np. brytyjskiej [1], szwajcarskiej [15] i hiszpańskiej [19]. Ponadto, strukturę wyrażoną w dziedzinie czasu oraz strukturę wyrażoną w dziedzinie częstotliwości zarejestrowanych przebiegów drgań determinują źródła ich wzbudzenia. Na przykład wibracje wywołane detonacją materiału wybuchowego mają charakter impulsowy i odznaczają się krótkim czasem działania. W odróżnieniu od nich drgania wywoływane poprzez naturalne i gwałtowne ruchy gruntu powstałe pod powierzchnią Ziemi (trzęsienia ziemi) odznaczają się dłuższym czasem trwania, jak również inną charakterystyką fali, przez co opisywane są przez zupełnie inne skale [14, 18]. Innym przykładem drgań pochodzących od różnego źródła są drgania wynikające z ruchów komunikacyjnych. Drgania te niejednokrotnie odznaczają się niższymi wartościami prędkości oraz dłuższym czasem ich trwania w porównaniu do drgań powstałych w wyniku wykonywania

2 2 robót strzałowych. Długotrwałe występowanie drgań komunikacyjnych może prowadzić do zmęczenia materiału, czego efektem jest obniżanie jego parametrów wytrzymałościowych. Z tego względu w normach zagranicznych np. w normie brytyjskiej, istnieje wyraźne rozgraniczenie pomiędzy drganiami pochodzącymi od różnych źródeł [11]. 2. Skala Wpływów Dynamicznych Działania dynamiczne są to, inaczej mówiąc, działania zmienne w czasie, powodujące powstawanie siły bezwładności w budynku. Siła ta wpływa bezpośrednio na obciążenie obiektu, jak również generuje ruch w charakterystycznych jego punktach (miejscu odbioru drgań). Należy zwrócić uwagę, że działania te mogą być przekazywane bezpośrednio (np. poprzez pracę maszyn na elementach konstrukcyjnych, np. młyny), poprzez ruchy powietrza (np. wiatr), czy ruchy podłoża (drgania sejsmiczne i parasejsmiczne). W każdym z wymienionych przypadków wpływy dynamiczne powodują ruch masy obiektu budowlanego, co bezpośrednio wpływa na stan jego obciążenia, a w konsekwencji może prowadzić do wystąpienia zarysowań lub uszkodzeń konstrukcyjnych [6]. Celem eliminacji tych problemów oraz zapewnienia niezbędnego komfortu mieszkańcom, Prawo geologiczne i górnicze [21], Prawo ochrony środowiska [20] i rozporządzenia wykonawcze [13] nakładają obowiązek ochrony otoczenia, poprzez prowadzenie działalności profilaktycznej. Prace nad stosowanymi obecnie w Polsce Skalami Wpływów Dynamicznych (SWD) rozpoczęto z początkiem lat sześćdziesiątych XX wieku. Skupiono się w nich zarówno na czynnikach związanych bezpośrednio z intensywnością oddziaływania, jak również z rodzajem konstrukcji budynku, typem podłoża, a nawet charakterystyką drgań. Ze względu na różne gabaryty budynków oraz różne materiały, z których zostały wykonane, wyselekcjonowano dwa najczęściej spotykane typy budynków murowych. Opierając się na wybranych budynkach, przy uwzględnieniu kryteriów uszkodzeń bazujących na granicznych wartościach naprężenia lub odkształcenia przeprowadzono obliczenia dynamiczne [3]. Efektem tego było otrzymanie nomogramów dopuszczalnych wartości prędkości, przyspieszenia lub przemieszczenia, podzielonych na strefy oddziaływania I, II, III, IV, V rozdzielone odpowiednio granicami opisanymi literami i oznaczającymi: odczuwalność - A, sztywność - B, wytrzymałość - C oraz stateczność - D. Skale SWD I i II w wersji prędkościowej przedstawiono na rys. 1. Każda ze stref ma przypisane określone skutki [5, 10]: strefa I Drgania nieodczuwalne przez obiekt budowlany. granica A Dolna granica odczuwalności drgań przez budynek, uwzględnia wpływy dynamiczne. strefa II Drgania odczuwalne, ale nieszkodliwe, powodujące szybsze zużycie budynku. granica B Wyznacza sztywność budynku. Określa dolną granicę powstawania zarysowań i spękań w elementach konstrukcyjnych obiektu budowlanego. strefa III Drgania szkodliwe dla obiektu budowlanego, powodujące lokalne zarysowania i spękania. Drgania te osłabiają konstrukcję budynku, zmniejszają jego nośność oraz odporność na dalsze wpływy dynamiczne. Możliwe odpadanie zapraw i tynków. granica C Granica wytrzymałości pojedynczych elementów budynku. Dolna granica, powyżej której może dochodzić do wystąpienia ciężkich szkód budowlanych. strefa IV Drgania o dużej szkodliwości dla obiektu budowlanego. Efektem ich jest powstawanie licznych spękań, lokalnych zniszczeń murów i innych pojedynczych elementów budynku. granica D Wyznacza stateczność budynku, powyżej której może dojść do uszkodzenia obiektu. Drgania powodujące walenie się murów, spadanie stropów. W przypadku występowania drgań zakwalifikowanych do strefy V występuje zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi. Granice niższe (linie ciągłe), przedstawione na rys. 1. strefa V odnoszą się do budynków starszych, odznaczających się słabszą konstrukcją, a granice wyższe (linia ciągła) do nowszych konstrukcji budowlanych. Opracowana norma PN:B-02170:1985, znalazła zastosowanie do oceny oddziaływania drgań na obiekty budowlane, jak również do ich projektowania, jeżeli przewiduje się a) b) Rys. 1. Prędkościowe skale SWD I a, i SWD II b [5] Fig. 1. The SWD I and SWD II histogram - velocity version [5

3 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 3 również występowanie oddziaływania parasejsmicznego. Standard polski podzielił drgania ze względu na czas działania na krótkotrwałe, długotrwałe lub występujące stale [11]. Jak wcześniej wspomniano, skale SWD skonstruowano dla dwóch typów budynków. Skala SWD I odnosi się do budynków zwartych, o małych wymiarach rzutu poziomego (do 15 m), o jednej lub dwóch kondygnacjach i wysokości takiej, aby nie przekraczała żadnego z wymiarów rzutu poziomego. Druga skala dotyczy budynków kilkukondygnacyjnych (do pięciu), o konstrukcji murowej lub mieszanej spełniającej warunek h/b < 2 (h - wysokość budynku, b - najmniejsza jego szerokość), a także budynków niskich, mających do dwóch kondygnacji, lecz niespełniających warunków podanych dla SWD-I [11]. 3. Ocena oddziaływania Przeprowadzenie wstępnej analizy intensywności drgań polega na wyznaczeniu maksymalnych wartości mierzonego parametru. Zalecanym parametrem poddawanym ocenie jest prędkość drgań, [9, 10]. Należy zwrócić uwagę, że ujęcie w toku postępowania tylko wartości maksymalnych prędkości drgań bez uwzględnienia różnych rodzajów fal (faz), pojawiających się wraz ze zmianą odległości jest niewystarczające [16]. Impulsowy charakter oraz złożona budowa drgań, wzbudzonych robotami strzałowymi wymusza dokładne poznanie struktury częstotliwościowej (częstotliwości dominującej). Uzyskuje się ją poprzez zastosowanie matematycznej analizy widmowej (przekształcenie Fouriera - Fast Fourier Transform). Efektem tego jest tzw. analiza gęstości energii, czyli określenie w jakim stopniu poszczególne częstotliwości biorą udział w budowie obrazu drgań. Często na otrzymanym wykresie oprócz zakresu częstotliwości dominujących można wyróżnić tak zwane częstotliwości lokalne (chwilowe), które są związane z lokalnymi maksymalnymi amplitudami drgań. Przeważnie jednak wartości częstotliwości chwilowych zarejestrowanych na składowych poziomych są wyższe od wartości częstotliwości dominującej. Jak zauważono w pracy [10] występuje liniowy spadek wartości rejestrowanych częstotliwości, który jest niezależny od miejsca i sposobu generowanego drgań. Dodatkowo sama struktura częstotliwościowa drgań gruntu będzie miała znaczący wpływ na charakterystykę drgań obiektu chronionego. Budynek poddawany wymuszeniom parasejsmicznym na skutek ciężaru własnego, konstrukcji fundamentów oraz sposobu połączenia elementów konstrukcyjnych będzie stanowił selektywny filtr, który będzie przyjmował określone częstotliwości [10]. Na rys. 2 przedstawiono analizę Fouriera dla składowych poziomych drgań zarejestrowanych na gruncie oraz fundamencie budynku chronionego znajdującego się w otoczeniu kopalni dolomitu. Obiekt budowlany usytuowany jest w odległości 470 metrów od miejsca wykonywania robót strzałowych. Pomiary drgań gruntu wykonano w odległości 1,5 m od ściany nośnej obiektu, na której zainstalowano drugi geofon pomiarowy. Jak wynika z rys. 2, dla składowej poziomej x, obiekt budowlany zadziałał jak filtr dolnoprzepustowy czyli nie przyjął wyższych wartości częstotliwości. Poznanie dokładnej struktury częstotliwościowej jest konieczne celem przeprowadzenia prawidłowej oceny oddziaływania drgań rejestrowanych na elementach konstrukcyjnych. Szkodliwość drgań można wyznaczyć poprzez zastosowanie analizy w pasmach 1/3 oktawowych. Z zarejestrowanych pełnych przebiegów drgań wybiera się te, które odznaczają Rys 2. Analiza Fouriera dla składowych poziomych gruntu i budynku [7] Fig. 2. FFT analysis of horizontal constituents of the ground and construction vibration [7] się największą intensywnością składowych w kierunku osi poprzecznej oraz podłużnej. Dopiero drgania rozłożone na składowe prostsze, w zadanych pasmach tercjowych poddaje się dalszej ocenie [8, 10, 17]. Na rys. 3 przedstawiono odpowiednio porównanie drgań dla składowych x oraz y, poddanych ocenie pośredniej oraz bezpośredniej dla robót strzałowych wykonywanych w odkrywkowej kopalni dolomitu [3]. Oceny oddziaływania przeprowadza się dla starego obiektu budowlanego, na którym wystąpiły niewielkie uszkodzenia. Poddając ocenie oddziaływania drgania przy użyciu oceny bezpośredniej, zarejestrowane wartości należy zakwalifikować do III strefy, jako szkodliwe dla obiektu budowlanego. Należy zwrócić uwagę, że ocenę bezpośrednią stosuje się wyłącznie dla obciążeń o charakterystyce bliskiej harmonicznej. W przypadku drgań parasejsmicznych, których charakterystyka w dziedzinie czasu i częstotliwości ma charakter impulsowy stosuje się analizę tercjową przebiegu. W wyniku poddania drgania dalszej analizie z zastosowaniem filtrów w pasmach 1/3 oktawowych obserwuje się obniżenie intensywności oddziaływania. Efektem tego jest zakwalifikowanie drgań przy użyciu metody pośredniej do II strefy oddziaływania, jako odczuwalnych, ale nieszkodliwych dla obiektu budowlanego [8]. Problematyka odnosząca się do braku w normie wskazań dotyczących zastosowania analiz filtracyjnych dla drgań krótkotrwałych była szeroko dyskutowana przez autorów prac [8] i [17]. Dodatkowo należy rozpatrzyć sytuację kiedy drgania zalicza się do III strefy oddziaływania wg oceny bezpośredniej wykonanej dla obiektu budowlanego nieuszkodzonego. Przykładowy przebieg drgań zarejestrowanych podczas wykonywania robót strzałowych w kopalni wapienia zaprezentowano na rys. 4. Przebieg poddano następnie analizie tercjowej (rys. 5). W rozumieniu polskiej normy [11] drgania poddane analizie tercjowej (rys. 5) należy zakwalifikować do III strefy skali SWD-I z interpretacją jako drgania szkodliwe dla budynku, czego efektem powinny być uszkodzenia elementów konstrukcyjnych. Jednak jak podają autorzy normy, podana ocena rzeczywiście byłaby prawidłowa, gdyby drgania

