Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pomiary przemieszczeń wywołanych wstrząsem górniczym przy zastosowaniu satelitarnej interferometrii radarowej InSAR

Hejmanowski R., Malinowska A., Witkowski W., Guzy A.

Przegląd Górniczy

|

2018

|

T. 74, nr 8

39--50

PL

Badania ruchów powierzchni spowodowanych wstrząsami sejsmicznymi są kosztowne i kłopotliwe w planowaniu eksperymentu z uwagi na trudny do przewidzenia czas wystąpienia wstrząsu. Z tego względu jedynie ciągłe bądź quasiciągłe obserwacje mogą się przyczyniać do lepszego poznania tych zjawisk. Technologie teledetekcyjne, a w szczególności interferometria radarowa (InSAR) coraz częściej spełniają cechy takich obserwacji. W artykule zaprezentowane zostały skutki wstrząsu sejsmicznego o magnitudzie 4,7, który miał miejsce 07.12.2017 r. i wystąpił na terenie górniczym O/ZG Rudna w KGHM. Badania osiadań powierzchni po wstrząsie prowadzono w oparciu o satelitarną interferometrię radarową. Analiza przemieszczeń powierzchni terenu wywołanych tym wstrząsem pozwoliła na lepsze poznanie powstrząsowej dynamiki przekształceń powierzchni terenu. W przeprowadzonych badaniach określono rozkład osiadań powierzchni terenu wywołanych tym wstrząsem, wyznaczając rozpiętość powstrząsowej niecki obniżeniowej i maksymalne przemieszczenia pionowe oraz skonfrontowano zarejestrowane ruchy powierzchni terenu z budową geologiczną górotworu.

EN

The investigation on ground subsidence caused by the mining-related seismicity is expensive and difficult in terms of conducting research and planning the experiment. The tremors occurrence is usually unexpected, that is why surveying of ground deformation should be carried out in a special way. The most convenient monitoring method are continuous measurements. Thus, the remote sensing and InSAR are commonly applied to monitor ground displacements in the areas induced by seismicity. The effects of one huge induced tremor with the motion of 4.7, which occurred on 7 December 2017 are the objective of this paper. The tremor occurred in the mining area of the underground copper ore mine “Rudna” belonging to the KGHM Mining Company. The research of the subsidence caused by this tremor has been conducted by the use of InSAR. The subsidence analysis allowed to get some new knowledge about the kinematics of the surface changes after the tremors. The distribution of the surface subsidence, maximal subsidence and the dimensions of the subsidence trough have been presented in the paper. The correlation of subsidence with the geological structure was discussed.

2

Modeling of land subsidence caused by salt cavern convergence applying Knothe’s theory

Hejmanowski R., Malinowska A. A., Kwinta A., Ulmaniec P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2018

|

T. 20, nr 2

87--94

EN

It has been years since Knothe’s theory was used for modeling deformations and strains generated in the rock mass and on the surface for various types of raw minerals, salt including. The qualitative congruence of the Knothe’s model with the observed form of subsidence in the salt mine areas can be proved in all places where such observations were made. In Poland, subsidence troughs accompanying salt domes are monitored in Wieliczka, Bochnia, Kłodawa and Sieroszowice. Based on many years’ surveys in the Wieliczka mine proper mathematical model, calculation algorithm and parametrization method could be selected. The usability of theoretical formulas originally written for coal beds was verifi ed on the example of a historical salt mine. The present functionality of modifi ed Knothe’s model was shown for salt rock on the example of predictions of vertical deformations and strains in the „Wieliczka” Salt Mine.

3

Mapping of slow vertical ground movement caused by salt cavern convergence with Sentinel-1 tops data

Malinowska A., Hejmanowski R., Witkowski W. T., Guzy A.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 2

383--396

EN

The geodetic measurements optimization problem has played a crucial role in the mining areas affected by continuous ground movement. Such movements are most frequently measured with the classical geodetic methods such as levelling, tachymetry or GNSS (Global Navigation Satellite System). The measuring techniques are selected with respect to the dynamics of the studied phenomena, surface hazard degree, as well as the financial potential of the mining company. Land surface changes caused by underground exploitation are observed with some delay because of the mining and geological conditions of the deposit surroundings. This delay may be considerable in the case of salt deposits extraction due to slow convergence process, which implies ground subsidence maximum up to a few centimeters per year. Measuring of such displacements requires high precision instruments and methods. In the case of intensely developed urban areas, a high density benchmark network has to be provided. Therefore, the best solution supporting the monitoring of vertical ground displacements in the areas located above the salt deposits seems to be the Sentinel 1-A radar imaging satellite system. The main goal of the investigation was to verify if imaging radar from the Sentinel 1 mission could be applied to monitor of slow ground vertical movement above word heritage Wieliczka salt mine. The outcome of the analysis, which was based on DInSAR (Differential SAR Interferometry). technology, is the surface distribution of annual subsidence in the period of 2015-2016. The comparison of the results with levelling confirmed the high accuracy of satellite observations. What is significant, the studies allowed to identify areas with the greatest dynamics of vertical ground movements, also in the regions where classical surveying was not conducted. The investigation proved that with the use of Sentinel-1 images sub centimeters slow vertical movements could be obtained.

