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

Transkrypt

1 Aktywność sejsmiczna w wybranych polach eksploatacyjnych w KGHM PM S.A. O/ZG Rudna dr inż. Anna Gogolewska 1), mgr inż. Monika Kaźmierczak* 2) 1) Politechnika Wrocławska, Instytut Górnictwa, ul. Na Grobli 15, Wrocław, anna.gogolewska@pwr.edu.pl 2) Politechnika Wrocławska, Instytut Górnictwa, ul. Na Grobli 15, Wrocław, monika.kazmierczak@pwr.edu.pl Streszczenie Zagrożenie tąpaniami w kopalniach rud miedzi, należących do KGHM Polska Miedź S.A w Legnicko-Głogowskim Zagłębiu Miedziowym systematycznie rośnie wraz z rozwojem eksploatacji, z rosnącą głębokością wybierania złoża oraz powiększaniem się powierzchni zrobów. Aktywność sejsmiczna górotworu i tąpania są zjawiskami powszechnymi w górnictwie światowym i występują wszędzie tam, gdzie wysokie naprężenia w skorupie ziemskiej i znaczna wytrzymałość skał prowadzą do ich dynamicznego niszczenia. W ZG Rudna eksploatacja prowadzona jest w warunkach dużego zagrożenia tąpaniami, co jest związane z koniecznością prowadzenia ciągłej kontroli oraz analizy stanu górotworu. Przeprowadzono analizę aktywności sejsmicznej towarzyszącej eksploatacji złoża rud miedzi o dużej miąższości w polu G-3/4 oraz w polu G-7/5 w kopalni Rudna w latach Słowa kluczowe: podziemna eksploatacja rud miedzi, wstrząsy górotworu, tąpania, aktywność sejsmiczna górotworu, zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami Seismic activity in chosen mining fields in the Rudna copper ore mine Abstract Rock-burst hazard in KGHM Polska Miedź S.A. copper ore mines in Legnica-Głogów Copper District has been permanently increasing with mining development, increasing depth of excavation and growing area of gobs. Seismic activity of rock mass and rock-bursts are therefore common phenomena and they appear everywhere where high stresses in the earth crust as well as considerable strength of rocks lead to their dynamic destruction. In the Rudna copper ore mine mining is accompanied by serious bump hazard, so prevention activities are necessary to continuously control and analyze the rock mass seismic activity. Seismic hazard in years in G-3/4 and G-7/5 fields excavating thick ore deposit in the Rudna mine was investigated and depicted. Key words: underground copper ore mining, mining tremors, rock-bursts, seismic activity, seismic and rock-burst hazard Wstęp Zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami jest zagadnieniem pojawiającym się przede wszystkim w górnictwie podziemnym. Jest ono związane z występowaniem sejsmiczności powodowanej między innymi przez roboty górnicze oraz z przejawami dynamicznymi ciśnienia górotworu w wyrobiskach górniczych [9]. Zagrożenie to * Monika Kaźmierczak, monika.kazmierczak@pwr.edu.pl

2 niesie ze sobą katastrofalne skutki, przez co jest uważane za jedno z najniebezpieczniejszych zagrożeń naturalnych występujących w górnictwie podziemnym. Niejednokrotnie prowadzi do zniszczeń otoczenia jak również ma wpływ na bezpieczeństwo ludzi. Stan zagrożenia najczęściej wynika z prowadzenia eksploatacji na dużych głębokościach, z wysokiego stopnia naruszenia struktury warstw stropowych, z eksploatacji pól resztkowych oraz ograniczeń robót przygotowawczych. Wymienione wyżej aspekty stanowią problemy, jakie rozwój górnictwa stawia do rozwiązania przed różnymi dziedzinami nauki takimi jak sejsmologia. W ramach badań sejsmologicznych wstrząsy są obserwowane, analizowane, interpretowane i opisywane. Wiąże się to przede wszystkim z określaniem lokalizacji wstrząsów oraz obliczaniem ich energii. W efekcie procesy te mają na celu prognozowanie występowania wstrząsów, jak również ich zapobieganie i ograniczanie [9]. Wysoki poziom sejsmiczności górotworu w kopalni Rudna jest zdeterminowany przede wszystkim budową geologiczną, parametrami geomechanicznymi skał, naprężeniami pierwotnymi górotworu oraz eksploatacją na dużej głębokości złoża o dużej miąższości. Na kształtowanie zagrożenia mają wpływ również parametry techniczne takie jak dobór odpowiedniej technologii eksploatacji oraz systemu eksploatacji do panujących warunków w złożu. W celu zapobiegania lub przynajmniej ograniczania zagrożenia w wyrobiskach stosuje się różne metody oceny stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami oraz metody profilaktyki tąpaniowej. Ocenę zagrożenia sejsmicznego i tapaniami dokonano dla dwóch pól eksploatacyjnych: G-3/4 oraz G-7/5. Opisano przebieg eksploatacji w latach oraz roboty górnicze prowadzone w okresie badań. Wykonano analizę ilości i energii wstrząsów zarejestrowanych od stycznia 2012 roku do końca grudnia roku W analizie uwzględniono ilość wstrząsów oraz ich energię sumaryczną. Wykorzystano dane sejsmiczne pochodzące z Kopalnianej Stacji Geofizyki Górniczej przy kopalni Rudna. 1. Zjawiska dynamiczne Przez zjawiska dynamiczne ze skutkami w wyrobiskach rozumie się tąpania lub odprężenia. Są to skutki wstrząsów górniczych. Wstrząsami górniczymi nazywamy zjawiska sejsmiczne, które objawiają się drganiami górotworu i efektami akustycznymi. Wstrząsy powstają wskutek naruszenia stanu równowagi w górotworze, w wyniku czego ze skał uwalniana jest energia potencjalna. Niewielka część tej energii zamienia się w energię sejsmiczną, która w postaci fal sprężystych rozchodzi się od ogniska wstrząsu. Dzielimy je na samoistne i sprowokowane. Istotny jest fakt, iż każdemu tąpnięciu towarzyszy wstrząs sejsmiczny, a nie każdemu wstrząsowi tąpnięcie lub odprężenie [1]. Wstrząsy sejsmiczne górnicze samoistne wywołane są prowadzonymi robotami eksploatacyjnymi w górotworze, natomiast wstrząsy sejsmiczne górnicze sprowokowane poprzez zabiegi techniczne wykonywane w celu odprężenia górotworu. Wstrząsy górnicze są grupą należącą do wstrząsów sejsmicznych, gdzie obok nich wyróżnia się również wstrząsy naturalne [1]. Kolejnym istotnym zagadnieniem są tąpania, przez to określenie rozumiemy szczególny przypadek wstrząsu górniczego. Jedna z definicji tąpnięcia oznacza je, jako gwałtowne wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotworze, objawiające się drganiami górotworu niosącymi znaczną energię. Wyładowaniu towarzyszą zjawiska akustyczne i fala uderzeniowa. Każda definicja przypisuje temu zjawisku wystąpienie gwałtownych zniszczeń i uszkodzeń w wyrobisku. Tąpnięcia