4 4 a) b) Rys. 3. Analiza drgań przy użyciu metody bezpośredniej a, oraz pośredniej b Fig. 3. The direct and indirect method of vibration analysis Rys. 4. Przebieg składowych zarejestrowanego drgania Fig. 4. Vibration components recorded on the construction structure o intensywności, jak na rys. 5, oddziaływały na konstrukcję analizowanego budynku w sposób długotrwały, a więc sumaryczny czas ich trwania w ciągu doby jest większy niż 3 minuty, a krótszy niż 30 minut. Skale SWD zostały określone przy założeniu drgań harmonicznych i o długim czasie działania. Konsekwencją tego było uwzględnienie efektu zmęczenia materiału w zarejestrowanym poziomie drgań. Z zaprezentowanego przebiegu na rys. 4 zauważa się wytłumienie pierwszej fazy działania drgań oraz wystąpienie krótkiego okresu działania drugiej, najintensywniejszej fazy (charakteryzującej się wysokimi wartościami amplitud prędkości oraz niskimi wartościami częstotliwości), trwającej około 0,7 s. Z tego względu, jak podają autorzy, w wyniku spełnienia warunków zamieszczonych w tabeli 4 normy [11] drgania o zaprezentowanej charakterystyce można traktować jako drgania należące do II strefy skali SWD-I, czyli odczuwalne, ale nieszkodliwe dla obiektu budowlanego [8]. Dokonując przeglądu wytycznych zagranicznych, maksymalne wartości prędkości drgań (PPV) są podstawą do oceny intensywności w przypadku norm zagranicznych, np. brytyjskiej [1] czy niemieckiej [2]. Należy zwrócić uwagę, że wymienione normy ograniczają się do krótkotrwałego czasu działania drgań parasejsmicznych, zwłaszcza w normie brytyjskiej, która została opracowana pod kątem oddziaływania wywoływanego podczas prowadzenia robót strzałowych. Dodatkowo został w nich podany podział na różne typy konstrukcji budowlanych. Powyższe argumenty przyczyniają się do tego, że będą występowały znaczne różnice w dopuszczalnych wartościach prędkości drgań w korelacji z odpowiadającymi im częstotliwościami w normach zagranicznych i skalami wpływów dynamicznych. Nieuwzględnianie informacji odnośnie założeń projektowych normy polskiej i bezpośrednie porównanie granic oddziaływania drgań na obiekty budowlane z maksymalnymi chwilowymi wartościami prędkości drgań, jakie zawarte są w normach zagranicznych, może powodować błędy w ocenie skutków tego oddziaływania. Na rys. 6 b przedstawiono ocenę oddziaływania drgań według normy polskiej oraz norm zagranicznych. Pomiary drgań przeprowadzono wg wytycznych norm [1, 2, 11] dla starszego obiektu mieszkalnego, który odznaczał się występowaniem niewielkich uszkodzeń. Przebiegi zarejestrowanych drgań poddano dalszej analizie na podstawie kryteriów dla obiektów mieszkalnych zawartych w normach [1, 2, 11], zaprezentowano na rys. 6 a. Na rys. 6 b zauważa się, że linia graniczna przedstawiona w normie niemieckiej oraz brytyjskiej informuje tylko, czy zarejestrowane wartości szczytowe prędkości drgań cząstek PPV powodują pojawienie się uszkodzenia w obiekcie bu-

5 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 5 a) b) Rys. 5. Ocena oddziaływania drgań przy użyciu analizy pośredniej Fig. 5. Paraseismic evaluation of the vibration using the indirect method Rys. 6. a) Zarejestrowany przebieg drgania parasejsmicznego b) Ocena oddziaływania zarejestrowanych drgań według [11] i zagranicznych skal wpływów dynamicznych [1, 2] Fig. 6. a) Recorded paraseismic vibration b) Paraseismic evaluation of recorded vibration according to Polish [11] and international standards [1, 2] dowlanym, czy też nie. Stanowi to wyraźną różnicę dla skal polskich. Skale wpływów dynamicznych rozróżniają różne strefy oddziaływania, którym przypisują odpowiednio różne skutki. W przypadku prowadzenia oceny oddziaływania dla obiektów budowlanych architektonicznych lub odznaczających się złym stanem technicznym, norma brytyjska nakazuje obniżenie granicznych wartości PPV o połowę. Standardy niemieckie wprowadzają dodatkową linię graniczną (wartości zredukowane o ok. 40%). W przypadku normy polskiej zaprezentowane linie graniczne A, B, C dotyczą obiektów starszych. Ocenę dla obiektów nowszych, odznaczających się dobrym stanem technicznym i spełniających warunki dla drgań krótko- trwałych podanych w tabeli 4 normy [11], prowadzi się względem nieznacznie zmodyfikowanym wartościom prędkości przedstawionych na rys 6. b jako niebieskie linie przerywane. Wykonując analizę dla PPV oraz uwzględniając, że obiekt nie spełnia wszystkich wymagań dla drgań krótkotrwałych przedstawionych w normie [11], należy zakwalifikować zarejestrowane wibracje (rys. 6) do III strefy SWD-I z interpretacją jako drgania szkodliwe dla budynku, mogące wywoływać lokalne uszkodzenia elementów konstrukcyjnych. Interpretując te same drgania według wytycznych zagranicznych, normy [1], dla typu konstrukcji charakterystycznej dla obiektów mieszkalnych (uszkodzonych), należy ocenić je jako nieod-

