Adam BARAŃSKI Państwowa Agencja Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego S.A., Katowice

Mat. Symp. str. 417 451 Adam BARAŃSKI Państwowa Agencja Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego S.A., Katowice Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla kamiennego w latach 1994 21 Streszczenie Omówiono stan zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego w latach 1994 21, w okresie istotnych zmian restrukturyzacyjnych zachodzących w polskim górnictwie węglowym, przytaczając dane dotyczące liczby kopalń eksploatujących pokłady zagrożone tąpaniami i wielkości wydobycia, z uwzględnieniem udziału wydobycia z poszczególnych stopni zagrożenia. Scharakteryzowano udział stosowanych metod obserwacyjnych, pomiarowych i aktywnych w profilaktyce tąpaniowej. Bardziej szczegółowo omówiono aktywność sejsmiczną towarzyszącą eksploatacji, przytaczając dane o wstrząsach i zaistniałych tąpnięciach z 31 letniego okresu obserwacji. Przedstawiono zmiany sejsmiczności w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym na podstawie opracowanych zestawień obserwacji kopalnianych z lat 197 21, jak również rejestracji Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej (GRSS) z lat 1977 21. Dokonano analizy porównawczej sejsmiczności rejestrowanej przez kopalnie i GRSS w latach 199 21 wykazując istotne rozbieżności pomiędzy rejestracjami kopalń a GRSS, notowane szczególnie od 1996 roku. Przedstawiono przykłady obrazujące wpływ zaniżania energii wstrząsów wysokoenergetycznych, jak i zawężania obszaru obserwacji wokół czynnych wyrobisk eksploatacyjnych na prawidłowość oceny stanu zagrożenia tąpaniami. 1. Wstęp Tąpania w polskim górnictwie węglowym występują głównie w północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Związane są one przede wszystkim z eksploatacją grup pokładów rudzkich (4) i siodłowych (5), zalegających w środowisku grubych i mocnych warstw skał otaczających. Zagrożenie tąpaniami w polskich kopalniach, porównując z innymi górniczymi zagłębiami węglowymi na świecie, można określić jako duże. W 21 r. 29 kopalń w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, na ogólną liczbę 41 czynnych (wydobywających węgiel), eksploatowało pokłady zaliczone do zagrożonych tąpaniami. Znaczne zmniejszenie, w odniesieniu jeszcze do połowy lat dziewięćdziesiątych, liczby kopalń eksploatujących pokłady zagrożone tąpaniami (w roku 1994 41 kopalń) jest wynikiem głównie zmian restrukturyzacyjnych, tzn. likwidacji i łączenia kopalń, a nie jest skutkiem zaprzestania przez czynne kopalnie eksploatacji w warunkach zagrożenia tąpaniami. Można nawet stwierdzić, że proporcje udziału wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami w stosunku do wydobycia ogólnego, dla wielu czynnych kopalń mają w ostatnich latach tendencję wzrostową. 417

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... Rozpoczęcie procesu zbiorczego monitorowania zagadnień związanych z eksploatacją prowadzoną w warunkach zagrożenia tąpaniami w polskim górnictwie węglowym nastąpiło w kwietniu 1977 roku na polecenie Generalnego Dyrektora ówczesnego Ministerstwa Górnictwa Jerzego Malary. Przesyłanie przez kopalnie, zjednoczenia, zrzeszenia, gwarectwa i przedsiębiorstwa eksploatacji węgla informacji dotyczących kompleksu działań mających na celu ograniczanie występującego zagrożenia tąpaniami trwało do 199 roku. Zmiany organizacyjne zachodzące w górnictwie w latach 1989 199 spowodowały przerwanie procesu zbiorczego opracowywania materiałów dotyczących zagrożenia tąpaniami. Wznowienie szczegółowego monitorowania zagrożenia tąpaniami, obejmującego wszystkie polskie kopalnie węgla kamiennego, nastąpiło z inicjatywy Państwowej Agencji Węgla Kamiennego S.A. w 1994 roku. Od tego czasu na podstawie zebranych informacji opracowano: BIULETYN INFORMACYJNY Nr 1 BIULETYN INFORMACYJNY Nr 2 BIULETYN INFROMACYJNY Nr 3/4 o zagrożeniu tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego w 1994 r., o zagrożeniu tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego w 1995 r., o zagrożeniu tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego w 1996 i 1997 r., BIULETYN INFROMACYJNY Nr 5/6 o zagrożeniu tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego w 1998 i 1999 r. (opracowany nie publikowany), w przygotowaniu znajduje się: BIULETYN INFROMACYJNY Nr 7/8 o zagrożeniu tąpaniami w polskich kopalniach węgla kamiennego w 2 i 21 r., W opracowanych biuletynach, w układzie rocznym, zebrano informacje dotyczące tąpnięć zaistniałych w latach 1994 21 ze szczegółowym przedstawieniem ich skutków i sytuacji górniczych, w jakich doszło do zaistnienia tąpnięć. Zestawiono wielkości wydobycia węgla kamiennego uzyskane z pokładów zaliczonych do poszczególnych stopni zagrożenia tąpaniami, liczby wyrobisk ścianowych i korytarzowych prowadzonych w rejonach zagrożonych tąpaniami z podaniem rodzajów obudów oraz stosowanych metod obserwacji i profilaktyki aktywnej, liczby wstrząsów i tąpnięć rejestrowanych przez kopalniane Stacje Geofizyki Górniczej i Górnośląską Regionalną Sieć Sejsmologiczną Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach. Dodatkowo przytoczono informacje dotyczące aktywności sejsmicznej rejestrowanej przez kopalnie eksploatujące pokłady zagrożone tąpaniami od momentu uruchomienia w poszczególnych zakładach obserwacji sejsmologicznych. Tym samym utworzono i przedstawiono jedyny w Polsce zbiór danych aktywności sejsmicznej towarzyszącej eksploatacji węgla kamiennego od 197 do 21 roku. W kolejnych Biuletynach.. przytoczono również ustalenia (specjalnie powołanych komisji lub właściwych urzędów górniczych) po niektórych tąpnięciach o charakterze katastrof lub takich, w konsekwencji których stawiana była pod znakiem zapytania możliwość kontynuowania eksploatacji w całym rejonie danej kopalni. W Biuletynie... Nr 3/4 omówiono działalność Komisji ds. Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Węgiel Kamienny od momentu jej powołania pod nazwą Komisja ds. Spraw Tąpań, tj. od 1946 do 1997 roku. Jest to jedyny materiał, zebrany głównie dzięki pracy wieloletniego (33 lata) sekretarza tej Komisji Pana Roberta Merkera, który umożliwia scharakteryzowanie działania zespołu 418

specjalistów powołanego do stymulowania i koordynowania działań mających na celu ograniczenie zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego na przestrzeni ponad pięćdziesięciu lat. Na podstawie analizy zebranych informacji w opracowanych Biuletynach... sformułowano i przedstawiono szereg wniosków dotyczących modyfikacji działań w zakresie profilaktyki tąpaniowej od szczebla służb kopalnianych do instytucji centralnych jak również jednostek naukowo-badawczych. 2. Zagrożenie tąpaniami w górnictwie węgla kamiennego 2.1. Dane ogólne Rozmiar zagrożenia tąpaniami w polskim górnictwie węgla kamiennego i jego zmiany w latach 197 21 w dużym stopniu obrazuje statystyka tąpnięć i spowodowanych nimi wypadków na tle wielkości wydobycia (w tym z pokładów zaliczonych do zagrożonych tąpaniami), zarejestrowanych wstrząsów wysokoenergetycznych i rozmiarów szkód spowodowanych zaistniałymi tąpnięciami. Zestawienie, uwzględniające wymienione czynniki w możliwym dzisiaj do odtworzenia zakresie przedstawiono w tabeli 2.1. Autor opracowania zdaje sobie sprawę, że zestawienia tabelaryczne są zdecydowanie mniej nośne w odbiorze od wizualnego (wykresy) przedstawienia zależności różnych czynników obrazujących zmiany stanu zagrożenia tąpaniami w czasie, lecz ze względu na temat artykułu przytoczono jedynie wielkości liczbowe, odnoszące się do poszczególnych czynników charakteryzujących lub mających wpływ na zagrożenie tąpaniami w ostatnim trzydziestoleciu, bez szczegółowego analizowania ich zależności. Analizując w sposób ogólny przytoczone zestawienie można stwierdzić, że wszystkie wielkości charakteryzujące tąpnięcia i ich skutki wykazują zdecydowaną tendencję spadkową. I tak: liczba tąpnięć zmalała od ponad 2 rocznie w latach siedemdziesiątych i początku lat osiemdziesiątych, do średnio kilkunastu rocznie w latach 1983 1994 i do kilku zdarzeń rocznie w latach 1995 21, liczba wypadków zmniejszyła się z ponad 1 w 1982 roku nawet do w 2 roku, długość zniszczonych i uszkodzonych wyrobisk górniczych zmalała z ponad średnio 1 5 m w latach 1986 1993 do 119 m i 12 m odpowiednio w latach 1999 i 2. Z przytoczonego zestawienia (tabela 2.1.) wynika co prawda, że w ostatnich kilku latach wymienione wielkości ustabilizowały się na stosunkowo niskim poziomie w odniesieniu do lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych, ale nie wykazują już tendencji spadkowej, a wręcz przeciwnie, można zaobserwować pewną tendencję wzrostu. Prawdopodobnie można to wiązać z wymiernym parametrem, jakim jest wielkość wydobycia ogółem (Drzęźla 21) i wielkość wydobycia z pokładów zaliczonych do zagrożonych tąpaniami oraz z czynnikami trudno mierzalnymi, jakimi są: prowadzenie lub czasowe odstąpienie od eksploatacji pokładów silnie zagrożonych tąpaniami, potrzeba podejmowania eksploatacji odprężającej w warunkach dużego zagrożenia tąpaniami ze względu na wyczerpywanie się możliwości eksploatacji w rejonach wcześniejszego odprężenia eksploatacyjnego, prowadzenie eksploatacji w partiach resztkowych (kończące się zasoby licznych kopalń) oraz o skomplikowanej budowie geologicznej (uskoki, wymycia, duże nachylenia i przegięcia pokładów itp.). 419

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... Tabela 2.1. Wydobycie węgla, wstrząsy wysokoenergetyczne, tąpnięcia, wypadki i skutki spowodowane tąpnięciami w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym Table 2.1. Coal production, high-energy tremors, rock bursts, accidents and effects created by rock bursts in Upper Silesian Coalfield Rok 1) 1) Wydobycie ogółem Wydobycie z pokładów zagrożonych tąpaniami % do ogółem Liczba wstrząsów wysokoenergetycznych 42 Liczba tąpnięć 1) lata 197-1979 2) Wypadki spowodowane tąpnięciami Wyrobiska zawalone Wyrobiska uszkodzone [ mln t ] [ mln t ] 3) 1) wg 2) lata Śmiertelnstałe Pozo- wg GRSS kopalń 198-21 [ m ] [ m ] 197 14,1 377 12 1971 145,5 932 14 1972 15,7 769 39 1973 156,6 78 18 1974 162, 987 2 1975 171,6 1 58 21 1976 179,3 2 831 19 1977 186,1 3 714 4 9 21 1978 192,6 2 74 3 172 22 1979 21, 1 948 2 784 15 198 192,8 57,1 29,6 2 939 3 729 21 7 52 1981 162,7 49,4 3,4 2 359 2 972 29 4 69 1982 188,9 55,5 29,4 2 39 2 428 2 29 76 1983 19,8 55,2 28,9 2 898 2 8 14 4 42 1984 191,2 54,3 28,4 2 91 2 484 16 2 46 1985 191,3 51,9 27,1 2 45 2 97 16 9 45 1986 191,8 51,6 26,9 1 998 1 535 27 22 61 23 2 213 1987 192,7 5,9 26,4 2 264 2 33 11 7 44 319 1 9 1988 192,7 49,5 25,7 1 61 1 495 13 3 45 118 1 139 1989 177,4 49,5 27,9 1 77 1 21 16 7 7 121 1 565 199 147,4 * * 1 38 937 16 6 3 3) 12 1 472 1991 14,1 * * 856 8 9 7 2 16 839 1992 131,3 * * 752 748 1 9 36 23 647 1993 13,2 * * 932 74 16 11 26 1 22 1 739 1994 132,7 43, 32,4 74 787 12 4 43 199 93 1995 135,3 45,4 33,6 465 466 7 7 32 24 649 1996 136,3 43,9 32,2 564 471 2 3 18 14 168 1) 1997 137,1 46,6 34, 547 417 2 6 169 1998 116, 42,2 36,4 663 463 5 2 14 239 184 4) 4 1 11 86 1999 19,2 38,2 35, 1 134 596 2 3 119 2 12,2 37, 36,2 1 88 483 2 2) 12 21 12,8 37,6 36,6 1 137 612 4 2 19 668 (liczba tąpnięć - bez SUMA odprężeń z 1998 roku) 41 114 48 38 471 164 88 2 94 13 689 * - brak pełnych danych 1) - dane według Państwowej Agencji Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego SA 2) - dane według Wyższego Urzędu Górniczego 3) - dane według Głównego Instytutu Górnictwa 4) - w 1998r. poza przypadkami tąpnięć zarejestrowano 4 odprężenia, przy wystąpieniu których zanotowano wypadki pracowników i nieznaczne uszkodzenia wyrobisk Uwaga: występują rozbieżności w statystyce tąpań pomiędzy danymi: WUG, GIG i kopalń

Istotny wpływ wymienionych czynników zdaje się potwierdzać fakt, że pomimo znacznego spadku wydobycia ogółem w ostatnim dziesięcioleciu, z 14,1 mln t w roku 1991 do 12,8 mln t w roku 21, procentowy udział wydobycia z pokładów zaliczonych do zagrożonych tąpaniami wzrósł z 3 do 37%, a z najwyższego III stopnia zagrożenia wzrósł z 1 do 17% (w latach 1994 21). Również liczba rejestrowanych wstrząsów wysokoenergetycznych, pomimo kilkukrotnego spadku w stosunku do przełomu lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych, zaczyna wykazywać tendencję wzrostową poczynając od 1996 r. Analiza projektów eksploatacji kopalń wykazuje, że w najbliższych latach trudno będzie dalej ograniczać wpływ zagrożenia tąpaniami. Wśród przyczyn decydujących o jego wielkości należy wymienić: ciągły wzrost głębokości eksploatacji pokładów węgla, skrępowany charakter eksploatacji, wynikający z zaawansowania robót górniczych (eksploatacja dokonana) i warunków geologicznych (szczególnie dotyczy to kopalń o długoletnim okresie prowadzenia eksploatacji), eksploatacja w resztkowych partiach złóż, często uwięzionych w filarach ochronnych lub w zasięgu oddziaływania krawędzi i resztek z pokładów sąsiednich, nierównomierne wybranie pokładów w rejonach granicznych kopalń lub pomiędzy rejonami eksploatacyjnymi w obrębie jednej kopalni, prowadzenie eksploatacji w warunkach współwystępowania różnych zagrożeń (pożarowe, metanowe itd.) dodatkowo skrępowanej względami ochrony powierzchni, co w wielu przypadkach utrudnia dobór optymalnych, dla zwalczania zagrożenia tąpaniami, środków profilaktyki aktywnej, konieczność prowadzenia eksploatacji odprężającej dla możliwości późniejszego rozwinięcia frontów eksploatacyjnych w warunkach przynajmniej częściowego odprężenia górotworu. 2.2. Wydobycie z pokładów zagrożonych tąpaniami w latach 1994 21 W latach 1994 21 wydobycie z pokładów zagrożonych tąpaniami utrzymywało się na poziomie pomiędzy 37, a 46,6 mln ton rocznie z wzrastającą tendencją procentowego udziału w stosunku do wydobycia ogółem (tabela 2.2.). Wielkość wydobycia z pokładów zaliczonych do III stopnia zagrożenia tąpaniami sukcesywnie wzrastała od 13,3 mln t w 1994 r. do 17,4 mln t w 21 r. Na ogólny wzrost wydobycia z pokładów zaliczonych do wszystkich stopni zagrożenia tąpaniami, w tym szczególnie do III stopnia, wpłynęło niewątpliwie wprowadzenie w 1994 roku nowych zasad zaliczania pokładów do odpowiednich stopni zagrożenia tąpaniami. (Zarządzenie Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego z dnia 3 sierpnia 1994 roku w sprawie określania kryteriów oceny zagrożeń naturalnych oraz trybu zaliczania złóż kopalin, ich części lub wyrobisk górniczych do poszczególnych stopni zagrożeń.) Zasady te, w przypadkach braku odprężenia eksploatacją pokładów (warstw) sąsiednich, wymagają zaliczania eksploatowanych pokładów, w całych rejonach, do III (najwyższego) stopnia zagrożenia tąpaniami. Pomimo dość rygorystycznych zasad zaliczania pokładów do III stopnia zagrożenia tąpaniami utrzymywanie się od wielu lat wielkości wydobycia z rejonów zaliczonych do tego stopnia na poziomie około 1 do 17% ogólnego wydobycia, skłania do stwierdzenia, że dla kontynuowania i utrzymania wydobycia węgla o dobrej jakości koniecznym jest prowadzenie eksploatacji odprężającej, głównie w III stopniu zagrożenia tąpaniami. Dokonanie eksploatacji 421

