Grawimetryczna skala intensywności wstrząsów górniczych
Współczesne metody obserwacji wstrząsów górotworu w kopalniach podziemnych i szacowania ich odczuwalności przez ludzi zamieszkujących tereny górnicze są zdominowane przez systemy sejsmologiczne. W systemach tych wykorzystuje się tradycyjne czujniki ruchu (drgań) takie jak sejsmometry, geofony i akcelerometry.
Czujniki te mierzą odpowiednio przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie drgań w szerokim paśmie częstotliwości od kilku do kilkuset Hz. Ich zaletą jest możliwość pomiaru drgań w przestrzeni w rozłożeniu na składowe poziome i pionowe. Ze względu na fakt iż szkodliwość oddziaływania drgań na budowle zależna jest od amplitudy drgań poziomych czujniki je mierzące okazały się najbardziej przydatne w pomiarach intensywności drgań i systemach je monitorujących. Na podstawie wartości amplitudy składowych poziomych prędkości drgań opracowano obowiązującą w polskim górnictwie skalę intensywności drgań generowanych wstrząsami górniczymi w kopalniach GSIZ2017 [Mutke et al. 2018].
Grawimetr gPhoneX z platformą samopoziomującą mierzy zmiany wartości składowej pionowej przyspieszenia siły ciężkości w punkcie obserwacyjnym w paśmie częstotliwości 0-0.5 Hz. Platforma tłumi nieregularny ruch podłoża generowany jego początkowym wychyleniem który ma charakter wstrząsu i następnie przez okres czasu ok. 2 minuty tłumi drgania podłoża powodowane propagacją fal sejsmicznych. Jej zadaniem jest utrzymanie systemu pomiarowego grawimetru w pionie w trakcie ruchu podłoża, gdyż odchylenie to ma bardzo duży wpływ na mierzoną wartość składowej pionowej przyspieszenia siły ciężkości. Kształt i amplituda sygnałów grawimetrycznych genezy sejsmicznej bardzo różni się od sygnałów rejestrowanych przez czujniki prędkościowe i przyśpieszeniowe, których zadaniem jest rejestracja drgań w szerokim paśmie częstotliwości charakterystycznym dla fal sesjmicznych.
W tabeli 1 przedstawiona jest wstępna wersja grawimetrycznej skali intensywności wstrząsów górniczych opracowana na podstawie rejestracji zebranych w latach 2018-2020. Kwantyfikacji odczuwalności dokonano w nawiązaniu do górniczej skali intensywności GSIZ2017 opracowanej na podstawie danych sejsmologicznych. Skala grawimetryczna pozwala na szacunkową ocenę intensywności wstrząsu górniczego na podstawie maksymalnej amplitudy zmian sygnału grawimetrycznego [PGAgrav].
Tabela 1. Grawimetryczna skala intensywności wstrząsów górniczych * 100 000 m/s2 = 1 mm/s2
Stopień intensywności |
PGAgrav [μ/s2]* |
Odczuwalność |
0 |
<100 |
Nieodczuwalne |
I |
100-500 |
Słabo odczuwalne |
II |
500-1000 |
Odczuwalne |
III |
1000-10000 |
Średnio odczuwalne |
IV |
10000-50000 |
Silnie odczuwalne |
V |
50000-100000 |
Bardzo silnie odczuwalne |
VI |
>100000 |
Szkodliwe |