Biuletyn Górniczy Nr 9-10 (171-172)

Brak informacji.

Waldemar Pawlak, wicepremier, minister gospodarki o aktualnej sytuacji w sektorze węgla kamiennego i w spółkach węglowych rozmawiał z członkami zarządów i rad nadzorczych firm węglowych. Informację o branży węglowej przedstawił w Sejmie.

– Trzy spółki nadzorowane przez Ministerstwo Gospodarki od stycznia do lipca br. zainwestowały ponad 1,5 mld zł, czyli o 600 mln zł więcej niż w analogicznym okresie ubiegłego roku. Środki, w znacznej mierze własne, spółki przeznaczyły głównie na zakup maszyn i urządzeń – mówił wicepremier, , minister gospodarki Waldemar Pawlak, podczas wystąpienia w Sejmie o bieżącej sytuacji górnictwa.

Jego zdaniem o dużej skali inwestycji górniczych świadczy fakt, że wskaźnik natężenia robót przygotowawczych przekroczył w tym roku poziom 5,1 m na 1 tys. ton wydobycia, a w przypadku Katowickiego Holdingu Węglowego wyniósł on 5,6 m. – Jest to poziom niespotykany w ciągu ostatnich 10 lat. Dzięki niemu możemy dzisiaj odtwarzać potencjał wydobywczy – podkreślał Pawlak.

Budżetowe wsparcie

W roku 2010 inwestycje spółek węglowych zostaną wsparte środkami budżetowymi. W projekcie przyszłorocznego budżetu państwa, przyjętym przez Radę Ministrów, zapisano bowiem na inwestycje w górnictwie 400 mln zł.

– Pomoc państwa będzie dużym wsparciem dla zwiększenia płynności finansowej kopalń i poprawy bezpieczeństwa pracy zatrudnionych w nich ludzi – dodaje Waldemar Pawlak.

Zgodnie z przepisami Unii Europejskiej, rok 2010 będzie ostatnim rokiem kiedy z budżetu państwa będzie można wspierać sektor wydobywczy. Waldemar Pawlak wystosował pismo do Jerzego Buzka, przewodniczącego Parlamentu Europejskiego oraz urzędników Komisji Europejskiej z propozycją, aby rozporządzenie 1407/2002 zezwalające na wsparcie górnictwa obowiązywało przynajmniej do końca 2015, a nie tylko do końca 2010 roku.

Z kolei o aktualnej kondycji spółek węglowych oraz perspektywach ich funkcjonowania, a także bezpieczeństwie pracy w kopalniach i współpracy między sektorem górnictwa a jednostkami naukowo-badawczymi Waldemar Pawlak rozmawiał z przewodniczącymi rad nadzorczych spółek górnictwa węgla kamiennego. Podobna tematyka była poruszana na spotkaniu premiera Pawlaka z zarządami spółek węglowych.

