Zagrożenie tąpaniami oznacza możliwość wystąpienia zjawiska dynamicznego, gwałtownego i przebiegającego w krótkim czasie zniszczenia struktury skał pod wpływem ciśnienia przekraczającego ich wytrzymałość na ściskanie i wyładowanie energii sprężystości nagromadzonej w górotworze otaczającym wyrobisko. W wyniku czego następuje spękanie skał stropu, spągu lub ociosu połączone z nagłym przemieszczeniem się gruzu skalnego do wyrobiska górniczego spowodowanego wstrząsem górotworu w wyniku niekorzystnych warunków górniczo-geologicznych. Towarzyszy temu potężny huk z podmuchem powietrza i wstrząs podobny do eksplozji oraz gwałtowne drgania górotworu odczuwalne również na powierzchni i rejestrowane czasem przez stacje sejsmograficzne .Zjawisko to powoduje zniszczenie lub uszkodzenie obudowy wyrobiska, maszyn i urządzeń a często występuje zupełne zaciśnięcie chodników. .
Zagrożenie to spowodowane jest głównie występowaniu w złożu wytrzymałych i sprężystych skał głównie piaskowców oraz aktywnością sejsmiczną górotworu wywołaną robotami górniczymi, a w tym głównie pozostawianiem resztek nie wyeksploatowanych pokładów. Wpływ na zagrożenie ma również głębokość eksploatacji oraz tektonika (uskoki).Występujące tąpania powodują wstrząsy górotworu o energii rzędu 104 ÷ 108 J. .
Ogólnie uważa się, że do warunków naturalnych mających wpływ na występowanie tąpań to:
Ø głębokość zalegania złoża
Ø budowę geologiczną złoża,
Ø obecność mocnych warstw w stropie pokładu a także w jego spągu,
Ø dużą skłonność niektórych pokładów do tąpań,
Ø zaburzenia tektoniczne w budowie złoża(niecki, nasunięcia, zmiany upadu, zmiany grubości pokładu i inne.
Stan zagrożenia tąpaniami oceniany jest metodami: analityczną, górniczą, geofizyczną i geodezyjną. Kopalnie zagrożone tąpaniami na bieżąco analizują natychmiastową i obecną eksploatację złoża, warunki geologiczne, dokonują rejestracji wstrząsów górotworu za pomocą stacji sejsmologicznych i na ich podstawie dokonują oceny stanu zagrożenia i podejmują decyzje o zastosowaniu odpowiednich środków techniczno-organizacyjnych..
W Górnośląskim Zagłębiu Węglowym istnieją warunki sprzyjające powstawaniu tąpań. Dotyczy to przede wszystkim pokładów grupy siodłowej i rudzkiej, które zalegają na większych głębokościach i odznaczają się dużą wytrzymałością w stropie i spągu tych pokładów występują przeważnie warstwy mocnych piaskowców o grubości dochodzącej do kilkudziesięciu metrów. Piaskowce te w przeciwieństwie do innych skał, np. łupków, po przekroczeniu granicy wytrzymałości pękają w sposób gwałtowny. Podczas gdy w innych zagłębiach nasilenie tąpań jest stosunkowo niewielkie i zawały bądź uszkodzenia obejmują kilkanaście lub kilkadziesiąt metrów wyrobisk korytarzowych, to w Polsce zdarzają się tąpania, przy których długość zawalonych i uszkodzonych wyrobisk dochodzi do kilkuset metrów, a nie rzadko swym zasięgiem obejmują przedział roboczy i chodniki przyległe do wyrobiska ścianowego.
Ustalono trzy stopnie zagrożenia tąpaniami dla kopalń wydobywających węgiel kamienny:
Pierwszy stopień- zalicza się pokłady lub części pokładów skłonnych do tąpań, w których dokonano odprężenia przez wybranie pokładu odprężającego z zawałem stropu, w odległości ni większej niż 50 m p[od pokładem odprężanym lub 20m nad tym pokładem, albo wybrano pokład odprężający z podsadzką hydrauliczną w odległości niewiększej niż 30 m pod pokładem odprężanym lub 15m nad pokładem, lub w przypadku grubego pokładu, przez czyste wybranie warstwy tego pokładu. Po odprężeniu tąpania nie występują.