3 powodują zniszczenia struktury skał stropu, spągu lub pokładu z równoczesnym dynamicznym przemieszczeniem skał do wyrobiska, a także zniszczenia lub uszkodzenia obudowy wyrobiska, maszyn lub urządzeń [2]. Pojęciem występującym obok tąpnięcia jest odprężenie górotworu. Odprężeniem górotworu nazywamy wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotworze. Ujawnia się ona poprzez drgania górotworu, zjawiska akustyczne, spękania skał wokół wyrobiska oraz przemieszczanie skał do wyrobisk, gdzie nie zmniejsza się stateczność obudowy i funkcjonalność wyrobisk. Pojęcia wstrząs, tąpnięcie i odprężenie są pojęciami ściśle ze sobą związanymi i tożsamymi. W rezultacie ich występowania ulega zniszczeniu struktura skał w górotworze oraz następuje wyładowanie energii. Różnią je tylko skutki powstałe w wyniku wyładowania energii [1]. Wstrząsy i tąpania w Polsce występują we wszystkich kopalniach rud miedzi. Zagłębia zagrożone tymi zjawiskami posiadają charakterystyczne uwarunkowania prowadzenia robót górniczych do których zaliczamy: maksymalna głębokość eksploatacji kształtuje sie na poziomie około m, przy średniej głębokości rzędu m, złoże LGOM jest typu jednopokładowego, przy maksymalnej grubości pokładu rzędu 20 m (ZG Rudna), w złożu rud miedzi występują partie nieokruszcowane, pozostawiane w zrobach w charakterze resztek, które nie pozostają bez wpływu na stan zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, złoże rud miedzi eksploatowane jest systemem komorowo filarowym (w różnych odmianach), jednakże z zachowaniem długości frontu eksploatacyjnego w przedziale m, średnio około 300m (długość frontu eksploatacyjnego lub jego,,skrzydła ); eksploatacja prowadzona jest przeważnie z zawałem stropu, rzadziej z podsadzką hydrauliczną lub z podsadzką suchą (tzw. lokowanie kamienia w zrobach), roboty górnicze generują wstrząsy górotworu o energii E<10 10 J; minimalne wartości energii wstrząsów, przy których notowano tąpania, kształtują się na poziomie E = J w LGOM w przypadku gdy ognisko wstrząsu znajduje sie w bezpośrednim sąsiedztwie wyrobiska, najwięcej tąpań notowano przy energiach E = J [2]. 2. Warunki geologiczne i górnicze w polach eksploatacyjnych Do przeprowadzenia analizy zagrożenia sejsmicznego oraz tąpaniami w latach przy wybieraniu złoża o dużej miąższości w KGHM PM S.A. w ZG Rudna wytypowano dwa pola eksploatacyjne: pole G-3/4 oraz pole G-7/5. Obydwa pola zlokalizowane są w rejonie kopalni Rudna Główna. Charakterystyka pól eksploatacyjnych ma istotne znaczenie dla oceny stanu zagrożenia sejsmicznego oraz tąpaniami jak również stanowi podstawę dla oceny doboru zasad i wymogów eksploatacji determinowanych warunkami panującymi w danych polach Pole G-3/4 Pole G-3/4 zlokalizowane jest w obrębie skrzydła wiszącego strefy uskokowej Rudna Główna, pomiędzy zrobami pól: G-3/3 i G-6/6. Złoże w tych rejonach zaliczono do III stopnia zagrożenia tąpaniami. W opisywanym rejonie złoże rud miedzi występuje w formie stratoidalnej i tworzą je białe piaskowce czerwonego spągowca

4 oraz dolnocechsztyńskie łupki miedzionośne i dolomity. Najniższe ogniwo serii złożowej tworzone jest przez jasnoszare piaskowce kwarcowe czerwonego spągowca. Na warstwie piaskowca znajdują się czarne łupki ilasto-dolomityczne, a powyżej występuje dolomit smugowany, barwy ciemnoszarej, skrytokrystaliczny o niewyraźnej i nieciągłej podzielności poziomej. Najwyższe ogniwo serii złożowej tworzy dolomit laminowany. Miąższość złoża w tym rejonie jest różnorodna i waha się średnio w granicach od 7,5 m do 13,0 m. Nachylenie złoża wynosi od 2 do 4. Złoże posiada rozciągłość NW-SE i zapada w kierunku NE. Obszar pola jest słabo zaangażowany tektoniczne pomimo iż od strony północno-wschodniej sąsiaduje ze strefą uskokową Rudna Główna, która jest złożoną strefą dyslokacyjną o przebiegu NW- SE ciągnącą się przez cały obszar górniczy ZG Rudna w jego południowo zachodniej części. Na strefę składają się uskoki przesuwcze, zawieszone, oraz kompensacyjne. Główne przemieszczenie pionowe związane jest z zapadającą na NE powierzchnią o maksymalnym zrzucie do 30 m, która przyjmuje charakter kulisowy. W kierunku SE strefa przecina strefę uskoku Biedrzychowa. Na wysokości pola G-3/5 i G-3/4 oddziału G-3 zlokalizowanych w skrzydle wiszącym strefy uskokowej oraz pochylni centralnych całkowity stwierdzony zrzut wynosi 29,3 m. W rejonie pochylni C-10, C-11 występuje uskok o przebiegu NW-SE i zrzucie od 1,0 m do 4,6 m na NE. Ponadto w stropie wyrobiska stwierdza się występowanie licznych różnokierunkowych spękań o dominującym pionowym przebiegu. Roboty eksploatacyjne prowadzone były w kierunku filara oporowego pochylni centralnych 1 5. Eksploatacja w polu G-3/4 odbywała się z wykorzystaniem Systemu komorowo-filarowego z podsadzką hydrauliczną dla warunków występowania zmiennej stateczności stropu - RG-8 oraz Systemu komorowo filarowego z likwidacją dolnej warstwy podsadzką suchą - RG-6. W celu oceny stanu górotworu w polu G-3/4 dla robót górniczych prowadzono liczne obserwacje i pomiary do których należy zaliczyć: ciągłe obserwacje sejsmologiczne, obserwacje wizualno-akustyczne we wszystkie dni robocze, w których obłożone są minimum 3 zmiany wydobywcze, pomiary konwergencji we wszystkie dni robocze, w których obłożone są minimum 3 zmiany wydobywcze, pomiary deformacji otworów wiertniczych przed frontem eksploatacyjnym czujnikami typu OCO i OCS, we wszystkie dni robocze, w których obłożone są minimum 3 zmiany wydobywcze, pomiary mikroprocesorowym licznikiem trzasków MLT-3, po strzelaniu grupowym przodków, pomiary rozwarstwień stropu za pomocą wziernika peryskopowego w zależności od potrzeb, kontrola obudowy- zgodnie z obowiązującymi przepisami Pole G-7/5 Pole G-7/5 usytuowane jest w rejonie XIII i w rejonie XIIIa kopalni Rudna. Zaliczane jest do III-go stopnia zagrożenia tąpaniami. Złoże rud miedzi w polu G-7/5 zlokalizowane jest w południowej części obszaru górniczego Rudna, w obrębie skrzydła wiszącego strefy uskokowej Biedrzychowa. Złoże występuje w formie stratoidalnej. Serię złożową tworzą tu białe piaskowce czerwonego spągowca oraz dolnocechsztyńskie łupki i dolomity. Najniższe ogniwo serii złożowej zbudowane jest przez ja-

