Strona główna / Firma / Likwidacja szkód / Wstrząsy górnicze

Wstrząsy górnicze

Polska jest krajem o niewielkiej sejsmiczności naturalnej. Wynika to z położenia z dala od aktywnych tektonicznie granic płyt tektonicznych. Specyfiką naszego kraju jest natomiast występowanie sejsmiczności spowodowanej prowadzeniem wydobycia surowców naturalnych. Ogniska wstrząsów górniczych występują płytko, przy czym wstrząsy te są zwykle słabsze od naturalnych ze względu na fakt, że złoża eksploatowane są na mniejszej głębokości niż występują naturalne zjawiska, a poza tym skały nadległe nie są w stanie zgromadzić tak wysokich naprężeń jak w przypadku zjawisk tektonicznych (trzęsień ziemi).

Wstrząsy górnicze występują w trzech rejonach: na Górnym Śląsku, w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym oraz w Kopalni Węgla Brunatnego „Bełchatów”. Dawniej – przed zamknięciem Wałbrzyskiego Okręgu Węglowego – występowały również słabe wstrząsy w tamtejszych kopalniach. 

Spośród trzech rejonów występowania wstrząsów górniczych, najwięcej zjawisk występuje na Górnym Śląsku. Wstrząsy górnośląskie rzadko osiągają siłę stanowiącą zagrożenia sejsmiczne. Bardzo duże zjawiska należą do rzadkości. Na przestrzeni historii odnotowano tylko 3 wstrząsy o magnitudzie 4.0 lub więcej – wszystkie z nich miały miejsce w latach 80-tych XX wieku. Obecnie tylko około 20 zjawisk rocznie przekracza magnitudę 3.0 i może powodować skutki na powierzchni. Dla porównania największe naturalne trzęsienie ziemi, zarejestrowane w Polsce miało magnitudę 4.7 i wystąpiło na Podhalu. 

Lokalizację, parametry i datę wystąpienia wstrząsów o magnitudzie powyżej 2.5. także wstrząsów spowodowanych eksploatacją górniczą, przedstawiono m.in. na stronie Głównego Instytutu Górnictwa - http://www.grss.gig.eu/pl/

Często, zwłaszcza w wypowiedziach medialnych używa się słów „tąpniecie” lub „wstrząs”. Dla dokładnego zrozumienia różnicy pomiędzy tymi zjawiskami poniżej przedstawiono definicję tych zjawisk.

tąpnięcie - zjawisko dynamiczne spowodowane wstrząsem górotworu, w wyniku którego wyrobisko lub jego odcinek uległo gwałtownemu zniszczeniu lub uszkodzeniu, w następstwie czego nastąpiła całkowita lub częściowa utrata jego funkcjonalności lub bezpieczeństwa jego użytkowania.

wstrząs górotworu - wyładowanie energii nagromadzonej w górotworze, objawiające się drganiem górotworu i zjawiskami akustycznymi niepowodujące pogorszenia funkcjonalności wyrobisk i bezpieczeństwa ich użytkowania, 

Mając powyższe definicje na uwadze przy rozpatrywaniu tych zjawisk nie należy ich mylić, gdyż tąpniecie dotyczy wpływu wstrząsu górniczego tylko na wyrobiska dołowe, natomiast wstrząs górotworu odnosi się do wyrobisk górniczych oraz do obiektów budowlanych zlokalizowanych także na powierzchni terenu. 

W sejsmologii stosuje się kilka sposobów klasyfikacji energetycznych wstrząsów. Dla potrzebprognozy (oceny) zagrożenia tąpaniami określa się bezwzględną wielkość ich energii (wyrażaną w jednostkach układu SI – [J] Joule).

Wstrząsy wysokoenergetyczne – to wstrząsy o energiach równych lub większych niż  1*105J.

Skutkiem wstrząsów górniczych są drgania gruntów w przypowierzchniowej strefie terenu górniczego o przyspieszeniach dochodzących w epicentrum do wartości ponad 500 mm/s2 (incydentalnie do około 1000 mm/s2).  Ze wzrostem odległości od epicentrum wstrząsu wartości tych przyspieszeń maleją. Drgania gruntu o przyspieszeniach ponad 120 mm/s2 mogą powodować niekostrukcyjne uszkodzenia obiektów budowlanych (drobne rysy w tynkach, itp.). Strefa zagrożeń w przypadku obiektów budowlanych mało odpornych na wstrząsy może sięgać 2 km od epicentrum wstrząsu.