Odprężenie górotworu oznacza wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotworze, objawiającej się drganiami, zjawiskami akustycznymi, spękaniem skał wyrobisk, przemieszczeniem skał do wyrobisk, które nie zmniejszają stateczności obudowy i funkcjonalności wyrobisk.
Drugi stopień - zalicza się pokłady lub części pokładów skłonnych do tąpań w których dokonano odprężenia przez wybranie pokładu sąsiedniego, przy którym nie zostały zachowane parametry ustalone dla pierwszego stopnia. Mogą wystąpić zjawiska tąpnięć.
Trzeci stopień - zalicza się pokłady lub części pokładów skłonnych do tąpań w których wystąpiło tąpnięcie pomimo prowadzenia eksploatacji w sposób zapobiegający koncentracji naprężeń lub nieodprzężone pokłady(lub ich części w filarach ochronnych i oporowych) oraz resztki pokładów, niezależnie od tego, do którego stopnia zagrożenia tąpaniami dany pokład był uprzednio zaliczony lub nieodprzężone części pokładów znajdujących się w strefach oddziaływania krawędzi eksploatacji i resztek sąsiednich pokładów, niezależnie od ich stopnia klasyfikacji zagrożenia uprzednio.
: Zwalczanie zagrożenia tąpaniami prowadzone jest metodami eksploatacyjnymi np. przez podebranie odprężające pokładu wyżej zalegającego przez pokład pod nim zalegający lub odwrotnie. Jednocześnie stosowane są metody aktywne-dorażne poprzez stosowanie techniki strzałowej w tym strzelania torpedujące w stropie pokładu mające na celu dezintegrację skał stropowych, nawadnianie górotworu poprzez wtłaczanie wody mające na celu obniżenie wytrzymałości sprężystości skał i rozwiercanie pokładu węgla.
W przypadku wystąpienia tąpnięcia może dojść w wyrobiskach górniczych do pozostania atmosfery niezdatnej do oddychania, pożaru egzogenicznego, zapalenia lub wybuchu metanu ewentualnie wybuchu metanu i pyłu węglowego, co jest typowym przykładem zagrożeń skojarzonych.
W szczególności należy:
Ø natychmiast wycofać załogę z zagrożonego rejonu,
Ø niezwłocznie wyłączyć spod napięcia i zabezpieczyć przed niezamierzonym załączeniem
Ø siec i urządzenia elektryczne w zagrożonym rejonie, a ponowne załączenie napięcia może nastąpić wyłącznie za zgodą kierownika akcji,
Ø w polach metanowych na bieżąco prowadzi kontrolę stężenia metanu,
Ø prowadzić bieżącą kontrolę występowania CO w prądach wylotowych z rejonu tąpnięcia oraz z wyrobisk, w których w chwili tąpnięcia znajdowały się kable i przewody sieci elektrycznej pod napięciem,
Ø uzupełnić uszkodzone zapory przeciwwybuchowe oraz dodatkowo opylić wyrobiska wewnątrz strefy.
Innym rodzajem załamania się skał, powstałym wskutek spękania górotworu jest zagrożenie zawałowe. Potrafi ono powstać na skutek nadmiernego ciśnienia górotworu przez co następuje grawitacyjne przemieszczenie się do wyrobiska górniczego mas skalnych(węgla) stropu lub ociosu w stopniu powodującym niemożność przywrócenia pierwotnej funkcji wyrobiska. Różni się wtedy od tąpnięcia wolniejszym przebiegiem, jakkolwiek mogą mu towarzyszyć również huk i podmuch powietrza. Mogą być również wywoływane celowo dla likwidacji wyrobiska. Dla bezpieczeństwa prowadzi się rejestrację zawałów i ocenia skuteczność ich stosowanej profilaktyki.
licha2