5 snoszare piaskowce kwarcowe czerwonego spągowca. Najwyższe ogniwo serii złożowej stanowi szary lub szaro-beżowy dolomit wapnisty, skrytokrystaliczny, zwięzły, wykazujący poziomą podzielność na płyty. Miąższość złoża w polu G-7/5 jest zróżnicowana i kształtuje się w szerokim zakresie od 4.0 m do 14,0 m. Stopień zaangażowania tektonicznego w polu G-7/5 wzrasta wraz ze zbliżaniem się do strefy uskoku Biedrzychowa, którą tworzy system uskoków o przebiegu NEE-SWW i zrzutach od 11,0 m do 40,0 m w kierunku NNW. Ponadto pole G-7/5 cechuje się występowaniem uskoków o biegu NW-SE, NE-SW i zrzutach od 0,4 do 1,7 m na NE, SE lub NW w sąsiedztwie uskoku Biedrzychowa. Co więcej, w obrębie opisywanego pola występują liczne spękania pionowe oraz związane z nimi wyklinowania warstw dolomitowych, utrudniające eksploatację w NW części pola oraz utrzymanie właściwej furty wybierania złoża. Spękania wypełnione są kalcytem, gipsem, anhydrytem lub substancją ilastą. Eksploatacja prowadzona była po upadzie pomiędzy uskokiem Biedrzychowa (lewe skrzydło pola) a zrobami własnymi w kierunku KMC C-8. Podobnie jak w polu G-3/4, również i w tym zastosowano systemy eksploatacyjne RG-6 oraz RG-8. Ponadto w obszarach wyróżniających się innymi warunkami wykorzystano System komorowo-filarowy z upodatnieniem złoża i dodatkową ochroną stropu R-UO. W ramach oceny stanu górotworu prowadzono szereg obserwacji i pomiarów w strefie roboczej pola. Były to takie same działania jak wyżej wymienione dla pola G-3/4, wzbogacone o dodatkowe pomiary metodą geotomografii pasywnej 1 raz na miesiąc. 3. Przebieg eksploatacji Pole G-3/4 W polu G-3/4 eksploatację złoża prowadzono frontem zamykającym, usytuowanym pomiędzy zrobami pól G-3/3, G-4/6 oraz G-6/6 od uskoku Biedrzychowa w kierunku do pochylni centralnych C.1 C.5. W okresie od I kwartału do III kwartału roku 2012 wykonano rozcinkę calizn oraz filarów na obu skrzydłach frontu. Kontynuowano podsadzanie wstępne komór K-1, K-2, K-3 i K-4 usytuowanych na wybiegu lewego skrzydła. Działania te uwarunkowane były późniejszą eksploatacją i ograniczaniem zagrożenia zawałowego w tych wyrobiskach. Dodatkowo wykonano nowe drogi dojazdowe do pola G-3/4 przechodzące przez uskok Rudna Główna. Ponadto prowadzono rozpoznanie oraz niezbędne przebudowy wyrobisk dla uruchomienia likwidacji w części złoża przylegającej do zrobów pola G-6/6. W II kwartale w dniu r. wystąpił samoistny wstrząs górotworu o energii 1,4x10 7 J. Ognisko wstrząsu zlokalizowano w rejonie skrzyżowania komory K-5 z pasem P-63, w narożu calizny rozcinanej na lewym skrzydle frontu. Wówczas wszystkie wyrobiska w strefie roboczej pola objęto strefą szczególnego zagrożenia tąpaniami, w której określono zasady profilaktyki tąpaniowej. Od III kwartału 2012 roku do I kwartału roku 2013 w polu G-3/4 kontynuowano rozcinkę calizny lewego skrzydła frontu oraz filarów wielkogabarytowych na prawym skrzydle w projektowanym zakresie. Rozcinka calizny na lewym skrzydle osiągnęła wysokość pasa P-59, natomiast na prawym po rozcięciu calizny resztkowej, wykonano połączenia komunikacyjne oraz rozcinkę filarów wielkogabarytowych w rejonie podsadzonych pochylni C-10 C-12. Dodatkowo podsadzono wstępnie wiązkę komór od K-1 do K-4 na wybiegu lewego skrzydła oraz udrożniono i przebudowano

6 wyrobiska w rejonie zrobów pola G-6/6. Kontynuowano również roboty likwidacyjne od zrobów własnych oraz od zrobów pola G-6/6. Pod koniec roku 2012 w polu G-3/4 eksploatację złoża prowadzono konsekwentnie frontem usytuowanym pomiędzy zrobami pól G-3/3, G-4/6 oraz G-6/6 od uskoku Biedrzychowa w kierunku do pochylni centralnych C.1 C.5. Rozcinka calizny na lewym skrzydle osiągnęła wysokość pasa P-61, natomiast na prawym wykonano upodatnienie filarów wielkogabarytowych za pochylnią C-10. Linia zrobów osiągnęła wysokość pasa P-47. W rejonie zrobów pola G-6/6 uruchomiono roboty likwidacyjne, gdzie zlikwidowano rząd filarów technologicznych do komory K-13 oraz rozpoczęto likwidowanie filarów z pasa P-34. W dniu r. po wykonanym grupowym strzelaniu przodków wystąpił wstrząs górotworu o energii 4,4x10 7 J. Epicentrum wstrząsu zrelokalizowano w rejonie komory K-13 między pasem P-56, a P-59. Mając na uwadze stwierdzone skutki zjawisko zakwalifikowano jako sprowokowane odprężenie górotworu. Przez kolejne kwartały (od I do IV kwartału 2013 roku) prowadzono tylko likwidację wyciętych filarów technologicznych. W tym kwartale miał miejsce wysokoenergetyczny wstrząs górotworu. W dniu r. wystąpił wstrząs górotworu o energii 1,6x10 8 J. Epicentrum wstrząsu zlokalizowano w rejonie skrzyżowania komory K-0 i chodnika W-314a. Wstrząs zakwalifikowano jako samoistne tąpnięcie. Omawiane zjawisko związane było z uaktywnieniem się strefy uskoku Rudna Główna, a mianowicie doszło do wytworzenia wtórnego stanu równowagi górotworu. Zatrzymano wówczas ruch zakładu w części dotyczącej prowadzenia robót górniczych w polu G- 3/4 oddziału G-3 oraz w strefie pochylni centralnych 1 5 od wysokości przecinki 219 do wysokości przecinki 238, za wyjątkiem robót związanych z usuwaniem skutków tąpnięcia oraz dokończeniem robót likwidacyjnych w rozpoczętych parcelach. W celu uruchomienia dalszych robót odtworzono drogi umożliwiające komunikację do szybów R-I i R-VI oraz podsadzono pod strop wyrobiska w obrębie upadowych centralnych, które zastabilizowały strefę uskoku Rudnej Głównej. Po podsadzeniu wyrobisk stabilizujących skrzydło wyniesione oraz zrzucone uskoku Rudna Główna oraz po odtworzeniu drogi komunikacyjnej w wiązce pochylni centralnych zapewniającej komunikację między szybami R-I i R-VI, przystąpiono do robót likwidacyjnych II etapu. Linia likwidacji osiągnęła projektowany pas P Pole G-7/5 Eksploatację w polu G-7/5 prowadzono pomiędzy uskokiem Biedrzychowa (lewe skrzydło pola) a zrobami własnymi (prawe skrzydło), po upadzie złoża w kierunku północno-wschodnim. Zgodnie z przyjętą koncepcją eksploatacji na zasadniczej części frontu odtworzono linię przodków za uskokiem o zrzucie 2,5 7,0 m, przebiegającym przekątnie przez front eksploatacyjny, co pozwoliło na uruchomienie postępu wszystkich przodków wzdłuż całej jego długości. W dniu r. po robotach strzałowych wystąpiły dwa wysokoenergetyczne wstrząsy, odpowiednio wstrząs o energii 1,4x10 7 J, którego epicentrum zlokalizowano w rejonie skrzyżowania E-5/P-8, wystąpił bezpośrednio na strzałach, następnie 84 minuty po nim wstrząs o energii 1,9x10 6 J zlokalizowany na wybiegu frontu w komorze K-23 na wysokości pasa P-12. zjawisko zakwalifikowano jako odprężenie sprowokowane robotami strzałowymi. Do dnia odprężenia rozcinka osiągnęła projektowany pas P-7. Dodatkowo w celu upodatnienia dróg dojazdowych do pola oraz rozpoznania sytuacji geologiczno-górniczej dla dalszej eksploatacji w caliźnie przy zrobach pola G-3/3, wykonano rozcinkę przodków wzdłuż wiązki wyrobisk E-1a E-3a. Z uwagi na poja-