Poprawić bezpieczeństwo pracy

Ministerstwo Gospodarki przedstawiło swoje oczekiwania wobec rad nadzorczych, związane z realizacją zadań wynikających z wykonywania praw z akcji Skarbu Państwa oraz wnioski z kontroli przeprowadzanych przez Najwyższą Izbę Kontroli. Uwzględniając opinie Wyższego Urzędu Górniczego oraz Komisji Bezpieczeństwa Pracy w Górnictwie, Ministerstwo Gospodarki zaleciło radom nadzorczym spółek węglowych, aby ukierunkowały zarządy na rozszerzenie zakresu kooperacji z jednostkami w zakresie doskonalenia metod rozpoznania, monitorowania i zwalczania zagrożeń naturalnych, a także wdrażania nowych, bardziej efektywnych sposobów oceny tych zagrożeń. Zdaniem Pawlaka najlepszym sposobem na poprawę bezpieczeństwa w polskim górnictwie jest wdrażanie nowych technologii w zakresie prowadzenia robót i wentylacji. – W ostatnim czasie spółki węglowe przeznaczały na bezpieczeństwo pracy większe środki niż w latach poprzednich – ocenia Waldemar Pawlak. Premier Pawlak zapowiedział, że rząd podpisze specjalne rozporządzenie o przeznaczeniu odpowiednich środków na odszkodowania dla rodzin ofiar wypadków w kopalniach. Podczas spotkania z członkami rad nadzorczych przedstawiono również informacje dotyczące współpracy z biegłym rewidentem i współodpowiedzialności członków rad nadzorczych za rzetelność przygotowania sprawozdań rocznych spółek. Omówiono również kryteria i zasady wyboru podmiotów do badania sprawozdań finansowych. Podczas tych spotkań dyskutowano także o prywatyzacji spółek węglowych. Zdaniem Waldemara Pawlaka prywatyzacja menadżersko-pracownicza oraz wsparcie inwestycji początkowych są najlepszym sposobem na rozwój sektora górniczego w Polsce. W opinii wicepremiera Waldemara Pawlaka prywatyzacja w górnictwie powinna być prowadzona w taki sposób, aby służyła ludziom zatrudnionym w tym sektorze, inżynierom, menadżerom oraz mieszkańcom regionu. Pawlak podkreśla, że w dobie kryzysu gospodarczego kopalnie dobrze sobie radzą i są rentowne.

DON

Kompania Węglowa i Chugoku Electric Power Co. z Hiroszimy podpisały 15 września 2009 r. umowę sprzedaży zredukowanych jednostek emisji CO2 – ERU (Emission Reduction Unit). Wartość umowy wyniesie ok.8 mln euro.

W podpisanej umowie Kompania Węglowa zobowiązała się, że w latach 2009 – 2012 maksymalna wielkość redukcji emisji wyniesie ponad 944 tysiące ton C02. Nastąpi to poprzez utylizację gazu ujmowanego przez powierzchniowe stacje odmetanowania w kopalniach Szczygłowice i Sośnica – Makoszowy – Ruch Sośnica.

Japońska spółka zaoferowała najwyższą cenę za jednostkę zredukowanej emisji – ERU. Dlatego z tym partnerem negocjowano warunki sprzedaży jednostek. Z podpisanej umowy wynikają zobowiązania, których realizacja ma decydujące znaczenie dla powodzenia całego „Projektu Wspólnych Wdrożeń”, uwzględniającego mechanizmy Protokołu z Kioto. Konkretne zadania są już zrealizowane lub będą wykonane do stycznia 2011 roku w kopalniach Szczygłowice i Sośnica – Makoszowy – Ruch Sośnica. W projekcie uczestniczą także przedstawiciele Głównego Instytutu Górnictwa.

Chugoku Electric Power jest koncernem energetycznym, który zajmuje się wytwarzaniem, przesyłem i dystrybucją energii elektrycznej do ponad 5,2 milionów odbiorców indywidualnych i przemysłowych w regionie zachodniej Japonii. Moc produkcyjna spółki to około 12 200 MW, w 65 proc. wytwarzanych w tradycyjnych elektrowniach węglowych.

Mechanizm Wspólnych Wdrożeń (ang. Joint Implementation) stanowi jeden z podstawowych narzędzi Protokołu z Kioto w zakresie ograniczania emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Projekt realizowany na kopalniach KW polega na wykorzystaniu metanu uwalnianego w związku z eksploatacją podziemną węgla kamiennego do wytwarzania energii elektrycznej w układzie opartym na silniku gazowym.

Metan jest gazem, którego potencjał cieplarniany jest 21 razy większy od dwutlenku węgla. W ciągu minionych dwustu lat jego stężenie w atmosferze wzrosło ponad dwukrotnie. Przy podziemnej eksploatacji węgla kamiennego średnio uwalnia się ok. 10 m sześć. metanu na tonę wydobytego węgla. W polskich kopalniach odmetanowanie wyrobisk prowadzone jest ze względów bezpieczeństwa prowadzenia prac górniczych, a metan w przeważającej mierze uwalniany jest do atmosfery. Szacowana redukcja emisji gazów cieplarnianych w latach 2009 – 2012 to około 900 tys. ton ekwiwalentu CO2.

Japoński partner projektu – firma Chugoku Electric Power w dążeniach do spełnienia przyszłych zobowiązań w zakresie limitów emisji gazów cieplarnianych wykazuje dużą aktywność we realizacji projektów Wspólnych Wdrożeń w Europie Środkowo – Wschodniej. Przedsięwzięcie realizowane na kopalniach KW jest drugim projektem Wspólnych Wdrożeń w Polsce w zakresie ograniczenia emisji metanu kopalnianego poprzez jego zagospodarowanie w instalacji energetycznej. Pierwsze przedsięwzięcie tego typu ma miejsce na kopalni Borynia należącej do Jastrzębskiej Spółki Węglowej. JSW podpisała z Chugoku Electric Power umowę sprzedaży jednostek uprawnień do emisji gazów cieplarnianych w marcu 2008 r. Polska jest jednym z krajów, które podpisały protokół z Kioto (1992 r.) o ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych, w tym CO2, do atmosfery. Zapisy protokołu weszły w życie w 2005 r. i od tego roku Polska jest uczestnikiem europejskiego rynku handlu uprawnieniami do emisji.

Do realizacji wyznaczonych celów redukcyjnych Protokół z Kioto wprowadził trzy nowe mechanizmy rynkowe, zwane mechanizmami elastyczności (flexibility mechanisms) lub mechanizmami z Kioto (Kyoto mechanisms). Należą do nich:

  • handel emisjami (Emmission Trading – ET) – umożliwia handel nadwyżkami jednostek przyznanej emisji gazów cieplarnianych (AAUs – Assigned Amount Units),
  • wspólne wdrożenia (Joint Implementation – JI) – realizacja projektu inwestycyjnego przez kraje które podpisały Protokół, redukującego emisje gazów cieplarnianych lub zwiększającego pochłanianie gazu cieplarnianego i użycie wygenerowanych w ten sposób jednostek redukcji emisji (ERUs – Emission Reduction Units). Jednostki redukcji emisji (ERUs) mogą być generowane w okresie 2008 – 2012 i przekazywane wzajemnie krajom jako środek do wypełnienia ich zobowiązań wynikających z Protokołu w sposób efektywny ekonomicznie,
  • mechanizm czystego rozwoju (Clean Development Mechanism – CDM) – realizacja projektu redukującego emisje gazów cieplarnianych przez kraj który podpisał Protokół na terytorium kraju rozwijającego się i użycie powstałych w ten sposób poświadczonych jednostek redukcji (CERs – Certified Emission Reductions)

Mechanizmy te pozwalają na obniżenie kosztów osiągnięcia celów Kioto poprzez możliwość pozyskania redukcji emisji gazów cieplarniach lub zwiększenie ich pochłaniania na terytorium innych krajów, gdzie koszty przedsięwzięć inwestycyjnych są dużo niższe, jako uzupełnienie działań krajowych.

Państwa, które ratyfikowały protokół w Kioto, zobowiązały się do redukcji 6 gazów cieplarnianych do atmosfery przynajmniej o 5 proc. w latach 2008-2012 w stosunku do tzw. roku bazowego 1990. Polska została zobowiązana do redukcji emisji gazów cieplarnianych o 6 proc. w stosunku do roku bazowego 1988.

Gazy objęte porozumieniem to dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu, sześciofluorek siarki, fluorowęglowodory i perfluorowęglowce.

Donald Dusek

Projekt badawczo-wdrożeniowy FOKS dotyczy ochrony wód, a szczególnie wód podziemnych. Skrót FOKS oznacza „Kluczowe źródła zagrożeń środowiskowych”. Dofinansowany został z Programu dla Europy Centralnej (CENTRAL EUROPE). Jest to projekt międzynarodowy, skupiający partnerów z czterech państw: Polski, Czech, Niemiec i Włoch.

Główny Instytut Górnictwa (koordynator projektu), w latach 2005 – 2008 prowadził projekt MAGIC, w ramach którego rozpoczęto działania kontynuowane obecnie w projekcie FOKS. W trakcie realizacji projektu MAGIC nawiązano współpracę z niektórymi z partnerów projektu FOKS. Ci partnerzy to: – Miasto Stuttgart – partner najbardziej doświadczony, wnoszący do projektu nowoczesne metody i procedury ochrony wód podziemnych na terenach przemysłowych, a także prowadzący działania pilotażowe projektu w Niemczech – Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice – partner odpowiedzialny w projekcie za prowadzenie oceny ryzyka zdrowotnego – Instytut Zdrowia Publicznego, Ostrawa – partner wnoszący do projektu nową metodę likwidacji zanieczyszczeń a także prowadzący działania pilotażowe projektu w Czechach. Kolejni partnerzy, którzy uzupełnili konsorcjum projektu FOKS to: – Miasto Jaworzno – partner współpracujący w działaniach pilotażowych na terenie miasta – Miasto Mediolan oraz Prowincja Treviso – partnerzy prowadzący działania pilotażowe projektu FOKS na terenie północnych Włoch.

-W Polsce, jak i w całej Unii Europejskiej wiemy już, że wody podziemne to skarb, który należy chronić dla przyszłych pokoleń – wyjaśnia dr inż. Grzegorz Gzyl, adiunkt w Zakładzie Geologii i Geofizyki GIG, koordynator projektu FOKS. – W tym celu do prawa unijnego w roku 2000 wprowadzono Ramową Dyrektywę Wodną, a w roku 2006 Dyrektywę-Córkę dotyczącą ochrony wód podziemnych. Ambitnym celem tych dyrektyw jest poprawa jakości wód do roku 2015. Najtrudniej ten cel osiągnąć na terenach dotkniętych działalnością przemysłu. Na takich terenach ilość obiektów, które zagrażają jakości wód podziemnych jest często ogromna. Koszt natychmiastowego usunięcia wszystkich tego typu obiektów przekracza możliwości finansowe odpowiedzialnych instytucji, a zwykle jest to po prostu technicznie niemożliwe. Projekt FOKS przychodzi z pomocą instytucjom odpowiedzialnym za osiągnięcie celów Ramowej Dyrektywy Wodnej na terenach przemysłowych. W ramach projektu zostanie wypracowana procedura, która umożliwia takie wykorzystanie środków technicznych i finansowych, aby osiągnąć jak najlepszy efekt dla ochrony wód podziemnych. Procedura zostanie zademonstrowana i zastosowana w obrębie działań pilotażowych projektu na pięciu wybranych terenach w czterech krajach europejskich: Polsce, Niemczech, Włoszech i Czechach. W ramach działań pilotażowych prowadzonych przez Główny Instytut Górnictwa oraz dwóch innych polskich partnerów projektu przedmiotem działań pilotażowych będzie obszar starych składowisk w okolicy zakładów chemicznych „Organika Azot” w Jaworznie. W efekcie tych działań zostaną określone kluczowe źródła zanieczyszczenia wód na tym terenie. Następnie zostaną dobrane i próbnie zastosowane optymalne środki ochrony wód. Skorzysta na tym przede wszystkim miasto Jaworzno, bo dostanie pomoc w rozwiązaniu problemu bardzo istotnego dla miasta. Również dwaj pozostali polscy partnerzy – instytuty badawcze – zyskają na dostępie do najnowszych technologii, które sami będą współtworzyć i stosować. W ramach projektu FOKS powstanie procedura postępowania z zanieczyszczonymi wodami podziemnymi na terenach przemysłowych wspomagająca realizację Ramowej Dyrektywy Wodnej UE. Procedura będzie wykorzystywać innowacyjne metody badawcze, a także innowacyjne sposoby usuwania zanieczyszczenia. Przyniesie to ewidentne korzyści dla całej Unii Europejskiej, a szczególnie dla obszaru Europy Środkowej, gdzie będą miały miejsca działania pilotażowe. FOKS jest koordynowany przez Główny Instytut Górnictwa, który oprócz koordynacji prowadzi również polskie działania pilotażowe projektu w Jaworznie. Projekt FOKS rozpoczyna się w listopadzie 2008 roku, jego realizacja potrwa 3 lata. Budżet całego projektu wynosi 3 319 050 EURO, z czego 2 662 292,50 EURO stanowi dofinansowanie z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Trzej polscy partnerzy otrzymują łącznie 820 292,50 EURO dofinansowania, co stanowi 85% ich budżetu w projekcie FOKS.

Problem odpadów w rejonie Zakładów Chemicznych „Organika Azot” w Jaworznie jest obecnie jednym z najpoważniejszych problemów ekologicznych w skali kraju. W 2003 roku podczas wykonywania prac ziemnych, przy budowie odcinka południowej obwodnicy miasta, natrafiono na znaczne ilości związków toksycznych. Rozpoczęto ustalanie ich pochodzenia w dawnym zrekultywowanym wyrobisku po eksploatacji piasku. Wówczas niewiele osób miało świadomość z jak wielkim problemem w przyszłości będą musiały zmierzyć się władze miasta. Odkrycie to stało się impulsem, który doprowadził do odkrycia i określenia rozmiarów skali zagrożenia spowodowanego odpadami pochodzącymi, z ponad sześćdziesięcioletniej działalności zakładów chemicznych, zdeponowanych w dolinie potoku Wąwolnica. W wyniku podjętych działań udało się zebrać istniejącą dokumentację, zinwentaryzować miejsca składowania odpadów oraz oszacować ich ilość. Wykonano badania wstępne oraz zabezpieczono skarpy starego składowiska naruszone podczas budowy drogi. Wnioski z analizy dokumentacji były wstrząsające. Okazało się bowiem, że ponad 195 tyś. ton silnie toksycznych substancji m.in. z produkcji DDT i innych pestycydów gromadzono w sposób, który często nie gwarantował minimalnej ochrony wód gruntowych co przyczyniło się do rozprzestrzenienia zanieczyszczeń na obszarze ponad 50 hektarów. Na terenie leżącym na granicy Głównego Zbiornika Wód Podziemnych GZWP t/5 C, Chrzanów stwierdzono lub zakłada się występowanie między innymi takich substancji, jak: dieldryna, endryna, izodryna, toksafen, kamfen, a-HCH, y-HCH, DDT, DDE, DDD, DMDT,D NOC, TCB, PCDD, HCB, PCB, cyjanki, arsen, bar, chrom, cyna, mangan cynk, kadm, ołów, rtęć oraz innych nieokreślonych, używanych jako komponenty w procesach produkcyjnych (m.in. cyklonu B). W wykazie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego ujęto fenole lotne, cyjanki wolne oraz pestycydy. Część ze stwierdzonych na ternie Jaworzna związków zalicza się do trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO). Jak podkreśla dr inż. Gzyl, szczęśliwie dla mieszkańców Jaworzna zgromadzone odpady nie powodują bezpośredniego zagrożenia dla ich życia i zdrowia. „Dramat” natomiast rozgrywa się kilka metrów pod powierzchnią ziemi, bowiem toksyczne związki wymywane są do wód podziemnych wraz z nimi migrują w kierunku Przemszy. Ponadto korzystny układ warstw geologicznych (występowanie szczelnej warstwy iłów) zabezpiecza przed możliwością zanieczyszczenia wód pitnych. Problem jako pierwsze zauważyły państwa skupione w Komisji Ochrony Środowiska Morskiego Bałtyku (HELKOM) proklamowanej przez Konwencję Helsinską. W wyniku podejmowanych działań Komisji Zakłady Chemiczne „Organika Azot” (jako jedne z siedmiu) znalazły się na liście szczególnie groźnych dla Bałtyku źródeł zanieczyszczeń przemysłowych ujętych na Liście Wspólnego Wszechstronnego Programu Działań na Rzecz ochrony Środowisk Morza Bałtyckiego. Polska ratyfikując w 1999 r. konwencję ochronie środowiska morskiego obszaru Bałtyku zobowiązała się do podjęcia działań eliminujących tego typu zanieczyszczenia. Odkrycie z 2003 r. przyczyniło się do zmiany świadomości zagrożenia i wykazało, że obszar zanieczyszczony nie ogranicza się tylko do terenów zakładów chemicznych. W Jaworznie podjęto już działania mające na celu wykonanie badań wód podziemnych metodą backtrackingu (wstecznego śledzenia szlaków zanieczyszczeń), które pozwolą na zlokalizowanie wszystkich miejsc składowania odpadów w dolinie potoku Wąwolnica. W ramach tego zadania zostaną szczegółowo określone rodzaje i ładunki zanieczyszczeń przedostających się do wód podziemnych oraz ustalone będą szlaki ich migracji. Zawansowane są także prace partnera czeskiego związane z testowaniem nowej metody unieszkodliwiania odpadów, która pilotażowo stosowana będzie w Jaworznie i czeskiej miejscowości Klatovy. Metoda ta, w warunkach laboratoryjnych, okazała się niezwykle skuteczna przy rozwiązywaniu problemu z odpadami jakie występują w dolinie Wąwolnicy. Już dwukrotnie na niewielkich ilościach toksyn potwierdzono skuteczność tej technologii. W roku bieżącym planowany jest transport do Czech około 2 ton odpadów w celu przetestowania skuteczności budowanej tam instalacji mobilnej. W roku przyszłym natomiast, na kilka dni, instalacja trafi do Jaworzna w celu sprawdzenia jej warunkach terenowych. Wdrożenie narzędzi realizowanych w projekcie FOKS pozwoli na znaczne zmniejszenie kosztów identyfikacji i oceny zagrożeń dla wód podziemnych w porównaniu do metod tradycyjnych. Badania pozwolą na kompleksowe rozpoznanie ryzyka środowiskowego. W dalszej kolejności projekt zakłada wykonanie próbnych instalacji pasywnego oczyszczania wód podziemnych, w tym przepuszczalnych barier reaktywnych (zanieczyszczenia usuwane są bezpośrednio w warstwie wodonośnej), oraz rozpoznanie możliwości wykorzystania fitoremediacji (zdolności roślin do rozkładu pestycydów). Zdiagnozowane zostanie również ryzyko zdrowotne i środowiskowe. Integralną częścią projektu są testy technologii rozkładu pestycydów chlorowanych metodą katalizy miedziowej (CMD), opatentowanej przez Instytut Zdrowia Publicznego Ostrawie. Przeprowadzone dotychczas badania laboratoryjne na próbach pobranych w dolinie Wąwolnicy, wykazały bardzo dużą skuteczność. Kolejnym etapem jest przeprowadzenie testów w warunkach polowych na obszarze pilotażowym Jaworzno.