PL

Problem optymalizacji pomiarów geodezyjnych na obszarach poddanych wpływom ciągłych deformacji powierzchni terenu wciąż stanowi wyzwanie. Pomiary ruchów powierzchni na terenach górniczych najczęściej wykonywane są przy wykorzystaniu klasycznych metod geodezyjnych takich jak niwelacja, tachimetria czy pomiary GNSS. Technika pomiarowa jest dobierana w odniesieniu do dynamiki zjawiska, stopnia zagrożenia powierzchni terenu i potencjału finansowego, którym dysponuje zleceniodawca. Przekształcenia powierzchni terenu obserwowane są z pewnym opóźnieniem w stosunku do czasu prowadzenia wydobycia. Opóźnienie to wynika m.in. z warunków górniczo-geologicznych otoczenia złoża i jest zdecydowanie największe w przypadku prowadzenia wydobycia soli. Powolna konwergencja podziemnych wyrobisk powoduje osiadania powierzchni terenu dochodzące maksymalnie do kilku centymetrów rocznie. Pomiar tego typu deformacji wymaga wysokiej precyzji, a w przypadku intensywnego zagospodarowania powierzchni terenu również znacznej gęstości sieci pomiarowej. Dlatego też, optymalnym rozwiązaniem wydaje się być wykorzystanie zobrazowań radarowych satelity Sentinel 1-A jako metody wspierającej monitoring przemieszczeń pionowych powierzchni terenu na terenach znajdujących się nad złożem solnym. Prezentowane badania dotyczyły analizy możliwości wykorzystania zobrazowania satelitarnego pochodzącego z misji Sentinel dla wsparcia monitoringu deformacji powierzchni terenu na obszarze miasta Wieliczka na bazie technologii DInSAR. Wynikiem przeprowadzonych analiz jest powierzchniowy rozkład rocznych przyrostów osiadań w okresie 2015-2016 nad konwergującymi wyrobiskami górniczymi. Otrzymane wyniki, poddane analizie dokładnościowej poprzez ich porównanie z pomiarami geodezyjnymi realizowanymi na liniach obserwacyjnych, potwierdziły bardzo wysoką dokładność pomiarów satelitarnych. Prowadzone badania pozwoliły na wyłonienie rejonów o największej dynamice ruchów pionowych, również w strefach, w których klasyczne pomiary geodezyjne nie są prowadzone.

4

Badania dynamicznych zjawisk przemieszczeniowych z wykorzystaniem radarowych zobrazowań satelitarnych – Sentinel

Malinowska A., Witkowski W., Guzy A., Hejmanowski R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

229--245

PL

Zjawiska dynamiczne – zarówno pochodzenia antropogenicznego, jak i naturalnego – występują zazwyczaj nieoczekiwanie i ujawniają się z dużą prędkością. Zmiany morfologii powierzchni terenu cechują się w takich przypadkach dużą gwałtownością, a rejony ich występowania nie podlegają najczęściej stałemu monitoringowi naziemnemu. Z tego względu kompleksowe opisanie skutków zaistnienia zjawisk tego typu – zwłaszcza po upływie pewnego czasu od ich wystąpienia – jest trudne, a często niemożliwe. Jednocześnie, dla badań nad charakterystykami jakościowymi i ilościowymi zjawisk dynamicznych, wartości i kierunki przemieszczeń powierzchni terenu będące ich wynikiem mają duże znaczenie. Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej w badaniach zmian rzeźby powierzchni terenu wywołanych przez zjawiska takie jak trzęsienia ziemi jest już od pewnego czasu rutyną. Niemniej misja Sentinel, która prowadzona jest przez Europejską Agencję Kosmiczną, stwarza nowe możliwości prowadzenia monitoringu na obszarach, na których wystąpiły zjawiska o charakterze dynamicznym. Autorzy postanowili sprawdzić, czy wstrząs pochodzenia górniczego generuje ruchy powierzchni terenu oraz zbadać, w jakiej odległości od epicentrum mają one miejsce oraz określić rząd wielkości ruchów tego typu. Analizy interferometryczne, które oparto na metodzie satelitarnej interferometrii różnicowej DInSAR na podstawie zobrazowań radarowych pochodzących z misji Sentinel pozwoliły na uzyskanie odpowiedzi na te pytania.

EN

Dynamic phenomena, both anthropogenic and natural, usually occur unexpectedly, at high speed. During such an event, changes in ground surface morphology become rapid. What is more, permanent ground monitoring in the areas of that transformations is usually not carried out. Therefore, the comprehensive description of the effects of such phenomena – especially after some time since the event took place – is difficult and often impossible. Nevertheless, the research on qualitative and quantitative characteristics of dynamic phenomena, the values and directions of surface movements induced by their occurrence play an important role. At present, the application of satellite radar interferometry in order to assess displacements caused by earthquakes became a pattern. However, the Sentinel mission, which is being run by the European Space Agency, has opened up a new opportunities of ground deformation monitoring, particularly in the areas affected by dynamic phenomena. The authors decided to investigate whether a mining induced tremor generates surface movements and what the range as well as the dynamism of those movements are. The use of differential radar satellite interferometry DInSAR based on the Sentinel imagery radars allowed us to deepen the investigation on the ground movements caused by mining related earthquakes.

5

Deformacje powierzchni terenu w aspekcie wycieku „Mina” w Kopalni Soli „Wieliczka”

Ulmaniec P., Paraszczuk K., Malinowska A., Hejmanowski R.

Przegląd Solny

|

2017

|

T. 13

15--23

PL

Naruszenie granicy złoża w poprzeczni Mina na IV poziomie kopalni skutkowało ujawnieniem się wycieku, a w kwietniu 1992 roku wdarciem wód. Spływ wód spowodował wykształcenie leja depresji i zjawisko sufozji. Woda wymywała materiał skalny, udrażniając i tworząc system szczelin oraz pustek, cyklicznie wypełniający się i opróżniający. Skutkiem tego procesu były pojawienie się niecki osiadań, a długotrwały drenaż utworów wodonośnych spowodował wyniesienie dużych ilości drobnego materiału skalnego. Zamknięcie wycieku w 2007r. spowodowało proces przywracania naturalnych warunków hydrogeologicznych. Skutkiem tego procesu było pojawienie się wypiętrzeń na powierzchni terenu. Wpływy obu tych procesów były od początku obserwowane w ramach badania deformacji powierzchni i górotworu metodami geodezyjnymi ale także przez pomiary zwierciadła wody w piezometrach. Analiza i interpretacja wyników tych badań doprowadziły do szeregu bardzo istotnych spostrzeżeń i wniosków. W niniejszym artykule przedstawiono tło obserwowanych zjawisk i wyniki wspomnianych.