7 wienie się dolomitu kawernistego w stropie przodków E-1a i E-1b z komory K-46 oraz w komorze K-44 z E-1a, w dniu r. zatrzymano dalszy ich postęp. W celu określenia zasięgu występowania dolomitu kawernistego wykonano chodnik E- 1 z komory K-45. Linia likwidacji przebiegała na wysokości komory K-8 poniżej chodników T,W-415 oraz chodnika E-1a i pasa P-1 w rejonie resztki R-2/7/5. W III kwartale 2012 roku przystąpiono do dalszego rozpoznania i upodatnienia złoża. W związku z tym wykonano pasy P-16 i P-16a wraz w wnękami upodatniającymi krawędzie calizn. Na ówczesnym etapie wyłączono z eksploatacji obszar pomiędzy komorami K-38 oraz K-47 jak również zrobami pola G-3/3 i chodnikiem E-1a. Ponadto uruchomiono rozcinkę upodatniającą caliznę pomiędzy chodnikiem E-1a i uskokiem Biedrzychowa do wysokości przecinki 11. Zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w upodatnionej części złoża zawartej w obszarze pomiędzy pochylnią E-3a, pozostawioną resztką R-1/7/5 a wiązką chodników T-416, W-416a oraz w pochylniach E-1b i E-2b. W polu G-7/5 pozostawiono cztery części złoża, w których nie była prowadzona eksploatacja - resztki R-1/7/5, R-3/7/5 i R-4/7/5 oraz resztkę R- 2/7/5, w sąsiedztwie której prowadzono roboty likwidacyjne. Ze względu na występujące warunki geologiczno-górnicze w rejonie pochylni E-1a pomiędzy komorą K-38 i przecinką 10 wydzielono obszar złoża, przewidziany do wyłączenia z eksploatacji. Zauważono również pogorszenie się warunków stropowych w pasie P-3 oraz P-7, objawiające się opadniętymi elementami sygnalizatorów rozwarstwień stropu, przeciąganiem podkładek obudowy kotwowej, spękaniami stropu oraz jego destrukcją. W związku z tym zaniechano prowadzenia równomiernej rozcinki calizny według przyjętych wcześniej zasad i rygorów. Na skrzyżowaniu pasa P-7 i komór od K-9 do K-22 wygrodzono z ruchu ludzi i maszyn. W rejonie pasa P-3 prowadzono roboty górnicze związane z dodatkowym zabezpieczeniem stropu. Z uwagi na ujawnione zagrożenie opadem warstw stropowych w pasach P-3 oraz P-7, obligatoryjnie stosowano działania profilaktyczne tj. na wszystkich nowych skrzyżowaniach stosowano obudowę dodatkową linowo-spoiwową oraz dodatkowo wykonano badanie endoskopowe warstw stropowych. Do I kwartału 2013 roku odtworzono linię frontu trzema pasami P-8, P-8a i P-9. W okresie od I kwartału 2013 roku do II kwartału 2013 roku w rejonie pochylni E-1a między komorą K-39 i K-47 wydzielono obszar złoża, przewidziany do wyłączenia z eksploatacji. Ponadto na głównym kierunku postępu frontu wykonano rozcinkę calizny w zakresie do pasa P-11a. Niezależnie od robót rozcinkowych na zasadniczym froncie pola, wykonano rozcinkę calizny zawartej pomiędzy pasem P-16 i chodnikiem wentylacyjnym. Wykonano również wnęki P-14a i P-15 oraz pas P-14 upodatniające krawędź calizny. Jak również wykonano rozcinkę pasów P-1, P-1a, P-2a, P- 2b pod nowe drogi komunikacyjne. Natomiast roboty likwidacyjne wzdłuż pochylni E- 1a wykonano do komory K-38 włącznie. Dla utrzymania drożności dróg wentylacyjnych, zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w upodatnionej części złoża zawartej w obszarze między pochylnią E-3a, przecinką 2 (pas P-2), pozostawioną resztką R-1/7/5 oraz zrobami własnymi. W pozostałej części pola, mając na uwadze wstępnie podsadzone wyrobiska w jego centralnej części, roboty likwidacyjne prowadzono na całej jego długości. W okresie od II do IV kwartału 2013 roku przy braku możliwości postępu komór K-20, K-21, K-22 z pasa P-10, odtworzono zatrzymane przodki na bazie pasa P-11. Wykonano upodatnienie calizny oraz filarów wielkogabarytowych zawartych między pasem P-16a i przec.13a. Wykonano również przebicie calizny pasem P-15 z pochylni E-3a oraz wykonano rozcinkę pasów P-5b, P-5c, P-6a pod nowe drogi komunikacyjne. W danym okresie zaniechano wykonywania robót likwidacyjnych w pochylni E-2a w celu utrzymania drożności dróg wentylacyjnych. Pod koniec roku 2013

8 zauważono pogorszenie warunków stropowych w rejonie pasa P-10 między komorami K-20 i K-22, oraz w przodkach komór K-23 i K-24. Zaobserwowano również wielokrotnie wykonywane przebudowy. W związku z czym zaszła konieczność odtworzenia linii frontu prawego skrzydła. Dokonano wówczas zmianę geometrii rozcinki prawego skrzydła frontu, a odtworzenie przodków prowadzono z dostępnych miejsc na bazie pasów P-11 i P-11a. Kontynuowano również przebudowę komór K- 21, K-23 oraz pasa P-10 w celu uzyskania dostępu do zatrzymanych przodków oraz dróg komunikacyjnych. 4. Analiza stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami Aktywność sejsmiczna w kopalniach charakteryzowana jest przez zarejestrowaną ilość wstrząsów sejsmicznych w poszczególnych klasach energetycznych, ich sumaryczną energię oraz wydatek energii sejsmicznej w stosunku do ilości wydobytej rudy. Przy ocenie stanu zagrożenia sejsmicznego uwzględnia się również ilość tąpnięć i odprężeń górotworu. W celu prognozowania procesów sejsmicznych określa się miejsce, czas i wielkość tych zjawisk. Poznane dotychczas badania naukowe oraz wieloletnie doświadczenie różnych kopalń pozwalają stwierdzić, że o ile można przewidzieć miejsce wystąpienia wstrząsów górotworu i ich energię, o tyle prognoza czasu wystąpienia wstrząsu górotworu jest obecnie niemożliwa. Dlatego metody oceny stanu zagrożenia oraz prognozowania sprowadzają się do rejestracji wstrząsów, jakie już wystąpiły. Liczne badanie przeprowadzone nad aktywnością sejsmiczną w kopalniach rud miedzi, zarówno w zakresach częstotliwości odpowiadającej sejsmologii, jak i sejsmoakustyce udowodniły w sposób jednoznaczny, że nie ma jednolitego kryterium przewidującego czas i miejsce wystąpienia wstrząsów górniczych i tąpań. Niemniej jednak analiza aktywności sejsmicznej jest przeprowadzana w kopalniach miedzi w sposób rutynowy i dostarcza wielu użytecznych informacji pozwalających lepiej poznać mechanizmy zjawisk dynamicznych zachodzących w górotworze i wykorzystać je w problemach praktycznych kopalń rud miedzi. Przedstawiono zatem aktywność sejsmiczną w polu G-3/4 oraz w polu G-7/5 w okresie od 1 stycznia 2012 roku do 31 grudnia 2013 roku. W celu oceny stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami przedstawiono analizę statystyczną ilości i energii wstrząsów sejsmicznych w poszczególnych klasach energetycznych. Zaproponowano sumaryczne zestawienie energii poszczególnych klas, wartości maksymalne oraz rozkład roczny i miesięczny ilości i energii wstrząsów. Uwzględniono także występujące w badanym czasie tąpnięcia i odprężenia. Obliczenia wykonano na podstawie danych sejsmologicznych uzyskanych z Kopalnianej Stacji Geofizyki Górniczej przy ZG Rudna Zjawiska dynamiczne ze skutkami w wyrobiskach W polu G-3/4 w 2012 roku wystąpiło jedno tapnięcie samoistne na głębokości 928 metrów wywołane przez wstrząs o energii 1,4x10 7 J. W 2012 roku wystąpiło jedno odprężenie sprowokowane na głębokości 928 metrów wywołane przez wstrząs o energii 4,4x10 7 J. W 2013 roku w polu G-3/4 wystąpiło jedno tapnięcie samoistne na głębokości 928 metrów, wywołane przez wstrząs o energii 1,6x10 8 J. W polu G-7/5 w 2012 roku wystąpiło jedno odprężenie sprowokowane na głębokości 900 metrów, wywołane przez wstrząs o energii 1,4x10 7 J i przez wstrząs o

