Estimation of the mining damage risk in the hypothetical impact area of the concurrent processes of rock mass disorders

• Autorzy: Piwowarski W. , Isakow Z. , Juzwa J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2015-0058

Warianty tytułu

PL

Szacowanie ryzyka powstania szkody górniczej w obszarze hipotetycznego oddziaływania współbieżnych procesów zaburzeń górotworu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work is the estimation of the risk of mining damage occurrence, based on uncertain information regarding the impact of the concurrent processes of deformation and vibration. This problem concerns the experimental and theoretical description of the so-called critical phenomena occurring during the reaction mining area ↔ building object. Post-mining deformations of the rock mass medium and paraseismic vibrations can appear at a considerable distance from the sub-area of the mining operation – hence, the determination of the measures of their impacts is usually somewhat subjective, while the estimation of the mining damage based on deterministic methods is often insufficient. It is difficult to show the correlation between the local maximum of the impact of the velocity vector amplitude and the damage to the building – especially if the measures of interaction are not additive. The parameters of these impacts, as registered by measurements, form finite sets with a highly random character. Formally, it is adequate to the mapping from the probability space to the power set. For the purposes of the present study, the Dempster – Shafer model was used, where space is characterised by subadditive and superadditive measures. Regarding the application layer, the conclusions from the expert evaluations are assumed to be the values of random variables. The model was defined, and the risk of damage occurrence was estimated.

PL

Celem pracy jest szacowanie ryzyka powstania szkody górniczej, poprzez niepewne informacje dotyczące oddziaływania współbieżnych procesów deformacyjnych i drgań. Problem dotyczy doświadczalnego i teoretycznego opisu tak zwanych zjawisk krytycznych, zachodzących podczas reakcji teren górniczy ↔ obiekt budowlany. Pogórnicze deformacje ośrodka oraz drgania parasejsmiczne ujawniają się również w znacznej odległości od podobszaru eksploatacji – stąd też wyznaczenie miar tych oddziaływań z reguły jest nieco subiektywne a szacowanie szkody górniczej metodami deterministycznymi często jest niewystarczające. Trudno jest wykazać, że istnieje skorelowanie pomiędzy lokalnym maksimum oddziaływania amplitudy wektora prędkości a szkodą w obiekcie – zwłaszcza, jeśli miary oddziaływania nie są addytywne. Zarejestrowane w wyniku pomiaru parametry tych oddziaływań to zbiory skończone o charakterze silnie losowym. Formalnie jest to odwzorowanie z przestrzeni probabilistycznej do zbioru potęgowego. Dla celów niniejszej pracy wykorzystany został model Dempstera – Shafera, gdzie przestrzeń charakteryzują miary pod lub nadaddytywne. W warstwie aplikacyjnej skorzystano z konkluzji ocen eksperckich przyjmując je, jako wartości zmiennej losowej. Zdefiniowano model i oszacowano ryzyko wystąpienia szkody.

Słowa kluczowe

EN

mining area; risk of damage; stochastic process; uncertainty; model; expert inference; imprecise probability

PL

obszar górniczy; ryzyko powstania szkody; proces stochastyczny; niepewność; model; wnioskowanie eksperckie; nieprecyzyjne prawdopodobieństwo

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, no. 4
• Strony: 889--903
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Piwowarski W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Isakow Z.

• EMAG Institute of Innovative Technologies, Department of Research and Science, ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice, Poland

autor

Juzwa J.

• EMAG Institute of Innovative Technologies, Department of Research and Science, ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Barczak A., 2009. Szacowanie ryzyka przy niepewnej i niepełnej informacji z wykorzystaniem teorii funkcji przekonania. XIV Szkoła Analizy Modalnej, Kraków.
• [2] Cianciara A., Cianciara B., 2006. The meaning of seismoacoustic emission for estimation of time of mining tremors occurrence. Arch. Min. Sci., Vol. 51, No. 4.
• [3] Cianciara A., Cianciara B., Isakow Z., 2005. Sposób oceny parametrów drgań gruntu w aspekcie ich oddziaływania na obiekty. Warsztaty Górnicze 2005: zagrożenia naturalne w górnictwie: [IX edycja]: Wyższy Urząd Górniczy Katowice.
• [4] De Campos L.M., 1994. Probability intervals: a tool for uncertain reasoning. International Journal of Uncertainty, Vol. 2, No. 2.
• [5] Destercke S., Dubois D., Chojnacki E., 2008. Unifying practical uncertainty representations: I. Generalized p-boxes. International Journal of Approximate Reasoning, Vol. 49.
• [6] Drzęźla B., Dubiński J., Mutke G., 2002. Macroseismic scales-their essence and principles of in assessments of the effects of mining tremors. Geokinematischer Tag Freiberg.
• [7] Dubiński J., Mutke G., Stec K., Lurka A., Barański A., 2009. Górnicza Skala intensywności GSI-GZW do oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w Zakładach Górniczych Kompanii Węglowej SA na obiekty budowlane i na ludzi. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, Kwartalnik Nr 2/2.
• [8] Ferson S., Joslyn C.A., Helton J.C., Oberkampf W.L., Sentz K., 2004. Summary from epistemic uncertainty workshop: consensus amid diversity. Reliability Engineering and System Safety, Vol. 85.
• [9] Firek K., Wodyński A., 2011. Qualitative and Quantitative Assessment of Mining Impacts Influence on Traditional Development in the Mining Areas. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No. 2.
• [10] Florkowska L., 2012. Building Protection Against the Backdrop of Current Situation and Growth Perspectives for Polish Mining Industry. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No. 3.
• [11] Kalisz A., 2009. Impact of Mining-Induced Surface Deformations on Reinforcement of Structural Embankments. Arch. Min. Sci., Vol. 54, No. 4.
• [12] Kanciruk A., 2012. Methods for Evaluating Ground Dislocations in Mining Areas. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No. 3.
• [13] Klir G.J., 2001. On the variety of imprecise probabilities. Kybernetes, Vol. 30, No. 9/10. University, 1994.
• [14] Parsons S., 1994. Some Qualitative Approaches to Applying the Dempster-Shafer Theory. Information and Decision Technologies.
• [15] Piwowarski W., 2005. O ryzyku wystąpienia szkody górniczej. (About risk of mining damage occurrence). VII Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych, Główny Instytut Górnictwa.
• [16] Piwowarski W., 2006. A Random Model of a Nonstationary State of Post-Mining Surface Dislocations. Rock Mechanics a Challenge for Society, Balkema Publishers, Tokyo.
• [17] Piwowarski W., Isakow Z., Juzwa J., 2012. Analysis and risk estimation of hazards to environmental components in sub-areas of mining deformations of geological structures. Annual International Conference on Geological & Earth Sciences – GEOS (Proceeding 37), Singapore.
• [18] Walley P., 1996. Measures of uncertainty in expert systems. Artificial Intelligence, Vol. 83.
• [19] Wang P., 1994. A defect in Dempster-Shafer theory. Technical Report N. 85 of CRCC. Indiana, Indiana University.
• [20] Whitlock R.R., McCaskill T.B., 2009. Development of the Global Position System at the Naval Research Laboratory. Naval Research Lab., Washington, DC.