Účinnost bezvýlomové trhací práce pro ochranu horníků před otřesy

Projekt MSK 3379, 2013 - 2014

Cíle projektu

Důlní otřesy patří k významným rizikům hornické práce při exploataci černouhelného ložiska v podmínkách české části hornoslezské uhelné pánve již od minulého století. V současnosti jsou spjaty s prohlubující se hloubkou těžby a zejména s výskytem pevných kompetentních hornin v meziloží velmi mocných uhelných slojí. Bezvýlomové trhací práce jsou nejdůležitějším aktivním prostředkem protiotřesové prevence, kterým lze v obtížných geomechanických podmínkách snížit riziko vzniků důlních otřesů. Používají se jak ve slojích, tak v nadložních horninách slojí. Ve slojích jsou ve vývrtech odpalovány důlně bezpečné trhaviny o hmotnostech desítek kg a ve druhém případě jsou ve vrtech umístěných v nadložních horninách slojí odpalovány stovky až tisíce kg skalních. V některých případech může být pomocí těchto prací vyvolán důlní otřes bez přítomnosti pracovníků v důlních dílech. Hlavním cílem těchto prací v případě uhelných slojí je porušení sloje v předpolí postupujícího důlního díla (vytvoření tzv. ochranné zóny) a posun lokálních koncentrací napětí dále od obrysu vedeného důlní díla (chodby nebo porubu). V případě trhacích prací v nadložních horninách slojí je základním cílem dezintegrace pevných nadložních hornin slojí za účelem snížení jejich schopnosti kumulovat pružnou potenciální energii, která by se mohla nekontrolovaně uvolňovat a způsobit důlní otřes s devastačními projevy v důlních dílech. V obou případech je pak druhým cílem pokusit se uvolnit lokální koncentrace napětí v horninovém masivu bez přítomnosti zaměstnanců na pracovištích. Pro hodnocení jejich účinnosti (velikosti uvolnění napětí) slouží metodika vyvinutá v 90. letech minulého století. Jejím základem je výpočet tzv. seismického efektu jako kvantifikačního parametru uvolnění napětí. Jeho výpočet se provádí na základě velikosti registrované seismické energie jevu odpovídajícího bezvýlomové trhací práci, velikosti odpálené nálože trhaviny a koeficientu charakterizujícího přírodní prostředí horninového masivu. V minulých letech byly prováděny pokusy o verifikaci (zpřesnění) tohoto koeficientu  a tak zlepšení jeho vypovídací schopnosti. Na základě těchto prací bylo zjištěno, že verifikace je možná a přínosná stejně jako stanovení samostatného koeficientu pro různá prostředí realizace trhacích prací (uhelná sloj, průvodní horniny). Jak bylo publikováno v odborném tisku představují bezvýlomové trhací práce realizované v podmínkách OKR v evropském a světovém černouhelném hornictví, zejména svým rozsahem, ojedinělý fenomén.

Cílem projektu je verifikovat výpočet účinnosti bezvýlomové trhací práce a za tím účelem shromáždit unikátní soubor dat o realizovaných bezvýlomových trhacích prací za více než 20 let. Z těchto dat a mapových podkladů vytvořit databázi. Shromážděná data registrované seismické energie a hmotnosti odpálené nálože trhavin v kg podrobit důkladné statistické analýze a provést verifikaci výpočtu seismického efektu (koeficientů prostředí) jako faktoru vyjadřujícím účinnost realizované bezvýlomové trhací práce ve smyslu uvolnění lokální koncentrace napětí v horninovém masivu. Databáze bezvýlomových trhacích prací bude vytvořena z existující dokumentace jejich realizace nacházející se na jednotlivých důlních podnicích OKD, a.s. a z dokumentace seismologického sledování exploatace černého uhlí v karvinské dílčí pánvi.

Výsledkem projektu bude vytvoření databáze a návrh metodického postupu hodnocení účinnosti. Databáze bude sloužit jako zdroj dalšího zkoumání a jako zdroj profesního zdokonalení pracovníků projektujících, realizujících a vyhodnocujících tyto práce. Verifikovaný metodický postup pak poslouží k efektivnějšímu projektování těchto prací a jejich dalšímu použití v rámci zvýšení bezpečnosti exploatace černého uhlí v obtížných geomechanických podmínkách.