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... odprężającej umożliwia w późniejszym okresie wybieranie pokładów sąsiednich (wyżej lub niżej zalegających) w warunkach mniejszego zagrożenia tąpaniami. Tabela 2.2. Wydobycie węgla kamiennego z pokładów zagrożonych tąpaniami na tle wydobycia ogólnego w latach 1994 21 Table 2.2. Hard coal production from seams endangered with rock bursts as against total production in 1994 21 Rok Wydobycie ogółem w kraju ogółem Wydobycie z kopalń górnośląskich z pokładów zaliczonych do odpowiednich stopni zagrożenia tąpaniami Razem I+II+III stopień III stopień I stopień II stopień % % % wydobycibycia wydo- [ t ] [ t ] [ t ] [ t ] [ t ] [ t ] ogół. w kop. w kraju górnośl. wydobycia w kop. górnośl. 1994 132 657 141 128 429 12 96,8 43 273 416 33,7 25 225 219 4 732 444 13 315 753 1,4 1995 135 259 746 13 635 38 96,6 45 421 66 34,8 24 185 387 7 161 153 14 75 12 1,8 1996 136 226 394 131 811 351 96,8 43 97 115 33,3 21 548 364 7 3 12 15 355 649 11,6 1997 137 128 69 133 36 59 97, 46 591 791 35, 22 22 387 8 977 516 15 591 888 11,7 1998 116 32 489 111 716 25 96,3 42 193 13 37,8 2 858 624 5 965 316 15 369 73 13,8 1999 19 192 869 14 958 299 96,1 38 28 17 36,4 16 983 798 7 536 187 13 688 32 13, 2 12 237 393 97 928 929 95,8 37 4 44 37,8 15 67 453 5 459 84 15 973 183 16,3 21 12 778 77 98 269 779 95,6 37 589 37 38,3 16 432 216 3 718 357 17 438 797 17,7 Z przytoczonego zestawienia, jak również analizy materiałów szczegółowych dotyczących udziału wydobycia z pokładów zaliczonych do poszczególnych stopni zagrożenia tąpaniami, bardzo wyraźnie widać zachwianie proporcji udziału wydobycia z pokładów zaliczonych do II stopnia zagrożenia tąpaniami (rys. 2.1). S umarycznie wydobycie w latach latach 1994-21 II stopień 5,4% III stopień 12,9% Niezagrożone 64,3% I stopień 17,4% Rys. 2.1. Procentowy udział wydobycia z pokładów niezagrożonych tąpaniami oraz zaliczonych do poszczególnych stopni zagrożenia tąpaniami dla kopalń górnośląskich Fig. 2.1. Percentage share of production from seams not endangered with rock bursts and those classified to particular degrees of rock burst hazard, for the Upper Silesian mines 422

Znikomy udział wydobycia z pokładów zaliczonych do II stopnia zagrożenia tąpaniami widać szczególnie przy rozpatrywaniu eksploatacji kopalń bytomskich, rudzkich i katowickich, które w decydującym stopniu rzutują na ogólną wielkość wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami (rys. 2.2.) III stopień 51,8% 2 rok Kopalnie Bytomskiej Spółki Węglowej niezagrożone 34,5% III stopień 53,6% 21 rok niezagrożone 32,1% II stopień 2,8% I stopień 1,9% II stopień,% I stopień 14,4% 2 rok Kopalnie Rudzkiej Spółki Węglowej 21 rok III stopień 49,4% niezagrożone 27,3% III stopień 44,7% niezagrożone 28,6% II stopień 5,% I stopień 18,3% II stopień 11,7% I stopień 15,% 2 rok Kopalnie Katowickiego Holdingu Węglowego 21 rok III stopień 31,5% niezagrożone 41,6% III stopień 32,3% niezagrożone 41,% II stopień 3,7% I stopień 23,2% II stopień 1,2% I stopień 25,5% Rys. 2.2. Procentowy udział wydobycia z pokładów niezagrożonych tąpaniami oraz zaliczonych do I, II i III stopnia zagrożenia tąpaniami w 2 i 21 roku dla kopalń Bytomskiej i Rudzkiej Spółki Węglowej oraz Katowickiego Holdingu Węglowego Fig. 2.2. Percentage share of production from seam not endangered wit rock burst hazard and those classified to I, II and III degree of rock burst hazard in 2 and 21 for the mines of Bytom Coal Company, Rudzka Coal Company and Katowice Holding Coal Company Tak znaczne dysproporcje w rozkładzie wydobycia z poszczególnych stopni zagrożenia tąpaniami oraz bardzo wysoki udział wydobycia z III stopnia zagrożenia tąpaniami, udokumentowany w okresie od 1994 roku, jak również szereg innych przesłanek przytoczonych w dalszej części analizowanego materiału, powinny skłonić odpowiedzialne jednostki do szczegółowej analizy i ewentualnej weryfikacji obowiązujących zaliczeń. W ostatnich latach, pomimo utrzymywania się lub nawet niewielkiego wzrostu: liczby kopalń wydobywających w 1% z pokładów zagrożonych tąpaniami, liczby kopalń wydobywających około lub ponad 1 mln ton z rejonów zaliczonych do III stopnia zagrożenia tąpaniami, 423

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... ogólnej wielkości wydobycia z pokładów zaliczonych do zagrożonych tąpaniami, w tym również z rejonów zaliczonych do III stopnia zagrożenia, liczba ścian i wyrobisk korytarzowych prowadzonych w warunkach zagrożenia tąpaniami ulega systematycznemu zmniejszeniu, a więc powinno spadać realne zagrożenie tąpaniami. Taki stan rzeczy jest wynikiem procesu ogólnej restrukturyzacji górnictwa węglowego i restrukturyzacji technicznej kopalń, które m.in. systematycznie prowadzą do zwiększenia koncentracji wydobycia. Zwiększenie koncentracji wydobycia w rejonach zagrożonych tąpaniami wpływa jednak, w większości przypadków, na wzrost zagrożenia tąpaniami. Zmiany liczby wyrobisk górniczych prowadzonych w warunkach zagrożenia tąpaniami, jakie dokonały się w ostatnich latach, przedstawia zestawienie w tabela 2.3. Tabela 2.3. Liczba wyrobisk ścianowych i korytarzowych prowadzonych w pokładach zagrożonych tąpaniami w latach 1994 21 Table 2.3. Number of longwalls and roadways run in seams endangered with rock bursts in 1994 21 Rok LICZBA WYROBISK ŚCIANOWYCH w pokładach zaliczonych do zagrożonych tąpaniami I stopień zagrożenia II stopień zagrożenia III stopień zagrożenia I + II + III stopień zawał podsadzka suma zawał podsadzka suma zawał podsadzka suma zawał podsadzka suma 1994 95 73 168 14 11 25 66 43 19 175 127 32 1995 95 57 152 23 8 31 64 31 95 182 96 278 1996 86 49 135 27 1 28 58 33 91 171 83 254 1997 71 43 114 27 2 29 61 31 92 159 76 235 1998 73 34 17 23 2 25 58 23 81 154 59 213 1999 64 22 86 19 3 22 55 16 71 138 41 179 2 54 13 67 16 2 18 61 4 65 131 19 15 21 5 8 58 12 1 13 63 3 66 125 12 137 Rok LICZBA WYROBISK KORYTARZOWYCH drążonych w pokładach zaliczonych do zagrożonych tąpaniami I stopień zagrożenia II stopień zagrożenia III stopień zagrożenia I + II + III stopień łukowa inna suma łukowa inna suma łukowa inna suma łukowa inna suma 1994 293 27 32 8 1 81 281 8 289 654 36 69 1995 268 27 295 89 2 91 279 4 283 636 33 669 1996 215 21 236 59 3 62 247 12 259 521 36 557 1997 219 21 24 7 2 72 235 8 243 524 31 555 1998 212 18 23 56 1 57 232 4 236 5 23 523 1999 138 1 148 43 3 46 19 1 191 371 14 385 2 146 7 153 44 1 45 241 3 244 431 11 442 21 159 12 171 36 5 41 253 2 255 448 19 467 Zwiększenie liczby wykonywanych wyrobisk korytarzowych w ostatnich dwóch latach świadczy o potrzebie, a wręcz konieczności odtwarzania frontu eksploatacyjnego w pokładach o dobrych parametrach jakościowych, które w większości są pokładami zagrożonymi tąpaniami. Eksploatacja w warunkach zagrożenia tąpaniami wiąże się z ponoszeniem znacznych dodatkowych kosztów na działania profilaktyczne mające na celu stworzenie najmniej niebezpiecznych warunków pracy. 424