Mira Borkiewicz

Kolumna dofinansowana ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska
i Gospodarki Wodnej w Katowicach

Ustalenie genezy zjawiska sejsmicznego, które stanowi bezpośrednią przyczynę wywołującą tąpnięcia, których bardzo często konsekwencją są wypadki zbiorowe, w tym zdarzenia śmiertelne, jest zazwyczaj kluczowym problemem dla dalszego projektowania eksploatacji w danym rejonie kopalni.

Stanowi także podstawę dla opracowania zakresu probezpiecznych działań, a w tym profilaktyki tąpaniowej. Toteż problem ustalenia genezy zjawiska sejsmicznego, jak i samego tąpnięcia od dawna jest przedmiotem specjalistycznych analiz geofizycznych oraz geomechanicznych, określających jego istotę i zakres oddziaływania. Kompleksowe przeprowadzenie badań pozwala na korelacyjną analizę uzyskanych wyników, a tym samym na większą wiarygodność wnioskowania o przyczynach i charakterze zaistniałych zjawisk. Wykorzystane dane geofizyczne przetwarzane są według specjalistycznych, niestandardowych procedur, które pozwalają na maksymalną ekstrakcją informacji użytecznych do wnioskowania o genezie wysokoenergetycznego zjawiska sejsmicznego. Również wyniki obliczeń geomechanicznych, z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego, rzucają nowe światło na samą genezę zjawiska tąpnięcia, jak i na dotychczasowy przebieg eksploatacji górniczej w rejonie jego powstania.

-Do oceny zagrożenia sejsmicznego w kopalniach węgla kamiennego oraz rud miedzi coraz częściej stosuje się metodę tomografii, czyli prześwietlenie masywu skalnego, przez który przebiegają fale sejsmiczne, połączone ze specjalistyczną interpretacją i analizą rozkładu parametrów sejsmicznych.
Tomografia pasywna, nazywana także metodą wspólnej lokalizacji ognisk wstrząsów i określania parametrów prędkościowych ośrodka, łączy w jedną całość klasyczny problem tomografii sejsmicznej oraz lokalizację ognisk wstrząsów sejsmicznych – wyjaśnia dr inż. Adam Lurka, kierownik Laboratorium Geofizyki Górniczej w Zakładzie Geologii i Geofizyki Głównego Instytutu Górnictwa. Sformułowanie matematyczne problemu znane jest w literaturze światowej od szeregu lat (np. Iyer i Hirahara 1993). Jeden z pierwszych artykułów na ten temat pojawił się już w latach 70 (Aki i Lee 1976). Z matematycznego punktu widzenia zadanie tomografii pasywnej buduje się, konstruując postać funkcjonału zależnego od parametrów opisujących model prędkościowy ośrodka oraz od współrzędnych zjawisk sejsmicznych, wraz z czasami zaistnienia tych zjawisk na ustalonej osi czasu. Funkcjonał budowany jest w ten sposób, iż osiąga minimum dla wartości parametrów, które uznajemy za rozwiązanie zadania tomograficznego. Poszukiwanie minimum takiego funkcjonału może odbywać się nawet w tysiąc i więcej wymiarowej przestrzeni, co nastręcza poważnych trudności obliczeniowych. Metody obliczeniowe tomografii pasywnej rozwinęły się szczególnie w sejsmologii globalnej, gdzie są używane do badania struktury wnętrza Ziemi. Ze względu na skalę i geometrię zagadnienia niezbędne jest wtedy uwzględnianie krzywoliniowego procesu rozchodzenia się promieni sejsmicznych w ośrodku. W latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych pojawiły się prace dotyczące zastosowania tomografii pasywnej dla danych o wstrząsach sejsmicznych w kopalniach. W Polsce znanych jest kilka prac, które podejmują problem tomografii pasywnej w kopalniach w różnych wariantach obliczeniowych (Drzęźla i Mendecki 1982, Drzęźla i Mendecki 1985, Kijko 1989, Drzęźla 1990, Drzęźla i Dubiński 1995). Prace te koncentrowały się głównie na metodach takiego sformułowania problemu, aby można było uzyskać rozwiązanie, które pokonuje trudności związane z wielowymiarowością zadania poprzez uwzględnianie szczególnych typów funkcjonałów bądź poprzez uproszczenie zadania. W ostatnich latach pojawiły się liczne odmiany metod poszukiwania minimum nazywane algorytmami genetycznymi, które według licznych badaczy pozwalają dokonywać wiarygodnych obliczeń w przestrzeniach wielowymiarowych. Do niewątpliwych zalet szerokiej gamy algorytmów genetycznych należą: zbieżność do minimum globalnego; możliwość poszukiwań z ograniczeniami; możliwość przeprowadzania obliczeń dla funkcjonałów nieróżniczkowalnych czy nawet nieciągłych. Wadą natomiast jest stosunkowo powolny proces zbieżności algorytmów genetycznych, co nie zmniejsza ich znaczenia w dobie szeroko dostępnych komputerów osobistych o dość dużej mocy obliczeniowej.