6 6 czuwalne dla obiektu (niewywołujące żadnego uszkodzenia). W przypadku normy niemieckiej [2] zarejestrowane drgania należy uznać za szkodliwe dla obiektu. W tym miejscu przytacza się ponownie różnice w dopuszczalnych wartościach prędkości drgań w zależności od rodzaju i typu konstrukcji zawartych w normach zagranicznych oraz normie polskiej. Wynikiem tego jest możliwość uzyskania różnej oceny oddziaływania tego samego drgania zarejestrowanego w tych samych warunkach. 4. Podsumowanie W artykule przedstawiono problematykę oceny oddziaływania drgań na obiekty budowlane przy użyciu analizy tercjowej oraz oceny bezpośredniej z wykorzystaniem polskiej skali SWD-I, oraz porównano zarejestrowane wartości prędkości drgań z granicznymi wartościami PPV określonymi dla norm zagranicznych brytyjskiej i niemieckiej. Na podstawie przeprowadzonych analiz, oraz doświadczeń specjalistów z zakresu poruszanej tematyki [8, 17] można stwierdzić, że w przypadku drgań o charakterze impulsowym koniecznym jest stosowanie analizy tercjowej. Ocena na podstawie maksymalnych wartości może prowadzić do zawyżenia wyników (rys. 3) [8, 12]. Przeprowadzone porównanie wyników oceny drgań zgodnie z wytycznymi polskimi, niemieckimi oraz brytyjskimi dla obiektu mieszkalnego (dom jednorodzinny), wykazało rozbieżności w interpretacji wyników. Różnice w ocenie mogą wynikać ze stanu budownictwa w poszczególnych krajach. Należy jednak pamiętać o różnych kryteriach i założeniach występujących przy prowadzeniu oceny oddziaływania przy użyciu norm zagranicznych. Swoboda oraz brak znajomości stosowanych standardów może prowadzić do błędów w interpretacji oddziaływania. Drgania wywołane podczas detonacji MW odznaczają się skomplikowaną strukturą, przez co wyniki oceny pośredniej oraz analizy tercjowej mogą nie dostarczyć wszystkich informacji do przeprowadzenia prawidłowej oceny ich oddziaływania na obiekty budowlane. W wyniku braku zunifikowanych parametrów określających dopuszczalne wartości prędkości, jak również niekiedy różnice w sposobie pomiaru czy rozmieszczenia czujników, maksymalne prędkości drgań cząstek PPV są wielkościami trudnymi do zinterpretowania oraz oszacowania. Dopełnieniem powyższych analiz mogą być rezultaty metody Matching Pursuit (MP), szerzej opisanej w pracy [16]. Analiza MP dostarcza dodatkowych danych m.in. o procentowym udziale poszczególnych częstotliwości w energii sygnału, jak również wskazuje strukturę budowy sygnału przez poszczególne atomy Gabora. Literatura 1. BS :1993, Evaluation and measurement for vibration in buildings. Part 2 Guide to damage levels from groundborne vibration. 2. DIN , Structural vibration - Effects of vibration on structures. 3. Ciesielski R.: Ujęcie obliczeniowe oraz ocena wpływu drgań i wstrząsów pochodzących ze źródeł zewnętrznych na niektóre typy budowli. Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej nr 1, Budownictwo Lądowe 4, Ciesielski R., Kawecki J., Maciąg E.: Ocena wpływu wibracji na budowle i ludzi w budynkach: diagnostyka dynamiczna. Wydawnictwo Instytutu Techniki Budowlanej, Warszawa Ciesielski R.: Ocena szkodliwości wpływów dynamicznych w budownictwie. Seria Wydawnictw Wydziału Szkolenia i Wydawnictw Biura ZG PZITB. Arkady, Warszawa Kawecki J., Stypuła K.: Błędy w prognozowaniu i diagnostyce wpływów dynamicznych na budynki. Czasopismo Techniczne. Mechanika 2008, nr 1, s Korzeniowski J.I., Onderka Z.: Roboty strzelnicze w górnictwie odkrywkowym. Wrocław Maciąg E., Tatara T.: Porównanie oceny szkodliwości drgań od wstrząsów górniczych dla niskiego budynku murowanego na podstawie skal SWD i analizy tercjowej. PAN Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Zagrożenia Naturalne w Górnictwie, Warsztaty 99, 1999, s Onderka Z.: Technika strzelnicza w górnictwie odkrywkowym. Skrypt uczelniany AGH nr Wydawnictwo Akademii Górniczo Hutniczej, Kraków Onderka Z., Sieradzki J,. Winzer J.: Technika strzelnicza 2. Wpływ robót strzelniczych na otoczenie kopalni. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne Akademii Górniczo Hutniczej, Kraków PN:B-02170:1985, Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki. 12. Pyra J.: Ocena oddziaływania górniczych robót strzałowych na obiekty budowlane, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2008, nr 3, s Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r. w sprawie przechowywania i używania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w zakładach górniczych. Dz.U nr 72 poz Shoji Y., Tanii K., Kamiyama M.: The duration and amplitude characteristics of earthquake ground motions with emphasis on local site effects. The 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, August 1-6, 2004, Paper No SN :1978, Les ébranlements. Effet des ébranlements sur les constructions. 16. Sołtys A.: Analiza oddziaływania na otoczenie drgań wzbudzanych przez roboty strzałowe z zastosowaniem metody MP. Akademia Górniczo- Hutnicza w Krakowie (praca doktorska) Tatara T.: Odporność dynamiczna obiektów budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków Trifunac, M.D. and Brady, A.G.: A study on the duration of strong earthquake ground motion. Bulletin of the Seismological Society of America 65, 1975, s UNE /93 Control de Vibraciones producidaspor Voladuras. 20. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska. Dz.U nr 62 poz Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze. Dz.U nr 163 poz. 981.

7 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 7 UKD : /.84: Monitoring drgań gruntu indukowanych wstrząsami górniczymi w KWK Ziemowit Monitoring of ground vibration induced by mining tremors in Ziemowit coal mine mgr inż. Adrian Gołda * ) mgr inż. Grzegorz Śladowski* ) Treść: Oddziaływanie wstrząsów indukowanych działalnością górniczą na powierzchnię terenu, budynki i odczucia mieszkańców jest istotnym problemem w kontaktach z administracją lokalną, z którym borykają się kopalnie prowadzące roboty górnicze. Istotnym zagadnieniem stał się monitoring drgań gruntu pozwalający określić ich rzeczywiste parametry oraz sklasyfikować stopień oddziaływania na obiekty powierzchniowe. KWK Ziemowit od wielu lat prowadzi monitoring parametrów drgań gruntu wywołanych eksploatacją górniczą. W artykule autorzy przedstawiają rozwój metod obserwacji wpływu wstrząsów górniczych na powierzchnię terenu w KWK Ziemowit począwszy od końca lat 90. XX wieku (początki rejestracji) do chwili obecnej, kiedy na obszarze objętym przypuszczalnym wpływem oddziaływania wstrząsów górniczych pracuje rozbudowana sieć rejestratorów systemu AMAX-GSI. Abstract: The impact of shocks induced by mining activities on the surface of the land, buildings as well as the feelings of residents is a major problem in dealing with the local government, faced by mines leading mining works which are accompanied by seismic activity. The monitoring of ground vibration, which allows to determine their actual performance and classify to the degree of impact on the objects surface, has become a major issue. For years, the Ziemowit coal mine monitors the parameters of ground vibration caused by mining exploitation. This paper presents the development of methods for observing the impact of mining tremors on the ground surface in Ziemowit coal mine (from the late 90s of the twentieth century - the beginnings of registration - until now), where the area under the supposed influence of the impact of mining tremors operates an extensive network recorders system AMAX-GSI. Słowa kluczowe: oddziaływanie wstrząsów na powierzchnię, AMAX, rejestracje powierzchniowe, skala GSI Key words: impact of tremors on the surface, AMAX, surface registrations, GSI scale 1. Wprowadzenie KWK Ziemowit prowadzi roboty górnicze w OG Lędziny I o powierzchni 63,58 km 2 i Imielin I o powierzchni 5,87 km 2. Na obszarze tym dominują grunty rolne i tereny leśne. Zabudowa jest skupiona w kilku miejscowościach, a mianowicie: Lędziny, Imielin i Chełm Śląski (rys 1.). W znacznej części posiada ona charakter zabudowy wiejskiej, rozproszonej. Jest to w dużej mierze budownictwo mieszkalne niskokondygnacyjne oraz budynki gospodarcze. Wyjątek stanowią osiedla mieszkaniowe w Lędzinach i Chełmie Śląskim o zabudowie 3-5 kondygnacyjnej. Eksploatacji pokładów węgla w KWK Ziemowit towarzyszy aktywność sejsmiczna. Aktywność ta przejawia się występowaniem wstrząsów wysokoenergetycznych o maksymalnych energiach rzędu 10 7 J. W szczególności dotyczy to części * ) Kompania Węglowa S.A. Oddział KWK Ziemowit pokładów zaliczonych do I stopnia zagrożenia tąpaniami 209 i 207, których eksploatacja była i jest głównym jej źródłem. Indukowane eksploatacją wysokoenergetyczne wstrząsy górnicze są odczuwalne na powierzchni terenu, zwłaszcza w okolicach skupionej zabudowy. Są też potencjalnym źródłem szkód w obiektach powierzchniowych. Uciążliwość związana z odczuciami wstrząsów na powierzchni jest w GZW powszechnie znana. Wstrząsy górnicze powodują drgania cząstek gruntu w strefie przypowierzchniowej. Amplituda tych drgań zależy głównie od energii sejsmicznej wstrząsu, odległości epicentralnej ogniska wstrząsu oraz budowy geologicznej warstw przypowierzchniowych [1]. Na przestrzeni lat podejmowano wiele prób usystematyzowania ich wpływu na ludzi i zabudowę. Adaptowano do warunków górniczych skale służące ocenie skutków trzęsień ziemi (np. skala MSK) oraz formułowano zależności wiążące parametry drgań gruntu z czynnikami mającymi decydujący wpływ na ich wartość. Z uwagi na złożoność zagadnienia, w tym oddziaływanie

