Rock bursts prediction based on analyzing maximal phenomena of seismic emission in the INGEO system

• Autorzy: Cianciara B. , Isakow Z. , Siciński K. , Cianciara A.

Warianty tytułu

PL

Możliwości predykcji wstrząsów na podstawie analizy zjawisk maksymalnych emisji sejsmicznej w systemie INGEO

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Predicting the time of rock bursts in the INGEO system is based on the analysis of seismic emission registered in a seismic-acoustic system. Emission signals are generated by rock mass fracturing due to mining exploitation. Such emission is characterized by huge activity of different phenomena which enables to carry out a correct statistical analysis with the use of the hazard method, achieving suitably high resolution of interpretation results. The hazard method is based on the analysis of maxmal phenomena, i.e. phenomena of maximal energy. The use of this method allows to eliminate disturbances to a large extent and, at the same time, enables to assess the probability of high-energy phenomena (rock bursts). The hazard analysis is conducted on the basis of two essential qualities of seismic emission, such as energy of phenomena and intervals between successive phenomena. These qualities are random variables of statistical distribution described by the Weibull model. Using this model one can estimate the parameters of statistical distribution of those qualities which are the basis to determine hazard parameters. The analysis is conducted based on measurement data collected from the T window, i.e. time interval measured by hours. The window is moved with the d step and the calculations are repeated. The hazard parameters were used to define the risk function FWt(QE,T) which is the measure of rock bursts hazard. This function depends on real time t which is determined as the time of the T window right edge. It is also the basis to work out rock burst hazard criteria. It is important to note that the moment a rock burst occurs is a random variable and can be determined with the accuracy of its confidence interval, with certain probability.

PL

Predykcja czasu wystąpienia wstrząsów w systemie INGEO oparta jest na analizie emisji sejsmicznej rejestrowanej w systemie sejsmoakustycznym. Sygnały emisji są generowane pękaniem górotworu wywołanym eksploatacją. Emisja taka charakteryzuje się dużą aktywnością zjawisk, która umożliwia prowadzenie poprawnej analizy statystycznej metodą hazardu, uzyskując również odpowiednio wysoką rozdzielczość wyników interpretacji. Metoda hazardu oparta jest na analizie zjawisk maksymalnych, czyli zjawisk o maksymalnej energii. Zastosowanie tej metody daje znaczną eliminację zakłóceń, a jednocześnie umożliwia ocenę prawdopodobieństwa wystąpienia zjawisk wysokoenergetycznych (wstrząsów). Analiza hazardu realizowana jest na podstawie dwóch podstawowych cech emisji sejsmicznej, a mianowicie: energii zjawisk, oraz odstępów czasu między kolejnymi zjawiskami. Cechy te są zmiennymi losowymi o rozkładzie statystycznym, który jest opisywany modelem Weibull`a. Na podstawie tego modelu prowadzona jest estymacja parametrów rozkładu statystycznego tych cech, które stanowią podstawę do wyznaczania parametrów hazardu. Analiza realizowana jest w oparciu o dane pomiarowe pobierane z okna T, czyli przedziału czasu rzędu godzin. Okno to jest przesuwane z krokiem d i powtarzane są obliczenia. Wykorzystując parametry hazardu zdefiniowano funkcję ryzyka FWt(QE,T), będącą miarą zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. Funkcja ta jest zależna od czasu realnego t, który jest określony, jako czas prawego brzegu okna T. Stanowi ona podstawę do opracowania kryteriów stanu zagrożenia tąpaniami, jak również jej przebieg może być wykorzystany do oceny czasu wystąpienia wstrząsów. Należy podkreślić, że moment wystąpienia wstrząsu jest zmienną losową i może być wyznaczony z dokładnością do swojego przedziału ufności, z określonym prawdopodobieństwem.

Słowa kluczowe

EN

seismic emission; hazard method; stream of events; Weibull model; rock bursts; seismic hazard

PL

emisja sejsmiczna; metoda hazardu; strumień zdarzeń; model Weibull`a; wstrząsy; zagrożenie sejsmiczne

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 54, nr 4
• Strony: 5--10 [tekst ang.], 50--55 [tekst pol.]
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr.

Twórcy

autor

Cianciara B.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice

autor

Isakow Z.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice

autor

Siciński K.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice

autor

Cianciara A.

• Katedra Geoinformatyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Cianciara A.: System of Monitoring Strong Tremors Occurence on the Base of Analysis the Seismoacoustic Emission. Rozprawa doktorska, Biblioteka AGH Kraków, 2000.
• 2. Cianciara, A., Cianciara, B.: The issue of geodynamics processes identification caused by mine exploitation. Geoinformatica Polo-nica, 2004, 6, s. 17-32.
• 3. Cianciara, A., Cianciara, B., Takuska-Węgrzyn, E.: A Method of Evaluating the Threat of Tremors on the Basis of an Analysis of the Degree of Non-homogeneity of the Seismoacoustic Emission Process. Archives of Mining Sciences, 2004, 49(3), s. 405-416.
• 4. Cianciara, A., Cianciara, B.: Method of Evaluation of Mining Tremors Prediction on the Basis of the Analysis of Asymmetry of Seismoacoustic Signals Emission. Archives of Mining Sciences, 2005, 50(3), s. 317-326.
• 5. Cianciara, A., Cianciara, B.: The Meaning of Seismoacoustic Emission for Estimation of Time of Mining Tremors Occurrence. Archives of Mining Sciences, 2006, 51(4), s. 463-575
• 6. Cianciara A., Cianciara B., Isakow Z.: Sposób monitorowania zagrożenia tąpaniami oparty na analizie emisji sejsmoakustycznej metodę hazardu sejsmicznego. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 2006, 10, s. 5-11.
• 7. Cianciara A., Cianciara B.: Method of predicting tremors on the basis of seismic emission registered in exploitation workings. Tectonophysics, 2008, 456(1), s. 62-66.
• 8. Cianciara, A.: Possibilities of Tremor Risk Level Predicting Ba-sed on the Rock Mass Cracking Process Analysis. Archives of Mining Sciences, 2010, 55(1), s. 115-122.
• 9. Goszcz A.: Elementy mechaniki skał oraz tąpania w polskich ko-palniach węgla i miedzi. PAN IGSMiE Kraków, 1999.
• 10. Jaeger C., Cook N.G.W.: Fundamentals of Rock Mechanics. London Chapman and Hall, 1969.
• 11. Kowalenko I. N., Kuzniecow N. J., Szurienkow W. M.: Procesy stochastyczne. PWN, Warszawa, 1989.
• 12. Lomnitz C.: Global Tectonics and Earthquake Risk. Elsevier, Amsterdam, 1974.
• 13. Lasocki S.: Weibull distribution as a model for sequence of seis-mic events induced by mining. Acta Geophysica Polonica, 1993, 41(2), s. 101-111.
• 14. Papoulis A.: Prawdopodobieństwo, zmienne losowe i procesy stochastyczne. WNT, Warszawa, 1972.
• 15. Silverman, B.W.: Density estimation for statistics and data analy-sis. Chapman and Hall, London, 1986.
• 16. Takuska-Węgrzyn, E.: Application of statistical methods for eva-luation of rock-burst risks in copper ore mine conditions. Archives of Mining Sciences, 2008, 53(1), s. 23-30.

Uwagi

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