SITG > Projects > O > Ocena zagrożenia sejsmicznego na podstawie analizy zmian tensora momentu sejsmicznego i parametrów źródła wstrząsów górniczych

Autorstwa: Krzysztof Misz dr
Opublikowano: “Przegląd Górniczy” nr 1, styczeń – marzec 2023 r., strony 8 – 14.

Rejestrowany w ostatnich latach wzrost liczby zjawisk sejsmicznych o energii większej od 1E+06 J oraz liczba zarejestrowanych tąpnięć i odprężeń powodują, że zagrożeniem tąpaniami i wstrząsami staje się dominującym zagrożeniem występującym w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Ze względu na niejednoznaczny mechanizm powstawania tąpań i ograniczony zakres obserwacji poszczególnymi metodami pomiarowymi w kopalniach węgla kamiennego do oceny tego zagrożenia, zgodnie z wytycznymi Głównego Instytutu Górnictwa, stosowana jest metoda kompleksowa. Aktualnie stosowane podstawowe metody geofizyczne, tj. sejsmologiczna i sejsmoakustyczna, w głównej mierze opierają się na wstecznej analizie występujących zjawisk sejsmicznych. Wysoka aktywność sejsmiczna spowodowana naruszeniem równowagi w skomplikowanych strukturach tektonicznych, na skutek dokonanej i obecnie prowadzonej eksploatacji, wymusza potrzebę ciągłego udoskonalania metod oceny zagrożenia. Celem prowadzonych badań było wyznaczenie zależności między rejestrowaną aktywnością sejsmiczną, warunkami geologicznymi i górniczymi w rejonie prowadzonych robót, a zmianami mechanizmów powstawania ogniska wstrząsów sejsmicznych i parametrów spektralnych. Badania przeprowadzono w trzech niezależnych obszarach badawczych (ścianach eksploatacyjnych w PGG S.A.), charakteryzujących się odmiennymi warunkami geologiczno – górniczymi. W oparciu o przeprowadzone analizy zmian mechanizmów powstawania ognisk wstrząsów zarejestrowanych w wybranych poligonach badawczych, przy uwzględnieniu ich głębokości hipocentralnej i występujących warunków geologiczno – górniczych, opracowano kryteria jakościowe oceny zagrożeniami tąpaniami i wstrząsami w rejonie robót eksploatacyjnych prowadzonych systemem ścianowym. Na podstawie wyznaczonych parametrów spektralnych opracowano uniwersalne ilościowe kryterium oceny zagrożenia tąpaniami w oparciu o wyliczoną wartość momentu sejsmicznego, spadku naprężeń i naprężeń pozornych. Zaproponowane kryteria oceny dostosowano do sejsmologicznej metody oceny zagrożeniami tąpaniami, traktując je jako rozszerzenie wskaźników kryterialnych określonych w instrukcji GIG nr 22 (Barański i in, 2012).

Assessment of seismic hazard on the basis of the analysis of changes in the seismic moment tensor and parameters of the source of mining tremors

A growing number of seismic events with energies greater then 1E+06 J recorded in recent years and the number of registered tremors and rockbursts results in the risk of rock bursts becoming the dominant threat to occur in the mines of the Upper Silesian Coal Basin. Due to the ambigous mechanism of rockbursts formation and the limited scope of observation by individual measurement methods in coal mines to assess this risk, in accordance with the guidelines of the Central Mining Institute, a comprehensive method is used. Currently used basic geophysical methods, i.e. seismological and seismoacoustical are mainly based on a back analysis of seismic phenomena. High seismic activity due to imbalance in complicated tectonic structures, as a result of previously and currently conducted exploitation, forces the need for continuous improvement of the methods of risk assessment. The aim of the research was to determine the relationship between the registered seismic activity, geological and mining conditions in the area of works carried out, and changes in the mechanisms of seismic tremors and spectral parameters. The research was carried out for three independent research areas (mining longwalls at PGG S.A.) characterized by different mining and geological conditions. On the basis of the analysis of changes in the mechanisms of tremors foci registered in selected test sites, taking into account their hypocentral depth and the existing geological and mining conditions, qualitative criteria for assessing the risk of rockbursts and tremors in the area of mining works in the longwall system were developed. On the strenght of the determined spectral parameters, a universal quantitative criterion for the assessment of the risk of rockbursts was developed based on the calculated value of the seismic moment, stress drop and apparent stresses. The proposed evaluation criteria were adapted to the seismological method of rockbursts risk assessment, treating them as an extension of the criteria set out in the GIG instruction no. 22 (Barański i in. 2012).

Słowa kluczowe: zagrożenie sejsmiczne, mechanizm ognisk, parametry spektralne

Keywords: seismic hazard, focal mechanism, spectral parameters