8 8 warstw przypowierzchniowych, teoretycznie wyliczone wartości parametrów drgań gruntu i stosowane do oceny ich wpływu skale oddziaływań często wykazują znaczną rozbieżność w odniesieniu do rzeczywistych skutków wstrząsów górniczych na powierzchni terenu. Bezpośrednie pomiary parametrów drgań gruntu niepoparte odpowiednią analizą (np. filtracja separująca wysokie amplitudy o częstotliwościach niemających wpływu na budynki) również nie stanowią w pełni miarodajnego materiału do oceny ich szkodliwości. Najbardziej wiarygodną metodą oceny wpływu drgań gruntu na powierzchnię terenu pozostaje bezpośredni pomiar parametrów drgań gruntu (przyspieszeń, prędkości), którego wyniki odpowiednio zinterpretowane umożliwiają zastosowanie skali empirycznej stworzonej w oparciu o rzeczywiste, stwierdzone skutki oddziaływania drgań o określonych parametrach. Na dzień dzisiejszy skalą spełniającą ten warunek dla kopalń węgla kamiennego wydaje się być skala GSI GZWKW -2012, która jako parametry przyjmuje czas trwania wstrząsu oraz maksymalną wartość wypadkowej składowych poziomych prędkości drgań gruntu i maksymalne amplitudy przyspieszenia drgań w paśmie do 10 Hz (PGA H10 ). 2. Początki rejestracji parametrów drgań gruntu w KWK Ziemowit Rejestrację drgań gruntu w celu oszacowania wpływu wstrząsów górniczych rozpoczęto w KWK Ziemowit w końcu lat 90. ubiegłego wieku. Zabudowane wówczas stanowisko pomiarowe wyposażono w rejestrator typu CRP (Centralny Rejestrator Przyspieszeń) produkcji GIG Katowice. Rejestrowane były trzy składowe przyspieszenia drgań gruntu za pomocą bloku akcelerometrów posadowionego na betonowym podłożu w piwnicy domu jednorodzinnego przy ul. Folwarcznej w Lędzinach-Goławcu. Konstrukcja aparatury i jej oprogramowanie pozwalały na odczyt dwóch parametrów - maksimum wypadkowej składowych poziomych i maksimum wypadkowej wszystkich trzech składowych przyspieszenia drgań gruntu. Znajomość tych parametrów nie wystarczała do oceny wpływu drgań na obiekty budowlane na powierzchni. Oprogramowanie rejestratora nie pozwalało na właściwą interpretację otrzymanych zapisów, miedzy innymi z powodu braku możliwości filtrowania zapisanych przebiegów. 3. Rozwój rejestracji aparatura AMAX-99 We wrześniu 2003 roku Kopalnia zakupiła rejestrator typu AMAX-99, również produkcji GIG Katowice. W skład rejestratora wchodził czujnik (zespół akcelerometrów piezoelektrycznych), wzmacniacz sygnałów, cyfrowa aparatura rejestrująca na bazie komputera PC wyposażona w 12-bitową kartę przetwornika AC wraz z oprogramowaniem SEJSGRAM. Oprogramowanie umożliwiało szerszą niż dotychczas analizę rejestrowanych wstrząsów, pozwalając na filtrację sygnału. Aparatura wyposażona w system automatycznego wyzwalania zapisów wstrząsów pracowała w zakresie częstotliwości: 0,5 100 Hz z dynamiką rejestracji ok db i pozwalała rejestrować maksymalne amplitudy przyspieszeń do 3000 mm/s 2. Stanowisko pomiarowe zainstalowane zostało na terenie należącym do Urzędu Gminy Chełm Śląski, na betonowym postumencie związanym z gruntem (rys. 2). Zabudowa na zewnątrz budynku wymusiła zastosowanie osłony w postaci stalowej skrzyni chroniącej czujnik pomiarowy przed wpływem warunków zewnętrznych i dostępem osób niepowołanych. Lokalizacja stanowiska pomiarowego spowodowana była dużą liczbą zgłoszeń okolicznych mieszkańców o odczuciach wstrząsów towarzyszących eksploatacji pokładu 209 w bloku F oraz pokładu 207 w bloku E OG Lędziny I. Zarówno sposób prowadzenia obserwacji, jak i opracowanie wyników odbywały się zgodnie z wytycznymi zawartymi w instrukcji Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi na ochronę obiektów budowlanych wydanej przez GiG w 2000 r., która uzyskała pozytywną opinię Komisji do Spraw Ochrony Powierzchni przy Prezesie WUG. Zgodnie z zawartymi w Zasadach [5] i [6] zaleceniami do oceny odporności budynków należało stosować zasady klasyfikacji i skal zweryfikowanych doświadczalnie na terenach górniczych, charakteryzujących się Rys. 1. Obszar górniczy KWK Ziemowit Fig. 1. Mining area of Ziemowit coal mine

9 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 9 dużą aktywnością sejsmiczną. Jedną z takich skal była skala MSK-64, którą przyjęto do stosowania w KWK Ziemowit. Opracowanie zapisów rejestrowanych zjawisk sprowadzało się do wyznaczenia: maksymalnej wartość wypadkowej składowych przyspieszeń - a max maksymalnej wartości wypadkowej składowych przyspieszeń po odfiltrowaniu sygnału w paśmie 0,5-10 Hz - a max (zgodnie ze skalą MSK-64) stopnia intensywności drgań wg skali MSK-64. Rys. 2. Czujnik pomiarowy systemu AMAX-99 Fig. 2. Sensor of AMAX-99 system 4. Wprowadzenie skali GSI-GZW - rejestratory systemu AMAX-GSI Interpretacja uzyskanych wyników w oparciu o zaadaptowaną dla potrzeb górnictwa ośmiostopniową skalę MSK-64, stosowaną dotychczas dla trzęsień ziemi, która dla warunków górniczych została ograniczona do siedmiu stopni i wykorzystywała parametr przyspieszenia drgań podłoża w paśmie do 10 Hz, w wielu przypadkach nie pokrywała się z faktycznymi obserwacjami oddziaływania drgań gruntu na obiekty powierzchniowe. Najczęściej dochodziło do zawyżania skutków oceny drgań, kiedy to możliwość wystąpienia szkód przyporządkowana do określonego stopnia intensywności nie znajdowała odzwierciedlenia w faktycznym oddziaływaniu drgań na obiekty powierzchniowe. Rejestrowane wartości przyspieszeń wykraczały poza górną granicę VII stopnia skali, uznaną za maksymalną możliwą wartość w przypadku wstrząsów górniczych. Z problemem tym borykała się cała branża górnicza. Pojawiła się potrzeba stworzenia skali korelującej wyniki rzeczywistych rejestracji i skutków drgań pochodzących od wstrząsów na powierzchni terenu. W 2007 GIG przedstawił nowatorską, empiryczną Górniczą Skalę Intensywności GSI-GZW-2006 do oceny oddziaływania drgań sejsmicznych od wstrząsów górniczych na powierzchnie terenu w GZW. Skala opracowana została w oparciu o rzeczywiste rejestracje i stwierdzone skutki drgań gruntu na powierzchni. Materiałem badawczym dla jej twórców były między innymi zapisy z rejestratora AMAX-99 użytkowanego przez KWK Ziemowit w Chełmie Śląskim. Jako podstawowe parametry przyjęto wartość wypadkowej poziomej amplitudy prędkości drgań gruntu PGV Hmax oraz czas trwania składowej poziomej drgań t Hv. Jednocześnie jako pomocniczą wprowadzono skale opartą o maksymalne amplitudy przyspieszenia drgań w paśmie do 10 Hz PGA H10 i czas ich trwania t Ha. Skala GSI-GZW-2006 została zweryfikowana w 2012 roku [3]. Zachowano podstawowe założenia oceny intensywności wpływu drgań na obiekty powierzchniowe, wprowadzając modyfikacje w ich stopniowaniu. W 2008 roku skalę GSI-GZW wprowadzono do stosowania w KWK Ziemowit. Zabudowano dwa nowe stanowiska pomiarowe: w Chełmie Śląskim w sąsiedztwie fabryki wentylatorów FAWENT oraz na terenie Zespołu Szkół w Lędzinach-Goławcu. Stanowisko AMAX-99, dotychczas działające na terenie Urzędu Gminy Chełm Śląski, zostało zmodernizowane. Czujniki pomiarowe zamontowane zostały w budynkach, na ścianach fundamentowych lub posadzce. Wprowadzono do stosowania nową generację oprogramowania SEJSGRAM, które pozwala na bezpośrednią interpretację wyników pomiarów zgodnie ze skalą GSI. Nowe stanowiska pomiarowe zamontowano w rejonach potencjalnie najbardziej narażonych na wpływ wstrząsów górniczych na obiekty powierzchniowe. (rys. 3). Rys. 3. Sieć rejestratorów systemu AMAX-GSI w KWK Ziemowit Fig. 3. Network of measuring stations of the AMAX-GSI system in Ziemowit coal mine