EN

The mining operation close to the salt deposit boundary at Mine 4’s level resulted in water leakage the introduction of water (April 1992). Water flow caused the depression cone and mechanical suffosion on the terrain surface. Water washed out the rock material creating a system of gaps and voids. The result of this process was development of subsidence troughs, and long-term drainage of aquifers. Closing the water leak in 2007 caused the process of restoring natural hydrogeological conditions. The result of this process was the terrain uplift. The effects of both these processes were observed from the beginning as part of the surveying of terrain surface and rock deformation. The hydrological measurements of the water table in piezometers was also provided. The analysis and interpretation of the results of these studies has led to a number of very important observations and conclusions. This article presents the background of the observed phenomena and the premises for the future.

6

Rozważania nad dokładnością zobrazowań radarowych satelity Sentinel-1A wykorzystanych na terenach górniczych

Witkowski W. T., Malinowska A., Hejmanowski R.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 1

78--83

PL

Dwuletni okres najnowszej misji satelitarnej Europejskiej Agencji Kosmicznej pozwala na dokonanie pierwszych, głębszych analiz możliwości zastosowania zobrazowań radarowych dla celów wyznaczania przemieszczeń pionowych na terenach przekształconych. Satelita Sentinel-1A daje możliwości prowadzenia takich analiz w cyklu 12-dniowym. W artykule dokonano obszernego wprowadzenia w technologiczne aspekty przetwarzania satelitarnych zobrazowań radarowych. Następnie dokonano analizy okresowych zmian wysokościowych powierzchni terenu w latach 2015-2016 na terenie górniczym jednej z polskich kopalń głębinowych na bazie technologii DInSAR. Wykazano przydatność omawianej metodyki, jej względną wysoką dokładność w porównaniu z klasyczną niwelacją techniczną. Omówiono również ograniczenia prezentowanej metodyki, podając kierunki przyszłych badań w tym zakresie.

EN

The two-year period of the latest satellite mission of the European Space Agency provided images that support the analysis of ground vertical displacement in mining areas. Satellite Sentinel-1A gives the possibility to carry out such an investigation in the cycle of 12 days. In this paper a comprehensive introduction to the technological aspects of the processing of satellite images has been presented. The essential research was focused on the analysis of periodic vertical movements of the terrain surface located above underground mining operation from 2015 to 2016. The SAR images processing was performed based on DInSAR method. The research confirmed relative high accuracy of vertical points movement observed based on SAR images in comparison with the classical leveling. Not only high effectiveness of the presented method has been proved, but also limitation of that solution has been discussed. The authors summarize their achievement by giving directions for future research in this area.

7

Przestrzenna analiza międzypoziomowej migracji pustki poeksploatacyjnej w ujęciu probabilistycznym

Malinowska A., Guzy A., Ulmaniec P., Hejmanowski R.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 1

68--77

PL

W przypadku kopalń soli problem zachowania bezpieczeństwa w rejonie wyrobisk komorowych i na powierzchni terenu jest niezwykle złożony. Na przebieg procesu deformacji w górotworze solnym mają wpływ zarówno własności geomechaniczne różnych typów soli, jak i cały szereg czynników górniczych, geologicznych i hydrogeologicznych wpływających na potencjalne ryzyko wywołania zapadlisk czy deformacji ciągłych na powierzchni terenu. Przy tak złożonym zagadnieniu zasadnym i optymalnym rozwiązaniem wydaje się być wykorzystanie Systemów Informacji Geograficznej (GIS), które umożliwiają integrację wielu czynników i pozwalają na wyłonienie stref o szczególnym zagrożeniu zapadliskowym. Analizy przestrzenne zrealizowane w GIS pozwoliły na wyłonienie rejonów, w których wzajemny układ komór jest niekorzystny i w których wytężenia górotworu solnego mogłyby prowadzić do znacznego zaciskania się wyrobisk komorowych. W rejonach tych istnieje prawdopodobieństwo międzypoziomowej migracji pustki z poziomów niższych do wyższych. W badaniach opracowano koncepcję zintegrowanego systemu oceny zagrożenia złoża solnego opartego o funkcjonalność analityczną GIS w ujęciu estymacji prawdopodobieństwa międzypoziomowej migracji pustki poeksploatacyjnej.

EN

The problem of safety in historic salt mines is an extremely complex issue. The process of deformation in rock masses related not only to geomechanical properties of different types of salt, but also a whole range of mining, geological and hydrogeological factors affecting the potential risk of causing sinkholes or continuous deformation on the surface. With such a complex issue a reasonable and optimal solution seems to be the application of Geographic Information Systems (GIS), which support the integration of multiple factors. Spatial analysis carried out in GIS enables detection of the areas with unfavorable chambers distribution that could lead to increase strains in rock mass and significant tightening of the excavation chamber. In those areas there is a likelihood of cross-level void migration from low to high levels. A new concept of an integrated system of risk assessment salt deposits based on the analytical functionality of GIS in terms of the probability of cross-level void migration has been presented.

