Metoda wyznaczania mapy rozkładu intensywności sejsmicznej IGSI po wystąpieniu silnego wstrząsu pochodzenia górniczego

• Autorzy: Mutke G. , Marcak H. , Mutke F. , Barański A.

Warianty tytułu

EN

The method of determining the distribution maps of seismic intensity IGSI after recording of a strong seismic event induced by mining

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono nową metodę wyznaczania izolinii maksymalnych poziomych amplitud prędkości drgań gruntu PGVHmax po wystąpieniu silnego wstrząsu pochodzenia górniczego. W procedurze obliczeniowej uwzględniane są nie tylko empiryczne relacje tłumienia wyznaczone dla badanego obszaru oraz amplifikacja, ale również rzeczywiste parametry drgań zarejestrowane podczas wstrząsu przez powierzchniowe stacje sejsmometryczne. Opracowana metoda pozwala na bardziej wiarygodne wyznaczanie map rozkładu stopni intensywności potencjalnych skutków drgań od zaistniałego wstrząsu górniczego (intensywności sejsmicznej), według odpowiednich skal opracowanych dla górnictwa węglowego (GSIGZWKW-2012 oraz MSIIS-15) i dla górnictwa rud miedzi w LGOM (GSI-2004/11). Przedstawiono przykład obliczeniowy dla wstrząsu o energii sejsmicznej E=1E8 J, zaistniałego w kopalni węgla w GZW i stwierdzono bardzo dobrą korelację stopni intensywności sejsmicznej IGSI-2012 wyznaczonych nową metodą, z uszkodzeniami udokumentowanymi w zabudowie powierzchniowej w efekcie oddziaływania przedmiotowego wstrząsu. Mapy intensywności drgań od silnych wstrząsów górniczych, wyznaczone według zaproponowanego algorytmu obliczeniowego, mogą być przydatne dla zakładów górniczych, urzędów miast i gmin oraz sądów powszechnych do ustanawiania stref szkodliwego oddziaływania sejsmicznego na zabudowę powierzchniową.

EN

The article presents a new method for determining the izolines of the maximum amplitude of vibration velocity, PGVHmax after recording a strong seismic event induced by mining. The calculation procedure does not just include only empirical attenuation low determined for the study area and the amplification effects but also the actual ground motion data recorded during the strong mining seismic event by surface seismic stations. The developed method allows for a more reliable determination of maps of the seismic intensity degrees distribution after mining seismic event, according to the respective scales developed for coal mining (GSIGZWKW-2012 and MSIIS-15) and for copper mining in LGOM (GSI-2004 / 11). An example of calculation for the seismic event of energy E=1E8 J using the new method is presented. A very good correlation between degrees of seismic intensity, IGSI and damage documented in the building after the seismic event was obtained. Maps of seismic intensity of strong mining tremors, designated by the proposed calculation algorithm, can be useful for mining companies, offices of cities and municipal offices and courts for establishing of zones of harmful effects on the building development area.

Słowa kluczowe

PL

wstrząsy górnicze; intensywność sejsmiczna; algorytm obliczeniowy parametru drgań PGV

EN

seismic events induced by mining; seismic intensity; computational algorithm of the PGV parameter

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 2
• Strony: 51--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mutke G.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Marcak H.

• Instytut Geofizyki PAN, Warszawa

autor

Mutke F.

autor

Barański A.

• Polska Grupa Górnicza, Katowice

Bibliografia

• [1] ANDERSON J.G. 2010 - Source and site characteristics of earthquakes that have caused exceptional ground accelerations and velocities. BSSA, vol. 100, No 1., pp. 1–36.
• [2] BAKER J.W. 2008 - An Introduction to Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA), p.77.
• [3] BAŃKA P., KOŁODZIEJCZYK P., LIER E. 2016 - Wykorzystanie wyników pomiarów parametrów drgań gruntu do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań. „Przegląd Górniczy” nr 4, s.71.
• [4] BARAŃSKI A., KLOC L., KOWAL T., MUTKE G. 2014 - Górnicza Skala Intensywności Drgań GSIGZWKW-2012 w odniesieniu do odporności dynamicznej budynków. „Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie” nr 6, s. 3-10 i nr 11, s. 32-33.
• [5] CHODACKI J. 2013 - Prognozowanie i ocena intensywności drgań wywołanych wstrząsami górniczymi dla obszaru GZW w oparciu o skalę GSI, rozprawa doktorska, GIG, s.175.
• [6] CHODACKI J. 2016 - New ground motion prediction equation for peak ground velocity and duration of ground motion for mining tremors in Upper Silesia. Acta Geophysica, vol. 64, no 6, pp. 2449-2470. DOI:10.1515/acgeo-2016-0109.
• [7] DUBIŃSKI J., MUTKE G., STEC K., LURKA A., BARAŃSKI A. 2012 - Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgła kamiennego w zakładach górniczych kompanii węglowej S.A. na obiekty budowlane i ludzi (wersja opiniowana przez Komisję do spraw Ochrony Powierzchni przy WUG), Kompania Węglowa S.A. Materiały niepublikowane.
• [8] Ekspertyza SITG: Opinia budowlana dotycząca budynków mieszkalnych położonych w Marklowicach przy ul. P. Musioła i w Rybniku przy ul. Hożej ustalająca związek przyczynowo-skutkowy między wstrząsami terenu górniczego a uszkodzeniami budynków. Grupa Rzeczoznawców SITG, Zarząd Oddziału w Rybniku. Rzeczoznawca wiodący – dr hab. inż. Krzysztof Gromysz, 2016. Materiały niepublikowane.
• [9] LASOCKI S., SZYBIŃSKI M., MATUSZCZYK J., MIREK J., PIELESZ A. 2000 - Prognozowanie drgań powierzchni wywołanych wstrząsami górniczymi – przegląd krytyczny. Materiały Sympozjum Warsztaty 2000, Ustroń, Kraków, s. 261-279.
• [10] MARCAK H. 2004 - Modele sygnałów sejsmometrycznych zarejestrowanych na terenach górniczych. Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Bełchatów.
• [11] MARCAK H. 2007 - Wpływ niejednorodności w pionowej strukturze nadkładu górniczego na strukturę zapisów sejsmometrycznych. Prace Naukowe GIG nr III, s. 297-317.
• [12] MARCAK H. 2014 Wyznaczanie intensywności drgań w oparciu o rejestracje sejsmologiczne. Opracowanie na zlecenie GIG. Praca niepublikowana.
• [13] MUTKE G. 1991 - Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW. Rozprawa doktorska, Główny Instytut Górnictwa - Katowice.
• [14] MUTKE G., CHODACKI J. 2010 - Charakterystyka parametrów drgań od najsilniejszych wstrząsów regionalnych w GZW w aspekcie kryteriów oceny intensywności w oparciu o skalę GSIGZW. W: Mutke G., Tatara T. (red). Wstrząsy górnicze charakterystyka parametrów drgań oraz kryteria oceny wpływu na obiekty budowlane. Prace Naukowe GIG, „Górnictwo i Geologia” nr 4/4, s. 65-80.
• [15] MUTKE G., CHODACKI J., MUSZYŃSKI L., KREMERS S., FRITSCHEN R. 2015 - Mining Seismic Instrumental Intensity Scale MSIIS-15 –veryfication in coal basines. AIMS 2015 - Fith Int. Symp.: Mineral Resources and Mine Development. RWTH Aachen University. Vol 14, pp.551-560. (ISBN 978-3-941277-22-9).
• [16] MUTKE G., DWORAK J. 1992 - Czynniki warunkujące efekt sejsmiczny wstrząsów górniczych na powierzchniowe obiekty budowlane w obszarze GZW. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M–16 (245).
• [17] MUTKE G., STEC K., LURKA A., CHODACKI J., SIATA R., HOLECZEK G., KURZEJA J. 2012 - Weryfikacja Górniczej Skali Intensywności Drgań GSIGZWKW , stosowanej w kopalniach Kompanii Węglowej S.A. od sierpnia 2008 roku, w aspekcie oceny skutków oddziaływania wstrząsów górniczych na obiekty budowlane i na ludzi. Dokumentacja pracy badawczej Głównego Instytutu Górnictwa Nr 58127682-120. Praca niepublikowana.
• [18] OKAMOTO S. 1984 - Introductions to Earthquake Engineering, University of Tokyo Press.
• [19] OLSZEWSKA D. 2008 - Ocena efektów lokalnych i struktury częstotliwościowej sygnałów sejsmometrycznych dla poprawy dokładności prognozy rozprzestrzeniania drgań wzbudzanych wstrząsami górniczymi w LGOM. Rozprawa doktorska, AGH, Kraków.
• [20] STEC K., LURKA A. 2010 Wpływ kierunkowości radiacji fal sejsmicznych wysokoenergetycznego wstrząsu o energii 1,6 E+10 J na powierzchnię w kopalni węgla brunatnego „Bełchatów”. W: Mutke G., Tatara T. (red). Wstrząsy górnicze charakterystyka parametrów drgań oraz kryteria oceny wpływu na obiekty budowlane. Prace Naukowe GIG, „Górnictwo i Geologia” s. 101-110.
• [21] STEC K., MUTKE G. 2010 - Prognoza parametrów drgań powierzchni do oceny intensywności oddziaływania wstrząsów górniczych z wykorzystaniem skali GSIGZW. Prace Naukowe GIG. „Górnictwo i Środowisko” nr 4/1, s. 322-337.
• [22] TRIFUNAC M.D., BRADY A.G. 1975 - A study on the duration of strong earthquake ground motion. Bull. Seism. Soc. Am., 65, (3), s. 581-626.
• [23] WALD, D.J., QUITORIANO, V., HEATON, T.H., AND KANAMORI, H. 1999 - Relationship between Peak Ground Acceleration, Peak Ground Velocity, and Modified Mercalli Intensity in California: Earthquake Spectra, v. 15, no. 3, s. 557-564.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).