Nowoczesny system INGEO do monitorowania zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego i rud miedzi

• Autorzy: Isakow Z. , Juzwa J. , Kubańska A. , Siciński K.

Warianty tytułu

EN

The INGEO modern system for monitoring seismic and rock burst hazard in hard coal mines and copper ore mines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ramach Programu Badań Stosowanych PBS został wykonany projekt „Innowacyjne metody i system do oceny zagrożenia tąpaniami na podstawie probabilistycznej analizy procesu pękania i geotomografii online”, w którym został opracowany, wykonany i przebadany prototyp systemu INGEO. Stanowi on kontynuację rozwoju systemów sejsmicznego ARAMIS M/E i sejsmoakustycznego ARES-5/E poprzez ich wzbogacenie o nowe, innowacyjne technologie i metody analiz. System został wyposażony w cyfrową transmisję na powierzchnię z wykorzystaniem światłowodów i lokalną w rejonie ściany z wykorzystaniem linii przewodowych. INGEO umożliwia ocenę zagrożenia tąpaniami metodami standardowymi: sejsmoakustyczną, sejsmologii, hazardu sejsmicznego, oraz opartymi na tomografii rejonu przed frontem ściany: pasywną z wykorzystaniem wstrząsów górniczych i aktywną z wykorzystaniem wzbudników lub organu urabiającego kombajnu. System wyposażono ponadto w otworowe czujniki zmian naprężenia i ultradźwiękowe czujniki deformacji wyrobisk w rejonie ściany z lokalną transmisją radiową do przesyłu danych do kanału cyfrowej transmisji przewodowej i światłowodowej. INGEO umożliwia współbieżną kontrolę deformacji w rejonie wyrobisk wokół ściany wydobywczej z precyzyjną kontrolą deformacji na powierzchni nad rejonem ściany w celu doskonalenia opracowanych stochastycznych modeli dla predykcji występowania zagrożeń spowodowanych wstrząsami górniczymi. Monitoring może obejmować szczególnie zagrożone rejony z wykorzystaniem geofonów i nowo opracowanych czujników lub obszar całej kopalni czy kilku połączonych kopalń z wykorzystaniem sejsmometrów. Ze względu na zastosowanie transmisji światłowodowej, precyzyjnie zsynchronizowanej zegarem GPS, strumieniowej transmisji danych oraz wielorejonowej detekcji zjawisk, INGEO stanowi zaawansowaną technicznie ofertę dla kopalń węgla kamiennego oraz rozległych kopalń rud miedzi.

EN

Within the framework of the PBS Research Program, a project entitled „Innovative methods and a system for assessing rock burst hazards based on probabilistic crack process analysis and online geo-tomography” was accomplished, where the developed prototype of INGEO system was designed, performed and tested. The system is a continuation of the existing systems: seismic ARAMIS M/E and seismic-acoustic ARES-5/E, by their enrichment with new technologies and methods of analysis. The system is equipped with digital data transmission to surface using fiber optics, and cable within an area of a longwall. INGEO enables the assessment of rock burst hazards by standard methods: seismic-acoustic, seismological and of the seismic hazard, and also by geo-tomography in a front of the longwall: passive, which uses seismic shocks and active induced shocks by controlled exciters or a shearer of the cutter loader. The system is additionally equipped with borehole strain gauges and ultrasound detectors of deformation in the area of the longwall using a radio medium for local data transmission to the digital channels of wire and fiber transmission. INGEO also enables the concurrent control of deformation in the excavation around the longwall area with precise control of the deformation observed on the surface located over the area of this longwall to improve the developed stochastic models for the prediction of hazards caused by seismic events. The monitored area can contain both particularly endangered small zones with the use of geophones and newly developed sensors or a territory of a whole mine or several merged mines using seismometers as well. Due to the use of fiber optics transmission, a precisely synchronized GPS clock, the streaming of data and multi-zone detection of seismic events, INGEO is a technologically advanced offer for hard coal mines and large copper ore mines.

Słowa kluczowe

PL

system sejsmiczny; system sejsmoakustyczny; pasywna i aktywna metoda tomografii sejsmicznej; ocena zagrożenia tąpaniami

EN

system; seismic-acoustic system; passive and active seismic tomography method; rock burst hazards assessment

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 101
• Strony: 173--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Isakow Z.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG, Katowice

autor

Juzwa J.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG, Katowice

autor

Kubańska A.

• Centrum Transferu Technologii EMAG Sp. z o.o., Katowice

autor

Siciński K.

• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG, Katowice

Bibliografia

• 1. Burtan i in. 2017 – Burtan, Z., Chlebowski, D., Cieślik, J. i Zorychta, A. 2017. Analiza parametrów sejsmiczności indukowanej górotworu w rejonach eksploatacyjnych O/ZG Rudna. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 97, s. 145–162.
• 2. Cianciara i in. 2006 – Cianciara, A., Cianciara, B. i Isakow, Z. 2006. Sposób monitorowania zagrożenia tąpaniami oparty na analizie emisji sejsmoakustycznej metodę hazardu sejsmicznego. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 10, Katowice, s. 5–11.
• 3. Cianciara, A. 2007. Sposób oceny zagrożenia tąpaniami oparty na analizie zmian tłumienia energii sejsmicznej w ośrodku skalnym. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie – miesięcznik WUG 6 (154), s. 175–181.
• 4. Cianciara, A. i Cianciara, B. 2008. Method of predicting tremors on the basis of seismic emission registered in exploitation workings. Tectonophysics Special Issue 456, ELSEVIER, s. 62–66.
• 5. Cianciara, A. 2010a. Possibilities of Tremor Risk Level Predicting Based on the Rock Mass Cracking Process Analysis. Archives of Mining Sciences Vol. 55, Iss. 1, s. 115–122.
• 6. Cianciara, A. 2010b. Matematyczny opis procesu pękania górotworu na podstawie detekcji emisji sejsmicznej. Przegląd Górniczy nr 6, s. 37–41.
• 7. Czarny, R. i in. 2016 – Czarny, R., Marcak, H., Nakata, N., Pilecki, Z. i Isakow, Z. 2016. Pure and Applied Geophysics, DOI 10.1007/s00024-015-1234-3, Vol. 173, s. 1907–1916.
• 8. Dębski, W. 2009. Seismic Tomography Software Package – Instytut Geofizyki PAN.
• 9. Dębski, W. 2010. Seismic Tomography by Monte Carlo Sampling, Pure. Appl. Geophys. Vol. 167, s. 131–152.
• 10. Dubiński i in. 2001 – Dubiński J., Pilecki Z., Zuberek W. eds. 2001. Badania geofizyczne w kopalniach. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN.
• 11. Isakow, Z. 2004. Systemy do oceny zagrożeń sejsmicznych w kopalniach. Cz. 1, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 4/399, s. 5–18.
• 12. Isakow, Z. 2004. Systemy do oceny zagrożeń sejsmicznych w kopalniach. Cz. 2, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 5/400, s. 9–25.
• 13. Isakow, Z. 2009. Geotomography with the help of a cutter-loader working organ as a source of imaging waves. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, doi:10.1016/j.ijrmms.2009.06.001, Vol. 46, s. 1235–1242.
• 14. Isakow, Z. 2010. Systemy i urządzenia do monitorowania zagrożeń sejsmicznych w kopalniach i otaczającym środowisku. Rozdział 7 – Monografii Innowacje dla gospodarki, s. 162–187, Katowice: Wyd. Instytut Technik Innowacyjnych EMAG.
• 15. Isakow, Z. i Pilecki, Z. 2014. Projekt LOFRES – sejsmika pasywna LFS z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Przegląd Górniczy nr 7, s. 69–73.
• 16. Isakow i in. 2014a – Isakow, Z., Pilecki, Z. i Sierodzki, P. 2014a. Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej. Przegląd Górniczy 7, s. 92–96.
• 17. Isakow i in. 2014b – Isakow, Z., Dworak, M., Augustyniak, A., Sierodzki, P. i Koza, J. 2014. Sposób i układ do synchronizacji sejsmicznych i sejsmoakustycznych sieci pomiarowych, zwłaszcza kopalnianych sieci iskrobezpiecznych. Patent P.410177, 19.11.2014. Decyzja UP RP z dnia 19.11.2016.
• 18. Isakow i in. 2015 – Isakow, Z., Pilecki, Z. i Kubańska, A. eds. 2015. System LOFRES sejsmiki pasywnej z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Katowice: Wyd. Instytut Technik Innowacyjnych EMAG.
• 19. Leśniak, A. i Isakow, Z. 2002. Rozwiązanie zagadnienia inwersji dla tomografii tłumieniowej w warunkach długich frontów ścianowych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 11, s. 45–51.
• 20. Marcak H. i in. 2014 – Marcak, H., Pilecki, Z., Isakow, Z. i Czarny, R. 2014. Możliwości wykorzystania interferometrii sejsmicznej w górnictwie. Przegląd Górniczy nr 7, s, 74–78.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).