Metoda pomiaru promieniowania EM do oceny rozwoju procesu niszczenia w górotworze

• Autorzy: Mydlikowski R. , Maniak K. , Wójtowicz S.

Warianty tytułu

EN

EM emission measurement method for estimation of the destruction process development in the rock mass

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W kopalniach podziemnych w wyniku wykonywania różnego rodzaju wyrobisk, na osuwiskach ziemi podczas ich aktywnych ruchów a także w czasie trzęsień ziemi dochodzi do zmian pierwotnego pola naprężenia i deformacji górotworu. Górotwór lub materiał skalny poddawany różnego rodzaju obciążeniom ulega deformacji trwałej i jest źródłem różnego rodzaju fal sejsmicznych, emisji sejsmoakustycznej (SA) i elektromagnetycznej (EM). W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych emisji elektromagnetycznej w czasie jednoosiowego ściskania próbek skalnych. Uzyskane wyniki pomiarów emisji EM oraz emisji SA wskazują na ich silny związek ze stopniem obciążenia badanej próbki skalnej. W analizie otrzymanych wyników stwierdzono, że emisja EM dokładniej odzwierciedla stan naprężenia i deformacji w próbce w porównaniu do emisji SA. Można wnioskować, iż opracowanie systemu obserwacyjnego opartego o pomiar emisji EM może być przydatny w wyrobiskach górniczych do oceny zagrożeń związanych z obciążaniem skał. System taki powinien pracować bezinwazyjnie oraz charakteryzować się niskim kosztem i nieskomplikowaną obsługą. Budowa takiego sytemu może wspomagać stosowane powszechnie systemy geofizyczne w kopalniach.

EN

In underground mines, as a result of various excavations, landslides during their active movements and during earthquakes change the original tension and deformation of the rock. The rock or rock material subjected to various types of stresses is subject to permanent deformation and is a source of various types of seismic emissions, including seismoacoustic (SA) and electromagnetic (EM). The paper presents the results of laboratory tests of electromagnetic emission during the uniaxial load of rock samples. Obtained results of EM emission measurements and SA emission indicate their strong relation to the degree of load of the test rock sample. In the analysis of the results obtained, it was found that the EM emission more accurately reflects the state of stress and deformation in the sample compared to the SA emission. It can be concluded that the development of an EM emission monitoring system can be useful in mining excavations to assess the risks associated with rock loading. Such a system should work non-invasively and be characterized by low cost and uncomplicated service. The construction of such a system can support the commonly used geophysical systems in mines.

Słowa kluczowe

PL

emisja elektromagnetyczna; górotwór; proces niszczenia; działalność górnicza

EN

electromagnetic emission; rock mass; destruction process; mining

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 101
• Strony: 303--311
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Mydlikowski R.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki

autor

Maniak K.

• Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy we Wrocławiu

autor

Wójtowicz S.

• Schneider Electric Energy Poland – REFA Świebodzice

Bibliografia

• 1. Bahat i in. 2005 – Bahat, D., Rabinovitch, A. i Frid, V. 2005. Tensile Fracturing in Rocks. Tectonofractographic and Electromagnetic Radiation Methods. Springer.
• 2. Czarny i in. 2016 – Czarny, R., Marcak, H., Nakata, N., Pilecki, Z. i Isakow, Z. 2016. Monitoring velocity changes caused by underground coal mining using seismic noise. Pure and Applied Geophysics Vol. 173, Issue 6, 1907–1916, DOI 10.1007/s00024-015-1234-3.
• 3. Dubiński i in. 2001 – Dubiński, J., Pilecki, Z. i Zuberek, W. eds. 2001. Badania geofizyczne w kopalniach. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN.
• 4. Frid, V. i Vozoff, K. 2005. Electromagnetic radiation induced by mining rock failure. International Journal of Coal Geology Vol. 64, s. 57.
• 5. Głowacka, E. i Pilecki, Z., 1991: Seismo-acoustic Anomalies and Evaluation of Seismic Hazard at Marcel Coal Mine. Acta Geophysica Vol. XXXIX, No. 1, 47–59.
• 6. Greiling, H. i Obermeyer, H. 2010. Natural electromagnetic radiation (EMR) and its application in structural geology and neotectonics. Journal Gelogical Society of India Vol. 75, s. 278–288.
• 7. Gustkiewicz, J. 1994. Elementy wytrzymałości skał. Poradnik geofizyka górniczego. T. 1. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, s. 91–99.
• 8. Gustkiewicz, J. i Skudrzyk, Z. 1985. Aktywność akustyczna jako wskaźnik kolejnych faz procesu kruchego pękania skał poddanych jednoosiowemu ściskaniu. Publs. Inst. Geophys. M-6 (176), s. 149–173.
• 9. Hu i in. 2014 – Hu, S., Wang, E. i Liu, X. 2014. Spatiotemporal multifractal characteristics of electromagnetic radiation in response to deep coal rock bursts. Natural Hazards and Earth System Sciences Vol. 14(8), s. 2089.
• 10. Pilecki, Z. 1992. Zastosowanie rejonowej obserwacji sejsmoakustycznej do kontroli stanu zagrożenia tąpaniami. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc. M-16 (245), s. 203–216.
• 11. Pilecki, Z. 1999. Metoda oceny zachowania się masywu skalnego wokół wyrobiska podziemnego. Studia, Rozprawy, Monografie 59, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków, s. 140.
• 12. Kurlenya i in. 1999 – Kurlenya, M., Vostretsov, A., Kulakov, G. i Yakovitskaya, G. 1999. Estimation of duration of electromagnetic-radiation signals in rock failure. Journal of Mining Science Vol. 35(4), s. 387–391.
• 13. Li i in. 2016 – Li, X., Wang, E., Li, Z., Liu, Z., Song, D. i Qiu, L. 2016. Rock Burst Monitoring by Integrated Microseismic and Electromagnetic Radiation Methods. Rock Mechanics and Rock Engineering Vol. 49(11), s. 4393–4406.
• 14. Maniak, K. 2015. Measuring Electromagnetic Emissions from Active Landslides. Journal of Telecommunications and Information Technology Issue 2, s. 44.
• 15. Prałat, A. i Wójtowicz, S. 2004. Electromagnetic & Acoustic emission from the rock – experimental measurements. Acta Geodyn. Geomater Vol. 1, s. 111–119.
• 16. Wang i in. 2011 – Wang, E., He, X., Liu, X. i Li, Z. 2011. A non-contact mine pressure evaluation method by electromagnetic radiation. Journal of Applied Geophysics Vol. 75(2), s. 338–344.
• 17. Wang i in. 2012 – Wang, E., He, X., Liu, X. i Xu, W. 2012. Comprehensive monitoring technique based on electromagnetic radiation and its applications to mine pressure. Safety Science s. 885–893.
• 18. Yavorovich i in. 2016 – Yavorovich, L., Bespalko, A., Fedotov, P. i Baksht, R. 2016. Electromagnetic radiation generated by acoustic excitation of rock samples. Acta Geophysica Vol. 64, No. 5, s. 1446–1461.

Uwagi

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