Zaznaczyć należy, ze wstrząsy indukowane działalnością górniczą odczuwalne są nie tylko
w rejonie wystąpienia wstrząsu, lecz na całym obszarze miasta np. Katowice, a nawet regionu śląskiego. KHW S.A. ma świadomość, że wstrząsy stanowią  dyskomfort dla ludzi, jednak nie stwarzają w żadnym stopniu zagrożenia dla bezpieczeństwa mieszkańców oraz użytkowanych przez nich obiektów budowlanych i nie powodują uszkodzeń w elementach konstrukcyjnych budynków mieszkalnych.

Najbardziej wiarygodną skalą określającą oddziaływanie wstrząsów na obiekty budowlane jest tzw. Górnicza Skala Intensywności  (GSI). Górnicza Skala Intensywności drgań jest skalą empiryczną opartą na pomiarach parametrów drgań i ich korelacji z obserwowanymi skutkami. Skala GSI została opracowana w Głównym Instytucie Górnictwa w oparciu o  wyniki pracy badawczej Pozwala ona na ocenę wpływu oddziaływania wstrząsów górniczych na budynki, w zakresie od drgań nieszkodliwych, przez drgania powodujące uszkodzenie elementów wykończeniowych, aż do granicy, powyżej której możliwe jest wystąpienie uszkodzeń o charakterze konstrukcyjnym. Stopnie intensywności uzależnione są od prędkości drgań i czas trwania wstrząsu. Na wykresie poniżej przedstawiono nomogram obrazujący poszczególne stopnie intensywności w zależności od czasu i prędkości.

         

W skali GSI  wyróżniono następujące stopnie intensywności:

Stopień 0 

Oddziaływanie drgań na budynki:

Budynki zarówno w dobrym stanie technicznym, jak również o dużym naturalnym
zużyciu i w złym stanie technicznym:

  • drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich elementów konstrukcyjnych oraz niekonstrukcyjnych budynków,
  • drgania nie powodujące powiększania się uszkodzeń istniejących w budynkach.

Odczuwalność drgań przez ludzi:   znikoma / słaba

Wstrząsy lokalizujące się w dolnej części stopnia 0 są praktycznie nieodczuwalne przez
ludzi. Wstrząsy lokalizujące się w górnej strefie stopnia 0 są słabo odczuwalne przez ludzi znajdujących się w budynkach. Parametry drgań od wstrząsów w budynkach są porównywalne z poziomem lokalnych drgań wywoływanym przez codzienną aktywność życiową (poruszanie się po mieszkaniu, zamykanie drzwi, wiercenie w ścianach itp.) a parametry drgań gruntu są porównywalne z poziomem drgań wywoływanych ruchem pojazdów. Dla silnych wstrząsów z dużej odległości epicentralnej, odczucia przypominają lekkie kołysanie w kierunku poziomym.

Uciążliwość:   nieodczuwalna 

 

Stopień I  

Oddziaływanie drgań na budynki:

 Budynki o dobrym stanie technicznym:

  • Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich elementów konstrukcyjnych oraz niekonstrukcyjnych budynków.

Budynki o dużym naturalnym zużyciu i w złym stanie technicznym:

  • Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich elementów konstrukcyjnych.
  • Drgania w górnym zakresie stopnia I, w pojedynczych przypadkach mogą powodować nieznaczne powiększanie się (przyrost), już istniejących w tych budynkach, uszkodzeń elementów niekonstrukcyjnych, tj.:

-        wydłużenie zarysowań i pęknięć,

-        odpadanie niewielkich fragmentów odspojonych tynków wewnętrznych i zewnętrznych,

-        odspajanie słabo przyklejonych płytek ceramicznych.

Odczuwalność drgań przez ludzi:     Zauważalna / silna

Drgania wywołane wstrząsami ze strefy epicentralnej (pod budynkiem) są odczuwalne w budynku jak uderzenie od spodu.  Mogą być odczuwalne drgania - podobne do wywoływanych przejeżdżającą ciężarówką. Drgania wywołane silnymi wstrząsami z dalszej odległości od budynku, wywołują lekkie kołysanie całego budynku.

Wstrząsy mogą być silnie odczuwalne, przez ludzi znajdujących się w czasie wstrząsu w budynkach na wyższych piętrach oraz średnio odczuwalne gdy wstrząs mieści się w dolnych wartościach stopnia I. Niektórzy ludzie budzą się jeśli wstrząs wystąpi w nocy.