10 10 Rys. 4. Czujnik rejestratora AMAX-GSI Fig. 4. Sensor of AMAX-GSI system W kolejnych latach dokonywano systematycznej rozbudowy sieci obserwacyjnej AMAX-GSI. W latach zainstalowano dwa stanowiska pomiarowe na obszarze miasta Imielin, dwa stanowiska pomiarowe w bezpośrednim sąsiedztwie Zbiornika Dziećkowice, po jednym w Lędzinach- Smardzowicach oraz na terenie Kopalni Ziemowit. Od roku 2014 ocenę wpływu drgań na obiekty powierzchniowe KWK Ziemowit prowadzi w oparciu o 5-stopniowe skale GSI GZWKW -2012: skalę prędkościową GSI GZWKW V oraz skalę przyspieszeniową (pomocniczą) GSI GZWKW A. Aparatura AMAX-GSI pracuje w zakresie częstotliwości: Hz (dla 3 db) z próbkowaniem w zakresie 1 Hz-100 khz, zapewniając dynamikę rejestracji ok db i pozwala na rejestrowanie przyspieszeń o maksymalnych amplitudach 3m/s 2 oraz prędkości o maksymalnych amplitudach do 0,2 m/s. Istotnym usprawnieniem systemu jest możliwość przesyłania danych za pomocą sieci GSM, co pozwala na niezwłoczne dokonanie analizy zapisów, bez konieczności odwiedzania stanowiska przez pracownika Stacji Geofizyki. Spośród 9 pracujących rejestratorów AMAX-GSI jeden zamontowano na terenie prywatnego budynku mieszkalnego. Pozostałe pracują w obiektach użyteczności publicznej lub innych stanowiących część infrastruktury komunalnej. Rejestratory zainstalowane na stanowiskach pomiarowych zaprojektowano jako bezobsługowe. Realizowane są jednak okresowe kontrole stanowisk oraz doraźne wizyty pracowników Stacji Geofizyki spowodowane np. brakiem łączności ze stanowiskiem pomiarowym. Zdecydowana większość problemów związanych z działaniem rejestratorów AMAX-GSI leży po stronie oprogramowania komputera: systemu operacyjnego oraz oprogramowania modemów transmisji GSM. Dotychczas stosowana transmisja GSM jest wąskim gardłem systemu. Ponadto rejestratory zasilane z ogólnodostępnej sieci 230V narażone są na przerwy w pracy wynikłe z braku zasilania. Z tego względu wydaje się zasadne zastosowanie urządzeń typu UPS, które w połączeniu z odpowiednimi filtrami eliminującymi zakłócenia sieci zasilającej zapewnią bezprzerwowe działanie rejestratorów. Dział Tąpań KWK Ziemowit, który sprawuje pieczę nad siecią rejestratorów podjął już stosowne działania w tym kierunku. Kilkuletnie doświadczenia w eksploatacji systemu zaowocowały również wprowadzeniem innych rozwiązań poprawiających jakość obsługi, między innymi oprogramowania pozwalającego na zmianę nazw plików bezpośrednio po zapisie rejestrowanego zjawiska, które umożliwia jednoznaczną identyfikację stanowiska pomiarowego, z którego pochodzi zarejestrowany wstrząs. Analiza zapisów zarejestrowanych na stanowiskach pomiarowych obejmuje wyznaczenie: maksymalnej wartości wypadkowej składowych poziomych prędkości PGV Hmax, czasu trwania wstrząsu, stopnia intensywności drgań wg. skali podstawowej- prędkościowej maksymalnej wartości wypadkowej składowych poziomych przyspieszeń po odfiltrowaniu sygnału w paśmie 0,5-10 Hz PGA H10, stopnia intensywności drgań wg. skali pomocniczej przyspieszeniowej. W latach na stanowiskach AMAX-GSI zarejestrowano łącznie ponad 8,7 tys. zapisów będących rezultatem wystąpienia ponad 4,3 tys. wstrząsów górniczych z obszaru eksploatacji KWK Ziemowit i KWK Piast. Największą liczbę rejestracji zapisano na stanowiskach pomiarowych nr 1 i nr 3 w Chełmie Śląskim (FAWENT i Urząd Gminy). Wynika to po części z faktu, że te stanowiska są jednymi z najdłużej działających, a po części z lokalizacji sąsiadującej z generującą okresowo wysoką aktywność sejsmiczną eksploatacją pokładu 209 w blokach F i D oraz pokładu 207 w bloku E, prowadzoną przez KWK Ziemowit i eksploatacji pokładów 207 oraz 209, prowadzonej w parceli XV przez KWK Piast. Dotychczas (marzec 2014 roku) jednokrotnie zanotowano na stanowiskach pomiarowych przekroczenie IV stopnia intensywności drgań (wg skali GSI GZWKW -2012V). Miało to miejsce na stanowisku nr 2 (Lędziny-Goławiec) w wyniku wstrząsu o energii 4x10 7 J z rejonu ściany 904 w pokładzie 209, którego ognisko zlokalizowano w odległości ok. 370 m od stanowiska pomiarowego (tabela 1). Zarejestrowane prędkości (60,3 mm/s) oraz przyspieszenia (1364,5 mm/s 2 ) drgań gruntu z uwzględnieniem czasu ich trwania klasyfikują ten wstrząsy w IV stopniu intensywności oddziaływania skali GSI GZWKW V oraz GSI GZWKW A (wg obowiązującej wówczas skali GSIGZW III stopień intensywności oddziaływania). Wyniki rejestracji na stanowisku nr 3 w odległości ok. 2,85 km wskazują zgodnie z oczekiwaniami na gwałtowny spadek wartości prędkości i przyspieszeń drgań gruntu i pozwalają sklasyfikować intensywność jego oddziaływania na I stopień wg skal GSI GZWKW W wyniku wstrząsu stwierdzono uszkodzenia w czterech budynkach. Odległość tych obiektów od epicentrum wynosiła od około 1000 do około 1600 m. Nie stwierdzono uszkodzeń elementów konstrukcyjnych budynków, będących bezpośrednim skutkiem tego wstrząsu, które stwarzałyby zagrożenie dla bezpieczeństwa obiektów. Ponadto dwukrotnie odnotowano przekroczenia progu III stopnia intensywności oddziaływania wg skali GSI GZWKW V, które miały miejsce w wyniku wstrząsu o energii 2x10 7 J z rejonu ściany 904 (tabela 4. 2) oraz regionalnego wstrząsu o energii 3x10 9 J z dnia roku, który wystąpił w rejonie ściany 399 w pokładzie 209 eksploatowanym przez KWK Piast (tabela 4.3). W przypadku wzmiankowanych wstrząsów z rejonu ściany 904 o energiach 4E7 (4 przypadki stwierdzonych uszkodzeń niekonstrukcyjnych) i 2E7 J (3 zgłoszenia o uszkodzeniach w budynkach brak stwierdzonych szkód) zauważyć można prawidłowość wzmiankowaną przez autorów skali GSI GZWKW -2012, że w przypadku czasów poniżej 1,5 s pomierzony poziom drgań osiąga wyższy stopień intensywności niż wskazują na to skutki w budynkach [2]. Pozostałe rejestracje klasyfikują się w II, a w zdecydowanej większości w I i zerowym stopniu intensywności oddziaływania, co pokrywa się z rzeczywistym brakiem negatywnych skutków na powierzchni.

11 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 11 Tabela 1. Parametry drgań gruntu po wstrząsie o energii 4x10 7 J z dnia r. Table 1. Parameters of ground vibration energy from the shock of 4x10 7 J on 17 November 2009 Stanowisko PGV Hmax mm/s t Hv s Stopień* PGA H10 mm/s 2 t Ha s Stopień** Odległość, m Stopień wg skali MSK-64 St. nr 2 60,3 1,07 IV 1364,5 0,88 IV 368 VIII St. nr 3 6,3 5,08 I 160 4,28 I 2853 V * stopień wg skali GSI GZWKW V ** stopień wg skali GSI GZWKW A * degree acc. to the GSIGZWKW-2012-V scale ** degree acc. to the GSIGZWKW-2012-A scale Tabela 2. Parametry drgań gruntu po wstrząsie o energii 2x10 7 J z dnia r. Table 2. Parameters of ground vibration energy from the shock of 4x10 7 J on 5 September 2008 Stanowisko PGV Hmax mm/s t Hv s Stopień* PGA H10 mm/s 2 t Ha s Stopień** Odległość, m Stopień wg skali MSK-64 St. nr 1 1,5 5, ,8 4, III St. nr 2 44,4 1,40 III 1284,2 0,57 IV 223 VIII St. nr 3 2,0 5, ,4 5, III * stopień wg skali GSI GZWKW V ** stopień wg skali GSI GZWKW A * degree acc. to the GSIGZWKW-2012-V scale ** degree acc. to the GSIGZWKW-2012-A scale Tabela 3. Parametry drgań gruntu po wstrząsie o energii 5x10 9 J z dnia r. Table 3. Parameters of ground vibration energy from the shock of 3x10 9 J on 9 February 2010 Stanowisko PGV Hmax mm/s t Hv s Stopień* PGA H10 mm/s 2 t Ha s Stopień** Odległość, m Stopień wg skali MSK-64 St. nr 1 8,2 4,97 I 220,2 4,04 I 2420 V St. nr 2 8,7 14,9 I 180,4 3,93 I 3490 V St. nr 3 32,5 4,14 III 433,6 2,86 III 1210 VI * stopień wg skali GSI GZWKW V ** stopień wg skali GSI GZWKW A * degree acc. to the GSIGZWKW-2012-V scale ** degree acc. to the GSIGZWKW-2012-A scale W celach porównawczych w tabelach (tabela 1-3) umieszczono klasyfikację analizowanych wstrząsów wg skali MSK-64. Wartości przyspieszeń drgań gruntu po wstrząsach o energiach 4E7 J oraz 2E7 J wykraczają poza górny zakres VII stopnia intensywności (1000 mm/s 2 ), przyjęty dla górnictwa za maksymalny [1] i odpowiadają VIII stopniowi tej skali, co zgodnie z jej interpretacją wskazuje na drgania niszczące. W oczywisty sposób nie znalazło to odzwierciedlenia w opisanych skutkach. Wyniki prowadzonych w latach rejestracji prędkości drgań gruntu przedstawiono na rysunkach Rys. 5. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 1 (Chełm Śląski- FAWENT) - skala GSIG- ZWKW-2012-V (od 2008 roku) Fig. 5. Results of ground vibration speed recording at position number 1 (Chelm Slaski - FAWENT) GSIGZWKW V scale (since 2008) Rys. 6. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 2 (Lędziny-Goławiec) - skala GSIGZWKW V (od 2008 roku) Fig. 6. Results of ground vibration speed recording at position number 2 (Ledziny-Golawiec) GSIGZWKW-2012-V scale (since 2008)

12 12 Rys. 7. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 3 (Chełm Śląski Urząd Gminy) - skala GSIGZWKW-2012-V (od 2008 roku) Fig. 7. Results of ground vibration speed recording at position number 4 (Chelm Slaski Municipal Office) GSIGZ- WKW-2012-V scale (since 2008) Rys. 8. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 4 (Imielin - Biblioteka) - skala GSIGZWKW V (od 2010 roku) Fig. 8. Results of ground vibration speed recording at position number 4 (Imielin-Library) GSIGZWKW-2012-V scale (since 2010) Rys. 9. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 5 (Imielin Szyb WII) - skala GSIGZWKW V (od 2011 roku) Fig. 9. Results of ground vibration speed recording at position number 5 (Imielin-Shaft WII) GSIGZWKW-2012-V scale (since 2011) Rys. 10. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 6 (Smardzowice) - skala GSIGZWKW V (od 2012 roku) Fig. 10. Results of ground vibration speed recording at position number 6 (Smardzowice) GSIGZWKW-2012-V scale (since 2012) Rys. 11. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 7 (Dziećkowice Pompownia) - skala GSI GZWKW V (od 2012 roku) Fig. 11. Results of ground vibration speed recording at position number 7 (Dzieckowice Pumping station) GSIGZWKW-2012-V scale (since 2012) Rys. 12. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 8 (Dziećkowice - Zapora) - skala GSI G V (od 2013 roku) ZWKW Fig. 12. Results of ground vibration speed recording at position number 8 (Dzieckowice Dam) GSIGZWKW V scale (since 2013)

