Pomiary amplifikacji drgań od wstrząsów górniczych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym

• Autorzy: Mutke Grzegorz

Warianty tytułu

EN

Measurements of vibration amplification from mining tremors in the Upper Silesian Coal Basin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów amplifikacji drgań przez nadkład warstw czwartorzędowych wykonanych na trzech wybranych poligonach badawczych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, charakteryzujących się wysoką sejsmicznością indukowaną działalnością górniczą. Na każdym z nich rejestrowane były drgania na stanowisku powierzchniowym oraz w otworze 30 m pod ziemią. Taki pomiar pozwalał na bezpośrednią ocenę współczynnika amplifikacji prędkości drgań PGV w domenie czasu, który jest kluczowy do określania drgań powierzchni terenu od zaistniałych i prognozowanych wstrząsów górniczych. Współczynnik ten na poligonach badawczych osiągał dla składowych poziomych prędkości drgań, PGVHmax wartości do 2,4. Ponadto, parametr ten jest wykorzystywany do oceny stopnia intensywności drgań według Górniczej Skali Intensywności Sejsmicznej, GSIS-2017. Przedstawiono również wyliczenia podstawowej częstotliwości rezonansowej dla nadkładu warstw na poszczególnych poligonach pomiarowych oraz obliczono współczynniki amplifikacji na podstawie równań falowych dla dwuwarstwowego modelu ośrodka lepkosprężystego. Wykazano, że wartości współczynnika amplifikacji prędkości drgań w domenie czasu wyznaczone z pomiarów oraz obliczone analitycznie są porównywalne.

EN

The results of measurements of vibration amplification by the overburden of Quaternary layers made on three selected testing sites in the Upper Silesian Coal Basin characterized by high seismicity have been presented. At each test site, vibrations were recorded at the surface and in the 30m borehole. Such measurement allows direct assessment of the amplification coefficient of PGV vibration velocity in the time domain. This parameter is used to predict vibrations from existing and forecast mining shocks. On the testing fields an amplification coefficient reached PGVHmax up to 2.4 for horizontal components of vibration velocity. Moreover, using the PGVHmax parameter, the intensity degree is assessed according to the Mining Seismic Intensity Scale, GSIS-2017. Also calculations of the first frequency resonance for the overburden of Quaternary near surface layers on individual measurement site have been presented as well as the amplification coefficients were calculated on the basis of wave equations for a two-layer model of visco-elastic medium. It has been shown that the amplification coefficient of the vibration velocity in the time domain determined from the measurements and calculated analytically are comparable.

Słowa kluczowe

PL

wstrząs górniczy; intensywność sejsmiczna; amplifikacja drgań; mapy zagrożenia sejsmicznego

EN

mining shock; seismic intensity; vibration amplification; seismic hazard maps

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 76, nr 5
• Strony: 10--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., wykr.

