Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Multi-objective optimization of stope structure parameters in broken rock conditions using grey relational analysis

Chen S., Wu A., Wang Y., Cheng X.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 2

269--282

EN

In order to optimize the stope structure parameters in broken rock conditions, a novel method for the optimization of stope structure parameters is described. The method is based on the field investigation, laboratory tests and numerical simulation. The grey relational analysis (GRA) is applied to the optimization of the stope structure parameters in broken rock conditions with multiple performance characteristics. The influencing factors include stope height, pillar diameter, pillar spacing and pillar array pitch, the performance characteristics include maximum tensile strength, maximum compressive strength and ore recovery rate. The setting of influencing factors is accomplished using the four factors four levels Taguchi experiment design method, and 16 experiments are done by numerical simulation. Analysis of the grey relational grade indicates the first effect value of 0.219 is the pillar array pitch. In addition, the optimal stope structure parameters are as follows: the height of the stope is 3.5 m, the pillar diameter is 3.5 m, the pillar spacing is 3 m and the pillar array pitch is 5 m. In-situ measurement shows that all of the pillars can basically remain stable, ore recovery rate can be ensured to be more than 82%. This study indicates that the GRA method can efficiently applied to the optimization of stope structure parameters.

PL

W pracy zaproponowano nową metodę optymalizacji parametrów struktury przodka wybierkowego prowadzonego w warunkach pękania skał. Metoda opiera się na badaniach terenowych, wykorzystuje także badania laboratoryjne oraz symulacje numeryczne. Do optymalizacji parametrów struktury przodka wybierkowego prowadzonego w warunkach pękania skał dla wielu wariantów charakterystyki górotworu wykorzystano ‘szarą’ analizę relacyjną (GRA – Grey Relational Analysis). Uwzględnione czynniki wpływu to wysokość przodka, średnica filarów, rozstaw filarów, rozmieszczenie filarów oraz charakterystyki górotworu: maksymalna wytrzymałość na rozciąganie oraz ściskanie oraz uzysk rudy. Ustawienia czynników wpływu dokonano z wykorzystaniem czterech czynników i dla czterech poziomów wg metody Taguchi planowania eksperymentów; ponadto 16 eksperymentów wykonano z wykorzystaniem symulacji numerycznych. Wyniki ‘szarej’ analiza relacyjnej wskazują, że wartość efektywna dla pierwszego z czynników, czyli rozmieszczenia filarów, wyniosła 0.219. Ponadto, otrzymano następujące optymalne parametry przodka: wysokość przodka 3.5 m; średnica filarów 3.5 m, rozstęp pomiędzy filarami 3 m, rozciągłość filarów 5 m. Pomiary przeprowadzone in situ wykazały, że wszystkie filary zasadniczo powinny zachować stabilność, a uzysk rudy przekroczyć może 82%. Wyniki wskazują, że ‘szara’ analiza relacyjna może być z powodzeniem wykorzystywana do optymalizacji parametrów struktury przodka wybierkowego.

2

Sygnały odkształcenia i pękania skał solnych w badaniach laboratoryjnych i obserwacjach in situ

Kortas G.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

54--67

PL

Praca przedstawia zjawisko odkształcania i pękania skał solnych rozpoznane w laboratoryjnych testach wytrzymałości i pełzania oraz w obserwacjach przemieszczeń stropu komór, konwergencji wyrobisk i deformacji calizn w podziemnych polskich kopalniach soli. W teście doraźnego ściskania sygnały pękania próbek skał powiązane są ze wzrostem odkształceń objętościowych i pojawiają się, gdy naprężenia różnicowe przekraczają długotrwałą wytrzymałość. W testach pełzania zaznacza się zmianą parametrów funkcji pełzania (5), rys. 4. Rozwój spękań w caliznach solnych in situ identyfikowany może być poprzez rejestrację emisji akustycznej, a istniejących szczelin poprzez określanie składowych płaskiego tensora odkształcenia (rys. 6). Przedstawiono i omówiono obserwacje pełzania skał solnych w stropach komór obserwowane czujnikami przemieszczeń (rys. 7 – 10), wskazując na przejawy pokonywania tarcia statycznego i dynamicznego w procesie długotrwałego ruchu przemieszczeń stropu wyrażanych funkcją potęgową czasu. Przedstawiono przejawy sezonowych zmian prędkości pełzania powiązanych ze zmianą wilgotności powietrza kopalnianego (rys. 11) oraz rejestracją obwału skał stropowych (rys. 12). Wskazuje się, że obserwacje konwergencyjnego zaciskania wyrobisk tylko pośrednio służyć mogą sygnalizacji pękania skał ze względu na trudność rozdzielenia ruchu spągowego od stropowego. Poprzez określanie konwergencji objętościowej obserwacje te rejestrują deformacje calizn w szerszym otoczeniu obserwowanych wyrobisk oraz ujawniają długookresowe trendy ruchu górotworu (rys. 14 i 15). Przeglądy wizualne calizn, pomiary przemieszczeń, konwergencji pustek, deformacji calizn, pomiary geofizyczne i obliczeniowa analiza geomechaniczna, każdy sam w sobie nie jest rozstrzygający dla określania zagrożenia i oceny stanu bezpieczeństwa geomechanicznego. Współuczestniczenie tych działań i analiz jest właściwą praktyką. Wskazano na potrzebę identyfikowania sygnałów pękania skał solnych dla oceny zagrożenia obwałem i nadmiernymi deformacjami. Przeprowadzona analiza i wynikające z niej wnioski są szczególnie istotne dla rozpoznania warunków bezpieczeństwa w zabytkowych kopalniach soli w Polsce, w których liczba turystów wzrosła w 2014 r. do 1.5 mln. osób.