9 energii 1,9x10 6 J. W 2013 roku w polu G-7/5 nie wystąpiły zjawiska dynamiczne ze skutkami w wyrobiskach górniczych Pole G-3/4 Analizując aktywność sejsmiczną górotworu w okresie od 1 stycznia 2012 r. do 31 grudnia 2013 r. uwzględniono wstrząsy w przedziałach energetycznych 10 3 J 10 4 J i 10 5 J-10 8 J oraz występujące w tym czasie odprężenia i tąpnięcia. Zaproponowane przedziały klasyfikują wstrząsy na niskoenergetyczne oraz wysokoenergetyczne (tab. 1). W kolumnie Suma wszystkich znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, poza umieszczonymi w danych przedziałach również te o energii mniejszej niż 10 3 J. Tabela 1. Aktywność sejsmiczna w polu G-3/4 w ZG Rudna w latach Rok Parametr Wstrząsy z grupy energetycznej 10 3 J 10 4 J 10 5 J 10 6 J 10 7 J 10 8 J Suma Suma 10 3 J wszystkich Ilość Energia [J] 3,48x10 5 2,23x10 6 5,88x10 6 4,73x10 7 1,00x10 8-1,56x10 8 Ilość Energia [J] 2,05x10 5 1,26x10 6 1,87x10 6 6,50x10 6-1,60x10 8 1,70x10 8 W roku 2012 w polu G-3/4 sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 10 3 J 10 4 J wynosiła 165, natomiast wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 10 5 J-10 8 J zarejestrowano 39, w sumie 204 wstrząsy. Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 2,58x10 6 J oraz dla wysokoenergetycznych 1,5x10 8 J. W całym roku 2012 zarejestrowano 921 wstrząsów o energiach większych od 0 J i mniejszych niż 10 9 J. Sumaryczna energia wstrząsów powyżej 10 3 J wyniosła 1,56x10 8 J. Natomiast w roku 2013 w analizowanym polu sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 10 3 J 10 4 J wynosiła 89, o 76 wstrząsów mniej niż w roku poprzednim. Wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 10 5 J J w tym polu w 2013 roku zarejestrowano 12, co stanowiło liczbę mniejszą o 27 w porównaniu z rokiem W 2013 roku wystąpiło o 103 wstrząsy mniej (101 wstrząsów) niż w 2012 roku (204 wstrząsy). Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 1,47x10 6 J oraz dla wysokoenergetycznych 1,6x10 8 J. Energia wstrząsów niskoenergetycznych była zatem mniejsza w roku 2013 o 1,11x10 6 J, natomiast energia wstrząsów wysokoenergetycznych w tym roku była o 6,82x10 6 J większa w porównaniu z rokiem W całym roku 2013 zarejestrowano 544 wstrząsów o energiach z przedziału powyżej 0 J do 10 9 J. Sumaryczna energia wstrząsów powyżej 10 3 J wyniosła 1,70x10 8 J, a ich liczba równa była 101. Analizując ilość i sumaryczną energię wstrząsów poszczególnych klas energetycznych można stwierdzić, iż na całkowitą wygenerowaną energię wstrząsy niskoenergetyczne nie mają prawie żadnego wpływu, a istotne stają się wstrząsy wysokoenergetyczne, choć ich ilość jest relatywnie nieduża. Spadek aktywności sejsmicznej w 2013 roku w porównaniu do roku 2012 może się wiązać z mniej intensywnie prowadzoną rozcinką w 2013 roku (rys. 1, rys. 2).

10 Rys.1. Aktywność sejsmiczna w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna; energia wstrząsów E 10 3 J Rys.2. Aktywność sejsmiczna w roku 2013 w polu G-3/4 w ZG Rudna; energia wstrząsów E 10 3 J Procentowe zestawienie ilości i energii występujących w badanym okresie energetycznych grup wstrząsów, tzn. niskoenergetycznych i wysokoenergetycznych na tle wszystkich zaistniałych zjawisk daje jasny obraz, jakie znaczenie mają poszczególne grupy (tab.2). Wstrząsy niskoenergetyczne w 2012 roku zarejestrowano w ilości 165 na 921 wszystkich. Stanowiło to 17,9% wszystkich rejestrowanych zjawisk. W przypadku energii jaką wyemitowały obserwuję się znacznie mniejszy procent całości wyemitowanej energii. A mianowicie wstrząsy niskoenergetyczne w sumie wydzieliły energię równą 2,58x10 6 J, co w porównaniu do całości wynoszącej 1,56x10 8 J stanowi tylko 1,7%. W roku 2013 obserwuje się taką samą tendencję. Liczba wstrząsów niskoenergetycznych wynosi 89 na 544 wszystkich zarejestrowanych, co stanowi 16,4%. Jeżeli chodzi o sumaryczną energię wyzwoloną, to wstrząsy niskoenergetyczne w 2013 roku wyemitowały energię równą 1,47x10 6 J, co w porównaniu do energii całościowej wynoszącej 1,70x10 8 J stanowi zaledwie 0,9%. Ilość wstrząsów wysokoenergetycznych wyniosła w 2012 roku 39, co stanowiło 4,2% wszystkich wstrząsów. Rejestrowana niewielka ilość wstrząsów powyżej energii 10 5 J nie ma odzwierciedlenia w udziale energetycznym, jaki generują wstrząsy wysokoenergetyczne. Skumulowana energia wstrząsów powyżej 10 5 J wyniosła 1,53x10 8 J, podczas gdy wszystkich zarejestrowanych wstrząsów 1,56x10 8 J. Stanowi to 98,2% całej wyzwolonej energii. W roku 2013 zaobserwowano podobne zależności. Na 544 zarejestrowanych wstrząsów tylko 12 znalazło się w grupie wysokoenergetycznych, co stanowiło 2,2% wszystkich zanotowanych wstrząsów. Również udział energetyczny nie uległ większym zmianom, gdyż na 1,70x10 8 J