8

Analiza ruchów powierzchni terenu wynikających z konwergencji komór solnych przy wykorzystaniu zobrazowania radarowego satelity z misji Sentinel 1

Malinowska A., Guzy A., Witkowski W., Hejmanowski R., Ulmaniec P.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 5

24--31

PL

Problem optymalizacji pomiarów geodezyjnych na obszarach poddanych wpływom ciągłych deformacji powierzchni terenu wciąż stanowi wyzwanie. Pomiary ruchów powierzchni na terenach górniczych najczęściej wykonywane są przy wykorzystaniu klasycznych metod geodezyjnych, takich jak niwelacja, tachimetria czy pomiary GNSS. Technika pomiarowa jest dobierana w odniesieniu do dynamiki zjawiska, stopnia zagrożenia powierzchni terenu i potencjału finansowego, którym dysponuje zleceniodawca. Przekształcenia powierzchni terenu obserwowane są z pewnym opóźnieniem w stosunku do czasu prowadzenia wydobycia. Opóźnienie to wynika m.in. z warunków górniczo-geologicznych otoczenia złoża i jest zdecydowanie największe w przypadku prowadzenia wydobycia soli. Powolna konwergencja podziemnych wyrobisk powoduje osiadania powierzchni terenu dochodzące maksymalnie do kilku centymetrów rocznie. Pomiar tego typu deformacji wymaga wysokiej precyzji, a w przypadku intensywnego zagospodarowania powierzchni terenu, również znacznej gęstości sieci pomiarowej. Dlatego też, optymalnym rozwiązaniem wydaje się być wykorzystanie zobrazowań radarowych satelity Sentinel 1-A jako metody wspierającej monitoring przemieszczeń pionowych powierzchni terenu na terenach znajdujących się nad złożem solnym. Prezentowane badania dotyczyły analizy możliwości wykorzystania zobrazowania satelitarnego pochodzącego z misji Sentinel dla wsparcia monitoringu deformacji powierzchni terenu na obszarze miasta Wieliczka na bazie technologii DInSAR. Wynikiem przeprowadzonych analiz jest powierzchniowy rozkład rocznych przyrostów osiadań w okresie 2015-2016 nad konwergującymi wyrobiskami górniczymi. Otrzymane wyniki, poddane analizie dokładnościowej poprzez ich porównanie z pomiarami geodezyjnymi realizowanymi na liniach obserwacyjnych, potwierdziły bardzo wysoką dokładność pomiarów satelitarnych. Prowadzone badania pozwoliły na wyłonienie rejonów o największej dynamice ruchów pionowych, również w strefach, w których klasyczne pomiary geodezyjne nie są prowadzone.

EN

The geodetic measurements optimization problem plays still a crucial role in the mining areas affected by continuous ground deformation. Measurements of those movements are most frequently conducted by the use of the classical geodetic methods such as: levelling, tachymetry or GNSS. The measuring technique is selected with respect to the dynamics of the chosen phenomena, surface hazard degree, as well as the financial potential of the mining entrepreneur. Land surface changes caused by underground exploitation are observed with some delay due to mining and geological conditions of the deposit surroundings. This delay reaches the highest values in case of salt deposits extraction due to slow convergence process that implies ground subsidence maximum up to a few centimetres per year. Measurement of the deformation of this type requires high precision instruments or methods, and in the case of intensively developed urban areas, use of high density of benchmark network. Therefore, the best solution supporting the monitoring of vertical ground displacements in the areas located above the salt deposits seems to be the application of the Sentinel 1A radar imaging satellite system. The presented study involved the analysis of the possibility of applying satellite monitoring of surface deformation for Wieliczka town, using imaging radar from the Sentinel 1 mission. The outcome of the analysis - based on DInSAR technology - is the surface distribution of annual growth of settlements above mining excavations affected by the convergence process in the period of 2015-2016. Comparison of the results with levelling – which has been carried out on the benchmark network – confirmed the high accuracy of satellite observations. What is important, the studies allowed to identify the areas characterized by the greatest dynamics of vertical ground movements, also in the regions where classical geodetic measurements are not conducted.

9

Wykorzystanie metody odwrotnej w estymacji osiadań powierzchni terenu dla złóż soli

Hejmanowski R., Malinowska A. A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 3

179--200

PL

Modelowanie przemieszczeń i deformacji w rejonie kopalń soli napotyka na znaczne trudności ze względu na zmienne właściwości wytrzymałościowe soli, złożoną budowę morfologiczną złóż wysadowych, własności reologiczne soli. Te czynniki powodują, że wpływy eksploatacji złóż soli ujawniają się przez setki lat, a precyzyjne wyznaczenie przemieszczeń w danym, żądanym momencie i miejscu są obarczone większą niepewnością, niż w przypadku innych typów złóż kopalin stałych. Modelowanie numeryczne dobrze się sprawdza przy ograniczeniu obszaru modelu do jednej lub kilku komór. Większy zakres znacznie obniża potencjał dokładnościowy i wydajność obliczeniową tego typu modeli. Zastosowanie modeli stochastycznych pozwala na modelowanie 3D dla całego kompleksu wyrobisk, pod warunkiem precyzyjnej parametryzacji takiego modelu. W artykule omówiono sposób modelowania przemieszczeń i deformacji dla jednej z największych kopalń soli w Europie o objętości wyeksploatowanego złoża ponad 21 mln m3. Parametryzacja modelu stochastycznego możliwa była dzięki udokumentowanym wynikom pomiarów konwergencji wyrobisk i pomiarów wysokościowych na powierzchni. Zastosowanie inwersji niecki obniżeniowej w metodzie najmniejszych kwadratów pozwoliło na estymację optymalnych wartości parametrów modelu stochastycznego. Modelowanie prowadzone było przy wykorzystaniu modelu stochastycznego i dwuparametrycznej funkcji czasu, która pozwala uwzględnić czas konwergencji wyrobisk i czas przejścia zaburzenia (przemieszczeń) na powierzchnię terenu. Szczegółowe analizy warunków geologicznych, które przeprowadzono w trakcie badań pozwoliły również na uwzględnienie dewiacji niecki obniżeniowej w modelowanym obrazie pionowych ruchów powierzchni terenu. Jakościowe i ilościowe potwierdzenie poprawności estymacji wykazano w graficznym zestawieniu modelowanych i mierzonych wartości przemieszczeń pionowych, w ujęciu przestrzennym. Wykorzystany w ramach badań model znajduje zastosowanie w prognozowaniu przemieszczeń i deformacji dla dowolnych okresów, dla przyszłych projektów eksploatacji złoża soli.