Talerze i naczynia mogą drgać i brzęczeć. Wiszące przedmioty mogą zacząć się kołysać. Otwarte okna i drzwi mogą się same zamykać. W pojedynczych przypadkach mało stabilne drobne i lekkie przedmioty oraz ozdoby mogą się przewrócić (np.: smukłe figurki ustawione na półkach, wysokie - mało stabilne wazony itp.).

Niewielu ludzi znajdujących się na zewnątrz budynku odczuwa wstrząs.

Uciążliwość:   mała

 

Stopień II     (intensyfikacja istniejących uszkodzeń) 

Oddziaływanie drgań na budynki:

Budynki o dobrym stanie technicznym:

  • Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich elementów konstrukcyjnych oraz nieuszkodzonych elementów niekonstrukcyjnych budynków.
  • Drgania (szczególnie w górnym zakresie stopnia II) w pojedynczych przypadkach mogą powodować nieznaczne powiększanie się (przyrost) już istniejących w budynkach uszkodzeń elementów niekonstrukcyjnych, tj.:

-        wydłużenie zarysowań i pęknięć,

-        odpadanie niewielkich fragmentów odspojonych tynków wewnętrznych i zewnętrznych,

-        odspajanie słabo przyklejonych płytek ceramicznych,

-        odpadanie fragmentów uszkodzonych gzymsów oraz słabo umocowanych sterczyn,

-        intensywniejsze poluzowania cegieł kominów murowych,

-        intensywniejsze poluzowania dachówek do ich obsuwania się włącznie,

-        intensyfikację zarysowań na stykach elementów konstrukcyjnych (np. ściana-strop w budynkach prefabrykowanych),              zwłaszcza wykonanych z różnych materiałów  budowlanych,

-        intensyfikację zarysowań na stykach wadliwie wykonanych okładzin z płyt gipsowo-kartonowych.

Budynki o dużym naturalnym zużyciu i w złym stanie technicznym:

  • Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich nieuszkodzonych
    elementów konstrukcyjnych.
  • Drgania mogące powodować dalszą intensyfikację istniejących uszkodzeń elementów niekonstrukcyjnych (rodzaj uszkodzeń, tak jak w przypadku nieznacznych powiększeń
    istniejących uszkodzeń dla budynków o dobrym stanie technicznym).
  • Drgania w górnym zakresie stopnia II, w pojedynczych przypadkach mogą powodować pierwsze (nowe) uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych budynków, tj.:

-        niewielkie zarysowania i/lub odspojenia tynków zewnętrznych i wewnętrznych,

-        niewielkie zarysowania w narożnikach ścian i w fasetach,

-        niewielkie zarysowania ścian wokół ościeżnic drzwi i okien,

-        niewielkie zarysowania na stykach elementów konstrukcyjnych, zwłaszcza wykonanych  z różnych materiałów                          budowlanych,

-        niewielkie zarysowania płytek ceramicznych,

-        pęknięcia i odpadanie fragmentów prawidłowo zamocowanych gzymsów i sterczyn,

-        niewielkie poluzowanie cegieł kominów murowanych,

-        poluzowania pojedynczych dachówek.

  • Drgania w górnym zakresie stopnia II, mogą powodować zwiększenie (przyrost) istniejących uszkodzeń konstrukcyjnych, jak np.:

-        wydłużenie zarysowań i pęknięć ścian nośnych oraz nadproży,

-        wydłużenie zarysowań i pęknięć stropów, nie zagrażających bezpieczeństwu użytkowania budynku.

Odczuwalność drgań przez ludzi:     Silna / wzbudzająca niekorzystne reakcje

Odczuwa się drganie lub kołysanie całego budynku. W strefie epicentralnej odczuwa się silne uderzenie od spodu. Słyszalny jest efekt trzeszczenia ścian.

Wstrząsy mogą być silnie odczuwalne na powierzchni, zarówno w budynkach jak i na zewnątrz. Wielu ludzi budzi się jeśli wstrząs wystąpi w nocy. Talerze i zastawy szklane mogą drgać, brzęczeć a czasami się potłuc. Wiszące przedmioty silnie się kołyszą. Meble mogą drgać a czasami się przesuwać. Otwarte okna i drzwi mogą się same zamykać.

