Górnictwo: jak trzęsie się ziemia na Górnym Śląsku?

Warstwy górotworu naruszanego przez górników reagują odprężeniami i wstrząsy na całym świecie towarzyszą górnictwu jako normalne zjawisko. Na Górnym Śląsku czułe sejsmometry mierzą ich nawet kilkanaście tysięcy rocznie, ale ludzie mogą odczuć kilkaset najsilniejszych.

W Polsce dużo mocniejsze wstrząsy niż w kopalniach węgla przydarzają się na Dolnym Śląsku w górnictwie miedziowym. A historycznie najsilniejszy zarejestrowany u nas wstrząs związany z eksploatacją górniczą miał miejsce w 1980 r. w kopalni węgla brunatnego Bełchatów. Jego magnituda wyniosła 4,6 stopni w skali Richtera. Siłę 4 stopni miał wstrząs z 2010 r. w kopalni Piast, gdy ziemia zatrzęsła się w całym regionie. Podobną - wyjątkowo dużą magnitudę zanotowano w ostatnią sobotę w nocy w ruchu Śląsk kopalni Wujek.

Wstrząs górniczy to nie trzęsienie ziemi
- Często myli się wstrząsy z trzęsieniami ziemi, które też wynikają z naruszenia równowagi geologicznej. Jednak trzęsienia ziemi charakteryzują się dużo większą energią, niższą częstotliwością drgań i trwają znacznie dłużej - wyliczał niegdyś na łamach Trybuny Górniczej Bogusław Syrek, główny inżynier górniczy ds. zagrożeń naturalnych Katowickiego Holdingu Węglowego.

Przy trzęsieniach ziemi szkody na powierzchni zaczynają wywoływać wstrząsy o magnitudzie od 6 do 6,5 stopnia. Trzęsienia ziemi mają też niższe częstotliwości drgań (kilka Hz lub poniżej 1 Hz), przy których budynki mogą wpaść w zgubny rezonans. Trwają kilka do kilkunastu minut, gdy wstrząsy górnicze najwyżej sekundy. Nie licząc wyjątkowych przypadków (jak w Wujku, Bełchatowie, Piaście), magnituda najmocniejszych wstrząsów górniczych wynosi ok. 3 stopni w skali Richtera.

Tąpnięcia, czyli wstrząsy niszczące
Kiedy wstrząs górotworu (bez względu na jego siłę) doprowadza do zniszczeń w wyrobiskach kopalni, określa się go tąpnięciem. Świadczą o nim np. zaciśnięte chodniki, wypiętrzony spąg, zmiażdżenie lub zerwanie instalacji pod ziemią, zniszczone i zgięte obudowy wyrobisk. Niebezpiecznym następstwem tąpnięcia może być wybuch metanu, pyłu węglowego lub zalanie podziemnych komór przez wodę.

Dane z monitoringu Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach dowodzą, że wstrząsów ubywa z roku na rok. Apapratura rejestruje wstrząsy od siły 1 x 10 do 5 J (magnituda 1,6). Lżejszych zdarzeń (o energii do 4 x 10 do 5 J) jest przeciętnie kilkanaście na dobę, silniejszych (do 6 lub 7 x 10 do 5 J) kilka w ciągu dnia. Słabszych ludzie praktycznie w ogóle nie odczuwają. Silniejsze niepokoją lokatorów w budynkach na wyższych kondygnacjach, gdzie wychylenia konstrukcji są większe.

Wstrząsów ubywa
Dziś wszystkich wstrząsów rejestrowanych przez GIG jest ok. tysiąca rocznie, gdy jeszcze w latach 60., 70. i 80. XX w. notowano ich 2000-3000. Malejące statystki to skutek mniejszego wydobycia, racjonalniejszej gospodarki złożem i skuteczniejszej profilaktyki: kopalnie przeprowadzają np. regularne strzelania torpedujące w celu rozładowania naprężeń górotworu, kontrolują postęp ścian i w sposób bardziej precyzyjny niż dawniej projektują wyrobiska.

Kilka tąpnięć rocznie
Gdy dochodzi do tąpnięcia, zwykle we wstrząsie doszło do zsumowania naprężeń górotworu z działalności górniczej oraz dodatkowo uwolniła się energia związana z budową skał (np. występowaniem w pobliżu uskoku).
- Notujemy ok. 2-3 tąpnięć rocznie, ale w latach 70. XX stulecia były to liczby rzędu od 20 do 30 - mówi dr hab. inż. Krystyna Stec, kierownik Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej w Zakładzie Geologii i Geofizyki GIG.

Na Śląsku najwięcej wstrząsów górniczych rejestrowanych jest w obszarze wzdłuż Uskoku Kłodnickiego, rozciągającego się od Katowic, w kierunku Zabrza, po Knurów, w rejonie Niecki Bytomskiej (obszar Bytomia), w obszarze kopalń rybnickich (rejon Wodzisławia Śląskiego, Rydułtów) oraz w obszarze kopalń nadwiślańskich.

Stacje monitorują też skutki
W Katowickim Holdingu Węglowym, gdzie doszło w sobotę do tąpnięcia w ruchu Śląsk, pracuje stale 5 kopalnianych stacji geofizyki (w ruchach Śląsk, Wujek, Staszic, Wesoła i w kopalni Wieczorek), do których podłączono ponad 100 dołowych stacji sejsmicznych.
Komputery rejestrują czas, energię i lokalizację najmniejszych drgań górotworu, a z danych po obróbce powstaje cyfrowa mapa zagrożeń. Gdy ryzyko rośnie, trzeba natychmiast odprężać górotwór (np. strzelaniami lub nawadnianiem, które uplastycznia skały).

Czujniki na wieżowcach
Gdy już jednak dojdzie do silnego wstrząsu, który odczuwa się na powierzchni, o jego czasie, prędkości i przyspieszeniu meldują automatycznie czujniki z 15 kolejnych stacji, rozmieszczonych w Katowicach, Rudzie Śl., Mysłowicach i Mikołowie w charakterystycznych miejscach, jak kościoły, wieżowce lub np. oczyszczalnia ścieków. Górniczy sejsmolodzy upewniają, że mieszkańcy regionu mogą czuć się bezpiecznie. 

Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.