Szczegółowe analizowanie wielkości wydobycia z poszczególnych stopni zagrożenia tąpaniami w powiązaniu z wynikami obserwacji i pomiarów służących ocenie potencjalnego i rzeczywistego stanu zagrożenia, przeprowadzanych podczas eksploatacji, powinno umożliwiać: ocenę trafności dotychczasowych zaliczeń do poszczególnych stopni zagrożenia, modyfikację dotychczasowych kryteriów zaliczania, perspektywiczną ocenę zasadności podejmowania eksploatacji w rejonach, które są lub będą zaliczone do zagrożonych tąpaniami. 2.3. Wykorzystywanie metod stosowanych w profilaktyce tąpaniowej Wszystkie wyrobiska ścianowe i korytarzowe prowadzone w latach 1994 21, w III stopniu zagrożenia tąpaniami objęte były ciągłymi obserwacjami sejsmologicznymi i z kilkoma wyjątkami stacjonarnymi sejsmoakustycznymi, we wszystkich też wykonywano wiercenia małośrednicowe. Tak więc wypełniony był warunek wymagany przepisami, a dotyczący prowadzenia podstawowych obserwacji podczas eksploatacji pokładów zagrożonych tąpaniami. Metody dodatkowe oceny stanu zagrożenia tąpaniami wykorzystywane były i są natomiast znacznie poniżej istniejących możliwości. Metody sejsmiczne w różnych odmianach (profilowanie, geotomografia wzbudzona i pasywna, prześwietlanie, sondowanie w otworach) stosowane były w ostatnich ośmiu latach w 4 do 6% ścian i w 5 do 3% wyrobisk korytarzowych prowadzonych w III stopniu zagrożenia tąpaniami. Pomiary te wykonywane były głównie przez jednostki spoza kopalń pomimo istnienia potencjalnych możliwości wykonywania ich przez pracowników kopalnianych Stacji Geofizyki Górniczej. Metody dodatkowe, w tym eksperymentalne, które powinny być przejawem inicjatywy poznawczej, stosowano w 3 do 4% ścian oraz w 7 do 3% wyrobisk korytarzowych prowadzonych w III stopniu zagrożenia tąpaniami. Trzeba zaznaczyć, że dla ścian w 8%, a dla wyrobisk korytarzowych w 99% były to pomiary wzbudzonej aktywności sejsmoakustycznej. Metoda ta znalazła stosunkowo szerokie zastosowanie jako metoda dodatkowa i uzupełniająca dla oceny stanu zagrożenia tąpaniami. Poza sejsmiką i wzbudzoną aktywnością sejsmoakustyczną, w sposób sporadyczny, stosowano: pomiary grawimetryczne, emisję sejsmoakustyczną w skałach stropowych, konwergencję stropu, pomiary odkształceń w otworach stropowych, emisji radonu i pomiary temperatur w pokładach węgla. Z metod profilaktyki aktywnej najczęściej wykonywano strzelania wstrząsowe, wtłaczanie wody i strzelania torpedujące w stropie. Można również zaobserwować rozwój i szersze stosowanie metod ukierunkowanego hydroszczelinowania i szczelinowania skał (głównie stropowych). Wymagającymi rozważenia i głębszej analizy są następujące spostrzeżenia: w 1994 r. na 269 wyrobisk korytarzowych drążonych w pokładach zaliczonych do III stopnia zagrożenia tąpaniami, metody profilaktyki aktywnej stosowane były jedynie w 139 wyrobiskach czyli w około 52% wyrobisk, analogicznie: w 1995 r. na 283 wyrobiska profilaktyka w 129 to jest w około 46% wyrobisk, w 1996 r. na 259 wyrobisk profilaktyka w 112 to jest w około 43% wyrobisk, 425

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... w 1997 r. na 243 wyrobiska profilaktyka w 11 to jest w około 45% wyrobisk, w 1998 r. na 236 wyrobisk profilaktyka w 171 to jest w około 72% wyrobisk, w 1999 r. na 191 wyrobisk profilaktyka w 61 to jest w około 32% wyrobisk, w 2 r. na 244 wyrobiska profilaktyka w 86 to jest w około 35% wyrobisk, w 21 r. na 255 wyrobisk profilaktyka w 12 to jest w około 4% wyrobisk. (Przytoczone wartości procentowe wyliczono zakładając, że w czasie drążenia jednego wyrobiska stosowany był tylko jeden rodzaj profilaktyki, a przecież są wyrobiska w których stosuje się nawet kilka rodzajów profilaktyki aktywnej) Jeżeli profilaktyka aktywna nie jest stosowana to znaczy, że podczas drążenia nie notowano stanów zagrożenia innych niż a lub b (niezagrożone lub słabo zagrożone w 5 cio stopniowej skali ocen). Pomimo zaliczenia do III stopnia zagrożenia tąpaniami w drążonych wyrobiskach nie rejestrowano przejawów zagrożenia. Nasuwa się pytanie, czy zaliczanie ponad 5% wyrobisk korytarzowych do III stopnia zagrożenia tąpaniami było w pełni uzasadnione? 3. Aktywność sejsmiczna i tąpnięcia Sejsmologia górnicza stanowi specyficzną odmianę sejsmologii ogólnej, która zajmuje powszechnie stosowana w świecie do rejestracji i analizy trzęsień Ziemi (Dubiński, Konopko 2). Zjawiska sejsmiczne indukowane działalnością górniczą kopalń charakteryzują się płytkim usytuowaniem ognisk (z reguły na głębokości odpowiadającej poziomowi robót górniczych), słabą i bardzo słabą intensywnością (w skali trzęsień ziemi), a także większą częstotliwością drgań oraz mniejszym zasięgiem oddziaływania na otoczenie. Pojęcie obserwacja podkreśla podstawową cechę: ciągłości prowadzonych rejestracji sejsmologicznych, które mają zapewnić pełną rejestrację zjawisk sejsmicznych od przyjętego progu ich wykrywalności. Warunek pełnej rejestracji zjawisk powinien być zapewniony przez taki układ stanowisk sieci sejsmologicznej (układ stanowisk sejsmometrycznych), aby lokalizacja z badanego rejonu charakteryzowała się dostateczną w danych warunkach dokładnością. W zależności od wielkości, wymiarów geometrycznych, rejonu obserwacji, wyróżnić można następujące systemy prowadzenia obserwacji sejsmologicznych: regionalny, kopalniany, oddziałowy. Wymiary geometryczne tych systemów determinują dolny próg rejestrowanej energii sejsmicznej według zależności, że im słabsze zjawisko, to dla rejestracji konieczna jest mniejsza odległość punktów obserwacyjnych od jego ogniska. W Górnośląskim Zagłębiu Węglowym obserwacje zjawisk sejsmicznych, indukowanych działalnością górniczą, w sposób umożliwiający ich wykorzystanie dla określania potencjalnego zagrożenia tąpaniami, rozpoczęto z początkiem lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku. W 197 r. ciągłe obserwacje sejsmologiczne prowadziły już kopalnie Miechowice i Pstrowski (systemy kopalniane). Utworzono również Górnośląską Regionalną Sieć Sejsmologiczną (GRSS) w Głównym Instytucie Górnictwa (rys. 3.1.), która stanowi sieć nadrzędną w stosunku do sieci kopalnianych zakładów górniczych zgrupowanych obecnie w Bytomskiej, Rudzkiej, Gliwickiej i Nadwiślańskiej Spółce Węglowej oraz Katowickim Holdingu Węglowym. 426