EN

The modeling of strains and deformations in salt mine areas encounters considerable difficulties because of the varying strength properties of salt, the complex morphological build of dome deposits and the rheological properties of salt. These properties have impacted the development of salt extraction for hundreds of years and the fact that the accurate determining of strains in a given specified moment and place are burdened with high uncertainty. Numerical modeling is useful when the model is reduced to one or several salt chambers. A broader range of underground post mining void considerably lowers the accuracy and efficiency of the calculations of such models. Stochastic models allow for a 3D modeling of the entire mining complex deposit, provided the model has been parametrized in detail. The methods of strains and deformations modeling were presented on the example of one of the biggest salt mines in Europe, where a volume of over 21 million m3 of salt was extracted. The stochastic model could be parametrized thanks to the documented results of measurements of convergence of the underground mining panels and leveling on the surface. The use of land subsidence inversion in the least squares method allowed for estimating the optimum values of parameters of the model. Ground deformation modeling was performed using the two-parameter time function, which allows for a simulation to be carried out in time. In the simulation, the convergence of underground excavations and the transition in time the effects of convergence into ground subsidence was taken into account. The detailed analysis of the geological conditions lead to modeling deviation of the subsidence trough. The accuracy of the modeling results was qualitatively and quantitatively confirmed by a comparison ofthe modeled to measured values of the vertical ground movement. The scaled model can be applied in future mining extraction projects in order to predict the strains and deformations for an arbitrary moment in time.

10

Estimation of the parameters affecting the water pipelines on the mining terrains with a use of an adaptive fuzzy system

Malinowska A., Hejmanowski R., Rusek J.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 1

183--197

EN

The research presented in this paper is basically focused on two objectives. Firstly, the selection of parameters affecting the water supply network damage. The causes of failures were selected from a population of tens of breakdown cases and then classified in view of their importance. Secondly, attention was paid to the selection of the most suitable linguistic model which could be commonly used for selecting factors which generate failures. Finally a Mamdani-based model could be worked out as a system possessing best generalization qualities. This model can create bases for an adaptative decision system which can show the type of water supply-sewage network, depending on continuous surface strains due to the mining activity.

PL

Badania zaprezentowane w artykule miały dwa zasadnicze cele. Pierwszym z nich była selekcja czynników wpływających na awarie sieci wodociągowej zlokalizowanej na terenie górniczym. Analizując czynniki wyselekcjonowane z populacji kilkudziesięciu przypadków awarii, dokonano ich klasyfikacji pod względem istotności. Drugim celem był wybór najbardziej odpowiedniego modelu lingwistycznego, który mógłby być powszechnie stosowany dla celów selekcji czynników wywołujących awarie. Ostatecznie badania pozwoliły na wyłonienie modelu bazującego na wnioskowaniu według reguły Mamdani jako systemu cechującego się najlepszymi własnościami generalizacyjnymi. Model ten może być podstawą decyzyjnego systemu adaptacyjnego pozwalającego na wskazanie typu uszkodzeń sieci wodno-kanalizacyjnej w zależności od ciągłych deformacji powierzchni terenu wynikających z eksploatacji górniczej.

11

Suitability assessment of artificial neural network to approximate surface subsidence due to rock mass drainage

Hejmanowski R., Witkowska H.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 2

101--107

EN

Based on the previous studies conducted by the authors, a new approach was proposed, namely the tools of artificial intelligence. One of neural networks is a multilayer perceptron network (MLP), which has already found applications in many fields of science. Sequentially, a series of calculations was made for different MLP neural network configuration and the best of them was selected. Mean square error (MSE) and the correlation coefficient R were adopted as the selection criterion for the optimal network. The obtained results were characterized with a considerable dispersion. With an increase in the amount of hidden neurons, the MSE of the network increased while the correlation coefficient R decreased. Similar conclusions were drawn for the network with a small number of hidden neurons. The analysis allowed to select a network composed of 24 neurons as the best one for the issue under question. The obtained final answers of artificial neural network were presented in a histogram as differences between the calculated and expected value.

12

Wykorzystanie urządzeń mobilnych w prognozowaniu deformacji

Hejmanowski R., Kwinta A., Młynarczyk J., Patykowski G.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 12

3--9

PL

Artykuł dotyczy zastosowania nowoczesnych technologii teleinformatycznych w programowaniu szkód. Urządzenia mobilne coraz częściej stają się narzędziami wykorzystywanymi w pracach inżynierskich. W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania urządzeń mobilnych w prognozowaniu szkód. Zrealizowane zostały dwie aplikacje, które mogą stanowić element rozwiązań informatycznych stosowanych w zakresie szkód górniczych przez KGHM Polska Miedź S.A.

EN

The subsidence and strains caused by underground mining has been predicted and analyzed for years by mining companies. This analysis should be used to protect the private properties and technical infrastructure in mining areas. The presented paper deals with the issues of land subsidence prediction regarding to computer software development. Authors proposed using some mobile devices to predict the subsidence components or to download their values directly from the servers. Two computer applications were presented and discussed in the paper. The possibilities of the mobile devices in assessment of mining induced damages were introduced on the case study in copper ore mining area.

