Zagrożenie tąpaniami w górnictwie światowym -rozpoznawanie i zapobieganie

Tąpania występują w kopalniach położonych na pięciu kontynentach, a mianowicie w Europie (Polska, Czechy, Niemcy, Francja i Słowenia), Azji (Rosja, Indie, Chiny), Ameryce (USA, Kanada, Chile), Afryce (RPA) oraz Australii (Nowa Południowa Waha, Queensland i zachodnia Australia). 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. Aktywność sejsmiczna górotworu oraz zagrożenie tąpaniami są ogólnie przewidywalne na podstawie badania własności mechanicznych skał i pomiarów naprężeń w górotworze, mogą być także skutecznie monitorowane przy zastosowaniu regionalnej sieci sejsmometrów, lokalnego układu odbiorników sejsmoakustycznych (geofonów), wierceń testowych w złożu przed frontem eksploatacji, pomiarów prędkości osiadania stropu zasadniczego i innych metod Szczególnie przydatne są metody lokalizacji położenia stref występowania wysokich naprężeń w górotworze, a mianowicie tomografia sejsmiczna oraz sejsmologiczna tomografia pasywna. W wielu zagłębiach górniczych występowanie tąpań miało swój początek po przekroczeniu pewnej, charakterystycznej dla skał tego zagłębia, głębokości eksploatacji. W przypadku skał osadowych formacji węglonośnych, pomimo występowania węgla nawet na wielkich głębokościach, nigdzie nie udało się wydobywać go poniżej poziomu około 1500 m, co ma bezpośredni związek ze skrajnie wysokim nasileniem tąpań na tej głębokości. Współcześnie działające w skorupie ziemskiej siły tektoniczne nie mają istotnego wpływu na występowanie tąpań, nawet w obszarach, gdzie naprężenie poziome kilkakrotnie przewyższa składową grawitacyjną (wschodnia Australia, Anglia). Sposób eksploatacji złoża i kierowania stropem ma silny wpływ na częstość występowania oraz energię tąpań. Powszechnie stwierdza się korzystny wpływ łagodnego i ograniczonego opuszczania stropu (podsadzka, upodatnione filary resztkowe) na ograniczenie zagrożenia tąpaniami. Na podstawie ostatnich badań stwierdzono korzystny wpływ regularnego, całotygodniowego postępu frontu eksploatacji na ograniczenie liczby i energii wstrząsów sejsmicznych górotworu. Najbardziej powszechnym sposobem monitorowania zagrożenia tąpaniami są rejestracje lokalizacji i energii źródeł wstrząsów sejsmicznych w regionalnych bądź lokalnych sieciach sejsmologicznych. Analiza struktury naruszonego górotworu na tej podstawie uwarunkowana jest jednak należytą dokładnością wyznaczenia lokalizacji pionowej źródeł - co często nie jest możliwe w sieciach płaskich, związanych ze złożami osadowymi. Sieci sejsmiczne należy utrzymywać przez wiele lat po zakończeniu eksploatacji złoża w danym rejonie - ze względu na sejsmiczną aktywność poeksploatacyjną i konieczność dysponowania materiałem dowodowym w przypadku procesów sądowych o odszkodowanie z tytułu szkód wyrządzonych wstrząsami Wśród metod aktywnej profilaktyki tąpaniowej częstością stosowania wyróżniają się najtańsze metody odprężania robotami strzałowymi, o często niekontrolowanych skutkach w górotworze. Na szerokie upowszechnienie zasługują natomiast nowoczesne technologie inżynierii stropów, szczególnie ich ukierunkowane hydrauliczne szczelinowanie. W przeciwieństwie do kopalń rud metali, w górnictwie węglowym często niedoceniana jest rola obudowy wyrobisk korytarzowych - jako środka zapobiegającego niszczącym skutkom tąpań. Do najbardziej zalecanych sposobów unikania wypadków związanych z tąpaniami w tych wyrobiskach należy zaliczyć przykotwianie odrzwi obudowy łukowej do górotworu oraz zamiana obudowy odrzwiowej na kotwiową - co sprawdziło się wielokrotnie, szczególnie w kopalniach węglowych w USA oraz Francji.

Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka