Zwiększanie informatywności technik tomograficznych w procesach eksploatacji złóż

• Autorzy: Lurka A.

Warianty tytułu

EN

Extension the informativity of seismic tomography in exploitation of mines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zastosowano operatory różniczkowe gradientu i laplasjanu do obliczanego metodą tomografii pasywnej pola prędkości. Celem stosowania takich operacji jest badanie zagrożenia sejsmicznego nie tylko na podstawie analizy anomalii sejsmicznej, ale również z zastosowaniem dodatkowych operacji na skalarne pole prędkości. W celu sumowania i porównywania różnych typów informacji, jakimi są mapy anomalii sejsmicznej, gradientu i laplasjanu zaproponowano procedurę normalizacji powyższych wielkości. Wprowadzona metodyka została wykorzystana do przykładowych obliczeń dla kopalni węgla KWK Bielszowice.

EN

The paper presents the application of gradient and laplace differential operators to the velocity field obtained from passive tomography calculations. The passive tomography calculations were performed using the evolutionary algorithms. These algorithms are very often used when searching of global minimum is required for multidimensional functions. The main purpose of using gradient and laplace differential operators was to find the correlations between these ąuantities and the seismic hazard in Polish mines. From previous experiences of using passive tomography calculations to seismic hazard asses-sment in Polish mines one can conclude such relationship between seismic hazard and seismic velocity anomaly. However there are observations showing that seismic anomaly does not correlate well with areas of high seismic activity. It turns out that other ąuantities: the velocity gradient and laplace operator of velocity field correlates much better in such situations. The main problem of comparing results of the calculated velocity anomaly, the velocity gradient and the laplace operator of velocity field is that these ąuantities have different physical units. To compare the seismic velocity anomaly, the velocity gradient and the laplace operator of velocity field the method of normalization of these differential operators was introduced. As the practical application of using the yelocity gradient and the laplace operator of velocity field the passive tomography calculations in the area of the longwall no. 772 from Zabrze Bielszowice coal minę were carried out. The presented results show that velocity gradient and laplace operator of yelocity field correlates better with areas of high seismic hazard than seismic anomaly. Especialły the yelocity gradient images give new physical insight into the assessment of seismic risk in mines.

Słowa kluczowe

PL

bezpieczeństwo; zagrożenie sejsmiczne; górotwór; tomografia; wstrząsy

EN

seismic risk; rock mass; tomography; seismic events; safety

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, nr 4
• Strony: 495--508
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Lurka A.

• Główny Instytut Górnictwa, Pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland,

Bibliografia

• [1] Aki K., Lee W.H.K., 1976: Determination of three-dimensional velocity anomalies under a seismic array using first P arrival times from local earthaquakes, J. Gephys. Res., 81, 4381-4399.
• [2] Byron F.W., Fuller R.W., 1975: Matematyka w fizyce klasycznej i kwantowej, PWN, Warszawa.
• [3] Dębski W., 1999: Preliminary results of P-wave tomography determined from selected aftershocks of the Egion 1995 earthąuake, gulf of corinth, Greece, Acta Geophysica Polonica, vol XLVII, no. 2, 165-184.
• [4] Drzęźla B., 1990: Cele i sposoby wspólnej (grupowej) lokalizacji hipocentrów wstrząsów górniczych na przykładzie metody P i wzorów dla ośrodka jednorodnego i izotropowego, ZN Pol. Śl. Nr 1074, Gliwice, 9, 29.
• [5] Dubiński J., Drzęźla B., 1995: Lokalizacja ognisk wstrząsów górniczych, Poradnik Geofizyka Górniczego, Szkoła Eksploatacji Podziemnej, Kraków, 51-92.
• [6] Dubiński J., 1989: "Sejsmiczna metoda wyprzedzającej oceny zagrożenia wstrząsami górniczymi w kopalniach węgla kamiennego”, Prace Głównego Instytutu Górnictwa, seria dodatkowa.
• [7] Dubiński J., Lurka A., Mutke G., 1998: Zastosowanie metody tomografii pasywnej do oceny zagrożenia sejsmicznego w kopalniach, Przegląd Górniczy, nr 3, 1-7.
• [8] Dubiński J., Mutke G., Lurka A., 2000: Monitorowanie zagrożenia sejsmicznego rejonu ściany N-303/507 w KWK „Bielszowice” przy użyciu metody tomografii pasywnej, mat. XXIII Zimowej Szkoły Mechaniki Górotworu, Kraków, 55-62.
• [9] Iyer H.M., Hirahara K., 1993: Seismic tomography, Chapman&Hall, London.
• [10] Lurka A., 1998: Rozwiązanie zagadnienia tomografii pasywnej z wykorzystaniem algorytmów ewolucyjnych, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 4, 44-47.
• [11] Lurka A., 2002: „Seismic hazard assessment in the Bielszowice coal minę using the passive tomography”, w Seismogenic Process Monitoring (eds. H. Ogasawara, T. Yanagidani & M. Ando), A.A. Balkema Publishers.
• [12] Marcak H., 2004: Zmiany w rozkładzie parametrów geofizycznych górotworu poprzedzające wstrząs sejsmiczny, Materiały XXVII Zimowej Szkoły Mechaniki Górotworu, Zakopane, 711-731.
• [13] Maxwell S.C., Young R.P., 1994: ”Application of seismic tomography to induced seismicity investigations in: Proceedings of Eurock ‘94, Balkema, Rotterdam.
• [14] Maxwell S.C., Young R.P., 1993: A comparison between controlled source and passive source seismic velocity images, Buli. Seism. Soc. Am., 83, 6, 1813-1834.
• [15] Maxwell S.C., Young R.P., 1997: Seismic velocity inversion from microseismic data, Seimic Monitoring in Mines (ed. Mendecki A.J.), London:Chapmann&Hall.
• [16] Michalewicz Z., 1999: Algorytmy genetyczne + struktury danych = programy ewolucyjne, WNT, Warszawa.
• [17] Mutke G., Lurka A., Mirek A., Bargiel K., Wróbel J., 2001: „Temporal changes in seismicity and passive tomography images: a case study of Rudna copper ore mine-Poland”. V International Symposium Rockbursts and Seismicuty in Mines, The South African Institute of Mining and Metallurgy.
• [18] Schwefel H.P., 1995: Evolution and optimum seeking, John Wiley&Sons.
• [19] Tarantola A., 1987: Inverse Problem Theory, Elsevier, Amsterdam.