13 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 13 Rys. 13. Wyniki rejestracji prędkości drgań gruntu na stanowisku numer 9 (KWK Ziemowit ) - skala GSI GZWKW V (od 2013 roku) Fig. 13. Results of ground vibration speed recording at position number 9 ( Ziemowit coal mine) GSIGZ- WKW-2012-V scale (since 2013) korelację między zarejestrowanymi wartościami parametrów drgań gruntu i ich rzeczywistym oddziaływaniem na obiekty powierzchniowe niż stosowana wcześniej skala MSK-64. Rejestratory systemu AMAX-GSI pracujące w sieci obserwacyjnej KWK Ziemowit wraz z zastosowanym oprogramowaniem SEJSGRAM pozwalają na ciągły monitoring parametrów drgań gruntu. Elementem wymagającym udoskonalenia jest niewątpliwie system zdalnej transmisji plików, obecnie realizowany przez sieć GSM, który stanowi najbardziej awaryjną część całej sieci stanowisk powierzchniowych i często eliminuje możliwość niezwłocznej analizy wyników. Należy dążyć do możliwie pełnego pokrycia siecią rejestratorów obszaru objętego przypuszczalnym wpływem oddziaływania wstrząsów na powierzchnię w celu uzyskania rzeczywistych parametrów drgań gruntu. Rozszerzenie sieci stanowisk daje możliwość wykreślenia izolinii rozkładu przyspieszeń i prędkości drgań w oparciu o dane z rejestratorów. Instalacja rejestratorów na terenach, z których pochodzi znaczna liczba zgłoszeń od mieszkańców spełnia również społeczną rolę, zwracając uwagę na zainteresowanie kopalni wpływem odczuwanych przez lokalną ludność wstrząsów na infrastrukturę w ich otoczeniu. 5. Podsumowanie Właściwe oszacowanie wpływu wstrząsów górniczych na powierzchnię terenu jest tematem trudnym i złożonym. Niejednokrotnie jest źródłem sporów i kontrowersji pomiędzy mieszkańcami, administracją lokalną a zakładami górniczymi z powodu rozbieżności pomiędzy odczuciami mieszkańców i rzeczywistym zakresem ewentualnych szkód na powierzchni terenu powstałych w wyniku wstrząsów górniczych. Z tego względu prowadzenie obserwacji powierzchniowych i ich właściwa interpretacja do oceny wpływu wstrząsów na budynki i ludzi jest niezwykle istotna. Monitoring drgań gruntu prowadzony przez KWK Ziemowit na stanowiskach na powierzchni terenu w istotny sposób wspomaga ocenę wpływu wstrząsów górniczych na obiekty powierzchniowe poprzez dostarczanie rzeczywistych wartości parametrów drgań gruntu. Doświadczenia KWK Ziemowit pozwalają stwierdzić, że skala GSI-GZW-2006 i jej rozwinięcie GSI GZWKW , wykorzystujące jako jeden z parametrów czas trwania wstrząsu, wykazują znacznie lepszą Literatura 1. Dubiński J.: Prognoza oddziaływania wstrząsów górniczych na obiekty powierzchniowe położone na OG Lędziny I na lata (Praca niepublikowana) Dubiński J. i Zespół: Skala oceny oddziaływań wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego na powierzchnię dla obszaru kopalń Kompanii Węglowej. Etap V kopalnie nadwiślańskie. Praca naukowo-badawcza, Dubiński J. i Zespół: Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w zakładach górniczych Kompanii Węglowej S.A. na obiekty budowlane i ludzi. Katowice Główny Instytut Górnictwa: Cyfrowy rejestrator przyspieszeń CRP-97. Dokumentacja pracy badawczo-usługowej, Katowice Główny Instytut Górnictwa: Zasada działania oraz instrukcja obsługi rejestratora drgań AMAX Główny Instytut Górnictwa: Zasada działania rejestratora drgań AMAX- GSI. Instrukcja obsługi, dokumentacja techniczno-ruchowa.

14 14 UKD : /84: Korelacja oceny oddziaływania drgań według skali GSI-2004/11 z uszkodzeniami budynków po wstrząsach górniczych w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym Correlation of the GSI-2004/11 scale with building damage caused by mining tremors in Legnica-Głogow Copper Region Dr inż. Izabela Jaśkiewicz-Proć*) Treść: Jedną z konsekwencji podziemnej eksploatacji rudy miedzi w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym (LGOM) są podziemne wstrząsy górnicze. Występowanie zjawisk dynamicznych łączy się z oddziaływaniem ich na powierzchnię terenu, a co za tym idzie wiąże się z występowaniem szkód górniczych w obiektach budowlanych. Celem artykułu jest analiza uszkodzeń budynków na terenie górniczym po dużych wstrząsach górniczych oraz porównanie ich ze wskazaniami Górniczej Skali Intensywności (GSI-2004/11). W tym celu wykorzystane zostały dane pomiarowe drgań, przypisane im stopnie zgodnie z procedurami skali GSI-2004/11 oraz rzeczywiste obserwacje zachowania się obiektów po wstrząsach górniczych, sporządzane na podstawie protokołów z przeglądów po zaistniałych wstrząsach górniczych. Uwzględniając aktualny stan obiektów budowlanych, artykuł ma charakter poglądowy i informujący o zgodności oceny drgań gruntu według empirycznej skali GSI-2004/11 z zaistniałymi uszkodzeniami w budynkach oraz o problemach w ocenie poszczególnych przypadków. Abstract: Mining tremors are one of the consequences of underground exploitation of copper ore in Legnica-Głogow Copper Region. The occurrence of dynamic phenomena affects the surface area and results in building damages. The aim of this paper is to analyze the building damages on the surface after mining tremors and to compare the obtained results with the mining intensity scale. The study makes use of the tremor measurement data, their assigned marks, according to the procedures of the GSI-2004/11 scale, and the observation records after mining tremors that are prepared on the basis of the protocols. Taking into account the current conditions of building, the paper is rather a survey that provides information on reliability of the empirical scale GSI-2004/11 and certain problems with assessment of individual cases. Słowa kluczowe: dynamiczne oddziaływanie drgań, szkody górnicze Key words: dynamic impact of vibration, mining damages 1. Wprowadzenie Do oceny wpływu oddziaływania drgań na istniejącą zabudowę powierzchni terenu w warunkach Legnicko Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM) zastosowano empiryczną górniczą skalę intensywności sejsmicznej GSI-2004/11. Skala ta podaje jednolite procedury do oceny wpływu oddziaływania drgań na budynki, ludzi oraz kwalifikuje uciążliwość użytkowania obiektów budowlanych. Opracowana skala pozwala wyznaczyć stopnie intensywności drgań, a na tej podstawie może określić spodziewane szkody w budynkach. Celem artykułu jest porównanie stopni intensywności drgań wyznaczonych w oparciu o skalę GSI-2004/11 z rzeczywistymi uszkodzeniami budynków, jakie zaistniały po wstrząsach górniczych na terenie LGOM. Bazując na materiałach dotyczących wyników przeglądów z budynków, porównano wskazania skali z rzeczywistymi uszkodzeniami po wstrząsach górniczych. 2. Górnicza skala intensywności sejsmicznej GSI- 2004/11 Podstawowymi parametrami w stosowanej skali GSI- 2004/11, jakie określa się na podstawie zapisów sejsmicznych drgań są następujące parametry [1,2,4]: - maksymalna amplituda prędkości drgań poziomych, PGV Hmax,, wyznaczana jako poziome maksimum długości wektora drgań gruntu; maksymalna amplituda przyspieszenia drgań poziomych w paśmie częstotliwości do 10 Hz, PGA H10, wyznaczana, jako poziome maksimum długości wektora drgań gruntu; czas trwania składowej poziomej prędkości drgań zarejestrowany na sejsmogramie t HV, wyznaczany pomiędzy momentami czasowymi, kiedy intensywność Ariasa (określona wzorem 2.1) osiąga 5% i 95% swojej maksymalnej wartości (2.1) * ) KGHM Cuprum, Wrocław

