Górnictwo: W ruchu Piast rozpoczął pracę nowy system sejsmiczny, jest wyjątkowo precyzyjny

Pracownicy Działu Tąpań ruchu Piast: Rafał Rosół i Przemysław Lisowski na stanowisku pracy

Eksploatacja pokładów węgla indukuje aktywność sejsmiczną. Przejawia się ona występowaniem silnych wstrząsów wysokoenergetycznych. Jednak nie wszystkie wstrząsy, nawet te najsilniejsze, powodują skutki w wyrobiskach dołowych, stanowiąc bezpośrednie zagrożenie dla zatrudnionej na dole załogi. Zdarza się nawet, że są silniej odczuwane na powierzchni niż na dole kopalni.

I właśnie taka charakterystyka sejsmiczności towarzyszącej prowadzonej eksploatacji ma miejsce w ruchu Piast kopalni Piast-Ziemowit. Wynika w głównej mierze z budowy geologicznej złoża.

– Strukturę geologiczną złóż śląskich kopalń charakteryzują silne i zwięzłe piaskowce o dużej wytrzymałości na ściskanie, często dwa-trzy razy większej niż pokłady węgla. Natomiast w kopalni Piast-Ziemowit górotwór stanowiący bezpośrednie otoczenie pokładów ma niskie parametry wytrzymałościowe, zbliżone do węgla. Grube warstwy piaskowców, będących miejscem inicjacji wstrząsów wysokoenergetycznych, są znacznie oddalone od eksploatowanych pokładów. Sprawia to, że mechanizm uwalniania energii sejsmicznej jest specyficzny i odbiega od dominującego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym – wyjaśnia Rafał Rosół, geofizyk w ruchu Piast, prezentując zalety zmodernizowanego w styczniu br. systemu sejsmicznego ARAMIS M/E.

Oczywiście specyfika sejsmiczności w ruchu Piast nie sprawia, że zagrożenie tąpaniami i sejsmiczne można lekceważyć.

– Wybieramy pokłady o dużej miąższości i na dużej głębokości, więc wiadomo, że wstrząsy mogą się pojawiać. Nie brakuje uskoków, dzielą one obszar górniczy Piasta na partie i zaszłości eksploatacyjne. Dlatego już na etapie robót przygotowawczych prowadzimy rozeznanie, wykonując sondażowe wiercenia małośrednicowe oraz badania geofizyczne pozwalające na określenie rzeczywistego rozkładu naprężeń w górotworze – dodaje Rafał Rosół.

Przed modernizacją aparatury ARAMIS M/E monitoring sejsmologiczny w bieruńskiej kopalni prowadzony był z wykorzystaniem 16 kanałów z cyfrową transmisją sygnałów. Po modernizacji system został rozbudowany do 32. Ponadto nowoczesna aparatura umożliwia współpracę ze stanowiskami mierzącymi maksymalną amplitudę prędkości cząstek górotworu (PPV). Dzięki temu można prowadzić monitoring dynamicznego oddziaływania wstrząsów górotworu na stateczność wyrobisk górniczych w sąsiedztwie frontów ścianowych.

– Modernizacja aparatury była konieczna z uwagi na zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa w trakcie prowadzonych robót górniczych. Chodzi o dokładne określenie lokalizacji i energii wstrząsów, zwłaszcza tych wysokoenergetycznych, oraz ich wpływu na stateczność wyrobisk górniczych. Ponadto z uwagi na rozwój kopalni, która sięga po nowe partie złoża, konieczne jest zapewnienie właściwej obserwacji sejsmologicznej nowych rejonów eksploatacji – wyjaśnia Przemysław Lisowski, zastępca kierownika działu tąpań.

W ruchu Piast prowadzony jest również stały monitoring drgań gruntu spowodowanych wstrząsami górotworu w oparciu o 14 czujników systemu ARP2000 rozmieszczonych na powierzchni. Aparatura rejestruje prędkość i przyspieszenie drgań gruntu. Dzięki temu możliwa jest bieżąca ocena wpływu wstrząsów na infrastrukturę powierzchni.

Wszystkie zebrane w ten sposób dane służą zapewnieniu właściwego poziomu bezpieczeństwa, zarówno dla załogi, jak i infrastruktury powierzchniowej. Eksploatacja w kolejnych latach będzie coraz bardziej rozproszona, stąd niezbędne były kroki w kierunku rozbudowy i modernizacji Stacji Geofizyki Górniczej w ruchu Piast. Układ sieci sejsmologicznej zapewnia detekcję i rejestrację wszystkich wstrząsów o energii 10 do 3J i wyższej, natomiast w rejonach zaliczonych do I stopnia zagrożenia tąpaniami odpowiednie rozmieszczenie stanowisk sejsmologicznych zapewnia rejestrację wstrząsów od energii 10 do 2J.

– Obserwujemy górotwór w systemie ciągłym, tj. całodobowo, w każdym dniu w roku łącznie z dniami wolnymi od pracy. W oparciu o analizę rejestrowanych danych, kierownictwo kopalni podejmuje odpowiednie działania służące bezpieczeństwu prowadzonych robót górniczych i załogi pracującej na dole – wyjaśnia Ewelina Mikuła, geofizyk w ruchu Piast.

W przypadku stwierdzenia wzrostu zagrożenia tąpaniami w danym rejonie kopalni, po przeprowadzeniu analizy przez Kopalniany Zespół ds. Tąpań, kierownik ruchu zakładu górniczego ustala i zatwierdza odpowiednią profilaktykę tąpaniową.

Jest jeszcze jedna istotna kwestia. Otóż przed pięcioma laty, po tragicznych wydarzeniach w ruchu Zofiówka, zalecono zmodyfikowanie sposobu zapisu sejsmicznego w kopalnianych aparaturach, uwzględniającego nie tylko rejestracje wyzwolonych wstrząsów, ale również zachowanie przez okres co najmniej jednego miesiąca plików z rejestracjami ciągłymi. I ten wymóg Stacja Geofizyki Górniczej w ruchu Piast zrealizowała w ramach modernizacji systemu sejsmicznego ARAMIS M/E.

Dodajmy, że aparatura jest w stanie zarejestrować także trzęsienia ziemi, do których dochodzi w bardzo odległych od Polski miejscach na świecie, np. to ostatnie, o magnitudzie 7,8 w skali Richtera, które nawiedziło w lutym br. Turcję.

– Nasza aparatura rejestrowała zdarzenie przez 20 minut w godzinach od 2.21 do 2.41. Krótko potem zarejestrowaliśmy kolejne trzęsienie ziemi, w Tadżykistanie. Jednak w przypadku tak bardzo odległych wstrząsów nie da się określić ich energii ani kierunku. Szczegółowych informacji trzeba zasięgnąć u specjalistycznych źródeł – podsumowuje Przemysław Lisowski.