13

An analysis of the interaction during simultaneous use of copper ore and salt deposits in the LGOM mines with regard to displacement and deformation of rock mass

Popiołek E., Kłeczek Z., Niedojadło Z., Hejmanowski R., Skobliński W., Sopata P., Stoch T., Wójcik A.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 2

535--548

EN

Excavation of the two bedded deposits of mineral resources in a small vertical distance may causa additional increased mining risks (rock mass deformation, rock bursts and mining tremors, threat to land surface). This paper considers the impact of excavation of the copper ore deposit on the bed of rock salt located above it and the opposite, in terms of displacements and deformations. We used the theoretical models of processes verified by previous in situ observations in the mines of the Legnica-Głogów Copper Mining District. We analysed the potential for reducing the risks, among others, through coordination of mining works.

PL

W przypadku występowania w górotworze dwóch różnych, pokładowych złóż surowców mineralnych, szczególnie przy niewielkiej ich odległości pionowej, powstaje konieczność analizy wzajemnego oddziaływania eksploatacji górniczej tych złóż. W pracy dokonano analizy przemieszczeń i deformacji w górotworze i na powierzchni terenu przy równoczesnym prowadzeniu tych eksploatacji. Wskazano działania minimalizujące wzajemne oddziaływania w odniesieniu do prowadzenia działalności górniczej w kopalniach Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego. Główne zagrożenia występujące w LGOM to: przemieszczenia i deformacje górotworu związane z tworzeniem pustek poeksploatacyjnych, wywołujące w efekcie ruchy górotworu powodujące zagrożenia dla wyrobisk górniczych oraz powierzchni terenu i obiektów, jako wynik tworzenia się poeksploatacyjnych niecek obniżeniowych, wstrząsy górnicze i tąpania wynikające z koncentracji naprężeń w skałach otaczających wyrobiska górnicze i nagłego wyładowania uprzednio nagromadzonej energii sprężystej (wpływy dynamiczne). W pracy rozważano pierwsze zagrożenie, drugie będzie przedmiotem oddzielnej publikacji autorów. Po schematycznym przedstawieniu warunków geologiczno-górniczych (rozdz.2) rozważono oddziaływanie eksploatacji złoża rud miedzi na wyrobiska wykonane w złożu soli kamiennej. Rozważania te oparto o prognozy przemieszczeń i deformacji prowadzone na bazie dobrze zweryfikowanej w warunkach LGOM teorii B. Budryka - S. Knothego. Wykorzystano też własne wieloletnie doświadczenia z kształtowania się pól przemieszczeń i odkształceń na powierzchni terenu, w górotworze i szybach górniczych. Na rysunku 4.1 przedstawiono przewidywany rozkład odkształceń poziomych i pionowych na wybranym poziomie nad złożem rud miedzi. Na poziomie złoża soli mogą wystąpić przemieszczenia i deformacje o wartościach: obniżenia Wmax do 1,9 m odkształcenia poziome εmax do 9,5 mm/m odkształcenia pionowe εz max do 5,5 mm/m nachylenia Tmax do 10,0 mm/m przemieszczenia poziome Umax do 0,65 m. Są to znaczne wartości wskaźników deformacji, nie powinny one jednak w istotny sposób wpłynąć na stateczność wyrobisk solnych. Może natomiast nastąpić wzrost konwergencji wyrobisk czy też wzmożone odspajanie warstw solnych. W kolejnym etapie rozważano wpływ wyrobisk w złożu soli kamiennej na wyrobiska eksploatacyjne w złożu rudy. Po szczegółowych analizach stwierdzono, że istnieje pewne zagrożenie zmian warunków stropowych w złożu rudy miedzi, jeżeli odległość pionowa pomiędzy stropem wyrobisk w tym złożu a spągiem najniższego poziomu wyrobisk solnych będzie mniejsza od 70 m. Istotniejsze zagrożenie wystąpi jeżeli odległość pionowa wyrobisk będzie mniejsza od 50 m (rys. 3). Aktualne projekty eksploatacji złoża rudy miedzi i złoża soli w polu Bądzów wskazują, że do 2016 roku, a praktycznie nawet do 2021 roku, eksploatacja złoża soli nie powinna stanowić istotniejszego zagrożenia dla wyrobisk rudnych. W prognozach dla powierzchni terenu wykorzystano system prognozowania MODEZ autorstwa R. Hejmanowskiego. Z prognozy wynika, że wpływy eksploatacji złoża rud miedzi wywołają na powierzchni terenu, w rejonie nad przygotowywanym do wybierania złożem soli „Bądzów”, obniżenia o wartości do 1,9 m a kategoria terenu górniczego nie powinna być wyższa od II-giej. Jeżeli uwzględnić równoczesną eksploatacje złoża soli w maksymalnie możliwym zakresie, to obniżenia terenu mogą wzrosnąć do ponad 4 m. Nastąpi to jednak nie prędzej niż po 100 latach a proces obniżeń i deformacji będzie łagodny i tylko w znikomym stopniu zagrażający obiektom na powierzchni terenu. Z rozważań wynikają następujące zalecenia dla ograniczenia szkodliwego wzajemnego oddziaływania eksploatacji rud miedzi i złoża soli kamiennej: nie prowadzić jednoczesnej eksploatacji w zasięgu występowania wzajemnych wpływów, określić wielkości optymalnego wydobycia rudy miedzi w rejonie oddziaływania i wpływów tej eksploatacji na stan wytężenia zalegającego powyżej złoża soli kamiennej, uwzględniać prognozy aktywności sejsmicznej wzbudzonej eksploatacją rud miedzi a w szczególności jej wpływu na wyrobiska solne. Na zakończenie Autorzy zalecają kontynuowanie monitoringu wzajemnych oddziaływań eksploatacji złoża rudy miedzi i złoża soli kamiennej, co pozwoli na dalszą weryfikację rozważań teoretycznych. Szczególnie zaleca się rozszerzenie zakresu obserwacji o pomiary przemieszczeń bezwzględnych w wyrobiskach solnych a także ich konwergencji w czasie.