11 łącznej energii wszystkich klas, aż 1,68x10 8 J stanowiła energia wstrząsów wysokoenergetycznych, co stanowiło 99,0%. Analizując ilości wstrząsów i wielkości wygenerowanej energii można stwierdzić, że ilość i energia odnotowanych wstrząsów ma podobny charakter w obu latach (tab. 2). W kolumnie wszystkie znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, poza umieszczonymi w danych przedziałach również te o energii mniejszej niż 10 3 J. Tabela 2. Ilość i energia wstrząsów o energii E 10 3 J oraz E 10 5 J w polu G-3/4 w ZG Rudna w latach Parametr Rok Wstrząsy z przedziału energetycznego E 10 3 J 10 3 J E 10 4 J E 10 5 J wszystkie Ilość Udział 77,9% 17,9% 4,2% 100,0% 2012 Energia [J] 2,41x10 5 2,58x10 6 1,53x10 8 1,56x10 8 Udział 0,2% 1,7% 98,2% 100,0% Ilość Udział 81,4% 16,4% 2,2% 100,0% 2013 Energia [J] 1,65x10 5 1,47x10 6 1,68x10 8 1,70x10 8 Udział 0,1% 0,9% 99,0% 100,0% Pomimo, iż sumaryczne wartości ilości i energii w latach 2012 i 2013 są do siebie podobne to ich rozkład w poszczególnych miesiącach kształtuje się różnie (tab.3 i tab.4). Rozkład ilości i energii wstrząsów klasy powyżej lub równej E3 w latach 2012 i 2013 w poszczególnych miesiącach charakteryzuje się nierównomiernością. Na początku roku w styczniu 2013 odnotowano o 4 wstrząsy mniej niż w styczniu w roku 2012, również ich sumaryczna energia była mniejsza i wynosiła 2,37x10 5 J. Z kolei w lutym 2013 roku zarejestrowano wzrost ilości wstrząsów o 4 w porównaniu z lutym 2012 roku, również ich energia była większa o 1,83x10 6 J. W marcu 2013 roku wystąpił znaczny wzrost ilości wstrząsów o 15 w porównaniu a marcem 2012 roku. Rejestrowana suma energii również wzrosła, a różnica wyniosła aż 1,54x10 8 J. W kwietniu 2013 roku odnotowano spadek pomiędzy miesiącami, o 9 wstrząsów mniej niż w kwietniu roku Również skumulowana energia była mniejsza o 1,43x10 7 J. W 2013 roku w maju wystąpiło o 17 wstrząsów mniej niżeli w maju 2012 roku. Również skumulowana energia była mniejsza, a różnica wyniosła 2,36x10 7 J. W czerwcu 2013 było o 13 wstrząsów mniej niż w czerwcu 2012 roku, a suma wygenerowanej energii pomiędzy latami zmalała o 3,53x10 6 J. W lipcu 2013 odnotowano o 11 wstrząsów mniej niż w lipcu 2012 roku; zanotowana energia sumaryczna również była mniejsza, a różnica wynosiła 2,34x10 6 J. Sierpień 2013 roku w porównaniu z sierpniem roku poprzedniego przyniósł spadek wstrząsów o 16 jak również spadek energii o 1,73x10 7 J. Wrzesień 2013 różnił się od września 2012 liczbą wstrząsów powiększoną o 3 i sumaryczną energią w tym przypadku mniejszą o 3,32x10 4 J. Różnica pomiędzy październikami omawianych lat również była ujemna. W roku 2013 wystąpiło o 14 wstrząsów mniej, a ich energia wyniosła adekwatnie mniej o 3,63x10 7 J. Również w listopadzie zauważono podobną tendencję. A mianowicie spadek liczby wstrząsów pomiędzy latami o 17 i spadek ich energii skumulowanej o 2,32x10 5 J Ostatni miesiąc, grudzień wyróżnił się największą różnicą liczby wstrząsów, a mianowicie w 2013 roku było o 24 wstrząsy mniej niż w 2012 roku. Sumaryczna energia również była mniejsza i wyniosła 4,39x10 7 J. Porównując aktywność sejsmiczną w roku 2013 do aktywności w roku 2012 w polu G-3/4 można zauważyć

12 ogólną tendencję spadkową ilości i energii wstrząsów. Wystąpiło jedno tąpnięcie w marcu 2013 roku (tab. 3, tab. 4, rys. 3, rys. 4). Tabela 3. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna miesiąc styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień Ilość Energia 3,45x 3,60 7,64 1,43 2,36 3,54 2,41 1,75 3,42 3,65 3,41 4,57 [J] 10 6 x10 5 x10 6 x10 7 x10 7 x10 6 x10 6 x10 7 x10 7 x10 7 x10 7 x10 7 Tabela 4. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2013 w polu G-3/4 w ZG Rudna miesiąc styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień Ilość [szt.] Energia [J] ,45x ,60 7,64 1,43 2,36 3,54 2,41 1,75 3,42 3,65 3,41 4,57 x10 5 x10 6 x10 7 x10 7 x10 6 x10 6 x10 7 x10 7 x10 7 x10 7 x ,00E+07 4,50E ,00E ,50E+07 3,00E ,50E+07 2,00E ,50E ,00E+07 5,00E+06 0 styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień ILOŚĆ ENERGIA 3,45E+06 3,60E+05 7,64E+06 1,43E+07 2,36E+07 3,54E+06 2,41E+06 1,75E+07 3,42E+05 3,65E+07 3,41E+05 4,57E+07 0,00E+00 Rys. 3. Aktywność sejsmiczna w poszczególnych miesiącach w roku 2012 w polu G-3/4 w ZG Rudna

13 35 1,80E ,60E+08 1,40E ,20E ,00E ,00E+07 6,00E ,00E ,00E+07 0 styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień ILOŚĆ ENERGIA 3,22E+06 2,19E+06 1,62E+08 1,70E+04 6,30E+03 1,60E+03 7,14E+04 1,91E+05 3,09E+05 1,84E+05 1,09E+05 1,81E+06 0,00E+00 Rys. 4. Aktywność sejsmiczna w poszczególnych miesiącach w roku 2013 w polu G-3/4 w ZG Rudna Pole G-7/5 Analizę aktywności sejsmicznej wykonano również dla pola G-7/5. Również w tym przypadku obejmuje ona okres od 1 stycznia 2012 r. do 31 grudnia 2013 r. W rejestrze uwzględniono wstrząsy w przedziałach energetycznych 10 3 J 10 4 J i 10 5 J J oraz występujące w tym czasie odprężenia i tąpnięcia. Zaproponowane przedziały klasyfikują wstrząsy na niskoenergetyczne oraz wysokoenergetyczne (tab. 5). W kolumnie Suma wszystkich znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, poza umieszczonymi w danych przedziałach również te o energii mniejszej niż 10 3 J. Tabela 5. Aktywność sejsmiczna w polu G-7/5 w ZG Rudna w latach Rok Parametr Wstrząsy z grupy energetycznej 10 3 J 10 4 J 10 5 J 10 6 J 10 7 J 10 8 J Suma 10 3 J Suma wszystkich Ilość Energia [J] 8,01x10 5 3,19x10 6 6,94x10 6 2,39x10 7 1,40x10 7-4,88x10 7 4,90x10 7 Ilość Energia [J] 7,67x10 5 2,69x10 6 1,61x10 7 2,40x10 7 1,00x10 7-5,36x10 7 5,37x10 7 W roku 2012 w polu G-7/5 sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 10 3 J 10 4 J wyniosła 294, natomiast wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 10 5 J J zarejestrowano 33, w sumie 327 wstrząsy. Ich sumaryczna

14 energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 3,99x10 6 J oraz dla wysokoenergetycznych 4,48x10 7 J. W całym roku 2012 zarejestrowano 1698 wstrząsów o energiach większych od 0 J i mniejszych niż 10 9 J. Sumaryczna energia wstrząsów powyżej 10 3 J wyniosła 4,90x10 7 J. Natomiast w roku 2013 w sumaryczna liczba wstrząsów niskoenergetycznych z przedziału 10 3 J 10 4 J wynosiła 267, o 27 wstrząsów mniej niż w roku poprzednim. Wstrząsów wysokoenergetycznych z przedziału 10 5 J-10 8 J w tym polu w 2013 roku zarejestrowano 60, co stanowiło liczbę większą o 27 w porównaniu z rokiem Ich sumaryczna energia wynosiła odpowiednio dla niskoenergetycznych 3,45x10 6 J oraz dla wysokoenergetycznych 5,01x10 7 J. Energia wstrząsów niskoenergetycznych była zatem mniejsza w roku 2013 o 5,36x10 5 J, natomiast energia wstrząsów wysokoenergetycznych w tym roku była o 5,27x10 6 J większa w porównaniu z rokiem ubiegłym. W całym roku 2013 zarejestrowano 1849 wstrząsów o energiach z przedziału powyżej 0 J do 10 9 J. Sumaryczna energia wstrząsów powyżej 10 3 J wyniosła 5,36x10 7 J, a ich liczba równa była 327. Podobnie jak w polu G-3/4 na całkowitą wygenerowaną energię wstrząsy niskoenergetyczne nie mają prawie żadnego wpływu, a istotne stają się wstrząsy wysokoenergetyczne, choć ich ilość jest relatywnie nieduża (rys. 5, rys. 6). Rys.5. Aktywność sejsmiczna w roku 2012 w polu G-7/5 w ZG Rudna; energia wstrząsów E 10 3 J

