Zastosowanie metody elementów spektralnych do określania drgań gruntu od wstrząsów górniczych

• Autorzy: Chodacki Jacek

Warianty tytułu

EN

Simulation of ground motion from mining-induced tremors upon the Spectral-Element Method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wstrząsy górnicze od wielu lat towarzyszą eksploatacji węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w Polsce. Stanowią one zagrożenie dla ludzi pracujących pod ziemią, a także powodują uszkodzenia w obiektach budowlanych na powierzchni. Możliwe jest prognozowanie drgań sejsmicznych od wstrząsów górniczych przy zastosowaniu obliczeń numerycznych. Jedną z takich metod jest Metoda Elementów Spektralnych (SEM). W metodzie tej obliczane są sejsmogramy syntetyczne, które umożliwiają obrazowanie pełnego przebiegu falowego. W obliczeniach przyjmuje się złożony mechanizm ogniska wstrząsu poprzez zastosowanie tensora momentu sejsmicznego, który w najlepszym stopniu oddaje układ sił w źródle. W artykule przedstawiono wyniki modelowań metodą SEM drgań gruntu od wstrząsu o magnitudzie 3,8 w skali Richtera, który wystąpił w dniu 08.11.2018 na terenie kopalni Budryk. Wyniki modelowań pokazują, że nawet jeżeli obliczone sejsmogramy syntetyczne nie w pełni pokrywają się z rzeczywistymi rejestracjami drgań, to na ich podstawie możliwe jest określanie szczytowych wartości drgań sejsmicznych w dowolnym punkcie modelu. Metoda ta może więc być, dobrym uzupełnieniem metod analitycznych, stosowanych do oceny zagrożenia sejsmicznego od wstrząsów górniczych.

EN

Mining tremors have been associated with the mining of hard coal in the Upper Silesian Coal Basin in Poland for many years. They pose a threat to people working underground, and also cause damage to construction facilities on the surface. It is possible to predict seismic vibrations from mining tremors using numerical calculations. One of such methods is the Spectral Element Method (SEM). In this method, synthetic seismograms which enable the imaging of the full waveform are calculated. A complex mechanism of the tremor source is assumed by applying the seismic moment tensor, which best reflects the balance of forces in the source. This paper presents the results of SEM modelling of ground motions of the tremor with magnitude of 3,8 on the Richter scale, which occurred on November 8, 2018 in the Budryk mine. The results of modelling show that even if the calculated synthetic seismograms do not fully correlate with real vibration registrations, it is possible to determine the peak values of seismic vibrations at any point in the model. This method can be a good complement to the analytical methods used to assess the seismic hazard caused by mining tremors.

Słowa kluczowe

PL

sejsmologia górnicza; drgania gruntu; metoda elementów spektralnych

EN

ground motion; mining seismicity; Spectral Element Method

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 75, nr 9
• Strony: 21--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Chodacki Jacek

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• [1] AKI K., RICHARDS P.G. 1980 - Quantitative Seismology - Theory and Methods, vol. 1, 2, San Francisco, W.H. Freeman and Co..
• [2] GHARTI H.N., OYE V., ROTH M., KŰHN D. 2017 - Wave propagation modelling in various microearthquake environments using a spectralelement method, Research Gate June 2017.
• [3] KOMATITSCH D., TROMP J. 1999 - Introduction to the spectral-element method for 3-D seismic wave propagation”, Geophysical Journal International 139(3):806–822.
• [4] KOMATITSCH D., TROMP J. 2002a - Spectral-element simulations of global seismic wave propagation-I. Validation”, Geophysical Journal International 149, 390-412.
• [5] KOMATITSCH D., TROMP J. 2002b - Spectral-element simulations of global seismic wave propagation-II. Three-dimensional models, oceans, rotation and self-gravitation”, Geophysical Journal International. 150, 303–318.
• [6] KOMATITSCH D., LIU Q., TROMP J., SŰSS P., STIDHAM Ch., SHAW J.H. 2004 - Simulations of Ground Motion in the Los Angeles Basin Based upon the Spectral-Element Method”, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 94, No. 1, pp. 187–206.
• [7] KOMATITSCH D., VILOTTE J.P., TROMP J. (I zespół) 2018 - SPECFEM 3D Cartesian User Manual Version 3.0”, CNRS (France), Princeton University (USA) iETH Zürich (Switzerland).
• [8] KWIATEK G. 2009 - Foci - Tensor momentu sejsmicznego - Parametry Spektralne, opis programu (publikacja internetowa www.sejsmologiagórnicza.pl/foci/).
• [9] MAHESHREDDY G., RAGHUKANTH S. T. G. 2017 - Simulation of strong ground motion for a MW 8.5 hypothetical earthquake in central seismic gap region, Himalaya”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol 15, Issue 10, pp. 4039–4065.
• [10] OLSZEWSKA D., MUTKE G. 2018 - A study of site effect using surfacedownhole seismic data in a mining area, 16th European Conference on Earthquake Engineering, 18-21 June 2018, Thessaloniki, Greece.
• [11] SAVARIENSKIJ, E.F. 1959 - Evaluation of the impact of near surface layer on the amplitude of ground motion, Izv. Akad. Nauk SSSR Geofizyka 10, 1441-1447 (w języku rosyjskim).
• [12] SERIANI G., PRIOLO E. 1994 - Spectral element method for acoustic wave simulation in heterogeneous

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).