Vytvoření databáze je v převážné míře postaveno na získání dat od jiného subjektu než uchazeče a to OKD, a.s. s nímiž uchazeč dlouhodobě spolupracuje na řadě výzkumných aktivit. Problematika zpřístupnění podkladů byla projednána s vedoucími pracovníky organizace. Souhlas se zpřístupněním existující dokumentace k vytvoření této databáze, stejně tak jako využití navržené verifikace metodického postupu pro hodnocení účinnosti těchto prací v aktuálních metodických postupech protiotřesové prevence je uložen u žadatele.

Účel realizace projektu

Účelem projektu je verifikace výpočtu účinnosti trhacích prací na základě databáze dosud realizovaných bezvýlomových trhacích prací v průvodních horninách slojí za dlouhou dobu jejich realizace jako unikátního aktivního prostředku protiotřesové prevence.

Cílovou skupinou projektu jsou vědečtí pracovníci oddělení geomechniky a báňského výzkumu Ústavu geoniky AV ČR a odborní pracovníci v oblasti geomechaniky a trhacích prací důlních podniků OKD, a.s. a Green Gas DPB, a.s.

Základním konečným přínosem projektu  pro cílovou skupinu osob je zpřesnění metodiky výpočtu a vytvoření obsáhlého souboru dat realizovaných bezvýlomových trhacích prací:

  • jako zdroje dat pro budoucí výzkumné aktivity oddělení geomechaniky a báňského výzkumu Ústavu geoniky AV ČR, zejména v oblasti hodnocení účinnosti těchto prací pro uvolňování lokálních koncentrací napětí v horninovém masivu při jeho exploataci,
  • jako zdroje profesní inspirace pro provozní pracovníky důlních podniků, kteří projektují, provádějí a vyhodnocují tyto práce v rámci protiotřesové prevence.

Dalším konečným přínosem projektu pro poskytovatele je zvýšení úrovně bezpečnosti práce v oblasti protiotřesové problematiky pro zaměstnance důlních podniků nacházejících se v Moravskoslezském kraji a  záchrana velmi cenného souboru dat o významném prostředku protiotřesové prevence, který je používán při dobývání černého uhlí ve zvláště obtížných geomechanických podmínkách na ložisku nacházejícím se na území Moravskoslezského kraje. Tato shromážděná data podpoří další výzkumné aktivity v této oblasti, stejně tak jako pomohou zvýšit bezpečnost podzemní exploatace nerostů v náročných podmínkách, protože budou zachována pro další profesní pracovníky důlních podniků.  Tato data by byla v opačném případě po postupném uplynutí skartačních dob nenávratně ztracena.

Navrhovaný postup realizace projektu

Prvním navrhovaným krokem projektu je vytvoření vhodné struktury databáze na základě již studovaných bezvýlomových trhacích prací.

Druhým krokem je postupné shromažďování a třídění materiálů poskytnutých důlními podniky a jejich datová a/nebo objektová implementace do databáze. Protože jsou materiály k bezvýlomovým trhacím pracem přístupny v digitální podobě pouze za omezenou nedávnou dobu bude větší část objektových dat (mapy, schémata apod.) převedena do digitální podoby pro připojení k databázi pomocí skenování.

Třetím krokem je kontrola a verifikace dat bezvýlomových trhacích prací, zejména potřebných pro statistickou analýzu (registrovaná seismická energie, velikost odpálené nálože) na základě shromážděných materiálů.

Čtvrtým krokem je základní statistická analýza pro účely stanovení koeficientů jednotlivých prostředí, ve kterých jsou bezvýlomové trhací práce realizovány. Výsledky analýzy budou dále použity pro stanovení nových koeficientů prostředí do výpočetního vztahu pro výpočet seismického efektu, pomocí kterého je hodnocena účinnost těchto prací.

Pátým krokem je verifikace existujícího metodického postupu pro hodnocení účinnosti bezvýlomových trhací prací v rámci protiotřesové prevence na důlních podnicích OKD, a.s.

Výstupem projektu bude databáze bezvýlomových trhacích prací v průvodních horninách slojí a verifikovaný metodický potup hodnocení účinnosti bezvýlomových trhacích prací pro uvolňování lokálních koncentrací napětí.


Manažer projektu Ing. Petr Koníček, Ph.D.
Projektový tým Ing. Petr Koníček, Ph.D.
Ing. Radovan Kukutsch, Ph.D.
Ing. Vlastimil Kajzar, Ph.D.
Ing. Petr Čížek, Ph.D.
Ing. Miečislav Suchanek
Kód programu RRC/05/2013
Název programu Podpora vědy a výzkumu v Moravskoslezském kraji 2013
Dotace pro rok 2013/2014



Projekt je spolufinancován Moravskoslezským krajem