Rys. 3.1. Układ stanowisk Gornośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej (GRSS) w stosunku do obszarów górniczych kopalń węgla kamiennego Fig. 3.1. Arrangement of stands of the Upper Silesian Regional Seismological Network (USRSN) against the mining areas of the mines from Upper Silesian Coalfield 427

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... Sukcesywnie tworzono kolejne sieci kopalniane tak, że w połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku obserwacjami lokalnymi objęte były obszary kopalń Spółek Węglowych: Bytomskiej, Rudzkiej i Rybnickiej oraz Katowickiego Holdingu Węglowego. W drugiej połowie lat osiemdziesiątych obserwacjami lokalnymi objęto również kopalnie Jastrzębskiej, Nadwiślańskiej SW i Gliwickiej SW. 3.1. Sejsmiczność w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym Sejsmiczność, rozumiana jako liczba wstrząsów w jednostce czasu, z uwzględnieniem ich poziomu energetycznego, udokumentowana jest od 197 r. (Etryk, Barański 1996) obserwacjami pojedynczych kopalń, a od lat osiemdziesiątych praktycznie wszystkich kopalń eksploatujących w warunkach dużego zagrożenia tąpaniami. Ponadto od 1977 r. udokumentowane zostały wyniki obserwacji Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej dla północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Rejestracje kopalniane prowadzone są od energii 1 2 J wzwyż, z tym, że przez wiele lat w wielu kopalniach rejestracje wstrząsów o energiach 1 2 i 1 3 J były śladowe, czy to ze względu na niedoskonałą konfigurację sieci sejsmologicznych, czy też ze względu na marginalne traktowanie ich przydatności do oceny stanu zagrożenia tąpaniami. Rejestracje GRSS obejmują wstrząsy o energiach E 1 1 5 J. W tabeli 3.1. przedstawiono zbiorcze zestawienie z lat 197 21 liczby wstrząsów i tąpnięć z obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego według rejestracji kopalnianych Stacji Geofizyki Górniczej z podaniem dla każdego zakładu górniczego okresu, w którym prowadzono obserwacje. W zestawieniu przedstawiono również sumaryczne liczby wstrząsów wysokoenergetycznych zarejestrowane przez GRSS (Mutke, Stec 1992 2). W ciągu 3 lat polskie górnictwo węgla kamiennego przeszło głębokie zmiany organizacyjne. Dla umożliwienia różnego rodzaju porównań, we wszystkich zestawieniach pogrupowano kopalnie w sposób odpowiadający aktualnej (od 1993 r.) organizacji, z tym, że dawną kopalnię Pstrowski później ZWSM Jadwiga oraz kopalnię Paryż dawniej Generał Zawadzki wykazuje się w Bytomskiej SW. Zachowano również niektóre nazwy kopalń funkcjonujące przez całe dziesięciolecia oraz podziały na ruchy wielu połączonych w ostatnich latach kopalń. Dla dokonania analizy zmian sejsmiczności w GZW dokonano zestawień w okresach pięcioletnich poczynając od 1976 r. (rejestracje z lat 197 1975, pomimo wykazywanej znacznej liczby wstrząsów wysokoenergetycznych, ze względu na ograniczony obszar prowadzonych obserwacji nie są reprezentatywne dla całego GZW), wszystkich udokumentowanych obserwacjami kopalnianymi wstrząsów o energii E 1 1 4 J, czyli w zasadzie od najmniejszego poziomu energetycznego wstrząsów, które mogą być powodem uszkodzeń lub zniszczeń wyrobisk górniczych. Aby dać możliwie pełny obraz sejsmiczności, a w zasadzie aktywności w GZW, obserwacje kopalniane uzupełniono danymi z GRSS, z okresów w których nie prowadzono w niektórych kopalniach obserwacji własnych. Ponieważ dane GRSS dotyczą wstrząsów o energiach E 1 1 5 J liczby wstrząsów o energiach rzędu 1 4 J określono szacunkowo, proporcjonalnie do liczby wstrząsów rzędu 1 5 J, stosując współczynnik charakterystyczny dla kopalń danej spółki i okresu. Wyniki dokonanych zestawień ilustruje rysunek 3.2. 428

Tabela 3.1. Zestawienie liczby wstrząsów i tąpnięć z obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego według rejestracji kopalnianych Stacji Geofizyki Górniczej w latach 197 21 Table 3.1. The set of number of tremors and rock bursts from the Upper Silesian Coalfield following the registrations by the Mining Geophysical Stations at mines during 197 21 Nr kop. Liczba wstrząsów o energii rzędu [ J ] kopalnia 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 suma 1 Z.G. Brzeziny (Andaluzja) 5 37 21 778 598 1 27 756 89-1 2 Z.G. Piekary (Julian) 4 364 3 519 332 5 8 22 1 87-1 3 Z.G. Bytom II (Rozbark) 649 2 699 881 164 72 6 4 471 8 82-1 4 Centrum (Dymitrow) 21 37 64 15 38 3 712 467 35 1 57 184 42 76-95 5 Szombierki 1 335 29 92 9 287 1 626 267 39 8 2 51 466 35 71-95 4/5 Z.G. Centrum (C-Sz) 1) 267 2 745 297 1 3 319 96-1 6 Z.G. Bytom I (Powst. Śl.) 155 12 977 4 841 566 85 18 18 642 13 78-1 7 Bobrek (R-Bobrek) 292 4 588 9 89 2 75 194 5 17 638 24 78-98 8 Miechowice (R-Miech.) 9 676 44 617 13 477 2 28 382 6 2 7 494 24 7-98 7/8 Z.G. Bytom III 2) 511 3 193 1 61 115 4 88 99-1 9 Barbara-Chorzów 9 26 3 758 67 41 3 13 435 2 87-93 1 Halemba 2 842 7 935 7 471 2 214 471 15 1 2 949 18 81-1 11 Nowy-Wirek (R-Wirek) 516 8 592 7 247 2 4 184 17 4 18 564 16 74-1 12 Polska (R-Polska) 667 486 195 34 4 1 386 76-99 13 Pokój (R-I Pokój) 287 57 648 9 29 2 594 347 32 69 937 25 74-1 14 Wawel (R-Wawel) 3 12 19 937 3 156 51 59 3 26 785 11 78-98 15 Rozalia (Siemianowice) 3 58 1 271 238 27 3 4 597 1 87-99 16 Bielszowice (Zab.-Biel.) 26 492 32 27 12 69 2 2 165 1 2 73 325 23 8-1 17 Knurów 1 783 368 33 1 2 185 91-1 18 Makoszowy 1 258 1 922 785 54 13 19 2 87-1 19 Sośnica 432 5 727 2 233 144 8 536 1 89-1 2 Kleofas (R-I, Kleofas) 12 817 28 27 9 129 844 117 17 2 1 51 197 22 77-1 28 Katowice (R-II, Katowice) 16 58 22 219 2 887 232 28 2 41 426 14 84-21 Kazimierz-Juliusz 74 54 28 846 4 837 478 74 12 18 751 29 74-1 22 Mysłowice 16 766 7 366 1 188 31 25 351 2 85-1 23 Niwka-Modrzejów 4 369 5 699 2 395 29 12 672 1 83-99 24 Wesoła 12 176 7 694 1 793 1 9 21 772 7 85-1 25 Wieczorek 25 43 8 398 1 132 28 2 34 63 2 8-1 26 Wujek 1 9 72 15 15 846 2 571 392 49 4 11 912 54 74-1 27 Staszic 1 27 5 354 1 197 89 4 4 7 675 16 83-1 29 Śląsk 3 257 14 321 7 572 1 361 122 17 5 1 26 656 19 78-1 3 Piast (R-Czeczott) 5 7 7 612 1 55 319 14 1 14 53 9-1 31 Piast (R-Piast) 36 181 24 9 6 826 571 31 6 2 68 517 1 86-1 32 Ziemowit 2 564 55 52 5 1 879 48 3 81 646 87-1 33 Rydułtowy 53 7 389 1 386 94 188 11 18 931 77-1 34 Anna 3 61 6 577 2 822 378 39 6 12 883 4 77-1 35 Marcel (R-Marcel) 48 779 26 828 7 51 862 74 2 84 55 6 76-1 36 Marcel (R- 1 Maja) 853 1 642 1 62 113 9 2 3 681 92-1 37 Chwałowice (R-Rymer) 16 524 219 43 5 1 952 3 79-8 85-97 38 Jas-Mos (R-Jastrz.) 4 26 151 2 97 157 5 29 287 89-98 39 Jas-Mos (R-Moszcz.) 1 542 1 468 41 2 12 53 89-98 38/39 Jas - Mos 3) 1 493 19 736 485 31 21 745 99-1 4 Morcinek 2 253 2 653 294 2 5 22 93-99 Pniówek 8 6 1 3 18 98-1 41 Zofiówka 1 278 16 764 1 137 55 28 234 89-1 42 Porąbka-Klimontów 12 848 159 67 25 556 2 745 325 29 1 1 39 112 16 76-99 43 Paryż 132 137 13 3 285 79-81 44 ZWSM Jadwiga (Pstrowski) 53 699 27 72 26 282 7 86 1 319 257 26 2 116 517 11 7- SUMA 57 271 896 835 241 28 41 798 5 516 658 57 9 1 756 424 471 7-1 Rejestracje Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej 35 82 4 759 479 58 16 41 114 77-1 * - wg danych z kopalń 1) - od 1995 roku informacje o wstrząsach nie obejmują podziału na Ruch "Centrum" i "Szombierki" 2) - od 1999 roku informacje o wstrząsach nie obejmują podziału na Ruch "Bobrek" i "Miechowice" 3) - od 1999 roku informacje o wstrząsach nie obejmują podziału na Ruch "Jastrzębie" i "Moszczenica" TĄPNIĘCIA 197-21* Okres obserw. 429