14

Kinematyka konwergencji górotworu solnego oraz przemieszczeń punktów w rejonie szybu Kinga KS „Wieliczka” S.A.

Hejmanowski R., Malinowska A., Obyrn K. d'

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

51--55

PL

Pomiary konwergencji stosowane są w górotworze celem badania i lokalizacji miejsc szczególnie zagrożonych naprężeniami występującymi wskutek koncentracji eksploatacji w danym rejonie lub szczególnych właściwości geologicznych górotworu. Wyniki takich pomiarów mają zatem kluczowe znaczenie dla oceny zagrożeń geomechanicznych w kopalniach głębinowych. Stanowią również podstawę dla budowy i estymacji parametrów modeli teoretycznych. Analiza wyników pomiarów konwergencji w odniesieniu do całego masywu naruszonego górotworu jest niezwykle złożona i może być obarczona znacznymi błędami. Zebrano i przeanalizowano wyniki wieloletnich wysokościowych pomiarów geodezyjnych. Zgromadzono także wyniki dostępnych pomiarów konwergencji z kilku komór solnych. W artykule podjęto próbę prowadzenia analizy łącznie z oceną ruchów punktów wysokościowych w wyrobiskach kopalnianych i rurze szybowej. Analiza przestrzenna zestawiająca całość wyników z sytuacją górniczo-geologiczną pozwala na łatwiejsze i obarczone mniejszą niepewnością wnioskowanie. Tego typu analizy pozwalają na lokalizację związków przyczynowo-skutkowych pomiędzy konwergencją komór a przemieszczeniami punktów, a tym samym na lokalizację zagrożonych rejonów kopalni. Wdrożenie geograficznych systemów informacyjnych (GIS) pozwoliło na wykazanie celowości tego typu analiz.

EN

One of the main goals of convergence measurements in underground mining is assessing the risks related to caves deformations. Those deformations might be caused by the concentration of mining activities in a given region or by specific geological conditions. The results of such measurements are crucial for assessing the stability of caves in underground mines. The results of measurements are also used for improving the parameters and accuracy of theoretical models. The analysis of the convergence measurements and underground leveling is an extremely complex process, burdened with significant error. The results of the leveling and convergence measurements were gathered in the database. The presented research was focused on the analysis of the movements in mine chambers and in the shaft. The spatial analysis based on mining and geological factors can be used for defining the cause-and-effect relationships between the convergence of the chambers and the displacements of the measurement point. In this way the endangered areas could be established. Implementing of the geographical information systems (GIS) in the research enabled to work out complex analysis.

15

Badania i prognoza deformacji górotworu w rejonie szybu Św. Kingi w Kopalni Soli „Wieliczka”

Hejmanowski R., Malinowska A., Obyrn K. d', Ulmaniec P., Kwinta A.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 8

150--156

PL

Przedmiotem artykułu są wyniki badań rozwoju ciągłych deformacji górotworu w rejonie szybu Św. Kingi w Kopalni Soli „Wieliczka” S.A.,w całym okresie istnienia szybu, tj od drugiej połowy XIX w. Ze względu na to, że szyb pierwotnie nie podlegał monitoringowi geodezyjnemu, badania zostały wsparte wynikami obliczeń modelowych. Wyniki obliczeń skonfrontowano dla okresu po 1985 r. (pierwsze pomiary geodezyjne w rurze szybowej) z wynikami pomiarów wysokościowych. Zgodność wyników modelowania i pomiarów pozwoliła na objęcie górotworu w rejonie szybu prognozą na okres 25 i 50 lat. Zaprezentowane analizy pozwoliły ocenić dotychczasowe zagrożenia wzdłuż rury szybowej. Wyniki prognozy dają możliwość odpowiednio wczesnego projektowania ewentualnych prac profilaktycznych w obudowie szybowej, jak również zabezpieczeń w komorach zlokalizowanych w rejonie szybu. Efektem wykonanych badań będzie zapewnienie informacji o warunkach stabilności szybu w perspektywie kolejnych 50 lat.

EN

The results of the prognosis of continuous deformation in the region of the St. Kinga Shaft in Salt Mine “Wieliczka” SA have been presented. The prognoses were performed over the shaft lifetime (from the second half of the 19th century until 2013). The shaft has been measured since 1985 but deformations in that region occurred earlier. That is why the estimation of the total deformation around the shaft was reprognosed for the period preceding the year 1985. The results of the reprognosis were confronted with the results of measurements done in the shaft after 1985. Basing on the reprognosis and measurement results one could predict deformation that might have occurred around the shaft within 25 and 50 years. Current threats around the shaft could be assessed on the basis of the presented analyses. Besides, the reinforcement of the shaft could be designed and protection plans worked out for chambers located in the region of the shaft. The result of the calculations provided information on the stability conditions of the shaft for the next 50 years.

16

Analiza awaryjności sieci wodociągowej w świetle rozkładu ciągłych deformacji powierzchni terenu w czasie

Hejmanowski R., Malinowska A., Szadziul M.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 1

23--30

PL

Przewidywanie miejsc newralgicznych z punktu widzenia zagrożenia awariami wywołanymi przez deformacje powierzchni jest niezwykle utrudnione. Prognozy deformacji wykonywane są przede wszystkim dla głównych rurociągów magistralnych, a także rurociągów o specjalnym znaczeniu. Ich wyniki skłaniają często do przeskalowania nakładów na działania profilaktyczne w rurociągach. Autorzy postawili w artykule pytanie o możliwość globalnej oceny zagrożenia uszkodzeniami całej sieci w danym rejonie. Taka globalna analiza wykonywana w fazie prognozy deformacji pozwalałaby na wskazanie odcinków sieci, na których należy skoncentrować działania profilaktyczne przed i w trakcie prowadzenia projektowanej eksploatacji górniczej. Można by docelowo wdrożyć zasady oceny zagrożenia sieci pozwalające na optymalizację ryzyka inwestycyjnego.