Pełne dostosowanie zadania tomografii pasywnej, z użyciem szczególnego typu algorytmów genetycznych nazywanych algorytmami ewolucyjnymi, w warunkach polskich kopalń węgla oraz miedzi. Dr inż. Adam Lurka podjął w 1998 r. w pracy pt. „Rozwiązanie zagadnienia tomografii pasywnej z wykorzystaniem algorytmów ewolucyjnych”. W pracy tej zaproponowano między innymi: – poszukiwanie rozwiązania zadania tomografii pasywnej z użyciem normy L1; – zastosowanie ograniczeń na zbiór dopuszczalnych rozwiązań; – konieczność wprowadzenia zmiennego rozmiaru siatki parametryzującej model prędkościowy ośrodka skalnego. Autor przedstawia tam metodę obliczeń i zastosowania tomografii pasywnej.

Liczne obliczenia przeprowadzone, w polskich kopalniach węgla i miedzi pozwalają na sformułowanie spostrzeżenia, iż anomalne wartości pola prędkości propagacji fali podłużnej P korelują się z strefami dużego zagrożenia sejsmicznego. Potwierdzają to także badania przeprowadzone przez (Maxwell i Young 1997), gdzie dopatrzono się podobnych zależności mimo użycia nieco odmiennej metodyki obliczeniowej.

W celu zaprezentowania wyników obliczeń metodą tomografii pasywnej wybrano dwa przypadki, dla kopalni miedzi Rudna oraz dla kopalni węgla kamiennego „Bielszowice”. Obydwa przypadki są wybrane spośród szeregu obliczeń uzyskanych na tych kopalniach podczas ciągłego monitorowania zagrożenia sejsmicznego w przeciągu kilku miesięcy.

Tomografia pasywna daje możliwość wykorzystania gromadzonych na bieżąco w kopalnianych stacjach geofizyki danych w postaci cyfrowych zapisów naturalnych zjawisk sejsmicznych – konkluduje dr inż. Adam Lurka. Główne zastosowania metody na kopalniach służą do rozpoznania stanu górotworu wraz z oceną zagrożenia sejsmicznego oraz poprawy dokładności lokalizacji poprzez używanie w algorytmach lokalizacyjnych obliczanego modelu prędkościowego. Dalszy rozwój w tej dziedzinie powinien być ukierunkowany na poszukiwanie praktycznych, i w miarę możliwości ilościowych, związków pomiędzy anomalnymi wartościami pola prędkości fal sejsmicznych a strefami zagrożenia sejsmicznego. Pole prędkości obliczane cyklicznie w ustalonych interwałach czasowych może bowiem dawać informację o średnio i długookresowych zmianach w strukturze własności fizycznych ośrodka skalnego. Jeśli chodzi o rozwój metod obliczeniowych to powinien się on skoncentrować wokół poprawienia dokładności i wiarygodności dokonywanych obliczeń. Może się to odbywać poprzez konstrukcje nowych postaci funkcjonałów i narzucanych ograniczeń na zbiory rozwiązań oraz poprzez wprowadzenie bardzo czasochłonnego w obecnych warunkach obliczania krzywoliniowego śledzenia promieni sejsmicznych. Nie mniej jednak już w chwili obecnej tomografia pasywna obliczana z użyciem algorytmów ewolucyjnych jest cennym narzędziem dającym możliwość nieinwazyjnych badań ośrodka skalnego in situ i jest coraz powszechniej stosowana w górnictwie podziemnym.

Mira Borkiewicz

Zobacz pozostałe numery

Sporo się u nas dzieje.

Bądź zawsze na bieżąco.

ZAPISZ SIĘ DO NEWSLETTERA