Conditions of fault activation in the area of exploitation

Exploitation of coal and copper ores in Poland quite often takes place in the areas of faults. It has been shown, that the exploitation close to the major tectonic disturbances may provoke high-energy tremors associated with activation of the faults and often resulting with rockbursts. Considering geomechanical model of the activation of the faults, it is assumed that this process is the result of the rock mass movement along the fault surface. Friction forces which occur at the fault plane provide the balance between the upthrow and downthrow. During the exploitation close to the fault, there is a change of stress at the fault plane and - as a result - the critical level is reached, while the rock masses move from the state of equilibrium to a state of unstable equilibrium. Sliding movement of the rock mass along the fault plane is associated with the activation of the fault. This movement, depending on the geomechanical parameters at the fault, may be stable or unstable, while the occurrence of unstable slide may result with the occurrence of tremors. The behavior of the fault presented in this paper and the resulting mathematical model allowed to define the conditions defining the possibility of activation of fault disturbances in the area of exploitation.

Eksploatacja węgla kamiennego i rud miedzi w Polsce często prowadzona jest w rejonach uskoków. Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że eksploatacja w pobliżu dużych zaburzeń tektonicznych może powodować wystąpienie, związanych z uaktywnianiem się uskoków, wysokoenergetycznych wstrząsów niejednokrotnie skutkujących odprężeniami i tąpnięciami. W rozważaniach dotyczących geomechanicznego modelu uaktywniania się uskoku przyjęto, że proces ten jest skutkiem ruchu mas skalnych po powierzchni uskokowej. Na płaszczyźnie uskoku występują siły tarcia, które zapewniają równowagę pomiędzy skrzydłami wiszącym i zrzuconym. W trakcie eksploatacji w sąsiedztwie uskoku na płaszczyźnie uskokowej dochodzi do zmiany stanu naprężenia, wynikiem czego osiągnięty zostaje poziom krytyczny, a masy skalne przechodzą ze stanu równowagi trwałej do stanu równowagi nietrwałej. Przejawiający się poślizgiem ruch masy na płaszczyźnie uskokowej jest utożsamiany z uaktywnieniem się uskoku. Ruch ten w zależności od parametrów geomechanicznych panujących na uskoku, może odbywać się w sposób stabilny lub niestabilny, a wystąpienie poślizgu o niestabilny charakterze, może skutkować zaistnieniem wstrząsu. Przedstawiony w artykule sposób zachowania się uskoku oraz wynikający z niego aparat matematyczny pozwolił na określenie warunków definiujących możliwość uaktywniania się zaburzenia uskokowego w sąsiedztwie prowadzonej eksploatacji.