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... 76-8 81-85 okresy obserwacji ( lata) 86-9 91-95 96-21 rok 11, 22,7 5,5 28, 7,4 18,8 6,6, % 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 1% procentowy udział w ogólnej aktywności sejsmicznej Bytomska SW Rudzka SW Gliwicka SW Katowicki HW Nadwiślańska SW Rybnicka SW Jastrzębska SW KWK "Porąb.-Klim." Rys. 3.2. Rozkład aktywności zarejestrowanej w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (podzielonym umownie na spółki węglowe) w zakresie wstrząsów o energii równej i większej od 1 4 J Fig. 3.2. Distribution of seismic activity registered in the Upper Silesian Coalfield (arbitrary divided into coal companies) within the range of quakes with energy equal or higher than 1 4 J Z zestawienia wyraźnie widać drastyczny spadek, w stosunku do lat 1976 1985, aktywności rejestrowanej w kopalniach Bytomskiej SW, co związane jest niewątpliwie ze stopniowym ograniczaniem eksploatacji w wyniku likwidacji wielu kopalń i tym samym ograniczeniu eksploatacji w rejonach zagrożonych tąpaniami. Wyraźnie zaznacza się natomiast systematyczny wzrost do 26,6% w latach 1996 2 aktywności sejsmicznej kopalń Rybnickiej Spółki Węglowej. Udział aktywności kopalń Rudzkiej SW i Katowickiego HW utrzymuje się na zbliżonym, oscylującym wokół 2% poziomie. W latach 1986 199 zanotowano ponad 2%, udział kopalń Nadwiślańskiej SW. Na uwagę zasługują dane dotyczące aktywności zlikwidowanej już kopalni Porąbka- Klimontów, na której obszarze w latach 1976 198 (okres intensywnej eksploatacji odprężającej) oraz 1991 1995 (okres eksploatacji w resztkowych partiach i filarach szybów) notowano odpowiednio 15,5 i 17% całkowitej aktywności w GZW. Siłą rzeczy przedstawiony w tak skondensowanej formie materiał obserwacyjny nie daje możliwości dokonania szczegółowych analiz wpływu różnych czynników na wzrost lub spadek notowanej aktywności sejsmicznej. Dla bardziej szczegółowych analiz koniecznym było by zestawienie aktywności w rozbiciu na kopalnie i lata, i powiązanie jej z charakterystyczną dla danego okresu sytuacją górniczą (Drzęźla 21; Dzierżęga, Kabza 2), lecz tak obszerny materiał wykracza poza ramy niniejszej publikacji. W przedstawionym zestawieniu Autor chciał jedynie w sposób ogólny zasygnalizować wygaszanie aktywności w rejonach tradycyjnie od lat uznawanych za najbardziej zagrożone tąpaniami (Bytomska SW) i wzrost udziału aktywności z rejonów do niedawna traktowanych dość marginalnie w problematyce zagrożenia tąpaniami (Rybnicka SW). 43

W latach 1994 21 kopalniane Stacje Geofizyki Górniczej rejestrowały od 6 do 1 wstrząsów rocznie w przedziale energetycznym od 1 2 J do 1 8 J. Największe aktywności rejestrowano w kopalniach wymienionych w tabeli 3.2. 21 2 1999 1998 1997 1996 1995 1994 Rok Tabela 3.2. Wykaz kopalń, które w latach 1994 21 rejestrowały największą aktywność sejsmiczną Table 3.2 List of mines that registered the highest seismic activity in 1994 21 Liczba wstrząsów o energii rzędu [ J ] Lp. Kopalnia 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 suma 1 Porąbka-Klimontów 11 258 14 992 1 169 46 27 465 2 Piast 6 317 1 497 73 1 7 897 3 Ziemowit 1 911 4 341 146 25 6 423 4 Bielszowice 3 783 84 8 3 1 1 4 78 5 Czeczott 1 111 1 827 361 74 7 3 38 1 Porąbka-Klimontów 6 353 24 117 1 312 7 31 789 2 ZWSM Jadwiga 4 547 1 251 183 22 1 6 13 3 Ziemowit 2 82 3 176 9 5 1 5 354 4 Andaluzja 1 15 4 2 25 5 177 5 Piast 3 148 889 129 2 4 168 1 Porąbka-Klimontów 5 95 2 21 67 1 25 787 2 ZWSM Jadwiga 9 348 1 82 257 25 5 11 455 3 Bielszowice 6 323 74 113 1 1 7 142 4 Katowice-Kleofas 3 35 2 898 318 4 1 6 256 5 Jas - Mos 5 45 54 23 5 68 1 Jas - Mos 6 869 568 2 7 439 2 Ziemowit 3 77 3 268 245 3 7 286 3 Porąbka-Klimontów 2 251 3 791 173 6 215 4 ZWSM Jadwiga 3 95 1 423 17 2 5 518 5 Bielszowice 3 355 736 441 81 2 1 4 616 1 Jas - Mos 8 981 228 6 9 215 2 ZWSM Jadwiga 5 321 1 327 26 23 6 877 3 Zofiówka 3 79 3 365 63 2 6 59 4 Ziemowit 3 84 1 291 31 5 432 5 Marcel 2 651 1 738 863 93 8 5 353 1 Jas - Mos 446 8 213 162 3 8 824 2 Bielszowice 7 161 761 351 18 2 1 8 384 3 ZWSM Jadwiga 5 61 2 585 138 26 8 35 4 Katowice-Kleofas 3 354 3 52 773 12 1 7 192 5 Ziemowit 2 147 2 264 26 8 4 679 1 Jas - Mos 937 8 85 192 19 9 998 2 Bielszowice 6 492 594 252 1 7 348 3 Zofiówka 2 651 3 46 162 1 6 22 4 ZWSM Jadwiga 3 273 553 29 3 855 5 Katowice-Kleofas 1 974 1 287 33 6 3 597 1 Bielszowice 6 66 929 541 35 7 571 2 Zofiówka 2 5 5 112 38 7 425 3 Piast 2 729 879 284 9 3 91 4 Makoszowy 2 91 52 77 5 3 512 5 Śląsk 195 2 621 299 54 12 3 181 Suma w górnictwie 85 56 93 44 1 323 76 491 84 124 78 27 69 758 6 197 431