EN

Pipelines network in the mining areas consist of pipes of different ages and different material structure. Before mining the technical condition of the pipelines is unknown. So prediction of the hazard of the damage caused by mining is extremely difficult. In general, protection of the pipelines is reduced to the fixing of damaged parts of the pipelines. Surface deformation prognosis are primarily done for the major pipelines and pipelines of special meaning. The results of the prognosis often tend to overestimate the prevention effort in protection of the pipelines. The authors made an attempt to answer the questions about the possibility of the global damage hazard estimation in the whole pipeline network. The aim of the global analysis is the indication of network segments which need to be protected or reinforced during mining operation. There is a chance of implementing the principles of the pipeline risk assessment in optimization of the investment risk.

17

Wpływ odwodnienia górotworu węglowego na osiadanie powierzchni terenu

Hejmanowski R., Sopata P., Stoch T., Wójcik A., Witkowski W. T.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 8

38--43

PL

Odwodnienie górotworu podczas prowadzenia robót górniczych jest przyczyną przemieszczeń terenu, zaliczanych do tzw. pośrednich skutków eksploatacji. Te przemieszczenia kształtują się w formie niecki obniżeniowej. Zasięg takiej niecki obniżeniowej jest zazwyczaj znacznie większy niż zasięg wpływów bezpośrednich eksploatacji górniczej. Istnieje możliwość wydzielenia przemieszczeń odwodnieniowych od globalnych przemieszczeń pionowych obserwowanych na terenach górniczych. Pozwala to na ocenę rzeczywistych, bezpośrednich wpływów, estymację parametrów modelu Knothego, a w konsekwencji poprawę dokładności prognozowania deformacji. W artykule omówiono technologię prowadzenia analiz prowadzących do tego rezultatu. Analizę przeprowadzono na przykładzie LW „Bogdanka” S.A.

EN

Drainage of rock mass during mining operations leads to the displacements of surface area. The resulting effects are considered as indirect impact of exploitation on the surface. These movements are formed in a subsidence trough. Range of the subsidence trough is usually much larger than the range of direct impacts of mining. There is a possibility to separate the drainage displacements from global vertical displacements which are observed in mining areas. It allows to determine real direct impacts, estimate the Knothe's model parameters, and, consequently, to improve the accuracy of the surface deformation prediction. This paper presents successive stages of the research that led to this result. The analysis was carried out on data from Bogdanka SA coal mine.

18

Forum dyskusyjne mierniczych górniczych 19-20 kwietnia 2012 KOZIEGŁOWY (Komunikat)

Hejmanowski R., Sieradzy K.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2013

|

nr 2

29-31

19

Opis niestacjonarnego procesu deformacji wywołanego eksploatacją złóż rud miedzi

Hejmanowski R., Kwinta A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 9

581-586

PL

W artykule przedstawiono funkcje czasu służące do prognozowania deformacji wywołanych eksploatacją górniczą. Przedstawiono wyniki badań dotyczących kształtowania się niestacjonarnego procesu deformacji w warunkach eksploatacji rud miedzi. Analizę procesu deformacji przeprowadzono na przykładzie jednego z rejonów eksploatacji na terenie LGOM. W trakcie przeprowadzonych badań i analiz określono przybliżone parametry przebiegu procesu deformacji w czasie. Wyznaczone wartości parametrów stosuje się do prognozowania wskaźników deformacji w warunkach LGOM.

EN

This paper presents functions of time used to prediction the deformation caused by underground mining. The results of studies on the formation of non-stationary deformation process under conditions of copper ore mining. The analysis of the deformation process was carried out on the example of one exploitation area in LGOM. During the research and analyzes indicated the approximate parameters of the deformation process in time. This parameters values are used to predict the deformation caused by underground mining in LGOM.

20

Aktualizacja rzeźby terenu górniczego oparta na pomiarach GPS-RTK

Hejmanowski R., Sopata P., Stoch T., Wójcik A.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 8

154--159

PL

Obserwowany obecnie rozwój metod i technik pozyskiwania informacji o terenie górniczym stwarza coraz to większe możliwości opisu i prezentacji zachodzących na nim zmian. Jednym z podstawowych problemów występujących w rejonach podziemnej eksploatacji górniczej jest zmiana morfologii powierzchni terenu w wyniku zjawiska jej osiadania. W związku z tym, w przypadku numerycznych modeli terenu opracowanych dla terenów górniczych, zachodzi konieczność dokonywania ich okresowej aktualizacji. W referacie przedstawiono koncepcję wykorzystania pomiarów geodezyjnych, zrealizowanych na zamarkowanych punktach terenowych metodą GPS-RTK oparty na sieci stacji referencyjnych ASG-EUPOS, do celów zaktualizowania NMT, sporządzonego dla terenu górniczego LW „Bogdanka” S.A.

EN

The currently observed development of methods and technologies of gathering information about the mining area creates new possibilities for the description and presentation of changes coming into being in the area. One of the basic problems occurring in underground exploitation regions is the change of morphology of terrain surface as a result of the subsidence phenomenon. Therefore there occurs the necessity to perform periodical updating of numerical terrain models developed for mining areas. The paper presents the concept to apply geodetic surveys realized by means of the GPS-RTK method basing on a network of reference stations ASG-EUPOS aiming at Digital Elevation Model updating, performed for the mining area of the “Bogdanka” SA mine.