Qualitative relationship of seismic activity with vertical displacements of terrain after mine closure with the use of DInSAR technology

• Autorzy: Sopata Paweł , Sokoła-Szewioła Violetta

Identyfikatory

DOI

10.4467/21995923GP.22.006.17084

Warianty tytułu

PL

Związki jakościowe aktywności sejsmicznej z przemieszczeniami pionowymi terenu po zamknięciu kopalni z wykorzystaniem technologii DInSAR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The liquidation process of mines is very complex and long. It relates to various hazards, including post-mining seismicity and deformations of ground surface. The above issues are the subject of the research project under which the monitoring of ground surface movements is carried out in the area of the closed coal mine “Kazimierz-Juliusz”, which is currently being flooded. The monitoring is carried out using the GNSS technique and satellite radar interferometry (InSAR). The project makes use of radar data from the Copernicus project, which is being implemented by the European Commission in cooperation with the European Space Agency (ESA). InSAR monitoring started in December 2020. Additionally, we analyzed the impact on ground surface of 5 rock tremors of the energy not exceeding 6.5E + 05 J (tremor magnitude Mw = 2.1), which were reported in the investigated area in 2018–2020. The article presents the results of qualitative analysis involving the relationship between seismic activity and vertical movements of ground surface. To investigate potential changes in altitude, DInSAR technology was applied. On the basis of interferometric images generated from radarograms in the periods before and after the tremor, in January 2019, it was found that vertical movements of ground surface were possible to occur. Altitude changes can be characterized with the values in the range of single millimeters, which are only slightly beyond the accuracy range of the InSAR method. The analysis of interferograms, comprising wider time databases, indicated that the impact of the tremor on the deformations of ground surface is incidental.

PL

Proces likwidacji kopalń jest bardzo złożony i długotrwały. Towarzyszą mu różne zagrożenia, wśród których można wymienić sejsmiczność pogórniczą oraz deformacje powierzchni terenu. Problematyka ta jest przedmiotem projektu badawczego, w ramach którego wykonywany jest monitoring ruchów powierzchni na terenie nieczynnej już kopalni „Kazimierz-Juliusz”, która jest obecnie zatapiania. Monitoring realizowany jest z wykorzystaniem techniki GNSS oraz satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR). W projekcie wykorzystywane są dane radarowe z projektu Copernicus, który realizowany jest przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA – European Space Agence). Monitoring techniką InSAR rozpoczęto w grudniu 2020 roku. Dodatkowo przeanalizowano powierzchniowe skutki pięciu wstrząsów górotworu o energii nieprzekraczającej wartości 6,5E+05 J (magnituda wstrząsu Mw = 2,1), które zarejestrowano w rejonie badań w latach 2018–2020. W artykule przedstawiono wyniki analizy jakościowej związków aktywności sejsmicznej z ruchami pionowymi powierzchni terenu. W celu zbadania potencjalnych zmian wysokościowych wykorzystano technologię DInSAR. Na podstawie obrazów interferometrycznych wygenerowanych z radarogramów w okresach przed i po wstrząsie, w styczniu 2019 roku, stwierdzono możliwość wystąpienia pionowych ruchów powierzchni terenu. Zmiany wysokościowe scharakteryzować można wartościami w zakresie pojedynczych milimetrów, wykraczających tylko nieznacznie poza zakres dokładności metody InSAR. Analiza interferogramów, obejmujących szersze bazy czasowe, wskazała na incydentalny wpływ wstrząsu na deformacje powierzchni terenu.

Słowa kluczowe

EN

satellite radar interferometry; seismicity; rockmass tremors; post-mining area; monitoring of ground surface movements; mining

PL

satelitarna interferometria radarowa; sejsmiczność; wstrząsy górotworu; tereny pogórnicze; monitoring ruchów powierzchni; górnictwo

• Wydawca: Polska Akademia Umiejętności
• Czasopismo: Geoinformatica Polonica
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 21
• Strony: 83--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sopata Paweł

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Geo-Data Science, Geodesy and Environmental Engineering, Department of Mining Areas Protection, Geoinformatics and Mining Surveying, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2917-3090

autor

Sokoła-Szewioła Violetta

• Silesian University of Technology in Gliwice, Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation, Department of Geoengineering and Resource Exploitation, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6147-9594

Bibliografia

• 1. Potin P.; Betlem Rosich B.; Miranda N.; Grimont P. Sentinel-1 Mission Status. Procedia Computer Science, 2016, vol. 100, pp. 1297–1304.
• 2. Wegmüller U.; Werner C.; Strozzi T.; Wiesmann A. Monitoring mining induced surface deformation. Computer Science. IGARSS, 2004, DOI:10.1109/IGARSS.2004.1370721.
• 3. Gong L.; Zhang J.; Chang Z.; Li Z.; Guo Q. Measuring mining induced subsidence with InSAR, Computer ScienceProceedings. IGARSS, 2005, DOI:10.1109/IGARSS.2005.1526880.
• 4. Gupta S.; Sajith V.K.; Arora M.K.; Mukut L.S. Surface displacement studies using differential SAR interferometry: an overview. Proceedings of Disaster Forewarning Diagnostic Methods and Management, 2006, vol. 6412, https://doi. org/10.1117/12.693801.
• 5. Popiołek E.; Sopata P. Creation of maps of entire and periodical post-mining ground subsidences using the InSAR technique on the example of the Legnica-Głogów Copper Region. PraceNaukowe GIG. Górnictwo i Środowisko- Research Reports. Mining & Environment. ISSN 1643–7608. 2011 nr 2/1, pp. 430–435.
• 6. Henschel M.D,; Morin R.; McParland M.A.; Sato S.; Ahola R. Mining Regions Using Multi-Track Interferometry. MDA Geospatial Services Inc.,Ottawa,Ontario, Canada, DFNE Conference 2014, p. 259.
• 7. Witkowski W. T.; Mrocheń D.; Sopata P.; Stoch T. Integration of the leveling observations and PSInSAR results for monitoring deformations caused by underground mining / 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium: July 12–16 2021, virtual, Brussels, Belgium. pp. 6614–6617.
• 8. Carnec C.; Delacourt Ch. Three years of mining subsidence monitored by SAR interferometry, near Gardanne, France January 2000. Journal of Applied Geophysics, vol. 43(1), pp. 43–54, DOI:10.1016/S0926-9851(99)00032-4.
• 9. Malinowska A.; Witkowski W.T.; Guzy A.; Hejmanowski R. Mapping ground movements caused by mining-induced erthquakes applying satellite radar interferometry. Engineering Geology, 2018, vol. 246, pp. 402–411.
• 10. Milczarek W. Investigation of post inducted seismic deformation of the 2016 MW 4.2 Tarnovek Poland mining tremor based on DInSAR and SBAS method. Acta Geodyn. Geomater., 2019, vol. 16, No. 2 (194), pp. 183–193, DOI: 10.13168/ AGG.2019.0015.
• 11. Sopata P.; Stoch T.; Wójcik A.; Mrocheń D. Land surface subsidence due to mining-induced tremors in the Upper Silesian Coal Basin (Poland). Remote Sensing, 2020, vol. 12 iss. 23 art. no. 3923, pp. 1–17, https://doi.org/10.3390/rs122 33923.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).