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... Komentarza wymagają przytoczone dane dotyczące obserwacji sejsmologicznych w KWK Porąbka-Klimontów. W kopalni tej, dawniej Czerwone Zagłębia od czasu uruchomienia obserwacji sejsmologicznych rejestrowano, w porównaniu z innymi kopalniami, dużą i bardzo dużą aktywność sejsmiczną. Na 22 letni okres obserwacji, od 1977 do 1998 roku, jedynie w latach 1977 (początkowy okres prowadzenia obserwacji jedno stanowisko powierzchniowe optyczne), 1986 oraz 1997 i 1998 (okres kończenia eksploatacji kopalnia zakończyła wydobycie 31.12.1998 r.) nie zarejestrowano największej liczby wstrząsów spośród wszystkich kopalń prowadzących obserwacje sejsmiczne. Były lata, w których KWK Porąbka-Klimontów notowała od 3% do 4% wszystkich wstrząsów rejestrowanych przez kopalnie węgla kamiennego. Liczba zarejestrowanych wstrząsów stawia KWK Porąbka-Klimontów zdecydowanie na pierwszym miejscu wśród kopalń węgla kamiennego eksploatujących pokłady zaliczone do zagrożonych tąpaniami (tabela 3.1.). Tak duża ilość rejestrowanych zjawisk sejsmicznych związana była z istniejącym zagrożeniem tąpaniami (w okresie tym wystąpiło 7 tąpnięć) ale także z położeniem nacisku na rejestrację wstrząsów niskoenergetycznych o energiach rzędu 1 2 i 1 3 J. Wydaje się, że szereg kopalń nie przywiązuje zbytniej wagi do rejestracji wstrząsów słabych a nawet średnich, które są przecież podstawą do sporządzania prognozy w metodzie sejsmologicznej. W wielu przypadkach obserwacje sejsmologiczne ograniczone są do rejestracji zjawisk o energii powyżej 1, x 1 4 J co kwalifikuje sejsmologię górniczą bardziej do metody dokumentacyjnej niż prognostycznej. Analizując dokładnie roczne zestawienia aktywności sejsmicznej dla poszczególnych kopalń (Etryk, Barański 1996; Barański 1999) okazuje się, że tylko kilka do kilkunastu kopalń rejestruje powyżej 1 wstrząsów na dobę i może korzystać, dla nielicznych wyrobisk, z oceny ilościowej w tej metodzie (dla oceny ilościowej wymagana aktywność 1 wstrząsów na dobę z rejonu danego wyrobiska). Przyjmując (dla uproszczenia) 25 dni roboczych w roku otrzymamy zestawienie kopalń, które w latach 1994 21, rejestrowały ponad 2 wstrząsów na dobę roboczą (tabela 3.3.). Ponad 1 wstrząsów na dobę w latach 1994 21 rejestrowało od 8 do 13 kopalń, pozostałe kopalnie rejestrowały mniej niż 1 wstrząsów, a przecież kopalnie prowadzą jednocześnie więcej niż jedno wyrobisko w warunkach zagrożenia tąpaniami. Szereg kopalń uznawanych od lat za najbardziej zagrożone tąpaniami rejestruje zaledwie po kilkaset wstrząsów rocznie. Istnieje wiele przyczyn spadku aktywności w kopalniach lub obszarach eksploatacyjnych przez lata uznawanych za silnie zagrożone tąpaniami, są nimi między innymi: - czasowe odstąpienie od eksploatacji pokładów silnie zagrożonych tąpaniami np.: KWK Halemba, - kontynuowanie robót górniczych w warunkach skutecznego wcześniejszego odprężenia eksploatacyjnego procesy wieloletnie, dla dużych obszarów górniczych, jak np.: KWK Wujek, KWK Porąbka-Klimontów, KWK Polska-Wirek blok B, - bezpośrednie (szybkie) wykorzystanie efektu odprężenia eksploatacyjnego, jak np.: w KWK Bobrek-Miechowice eksploatacja pokładu 59 w filarze szybu Północnego po wybraniu w tym obszarze warstwy pokładu 51. Jednak gdy rozkład rejestrowanych wstrząsów, w zakresie od 1 2 J do 1 6 J, w wielu silnie zagrożonych tąpaniami kopalniach, w sposób istotny odbiega nawet od przybliżonego rozkładu Gutenberga-Richtera można mieć wątpliwości co do jakości obserwacji sejsmologicznych. 432

1995 1994 Rok 21 2 1999 1998 1997 1996 Tabela 3.3. Wykaz kopalń, które rejestrowały w latach 1994 21 średnio ponad 2 wstrząsów na dobę Table 3.3. List of mines that in 1994 21 registered on average more than 2 quakes per day Lp. Nazwa kopalni Liczba wstrząsów suma w roku średnio na dobę w roku ścianowych Liczba wyrobisk korytarzowych Wydobycie z pokładów zagrożonych tąpaniami [ t ] I+II+III III I+II+III III I+II+III III stopień stopień stopień stopień stopień stopień 1 Porąbka-Klimontów 27 465 19,9 23 17 39 29 889 5 649 52 2 Piast 7 897 31,6 3 2 619 44 5 167 3 Ziemowit 6 423 25,7 6 7 2 336 279 1 Porąbka-Klimontów 31 789 127,2 15 12 29 21 83 4 584 21 2 ZWSM Jadwiga 6 13 24,1 4 2 19 1 493 52 326 416 3 Ziemowit 5 354 21,4 4 11 1 131 178 4 Andaluzja 5 177 2,7 3 3 3 3 43 3 43 3 1 Porąbka-Klimontów 25 787 13,1 15 7 29 2 76 7 467 17 2 ZWSM Jadwiga 11 455 45,8 4 3 13 11 525 17 394 466 3 Bielszowice 7 142 28,6 11 6 15 5 2 893 724 1 449 416 4 Katowice-Kleofas * 6 256 25, 19 9 4 33 2 711 99 1 426 112 5 Jas - Mos * 5 68 22,4 12 1 14 1 577 433 23 466 1 Jas - Mos * 7 439 29,8 1 13 1 571 71 2 Ziemowit 7 286 29,1 4 4 4 1 78 912 3 Porąbka -Klimontów 6 215 24,9 12 4 27 8 747 6 262 1 4 ZWSM Jadwiga 5 518 22,1 3 3 12 9 533 148 533 148 1 Jas - Mos * 9 215 36,9 9 15 2 176 249 2 ZWSM Jadwiga 6 877 27,5 5 4 1 7 386 49 312 13 3 Zofiówka 6 59 26, 1 216 79 4 Ziemowit 5 432 21,7 1 2 1 549 827 5 Marcel * 5 353 21,4 8 16 1 298 66 6 Mysłowice 5 27 2,8 8 4 16 5 1 629 395 73 911 7 Porąbka-Klimontów 5 141 2,6 13 2 21 6 61 3 118 398 1 Jas - Mos * 8 824 35,3 8 22 1 169 999 2 Bielszowice 8 384 33,5 9 3 24 11 2 373 921 8 3 ZWSM Jadwiga 8 35 33,4 4 3 8 8 449 915 44 697 4 Katowice-Kleofas * 7 192 28,8 9 8 12 12 1 16 623 1 44 448 1 Jas - Mos * 9 998 4, 9 27 2 73 492 2 Bielszowice 7 348 29,4 7 4 19 9 2 331 261 1 796 267 3 Zofiówka 6 22 24,9 1 Bielszowice 7 571 3,3 6 2 17 7 2 4 217 782 311 2 Zofiówka 7 425 29,7 4 9 42 * - w zestawieniu uwzględniono zmiany restrukturyzacyjne zachodzące w ostatnich latach tzn połączenie kopalń: Jastrzębie i Moszczenica (Jas-Mos); Marcel i 1 Maja (Marcel); Kleofas i Katowice (Katowice-Kleofas) Z danych przytoczonych w tabeli 3.3. wyraźnie widać, że nie można w sposób logiczny powiązać ogólnej liczby rejestrowanych wstrząsów ani z wielkością wydobycia, ani też z liczbą czynnych wyrobisk ścianowych i drążonych wyrobisk korytarzowych. Logiczną i prostą zależnością byłby wzrost aktywności związany ze wzrostem wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami lub z rejonów zaliczonych do najwyższego III stopnia 433