15 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 15 gdzie: V x (t) sejsmogram prędkości drgań zarejestrowany na składowej poziomej x, V y (t) sejsmogram prędkości drgań zarejestrowany na składowej poziomej y, t V całkowity czas trwania zapisu prędkości drgań; - czas trwania składowej poziomej przyspieszenia drgań zarejestrowany na akcelerogramie t Ha, wyznaczany pomiędzy momentami czasowymi, kiedy intensywność określona wzorem (określona wzorem 2.2) osiąga 5% i 95% swojej maksymalnej wartości (2.2) gdzie: a x (t) akcelerogram drgań zarejestrowany na składowej poziomej x poddany filtracji dolnoprzepustowej 10 Hz, a y (t) akcelerogram drgań zarejestrowany na składowej poziomej y poddany filtracji dolnoprzepustowej 10 Hz, t A całkowity czas trwania zapisu przyspieszenia drgań. Podstawową skalą empiryczną do oceny intensywności drgań jest skala GSI-2004/11-V, oparta na amplitudzie prędkości drgań poziomych PGV Hmax oraz czasie ich trwania t HV. Skalami pomocniczymi jest: skala GSI-2004/11-A, wykorzystująca amplitudę przyspieszenia drgań poziomych PGA H10 i czas trwania t Ha oraz skala GSI-2004/11-S, bazująca na parametrze przyspieszeniowego spektrum odpowiedzi. Każda skala uwzględnia 4 stopnie intensywności drgań ( od stopnia 0 do stopnia III), dla których opisane zostały intensywności oddziaływania drgań na budynki oraz intensywność odczuwania tych drgań przez ludzi. Należy podkreślić, że wpływy drgań podłoża na obiekty budowlane zasadniczo zależą od ich stanu technicznego oraz wcześniejszych zabezpieczeń budynków na wstrząsy górnicze. 3. Uszkodzenia budynków po wstrząsach górniczych w obszarze górniczym ZG Rudna 3.1. Czynniki wpływające na szkodliwość drgań Podstawowym czynnikiem wpływającym na szkodliwość drgań na zabudowę jest wartość energii wstrząsu sejsmicznego, odległość od ogniska i litologia oraz budowa warstw przypowierzchniowych. Uszkodzenia w budynkach występują od wstrząsów o energiach rzędu E6, E7, E8 i E9 J. Rozkład wartości rejestrowanych drgań wykazuje pewną kierunkowość w zależności od budowy geologicznej. Decydującym elementem oddziaływującym na zabudowę są parametry drgań amplitudy prędkości i przyspieszenia drgań oraz czas trwania. Przyczynia się on do występowania drgań rezonansowych budynku. Z przeprowadzonych analiz wynika, że nawet pojedynczy o dużej wartości amplitudy prędkości lub przyspieszeń pik nie jest w stanie wywołać odpowiedzi dynamicznej konstrukcji budowlanej [4]. W zależności od istniejącej konstrukcji budowlanej obserwuje się różne wpływy drgań na istniejące budowle. Zabudowę powierzchni terenu ZG Rudna stanowią budynki posadowione w miejscowościach zabudowy wiejskiej, charakteryzujące się zróżnicowanym wiekiem istnienia, budynki typu willowego oraz budynki wielkopłytowe (4-, 5- i 11-kondygnacyjne) [2,3,5]. Pojawienie się szkód górniczych zależy od stanu technicznego, wieku budynku i stopnia zużycia naturalnego. Wszystkie wymienione czynniki determinują zróżnicowane oddziaływanie wstrząsów górniczych na budynki Korelacja stopni intensywności skali GSI-2004/11 z odnotowanymi uszkodzeniami budynków Podstawę przeprowadzenia korelacji był zbiór parametrów drgań zarejestrowanych na poszczególnych powierzchniowych stanowiskach sejsmometrycznych oraz opis uszkodzeń uznanych podczas przeglądów technicznych, przeprowadzonych po zaistnieniu wstrząsów. Zgromadzony materiał wraz z opisem szkód górniczych pochodzi z pracy dotyczącej weryfikacji skali GSI-2004 [3]. Poniżej przedstawiono wyniki przeprowadzonych obserwacji przez kopalniane służby ds. szkód górniczych i odnotowane uszkodzenia w budynkach w latach Wszystkie wstrząsy górnicze wraz z informacją o uszkodzeniach po przeglądach posegregowane zostały według stopnia intensywności drgań według skali GSI-2004/11-V w zależności od odległości epicentralnej R e w grupach: do 500 m; m; m; większej niż 2000 m Klasyfikacja wpływu drgań dla 0 stopnia intensywności a) R e < 500 W odległości epicentralnej do 500 m zebrano dane z 6 przeglądów budynków wykonanych po wystąpieniu wstrząsów o energii sejsmicznej rzędu E6 J. Wszystkie zarejestrowane drgania według skali GSI-2004/11-V wykazały 0 stopień intensywności, a według skali GSI-2004/11-A w 3 przypadkach wystąpił I stopień intensywności. Nie stwierdzono również uszkodzeń w budynkach (tab.1). Tabela 1. Zestawienie danych dla stopnia 0 według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej do 500 m Table 1. Summary of parameters for 0 degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance up to 500 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odle. epicen., R e, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Trzebcz ,60E I 0 brak Trzebcz ,60E I 0 brak Guzice ,60E I 0 brak Guzice ,30E brak Guzice ,50E brak Guzice ,20E brak

16 16 b) R e (500, 1000) W przedziale od 500 m do 1000 m zgromadzono informacje z 19 przeglądów budynków wykonanych po wstrząsach sejsmicznych, z czego 2 pochodzą od zjawiska o energii rzędu E7 J, a pozostałe po wstrząsach o energii E6 J. Zgodnie z górniczą skalą GSI- 2004/11-V drgania charakteryzowały się zerowym stopniem intensywności, natomiast według skali GSI-2004/11-A 7 zjawiskom przypisano I stopień intensywności. Po przeprowadzonych przeglądach nie stwierdzono żadnych uszkodzeń (tab.2.b). c) R e (1000, 2000) W tym zbiorze danych zebrano 14 rejestracji drgań, z czego 5 pochodziło od wstrząsów o energii E6 J, 8 od wstrząsów E7 J oraz 1 od wstrząsu E8 J. W tym przedziale odległości epicentralnej zarówno według prędkości, jak i przyspieszenia drgania zakwalifikowano do 0 stopnia intensywności drgań zgodnie ze skalą GSI-2004/11 (tab.3.1.c). Tabela 2. Zestawienie danych dla stopnia 0 według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 500 do 1000 m Table 2. Summary of parameters for 0 degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 500 and 1000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Biedrzychowa ,10E brak Guzice ,70E I 0 brak Trzebcz ,60E I 0 brak Guzice ,40E brak Biedrzychowa ,00E I 0 brak Biedrzychowa ,10E brak Biedrzychowa ,90E I 0 brak Trzebcz ,10E brak Guzice ,00E brak Guzice ,60E brak Trzebcz ,50E I 0 brak Guzice ,40E I 0 brak Guzice ,20E I 0 brak Żuków ,30E brak Komorniki ,10E brak Biedrzychowa ,20E brak Moskorzyn ,40E brak Biedrzychowa ,90E brak Moskorzyn ,90E brak Tabela 3. Zestawienie danych dla stopnia 0 według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 1000 do 2000 m Table 3. Summary of parameters for 0 degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 1000 and 2000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Guzice ,00E brak Biedrzychowa ,00E brak Moskorzyn ,60E brak Biedrzychowa ,20E brak Trzebcz ,10E br ak Polk. ul.akacjowa ,20E brak Biedrzychowa ,60E brak Trzebcz ,60E brak Biedrzychowa ,20E brak Guzice ,60E brak Moskorzyn ,00E brak Guzice ,10E brak Moskorzyn ,00E brak Pieszkowice ,60E brak

17 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 17 d) R e > 2000 W tej odległości epicentralnej zebrano informację z 2 przeglądów po wstrząsach górniczych o energii rzędu E7 i E8 J (tab.4.d). Podsumowanie uzyskanych wyników dla 0 stopnia intensywności Stopień 0 w uszkodzeniach budowlanych charakteryzuje się tym, że wstrząsy górnicze nie powodowały uszkodzeń w budynkach, a uciążliwość ich generalnie była nieodczuwalna. Niezależnie od energii sejsmicznej, jaka była emitowana przez górotwór, czy też od odległości epicentralnej, prawie we wszystkich przypadkach nie odnotowano uszkodzeń po wstrząsach górniczych, mimo że 27 % rejestracji drgań gruntu z poszczególnych stanowisk wykazało I stopień według skali GSI-2004/11-A. W analizowanym zbiorze rejestracji drgań w jednym przypadku stwierdzono uszkodzenia nieadekwatne dla stopnia Klasyfikacja wpływu drgań dla I stopnia intensywności a) R e < 500 W odległości epicentralnej do 500 m zebrano dane z 13 przeglądów, z czego 2 wykonano po zaistnieniu wstrząsów górniczych o energii rzędu E6 J, 9 po wstrząsach E7 J i 1 po wstrząsie E8 J. Stopień I intensywności pokrywał się ze stopniem I wyznaczonym w oparciu o skale GSI-2004/11-A. Zarejestrowane drgania zarówno według skali GSI-2004/11-V, jak i według skali GSI-2004/11-A wykazały I stopień intensywności (tab.5). W 9 przypadkach nie stwierdzono uszkodzeń; w 4 przypadkach powstałe uszkodzenia charakteryzują się intensyfikacją szkód, co jest charakterystyczne dla stopnia I. b) R e (500, 1000) W przedziale epicentralnym od 500 do 1000 m zgromadzono informację z 36 przeglądów stanu zabudowy wykonanych po zaistnieniu wstrząsów górniczych o energiach sejsmicznych: E6 J (10 przeglądów), E7 J (25 przeglądów) i E8 J (1 przegląd). Wartości zarejestrowanych drgań w tym zbiorze odpowiadały I stopniowi intensywności według skali GSI-2004/11-V. Natomiast według skali GSI-2004/11-A w 3 przypadkach drgania zaliczono do II stopnia intensywności (tab. 6.). Tabela 4. Zestawienie danych dla stopnia 0 według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 1000 do 2000 m Table 4. Summary of parameters for 0 degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance of over 2000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Polk. ul. Sosnowa ,10E brak Polk. ul..3-go Maja ,10E I I Odspojenie i wybrzuszenie fragmentu płytek ceramicznych Tabela 5. Zestawienie danych dla stopnia I według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej do 500 m Table 5. Summary of parameters for I degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance up to 500 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Trzebcz ,60E I 0 brak Biedrzychowa ,90E I 0 brak Biedrzychowa ,30E I I Intensyfikacja uszkodzeń; spadł telewizor; odpadniecie fragmentu zaprawy przy kominie Trzebcz ,00E I I Intensyfikacja uszkodzeń Trzebcz ,00E I 0 brak Polk. ul. Sosnowa ,50E I 0 brak Polk. ul. Sosnowa ,20E I 0 brak Komorniki ,80E I 0 brak Biedrzychowa ,80E I 0 brak Guzice ,90E I I Intensyfikacja uszkodzeń poziomych zarysowań Guzice ,60E I 0 brak Guzice ,20E I I Intensyfikacja uszkodzeń; zarysowania wypraw malarskich i tynkowych; drobne rysy przy otworach drzwiowych Guzice ,80E I 0 brak