Twórcy

autor

Mutke Grzegorz

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• [1] 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, Dec 2016, pp. 2449-2470.
• [2] CHODACKI J. 2019 - Zastosowanie metody elementów spektralnych do określania drgań gruntu od wstrząsów górniczych. „Przegląd Górniczy”, No. 75/9, s. 21-27.
• [3] CHODACKI J. 2020 - Simulation of ground motion in a polish coal mine using spectral-element method, J. Seismol (2020). https://doi.org/10.1007/s10950-020-09911-w.
• [4] DUBIŃSKI J., LURKA A., STEC K. 2006 - Badanie zależności pomiędzy radiacją sejsmiczną a mechanizmem ognisk wstrząsów górotworu na podstawie rejestracji sejsmologicznych i sejsmometrycznych. W: Warsztaty Górnicze 2006 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie (s. 65–77). IGSMiE PAN, Kraków.
• [5] DUBIŃSKI J., MUTKE G. 2011- Selected relations between earthquakes and mining seismic events recorded in Polish coal mines. Proceedings of 22nd World Mining Congress Istambul-2011. Editor Dr S. Eskikaya. Volume-I. pp. 350-357.
• [6] DUBIŃSKI J., MUTKE G., CHODACKI J. 2020 - Distribution of Peak Ground Motion caused by mining induced seismicity in the Upper Silesian Coal Basin - Poland. Archive of Mining Science (w druku).
• [7] DUBIŃSKI J., WIERZCHOWSKA Z. 1973 - Metody obliczeń energii wstrząsów górotworu na Górnym Śląsku. Komunikat GIG nr 591. Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
• [8] Eurokod 8 – 1998 - PN-EN: Projektowanie konstrukcji poddanych oddziaływaniom sejsmicznym. Część 1: Reguły ogólne, oddziaływania sejsmiczne i reguły dla budynków.
• [9] GUTENBERG B., RICHTER C.F. 1956 - Magnitude and energy of earthquakes. Annali di Geofisica, Vol. 9, No 1, s. 1–6.
• [10] KOKUSHO T. 2017 - Innovative earthquake soil dynamics. CRC Press/Balkema.
• [11] LOMNITZ C., ROSENBLUETH E. 1976 - Seismic and engineering decisions. Elsevier.
• [12] LURKA A., MUTKE G., DUBIŃSKI J. 2003 - Dokumentacja - Propagacja fal w górotworze LGOM wraz z jego weryfikacją – zadanie 1.1 w projekcie celowym nr 6 T12 0063 2002 C/05870 pt. System oceny oddziaływań sejsmicznych na powierzchnię wywołanych przez eksploatację złoża rud miedzi w zakładach górniczych LGOM (niepublikowana).
• [13] MARCAK, H. I ZUBEREK, W. M., 1994 - Geofizyka górnicza. Śląskie Wydaw. Techniczne.
• [14] MUTKE G. (RED.), BARAŃSKI A., CHODACKI J., DUBIŃSKI J., KOWAL T., LURKA A., MUSZYŃSKI L., STEC K. 2018 - Zasady stosowania Górniczej Skali Intensywności Sejsmicznej GSIS-2017 do prognozy oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją na obiekty budowlane oraz klasyfikacji ich odporności dynamicznej. Instrukcja nr 23 Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice.
• [15] MUTKE G. 1991 - Metoda prognozowania parametrów drgań podłoża generowanych wstrząsami górniczymi w obszarze GZW, rozprawa doktorska, Główny Instytut Górnictwa, Katowice, s. 140.
• [16] MUTKE G. 2019 - Oddziaływania górniczych wstrząsów sejsmicznych na powierzchnię”. Wydawnictwo GIG. Monografia, s. 189.
• [17] MUTKE G., DUBIŃSKI J. 2016 - Seismic intensity induced by mining in relations to weak earthquakes. Proc. of the 24th World Mining Congress. Part. Underground Mining. Rio de Janeiro, pp.399 - 407.
• [18] MUTKE G., DWORAK J. DUBIŃSKI J. 1988 - Zależność dynamicznych parametrów drgań gruntu związanych z wstrząsami górniczymi od własności przypowierzchniowych utworów geologicznych, Zeszyty Naukowe Pol. Śląskiej, Górnictwo, z.172.
• [19] MUTKE G., KOTYRBA A., LURKA A., OLSZEWSKA D., BORKOWSKI A., ARASZKIEWICZ A.,BARAŃSKI A. 2019 - Upper Silesian Geophysical Observation System A unit of the EPOS project.. Journal of Sustainable Mining, Tom 18(4), pp. 198-207.
• [20] MUTKE G., MARCAK H., MUTKE F., BARAŃSKI A. 2017 - Metoda wyznaczania mapy rozkładu intensywności sejsmicznej IGSI po wystąpieniu silnego wstrząsu pochodzenia górniczego. „Przegląd Górniczy” nr 2, s. 51–58.
• [21] NAKAMURA Y. 1989 - A method for dynamic characteristics estimations of subsurface using microtremors on the ground surface. Railway Technical Research Institute, Quarterly Reports, Vol. 30, No 1, s. 25–33.
• [22] NEWMARK N., ROSENBLUETH E. 1964 - Fundamentals of earthquakes engineering. Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice Hall.
• [23] OLSZEWSKA D., MUTKE G. 2018 - A study of site effect using surfacedownhole seismic data in a mining area. 16th European Conference on Earthquake Engineering. Thessaloniki, June 2018.
• [24] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 grudnia 2017 w sprawie planów ruchu zakładów górniczych (Dz.U. 2017 poz. 2293)
• [25] SAWARIENSKIJ E.F. 1959 - Ocena wpływu warstwy nadkładu na amplitudy drgań na powierzchni. Izviestia Akad. Nauk SSSR, s. Geofizyka 10, s. 1441–1447 (po rosyjsku).
• [26] WALD D.J., V. QUITORIANO T.H. HEATON, AND H. KANAMORI 1999 - Relationship between peak ground acceleration, peak ground velocity, and modified mercalli intensity in California, Earthq. Spectra 15, 3, 557-564, DOI: 10.1193/1.1586058.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).