Charakterystyka zmian właściwości skał karbońskich w strefach tektoniki nieciągłej w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym

W rejonie stref uskokowych w GZW stwierdza się zmiany wartości wielu parametrów fizycznych, chemicznych i technologicznych węgli i skał otaczających pokłady, nawet na dużych głębokościach. Wtórne zmiany niektórych właściwości skał formacji węglonośnej górnego karbonu w strefach nieciągłości są wynikiem różnych procesów, w tym epigenetycznych jako wynik wietrzenia skał i przeobrażeń termicznych. Strefy dyslokacji tektonicznych, w wyniku udrożnienia górotworu, stają się drogą migracji wód i gazów, w składzie których, w strefach infiltracji, dominuje tlen i azot, które sprzyjają procesom wietrzenia skał. Znajomość zmian właściwości skał w strefach uskokowych jest istotna z uwagi na występowanie zagrożeń naturalnych w górotworze spowodowanych eksploatacją górniczą oraz z powodu trudności w utrzymaniu wyrobisk górniczych w tych strefach. Na przykładzie uskoku kłodnickiego i bytomskiego scharakteryzowano zmiany niektórych właściwości fizyko-mechanicznych węgla i skał płonnych w miarę zbliżania się do płaszczyzn uskokowych. Należą do nich: wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie skał otaczających pokład 507 w KWK Bobrek-Centrum oraz pokład 416 w KWK Wujek oraz mikrotwardość i stopień spękania węgla. Wykazano zmiany piaskowców wyrażające się między innymi obniżeniem wytrzymałości na ściskanie w bliskim sąsiedztwie uskoków, w odległości do kilku metrów od powierzchni uskokowej, do kilkuset procent. W porównaniu ze skałami otaczającymi, degradacyjne zmiany parametrów jakościowych węgla, w tym mikrotwardości, stopnia spękania i gęstości występują na mniejszym odcinku od płaszczyzny uskoku, co wynika z właściwości węgli - ich struktury i tekstury. W płaszczyźnie uskoku mikrotwardość maleje w znacznym stopniu, natomiast stopień spękania poszczególnych ziaren kilkakrotnie rośnie. W artykule zwrócono uwagę, że problem destrukcji skał w strefach uskokowych i wpływu na zagrożenia naturalne w górotworze w aspekcie projektowania i prowadzenia bezpiecznej i jednocześnie racjonalnej eksploatacji nie jest uwzględniony wprost w przepisach wykonawczych do Prawa geologicznego i górniczego.

Within fault zones in the USCB there can be noticed changes of values of numerous physical, chemical and technological parameters of coals and rocks surrounding beds, even at great depths. Secondary changes of some properties of rocks of carboniferous formation of the Upper Carboniferous within non-continuous zones are results of various processes including epigenetic ones resulting from rocks weathering and thermal modifications. Zones of tectonic dislocations become the routes of migration of water and gases containing oxygen and nitrogen in infiltration zones that are favorable to weathering processes, what is the result of rock mass unblocking. The knowledge of rocks properties in dislocation zones is essential because of existence of natural hazards in rock mass that result from exploitation as well as considering difficulties in maintenance of mine workings within such zones. Changes of some physical and chemical properties of coal and barren rocks with approaching to fault surface have been characterized on the basis of kłodnicki and bytomski faults. The characterized properties are as follows: uniaxial compression strength of rocks surrounding the bed 507 in the Bobrek-Centrum mine and bed 416 in the Wujek mine as well as micro-hardness and degree of coal fracturing. There are shown changes of sandstones consisting among others in decrease of compression strength in the vicinity of faults. The decrease equals to several hundred per cent in the distance of several meters from the fault surface. In comparison to surrounding rocks changes of qualitative parameters of coal including its micro-hardness, degree of fracturing and volumetric density occur at smaller distance from the fault surface what is the result of coals properties - their structure and texture. The micro-hardness decreases essentially within the fault surface and the degree of fracturing of each grain increases several times. In the article it is noticed that the issue of rocks destruction in fault zones and influence on natural hazards in a rock mass in the aspect of designing and conducting of safe and rational exploitation is not included straight in the executive regulations of the Geological and mining law.