15 Rys.6. Aktywność sejsmiczna w roku 2013 w polu G-7/5 w ZG Rudna; energia wstrząsów E 10 3 J Procentowe zestawienie ilości i energii występujących w badanym okresie wstrząsów niskoenergetycznych i wysokoenergetycznych na tle wszystkich zaistniałych zjawisk doskonale obrazuje wniosek dotyczący znaczenia poszczególne grup wstrząsów w ogólnym świetle. Wstrząsy niskoenergetyczne w 2012 roku zarejestrowano w ilości 294 na 1698 wszystkich. Stanowiło to 17,3% wszystkich rejestrowanych zjawisk. W przypadku energii jaką wyemitowały obserwuję się znacznie mniejszy procent całości wyemitowanej energii. A mianowicie wstrząsy niskoenergetyczne w sumie wydzieliły energię równą 3,99x10 6 J, co w porównaniu do całości wynoszącej 4,90x10 7 J stanowi 8,1%. W porównaniu do poprzednio analizowanego pola jest to wartość ok. 5 krotnie większa. W roku 2013 obserwowało się adekwatną tendencję. Liczba wstrząsów niskoenergetycznych wynosiła 267 na 1849 wszystkich zarejestrowanych, co stanowiło 14,4%. Jeżeli chodzi o sumaryczną energię wyzwoloną, to wstrząsy niskoenergetyczne w 2013 roku wyemitowały energię równą 3,45x10 6 J, co w porównaniu do energii całościowej wynoszącej 5,37x10 7 J stanowiło 6,4%. W porównaniu z polem G-3/4 jest to wartość około 7 krotnie większa. Ilość wstrząsów wysokoenergetycznych wyniosła w 2012 roku 33, co stanowiło 1,9% wszystkich wstrząsów. Dwukrotnie mniej niżeli w polu G-3/4. Rejestrowana niewielka ilość wstrząsów powyżej energii 10 5 J nie ma odzwierciedlenia w udziale energetycznym, jaki generują wstrząsy wysokoenergetyczne. Skumulowana energia wstrząsów powyżej 10 5 J wyniosła 4,48x10 7 J, podczas gdy wszystkich zarejestrowanych wstrząsów 4,90x10 7 J. Stanowi to 91,5% całej wyzwolonej energii. Zależność ta jest zbliżona do zależności analizowanej w polu G-3/4. W roku 2013 również zaobserwowano podobne prawidłowości. Na 1849 zarejestrowanych wstrząsów tylko 60 znalazło się w grupie wysokoenergetycznych, co stanowiło 3,2% wszystkich zanotowanych wstrząsów. Również udział energetyczny nie uległ większym zmianom,

16 gdyż na 5,37x10 7 J łącznej energii wszystkich klas, aż 5,01x10 7 J stanowiła energia wstrząsów wysokoenergetycznych, co wynosi 93,3%. Analizując ilości i wielkości wygenerowanej energii można stwierdzić, że ilość i energia odnotowanych wstrząsów ma podobny charakter w obu latach i obu polach (tab. 6). W kolumnie wszystkie znajdują się wszystkie zarejestrowane zjawiska, poza umieszczonymi w danych przedziałach również te o energii mniejszej niż 10 3 J. Tabela 6. Ilość i energia wstrząsów o energii E 10 3 J oraz E 10 5 J w polu G-7/5 w ZG Rudna w latach Parametr Rok Wstrząsy z przedziału energetycznego E 10 3 J 10 3 J E 10 4 J E 10 5 J wszystkie Ilość Udział 80,7% 17,3% 1,9% 100,0% 2012 Energia [J] 1,95x10 5 3,99x10 6 4,48x10 7 4,90x10 7 Udział 0,4% 8,1% 91,5% 100,0% Ilość Udział 82,3% 14,4% 3,2% 100,0% 2013 Energia [J] 1,65x10 5 3,45x10 6 5,01x10 7 5,37x10 7 Udział 0,3% 6,4% 93,3% 100,0% Pomimo, iż sumaryczne wartości ilości i energii w obydwu latach są do siebie podobne to ich rozkład w poszczególnych miesiącach kształtuje się różnie. Rozkład ilości i energii wstrząsów klasy powyżej E3 w porównaniu lat 2012 oraz 2013 w poszczególnych miesiącach charakteryzuje się nierównomiernością. Na początku roku w styczniu 2013 odnotowano o 8 wstrząsów mniej niż w styczniu w roku 2012, również ich sumaryczna energia była mniejsza i wynosiła 5,03x10 6 J. Z kolei w lutym 2013 roku zarejestrowano wzrost ilości wstrząsów o 5 w porównaniu z lutym 2012 roku, również ich energia była większa o 9,10x10 6 J. W marcu 2013 roku wystąpił spadek ilości wstrząsów o 10 w porównaniu z marcem 2012 roku. Natomiast suma energii wzrosła o 8,04x10 6 J. W kwietniu 2013 roku odnotowano o 8 wstrząsów więcej niż w kwietniu roku W tym przypadku skumulowana energia była mniejsza w 2013 roku o 1,31x10 7 J niż w 2012 roku. W 2013 roku w maju wystąpiło o 15 wstrząsów więcej niżeli w maju 2012 roku. Również skumulowana energia była większa, a różnica wyniosła 3,40x10 6 J. W czerwcu 2013 ponownie zwiększyła się, w porównaniu z 2012 rokiem, liczba wstrząsów o 12, jednakże suma wygenerowanej energii pomiędzy latami zmalała o 3,59x10 5 J. W lipcu 2013 odnotowano o 2 wstrząsy mniej niż w lipcu 2012 roku; energia sumaryczna była większa o 2,79x10 6 J. Sierpień 2013 roku w porównaniu z sierpniem roku 2012 przyniósł spadek wstrząsów o 22, jak również spadek energii o 8,18x10 6 J. Wrzesień 2013 różnił się od września 2012 liczbą wstrząsów mniejszą o 18 i sumaryczną energią w tym przypadku mniejszą o 2,93x10 6 J. Różnica pomiędzy październikami omawianych lat była następująca: w roku 2013 wystąpiło o 2 wstrząsy mniej, a ich energia wyniosła mniej o 1,42x10 6 J. W listopadzie zauważono odwrotną tendencję. A mianowicie wzrost liczby wstrząsów w 2013 roku o 14 i wzrost ich energii skumulowanej o 2,20x10 5 J w porównaniu z rokiem W grudniu w 2013 i wystąpiła o 8,59x10 6 J mniejsza energia niż w 2012 roku oraz o 8 wstrząsów mniej. Miesięczna aktywność sejsmiczna w oddziale G-7/5 zarówno pod względem ilościowym, jak również energetycznym kształtuje się bardzo nierównomiernie (tab. 7, tab. 8, rys. 7, rys. 8).