Uciążliwość:   mała / średnia

 

Stopień III  (uszkodzenia niekonstrukcyjne) 

Oddziaływanie drgań na budynki:

Budynki o dobrym stanie technicznym:

  • Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich elementów konstrukcyjnych budynków.
  • Drgania mogące powodować dalsze zwiększanie istniejących uszkodzeń elementów
    niekonstrukcyjnych - opisane w II stopniu intensywności.
  • Drgania mogące powodować pierwsze uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych, tj.:

-        zarysowania i/lub odspojenia tynków zewnętrznych i wewnętrznych,

-        zarysowania ścian działowych,

-        zarysowania w narożnikach ścian i fasetach,

-        zarysowania płytek ceramicznych,

-        zarysowania wokół ościeżnic drzwi i okien,

-        zarysowania na stykach elementów, zwłaszcza wykonanych z różnych materiałów budowlanych,

-        pęknięcia i odpadanie fragmentów prawidłowo zamocowanych gzymsów i innych sterczyn,

-        poluzowanie cegieł kominów murowanych, w niektórych przypadkach ich pęknięcia i odpadanie tynków,

-        poluzowanie i obsuwanie pojedynczych dachówek.

Budynki o dużym naturalnym zużyciu i w złym stanie technicznym:

  • Drgania mogące powodować rozległe zwiększenie istniejących uszkodzeń elementów niekonstrukcyjnych - opisane w II stopniu intensywności.
  • Drgania mogące powodować duże uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych budynków, tj.:

-        rozległe zarysowania i wykruszenia tynków zewnętrznych i wewnętrznych,

-        duże zarysowania i pęknięcia w narożnikach ścian i w fasetach,

-        odspojenia i odpadanie większych fragmentów tynków wewnętrznych i zewnętrznych,

-        pęknięcia i ubytki zaprawy na stykach elementów, zwłaszcza wykonanych z różnych materiałów budowlanych,

-        ciągłe obwodowe zarysowania wokół ościeżnic drzwi i okien,

-        liczne pęknięcia i odspojenia płytek ceramicznych,

-        pęknięcia i duże poluzowania cegieł kominów murowanych,

-        pęknięcia i poluzowania licznych dachówek, spadanie pojedynczych dachówek,

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia murków ogniowych.

  • Drgania mogące powodować pierwsze uszkodzenia elementów konstrukcyjnych budynków, nie stwarzające zagrożenia dla bezpieczeństwa budynków, tj.:

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia ścian konstrukcyjnych,

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia sufitów,

-        pierwsze ślady rozluźnienia cegieł nadproży ceglanych i obrysowania nadproży żelbetowych,

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia filarków międzyokiennych.

Mogą wystąpić drobne szkody w mieniu: stłuczenie naczyń, szklanej zastawy, smukłych luźno stojących przedmiotów.

 Odczuwalność drgań przez ludzi:     wzbudzająca niekorzystne reakcje / przestrach

W epicentrum wstrząsu drgania odczuwane są jak bardzo silne uderzenie w budynek od spodu. Ściany trzeszczą a meble mogą się przemieszczać lub kołysać. Na wyższych piętrach odczuwa się kołysanie, szczególnie silne przy dłuższych czasach trwania drgań.

Wstrząsy są silnie odczuwalne przez wszystkie osoby wewnątrz i na zewnątrz budynków. Drgania o tej intensywności budzą śpiących ludzi. Część osób doznaje uczucia strachu w czasie trwania drgań. Z otwartych naczyń może się wylewać płyn.

Uciążliwość:   średnia

 

Stopień  IV    (uszkodzenia konstrukcyjne)

 Oddziaływanie drgań na budynki:

Budynki o dobrym stanie technicznym:

  • Drgania mogące powodować znaczne uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych budynków tj.:

-        rozległe zarysowania i wykruszenia tynków zewnętrznych i wewnętrznych,

-        duże zarysowania i pęknięcia w narożnikach ścian i w fasetach,

-        odspojenia i odpadanie większych fragmentów tynków wewnętrznych i zewnętrznych,

-        pęknięcia i ubytki zaprawy na stykach elementów, zwłaszcza wykonanych z różnych materiałów budowlanych,

-        ciągłe obwodowe zarysowania wokół ościeżnic drzwi i okien,

-        liczne pęknięcia i odspojenia płytek ceramicznych,

-        pęknięcia i duże poluzowania cegieł kominów murowanych,

-        pęknięcia i poluzowania licznych dachówek, spadanie pojedynczych dachówek,

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia murków ogniowych.