A. BARAŃSKI Wnioski wynikające z monitoringu zagrożenia tąpaniami w górnictwie węgla... zagrożenia tąpaniami. Ponieważ w przedstawionych danych zależność taka nie występuje, przyczyny takiego stanu rzeczy można upatrywać między innymi w: a) koncentracji wydobycia (frontów eksploatacyjnych) i jej wielkości z konkretnego obszaru górniczego, b) niejednorodnym sposobie zaliczania pokładów do odpowiednich stopni zagrożenia tąpaniami opartym na czynnikach nie zawsze mających decydujące znaczenie w ocenie zagrożenia (np.: III stopień zagrożenia w kopalni X nie odpowiada III stopniowi w kopalni Y), c) różnorodnym sposobie prowadzenia obserwacji przez kopalniane Stacje Geofizyki Górniczej, d) współwystępowaniu wszystkich wymienionych przyczyn. Możliwymi do wyeliminowania, przynajmniej w dużej mierze, są czynniki wymienione w pkt. b) i c), a wtedy dużo prostszą stała by się analiza i ocena innych czynników wpływających na powstawanie zagrożenia tąpaniami. Rejestracje sejsmologiczne kopalnianych Stacji Geofizyki Górniczej nie tylko w zakresie wstrząsów słabych (1 2 i 1 3 J) mogą budzić zastrzeżenia. Analiza porównawcza danych, dotyczących wstrząsów umownie nazywanych w górnictwie wysokoenergetycznymi tzn. 1, 1 5 J, pochodzących z rejestracji kopalnianych z obserwacjami Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach wykazuje, że większą liczbę wstrząsów wysokoenergetycznych rejestruje aparatura Górnośląskiej Sieci Sejsmologicznej (tabela 2.1.). Za niepokojące zjawisko należy uznać stale rosnącą od 1996 r. rozbieżność w rejestracji silnych wstrząsów przez kopalniane stacje geofizyki górniczej w porównaniu z obserwacjami GRSS. W 2 r. kopalnie wykazały o 65 wstrząsów wysokoenergetycznych mniej niż sieć GRSS. Tak dużej różnicy procentowej (kopalnie wykazały jedynie 44,4% aktywności podanej przez GRSS) nie notowano w całym okresie obserwacji z obszaru GZW. Takie rozbieżności należy uznać za alarmujące! Wydaje się, że istnieją następujące możliwe przyczyny takiego stanu rzeczy (Litwa, Mirek 1999; Barański 1999): 1. Po tąpnięciu zaistniałym w kopalni Nowy Wirek 11 września 1995r. Minister Przemysłu i Handlu, na wniosek Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego, pismem z 23 września 1995 r. wprowadził w kopalniach węgla kamiennego, zgrupowanych w spółkach węglowych, następujące zasady przy eksploatacji pokładów zagrożonych tąpaniami: 1) Wystąpienie w obszarze górniczym wstrząsu o energii E 1 5 J powinno być przedmiotem analizy, przeprowadzonej niezwłocznie przez kopalniany zespół ds. tąpań w aspekcie możliwości bezpiecznego prowadzenia dalszych robót górniczych. 2) Po wystąpieniu wstrząsu o energii E 1 5 J w odległości do 1 m (w każdym kierunku) od frontu prowadzonej eksploatacji ścianowej, należy niezwłocznie wstrzymać roboty górnicze do czasu przeprowadzenia analizy, o której mowa w pkt.1. 3) Zasady, o których mowa w pkt. 1 i 2 należy stosować również w odniesieniu do wyrobisk korytarzowych przy wystąpieniu wstrząsu o energii E 1 4 J. 4) W razie wystąpienia wstrząsu o energii E 1 5 J w rejonach przygranicznych, analiza, o której mowa w pkt. 1, powinna być dokonana przez połączone zespoły ds. tąpań zainteresowanych zakładów górniczych. 5) Określone w pkt. 1 4 zasady nie dotyczą przypadków zaistnienia wstrząsów w wyniku stosowania aktywnej profilaktyki tąpaniowej. 434

Konsekwencją ustanowienia cytowanych zasad było wprowadzenie stosownego zapisu do punktu 1.42 załącznika nr 1 do rozporządzenia M P i H z 14 kwietnia 1995 r. Tak sformułowane brzmienie cytowanych zapisów powoduje, iż kopalnie aktywne sejsmicznie zmuszone są do niemal permanentnych obrad zespołów ds. tąpań. 2. Kopalnie zaniżają wielkość energii wstrząsów z powodu możliwych roszczeń właścicieli obiektów na powierzchni. 3. Kopalnie nie korelują obliczonych energii wstrząsów z Górnośląską Regionalną Siecią Sejsmologiczną Głównego Instytutu Górnictwa. 3.2. Analiza różnic w obserwacjach sejsmologicznych pomiędzy GRSS i kopalniami Obserwowane w ostatnich latach różnice w liczbach wstrząsów wysokoenergetycznych podawanych przez GRSS i kopalnie oraz stawiana potocznie, a dość nieśmiało w publikacjach, hipoteza o możliwości negatywnego wpływu uregulowań prawno-administracyjnych na określanie przez kopalnie wielkości energii wstrząsów silnych (Litwa, Mirek 1999; Barański i in. 1999), skłoniły Autora do dokonania porównań, obejmujących okres od 1977 do 21 r. Ponieważ GRSS nie obejmuje swoim zasięgiem kopalń Rybnickiej i Jastrzębskiej Spółki Węglowej, dla uzyskania obiektywnego materiału porównawczego, w zestawieniach wstrząsów pod nazwą wg kopalń pominięto wstrząsy wykazane przez kopalnie wymienionych spółek. W obserwacjach GRSS, dla poszczególnych obszarów górniczych, pominięto wszystkie okresy w ciągu lat 1977 21, w których nie istniały sieci sejsmologiczne dla tych obszarów lub nie prowadzono dla nich obserwacji przez kopalnię sąsiednią. Pominięto również wszystkie wstrząsy, które nie były wyraźnie zidentyfikowane z obszarem odpowiedniej kopalni. Porównań dokonano dla kolejnych przedziałów energetycznych od 1 5 J do 1 9 J. Wyniki przeprowadzonych zestawień, dla sumarycznej liczby wstrząsów o energiach E 1 5 J przedstawiono na rysunku 3.3. Z zestawień tych wynika, że w roku 1993 oraz w latach 1996 2 procentowe rozbieżności pomiędzy obserwacjami sejsmologicznymi kopalń a GRSS (dla północnego obszaru GZW) są zdecydowanie największe. W latach 1999 i 2 kopalnie wykazały odpowiednio 44 i 37% liczby wstrząsów wysokoenergetycznych podanych przez GRSS. Dla ścisłości należy odnotować, że w latach 1978 1981 liczby wstrząsów wykazywane przez kopalnie była o około 2%, a w roku 1979 nawet o ponad 4% wyższe od podawanych przez GRSS. Po szczegółowych analizach, dotyczących obserwacji sejsmologicznych poszczególnych kopalń, fakt ten można tłumaczyć znaczną aktywnością kopalń znajdujących się na obrzeżach sieci regionalnej i wykazywaniem przez te kopalnie wyższej aktywności niż GRSS (np. kop. Pstrowski ). Zjawisko wykazywania większej aktywności przez sieci kopalniane (lokalne) w stosunku do obserwacji regionalnych, zwłaszcza w przedziale progowym dla sieci regionalnej, tj. energii rzędu 1 5 J, można uznać za rzecz normalną i w jakimś sensie prawidłową. Natomiast ponad dwukrotnie większa aktywność, wykazywana przez sieć regionalną (składającą się z 1 11 stanowisk), od aktywności udokumentowanej przez kilkadziesiąt sieci lokalnych (ponad 4 stanowisk pomiarowych), nie da się wytłumaczyć w żaden inny sposób jak nagminnym celowym zaniżaniem energii rejestrowanych wstrząsów. 435