17 Tabela 7. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2012 w polu G-7/5 w ZG Rudna Miesiąc styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień Ilość [szt.] Energia [J] ,79 x10 6 1,42 7,95 1,64 2,10 3,61 3,13 9,14 3,66 3,42 2,17 3,19 x10 6 x10 5 x10 7 x10 5 x10 5 x10 5 x10 6 x10 6 x10 6 x10 6 x10 6 Tabela 8. Miesięczny rozkład aktywności sejsmicznej w roku 2013 w polu G-7/5 w ZG Rudna miesiąc styczeń Luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień Ilość [szt.] Energia [J] ,76x ,05 8,84 3,23 3,61 2,30 3,10 9,56 7,28 2,00 2,39 1,18 x10 7 x10 6 x10 6 x10 6 x10 3 x10 6 x10 5 x10 5 x10 6 x10 6 x ,80E ,60E ,40E ,20E ,00E ,00E ,00E ,00E ,00E+06 0 styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień ILOŚĆ ENERGIA 7,79E+06 1,42E+06 7,95E+05 1,64E+07 2,10E+05 3,61E+05 3,13E+05 9,14E+06 3,66E+06 3,42E+06 2,17E+06 3,19E+06 0,00E+00 Rys. 7. Aktywność sejsmiczna w poszczególnych miesiącach w roku 2012 w polu G-7/5 w ZG Rudna

18 40 1,40E ,20E ,00E ,00E ,00E ,00E ,00E+06 0 styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień ILOŚĆ ENERGIA 2,76E+06 1,05E+07 8,84E+06 3,26E+06 3,61E+06 2,30E+03 3,10E+06 9,56E+05 7,28E+05 2,00E+06 2,39E+06 1,18E+07 0,00E+00 Rys. 8. Aktywność sejsmiczna w poszczególnych miesiącach w roku 2013 w polu G-7/5 w ZG Rudna 5. Podsumowanie Na wielkość naprężeń w górotworze istotny wpływ ma budowa i własności geomechaniczne skał układu strop-furta-spąg. Stan pierwotnych naprężeń w górotworze wynika z głębokości eksploatacji i miąższości złoża, a wtórny stan naprężeń zależny jest od sposobu wybierania złoża oraz geometrii pól eksploatacyjnych i zrobów. Wobec czego powyższe uwarunkowania ulegają zmianie głównie w wyniku postępu eksploatacji, a niekorzystne zmiany naprężeń przejawiają się w postaci wzrostu sejsmiczności górotworu. Eksploatacja w omawianych polach ma charakter zamykający i jest prowadzona w otoczeniu zrobów. Ponadto obydwa pola zalegają w obrębie uskoków Rudna Główna i Biedrzychowa. W związku, z czym występuje tu podwyższone zagrożenie tąpaniami. W celu wyeliminowania lub chociaż ograniczenia zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami stosuje się różnorodne metody jego oceny oraz profilaktyki. Aby dokonać oceny zagrożenia sejsmicznego w polu G-3/4 i w polu G-7/5 przeanalizowano ilość i energię wstrząsów w okresie od stycznia 2012 do 31 grudnia Pole G-3/4 w latach prowadziło eksploatację między zrobami pól G-3/3 oraz G-6/6 oraz strefą uskoku Biedrzychowa. W obu latach zarejestrowano wysoką aktywność sejsmiczną w poszczególnych miesiącach. W roku 2012 wstrząsy emitujące największą energię miały miejsce w grudniu, październiku, maju, sierpniu, kwietniu oraz marcu. Natomiast w roku 2013 szczególnie wyróżnił się marzec, kiedy to doszło do samoistnego tąpnięcia o energii 1,60x10 8 J. Ponadto w omawianych latach wystąpiły jeszcze dwa zjawiska o energiach rzędu 10 7 J, a mianowicie odprężenie sprowokowane oraz tąpnięcie samoistne. Odprężenie wystąpiło w grudniu 2012, a jego energia wynosiła 4,4x10 7 J. Z kolei tąpnięcie samoistne miało miejsce w kwietniu 2012 roku, wygenerowało ono energię równą 1,4x10 7 J. Pole G-7/5 w latach

19 prowadziło eksploatację w otoczeniu zrobów oraz uskoku Biedrzychowa. Aktywność sejsmiczna w tym polu była mniejsza niżeli w polu G-3/4, co wynikało z zaniechanej eksploatacji. Wstrząsy o największej energii w roku 2012 odnotowano w miesiącach: kwiecień, sierpień oraz styczeń. W roku 2013 wyróżnił się jedynie wstrząs o energii 1,00x10 7 J mający miejsce w pod koniec grudnia. Największe zarejestrowane energie wstrząsów miały związek z występującymi sprowokowanymi lub lokalnymi odprężeniami. W kwietniu 2012 roku wystąpiło sprowokowane odprężenie, a jego energia wynosiła 1,4x10 7 J. W czerwcu 2013 roku wystąpiło odprężenie o energii 2,3x10 5 J. Z powodu znacznego wybrania złoża, eksploatacja z konieczności prowadzona jest w pogarszających się warunkach, co w znaczący sposób wpływa na poziom zagrożenia wstrząsami górotworu, a szczególnie na ich negatywne skutki w wyrobiskach górniczych. Do takich niekorzystnych uwarunkowań należy zaliczyć wybieranie filarów oporowych i resztek, prowadzenie eksploatacji w kierunku zrobów lub stref upodatnionych, pogarszające się warunki stropowe oraz eksploatację w rejonach wpływów uskoków lub stref uskoków. Są to charakterystyczne czynniki występujące w obu analizowanych polach. W złożach charakteryzujących się tak trudnymi warunkami geologicznogórniczymi prowadzenie eksploatacji jest znacznie utrudnione, a powstające zagrożenie sejsmiczne istotnie wzrasta. Dokonana analiza aktywności sejsmicznej górotworu LGOM, a tym samym potencjalnego zagrożenia tąpaniami w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A., prowadzi do jednoznacznych stwierdzeń, że zagrożenie to związane jest przede wszystkim z rodzajem robót górniczych (rozcinka, likwidacja), z zakresem zrealizowanej dotąd eksploatacji i budową geologiczną złoża. Bibliografia [1] Butra J., Eksploatacja złoża rud miedzi w warunkach zagrożenia tąpaniami i zawałami. Wrocław. [2] Dubiński J., Konopko W., Tąpania: ocena, prognoza, zwalczanie. Główny Instytut Górnictwa. Katowice. [3] Kaźmierczak M., Technologia eksploatacji złoża rud miedzi o dużej miąższości w warunkach zagrożenia tąpaniami w KGHM PM S.A O/ZG Rudna. Praca dyplomowa (niepublikowana). Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej. [4] KGHM Polska Miedź S. A. O/ZG Rudna, Projekt Techniczny Eksploatacji wraz z Aktualizacjami Szczegółowymi Projektu Technicznego Eksploatacji Pola G-3/4. Polkowice. [5] KGHM Polska Miedź S. A. O/ZG Rudna, Projekt Techniczny Eksploatacji wraz z Aktualizacjami Szczegółowymi Projektu Technicznego Eksploatacji Pola G-7/5. Polkowice. [6] KGHM Polska Miedź S. A. O/ZG Rudna, Protokoły z posiedzeń Kopalnianego Zespołu ds. Tąpań i Zawałów Pola G-3/4. Polkowice. [7] KGHM Polska Miedź S. A. O/ZG Rudna, Protokoły z posiedzeń Kopalnianego Zespołu ds. Tąpań i Zawałów Pola G-7/5. Polkowice. [8] KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna, Kompleksowy projekt eksploatacji na lata Polkowice. [9] Mertuszka P Ocena systemu eksploatacji w kierunku zrobów i stref upodatnionych w O/ZG Rudna. CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud CU- PRUM nr 2 (67) 2013, s