  • Drgania mogące powodować pierwsze uszkodzenia elementów konstrukcyjnych – ustroju nośnego lub usztywniającego budynków, nie zagrażające jednak stateczności całego ustroju nośnego budynku, tj.:

-        ukośne i pionowe zarysowania i pęknięcia ścian nośnych,

-        zarysowania i pęknięcia stropów,

-        zarysowania i pęknięcia samonośnych konstrukcji kominowych,

-        zarysowania lub pęknięcia ścian zewnętrznych na przedłużeniu otworów okiennych,

-        pierwsze rozluźnienia cegieł nadproży ceglanych i obrysowania nadproży żelbetowych,

-        niewielkie zarysowania i pęknięcia filarków międzyokiennych.

Budynki o dużym naturalnym zużyciu i w złym stanie technicznym:

  • Drgania mogące powodować zniszczenia elementów niekonstrukcyjnych budynków, tj.:

-        odspojenia i odpadanie dużych fragmentów tynków wewnętrznych i zewnętrznych oraz dużych powierzchni okładzin z płytek glazurowanych,

-        ścięcie i zniszczenie kominów murowanych,

-        rozległe uszkodzenia dachów z dachówek, spadanie licznych dachówek,

-        zawalenie fragmentów słabo zamocowanych ścian szczytowych.

  • Drgania mogące powodować relatywnie duże uszkodzenia konstrukcyjne – ustrojów nośnych i usztywniających budynków, tj.:

-        pęknięcia najsilniej wytężonych przekrojów ścian nośnych,

-        duże rozluźnienia i wypadanie cegieł nadproży ceglanych oraz silne obrysowania i uszkodzenia nadproży żelbetowych,

-        pęknięcia konstrukcji stropów,

-        ścięcie filarków międzyokiennych,

-        pęknięcia całych, najsilniej wytężonych przekrojów ścian usztywniających.

Mogą powstawać  szkody  wewnątrz mieszkań w skutek gwałtownego przesuwania się lub rozbijania  ciężkich przedmiotów.

Odczuwalność drgań przez ludzi:     przestrach / silna dokuczliwość

Wstrząsy są bardzo silnie odczuwalne przez wszystkie osoby wewnątrz i na zewnątrz budynków. Znaczna część osób jest przestraszona i wybiega na zewnątrz budynków. Niektóre osoby mogą tracić równowagę.

Uciążliwość:   duża

Poziomy uciążliwości użytkowania obiektów budowlanych przedstawiono w tabeli poniżej:

Uciążliwość

Zakłócenie normalnego użytkowania

Odczuwalność skutków eksploatacji przez ludzi

Naprawianie szkód

Nieodczuwalna

Praktycznie
nie występuje

Znikoma

Nie występują skutki wymagające usuwania

Mała

Nieistotne

Zauważalna

W ramach
okresowych remontów

Średnia

Utrudniają użytkowanie

Wzbudzająca
niekorzystne reakcje

Po zakończeniu
eksploatacji

Duża

Mogą wystąpić przerwy w użytkowaniu

Dokuczliwa

Zachodzi potrzeba
bieżących interwencji

Aktualnie Katowicki Holding Węglowy S.A. generalnie prowadzi działalność wydobywczą na terenie miast Katowice, Mysłowice oraz Ruda Śląska, przy czym największa, wg. stanu na miesiąc marzec 2015r., aktywność sejsmiczna występuje w rejonach:

  • dzielnica  Panewniki  - miasto Katowice - eksploatacja KWK „Wujek”
  • na południe i południowy wschód od osiedla Giszowiec - miasto Katowice - eksploatacja KWK „Wieczorek”
  • rejon pomiędzy lotniskiem Muchowiec a osiedlem Murcki  - miasto Katowice - eksploatacja KWK „Murcki-Staszic”
  • dzielnica Larysz - miasto Mysłowice - eksploatacja KWK „Mysłowice-Wesoła”.

W celu ograniczenia występowania wstrząsów, które mogą stanowić zagrożenie także dla pracowników zatrudnionych w kopalni,  kopalnie KHW S.A. stosują odpowiednią technikę górniczą i profilaktykę tąpaniową, ograniczającą do minimum możliwość występowania wstrząsów wysokoenergetycznych na powierzchnię.

W przypadku zaistnienia szkód spowodowanych eksploatacją górniczą, KHW SA podejmuje działania zmierzające do ich usunięcia zgodnie z przepisami prawa (Dział VIII ustawy z dnia 9 czerwca 2011r. Prawo geologiczne i górnicze) i procedurami obowiązującymi w KHW SA, co szczegółowo opisano w kolejnych zakładkach: Likwidacja szkód.