18 18 Tabela 6. Zestawienie danych dla stopnia I według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 500 do 1000 m Table 6. Summary of parameters for I degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 500 and 1000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odle. epicen., Re, m Stopień wg skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Trzebcz ,60E I 0 brak Biedrzychowa ,00E I 0 brak Polkowice miasto 40 adresów ,10E I I/II Intensyfikacja uszkodzeń; liczne zarysowania na tynkach na styku prefabrykatów ściennych; odspojenie płytek glazurowanych od podłoża; zarysowania pionowe i poziome; spadnięcie płytki ze ścian; wypadnięcie szyby z segmentu meblowego; spadnięcie perfum; naczyń szklanych; spadnięcie z półek sklepowych artykułów spożywczych; pęknięcie szyby w drzwiach wewnętrznych; rysy na stropie; opadnięcie tynku; odpadnięcie ze stropów wypraw tynkarskich; zarysowania na suficie Trzebcz ,80E I 0 brak Biedrzychowa ,30E I 0 brak Trzebcz ,00E I I Intensyfikacja uszkodzeń: okrojenie faset; zarysowania ściany szczytowej Biedrzychowa ,00E I 0 brak Trzebcz ,10E II I/II Odspojenie fragmentu i wybrzuszenie płytek glazurowych; intensyfikacja uszkodzeń Trzebcz ,90E I 0 brak Trzebcz ,60E I II Odpadnięcie płatów tynku; zarysowania i pęknięcia tynków Biedrzychowa ,10E I 0 brak Trzebcz ,20E II II Widoczne liczne zarysowania; intensyfikacja zarysowań na kominie; odpadnięcie gipsowej wyprawy Trzebcz ,20E I 0 brak Trzebcz ,60E I 0 brak Trzebcz ,50E I 0 brak Trzebcz ,50E II I Intensyfikacja zarysowań i pęknięcia na ścianach Biedrzychowa ,90E I 0 brak Guzice ,30E I 0 brak Guzice ,20E I 0 brak Trzebcz ,30E I 0 brak Trzebcz ,70E I 0 brak Guzice ,00E I 0 brak Guzice ,30E I I Intensyfikacja uszkodzeń; rozluźnienie kamieni w dolnej części budynku i powysuwane dachówki Guzice ,70E I 0 brak Guzice ,30E I 0 brak Trzebcz ,50E I 0 brak Guzice ,40E I 0 brak Guzice ,30E I 0 brak Guzice ,30E I 0 brak Guzice ,40E I I Wypadnięcie pojedynczej cegły i uszkodzenie samochodu Komorniki ,30E I 0 brak Trzebcz ,30E I 0 brak Trzebcz ,10E I 0 brak Trzebcz ,60E I II Odpadnięcia i rozluźnienie dachówek Guzice ,60E I 0 brak Komorniki ,30E I 0 brak Uszkodzenia występowały w 25% przypadkach. W większości była to intensyfikacja uszkodzeń, charakterystyczna dla I stopnia intensywności drgań, a także: wypadnięcia cegieł, dachówek, odpadnięcie płatów tynku, zarysowania oraz rozluźnienie komina. c) R e (1000, 2000) W tym zbiorze zebrano 7 przeglądów po wstrząsach górniczych, a wśród nich 6 pochodzi od zjawiska E7 J, a 1 E8 J. Trzy rejestracje uzyskały 0 stopień klasyfikacji według skali GSI-2004/11-A. W zbiorze tym zebrano dane z 7 przeglądów

19 Nr 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 19 przeprowadzonych po wstrząsach górniczych, z których 6 wykonano po wystąpieniu zjawisk o energii rzędu E7 J, a 1 po wstrząsie o energii E8 J. Wartości zarejestrowanych drgań odpowiadały I stopniowi intensywności według skali GSI-2004/11-V, natomiast według skali GSI-2004/11-A w 3 przypadkach drgania zaliczono do 0 stopnia intensywności (tab.7). d) R e > 2000 W odległości większej niż 2000 m zebrano dane z 5 przeglądów przeprowadzonych po wstrząsach górniczych o energiach: E7 J (1 zjawisko), E8 J ( 3 zjawiska) i E9 J (1 zjawisko). Zarejestrowane drgania według skali GSI-2004/11-V odpowiadały dla wszystkich przypadków I stopniowi intensywności, a według skali GSI-2004/11-A w jednym przypadku drgania wykazały II stopień intensywności (tab.8). Poza intensyfikacją wcześniej zaistniałych uszkodzeń stwierdzono uszkodzenia tj.: pęknięta szyba, pęknięcie nadproża, odspojenie fragmentu muru. Stopień intensywności według skutków określono dla 4 przypadków jako I, a dla jednego jako II. Podsumowanie uzyskanych wyników I stopnia intensywności Zarejestrowane drgania według skali GSI-2004/11-V odpowiadające I stopniowi, w odniesieniu do stwierdzonych uszkodzeń pokrywały się w większości obserwacji (88%) z I stopniem wyznaczonym według skali GSI-2004/11-A. W 72% przypadków obserwacje charakteryzowały się brakiem uszkodzeń. W 15% uszkodzenia uległy intensyfikacji. Rozpatrywane wstrząsy górnicze wywołały uszkodzenia, tj.: odspojenie tynków, pęknięcia nadproży, wypadnięcie pojedynczych cegieł. Na podstawie analizowanego zbioru danych stwierdzono, że w 6 przypadkach miały miejsce uszkodzenia właściwe dla stopnia II, natomiast w bliskich odległościach epicentralnych intensyfikacja uszkodzeń pojawiła się przy wstrząsach o energiach 1,0 E8 J, 2,3 E8 J, 2,2 E7 J i 1,9 E7 J. W dalszych odległościach, szczególnie dla ognisk wstrząsów znajdujących się w odległości epicentralnej większej niż 1000 m, decydujące znaczenie miały wstrząsy o najwyższych energiach sejsmicznych Klasyfikacja wpływu drgań dla II stopnia intensywności a) R e < 500 W bardzo bliskiej odległości od epicentrum zarejestrowano 3 wstrząsy górnicze, których parametry drgań zostały zakwalifikowane do II stopnia intensywności według skali GSI-2004/11-V. Jedna rejestracja drgań pochodzi od zjawiska o energii E8 J, a dwie od zjawiska o energii E7. Drgania pochodzące od wstrząsów o energii E7 wykazały I stopień intensywności według skali GSI-2004/11-A (tab.9). Tabela 7. Zestawienie danych dla stopnia I według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 1000 do 2000 m Table 7. Summary of parameters for I degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 1000 and 2000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odle. epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Polkowice miasto ,50E brak Polkowice miasto ,20E brak Moskorzyn ,30E brak Moskorzyn ,40E I 0 brak Guzice ,00E I 0 brak Trzebcz ,60E I 0 brak Trzebcz ,60E I 0 brak Tabela 8. Zestawienie danych dla stopnia I według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 1000 do 2000 m Table 8. Summary of parameters for I degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance of over 2000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odle. epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Trzebcz ,90E I 0/I Intensyfikacja licznych zarysowań Trzebcz ,80E I 0 brak Polkowice ul. Sosnowa ,20E I I Intensyfikacja uszkodzeń Polkowice ul. Sosnowa ,50E I I Pęknięta szyba w oknie Komorniki ,50E II II Pęknięcie nadproża ceglanego wraz z odspojeniem fragmentu muru; uszkodzenia w postaci wyruszeń tynków; szpachli gipsowych; okrojenia faset

20 20 Tabela 9. Zestawienie danych dla stopnia II według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej do 500 m Table 9. Summary of parameters for II degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance up to 500 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Biedrzychowa ,60E I 0 brak Biedrzychowa ,30E I 0 brak Biedrzychowa ,20E II I/II Intensyfikacja uszkodzeń; liczne zarysowania ukośne i pionowe; odpryski szpachli i farby; spadnięcie przedmiotów na podłogę; spadnięcie pojedynczych dachówek Tylko w jednym przypadku uszkodzenie zakwalifikowane zostało do II stopnia intensywności drgań. b) R e (500, 1000) W przedziale od 500 do 1000 m uzyskano dane z 5 przeglądów wykonanych po wystąpieniu wstrząsów górniczych. Wszystkie zarejestrowane drgania według skali GSI-2004/11-V zakwalifikowano do I stopnia, natomiast według skali GSI-2004/11-A w dwóch przypadkach drgania odpowiadały I stopniowi intensywności, a w trzech przypadkach drgania zakwalifikowano do II stopnia (tab. 10). c) R e (1000, 2000) W tym przedziale znalazły się dane z 5 przeglądów budynków przeprowadzonych po wstrząsach, z czego 3 po wstrząsach o energii rzędu E7 J, a 2 po wstrząsach o energii rzędu E8 J. W dwóch przypadkach parametry drgań według skali GSI-2004/11-A uzyskały I stopień intensywności (tab. 11). Tabela 10. Zestawienie danych dla stopnia II według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 500 do 1000 m Table 10. Summary of parameters for II degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 500 and 1000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Biedrzychowa ,10E II II Poluzowanie i spadnięcie pojedynczych dachówek; spadnięcie płatów tynku z komina; nowe zarysowania Trzebcz ,10E II 0 brak Trzebcz ,60E II I/II Ubytek wyprawy malarskiej; zarysowania tynków na ścianach i na suficie; spadnięcie pojedynczych dachówek; intensyfikacja zarysowań Guzice ,50E I 0 brak Biedrzychowa ,80E I I Minimalne mikrorysy Tabela 11. Zestawienie danych dla stopnia II według skali GSI-2004/11-V w odległości epicentralnej od 1000 do 2000 m Table 11. Summary of parameters for II degree of GSI-2004/11-V scale in epicenter distance between 1000 and 2000 m Stanowisko Data Energia sejsmiczna, E, J Odległość epicen., Re, m Stopień skali GSI- 2004/11-A Stopień skali GSI wg skutków Uszkodzenia Guzice ,40E I 0 brak Moskorzyn ,70E II 0 brak Trzebcz ,30E II II Spadek pojedynczych dachówek; odpadnięcie wyprawy malarskiej Guzice ,40E I 0 brak Polkowice miasto ,40E II I Spadnięcie kilkunastu półek sklepowych z towarem