EN

This paper presents the phenomenon of salt rock strain and fracture diagnosed in laboratory endurance and creep tests as well as through observations of chamber roof displacements, excavation convergence and deformation of virgin soils in the underground Polish salt mines. In a compression test the signals of rock sample fracture are connected with the rise in dilatational strain and occur when differential tensions have exceeded long-term strength. In creep tests the change in parameters of creep function is marked (5), fig. 4. The development of cracks in salt soils in situ may be identified by recording acoustic emission while the existing fissures – by determining the components of the flat deformation tensor (fig. 6). Observations of salt rocks creeping in chamber roofs by use use displacement sensors (fig. 7 – 10) were made, indicating the signals of overcoming static and dynamic friction in the process of long-lasting movement of the roof expressed in terms of power function of time. The signals of seasonal fluctuation in creeping velocity were presented which are connected with the change in humidity of mine air temperature (fig. 11) and recording of roof fall (fig. 12). It is indicated that obserwetations of excavation convergence may be a symptom of rock fracture indirectly only, due to the difficulty of seperating the floor movement from the roof movement. Through the determination of volumetric convergence, the observations register deformation of soils in the wider area of the monitored excavations and demonstrate longstanding trends of the rock mass movements (fig. 14 and 15). Inspections of undisturbed soils, measurements of movements, cavern convergence, undisturbed soils deformations, geophysical measurements and computational geomechanical analysis, are not conclusive for every single one to determine threats and the state of geomechanical safety. Coexistence of those actions and analyses is a proper practice. The need of identification of the signals of salt rock fracturing for the evaluation of roof fall hazard and excessive deformations was indicated. The analysis and conclusions are particularly important for the identification of safety conditions in the monumental Polish salt mines, with continuously growing number of visitors and tourists up to 1.5 mln in 2014.

3

Wpływ wysokich ciśnień i temperatur na charakter deformacji piaskowców ciężkowickich w testach obciążania

Dziedzic A.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 5

295–-300

EN

The paper presents the results of loading tests conducted on samples of the Ciężkowice sandstones, hydrocarbon collectors within the Outer Carpathians, at variable pressures (P) and temperatures (T), by modeling orogen conditions down to about 3.5 km below the surface. The studies show that the confining pressure (P) and temperature (T) influence the deformation process and the destruction character in the studied rocks. Analysis of differential stress - deformation curves and the distinguished deformation phases have shown that increase of P and T causes a smaller contribution of the compaction phase, a wider range of the elastic deformation and the presence and increase of the stable cracking phase. Non-stable cracking, initiated by the threshold of absolute dilatancy, with increase of pressure and temperature decreases its contribution in the total differential strain (1–3)max with 70% at atmospheric pressure and room temperature to slightly above 10% for P and T corresponding to values at the depth of 3 km below the surface. These changes influence the destruction of the rock material, which from gentle, controlled cracking at low pressures and temperatures passes into rapid, violent destruction at high P and T levels.

4

A bonded particle model for analysis of the flaw orientation effect on crack propagation mechanism in brittle materials under compression

Manouchehrian A., Sharifzadeh M., Marji M. F., Gholamnejad J.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 1

40--52

EN

In this paper, implementation of a bonded particle model (BPM) using PFC2D was proposed to study the effect of the flaw orientation on the crack propagation mechanism in brittle materials such as rocks under various compressive loads. For this purpose, several pre-cracked rock specimens with different orientation of flaw under uniaxial and biaxial loads were modeled in PFC2D (bonded particle model) and crack propagation processes were monitored. According to the results, by varying the flaw inclination angle (β), two types of the secondary crack propagation mechanism were detected. Also, it was concluded that the confinement stress affected the crack initiation and propagation mechanism and the increase of it made the crack initiation angle steeper.

5

Study of Ground Response Curve (GRC) based on a damage model

Molladavoodi H.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 3

655--672

EN

Analysis of stresses and displacements around underground openings is necessary in a wide variety of civil, petroleum and mining engineering problems. In addition, an excavation damaged zone (EDZ) is generally formed around underground openings as a result of high stress magnitudes even in the absence of blasting effects. The rock materials surrounding the underground excavations typically demonstrate nonlinear and irreversible mechanical response in particular under high in situ stress states. The dominant cause of irreversible deformations in brittle rocks is damage process. One of the most widely used methods in tunnel design is the convergence-confinement method (CCM) for its practical application. The elastic-plastic models are usually used in the convergence-confinement method as a constitutive model for rock behavior. The plastic models used to simulate the rock behavior, do not consider the important issues such as stiffness degradation and softening. Therefore, the use of damage constitutive models in the convergence-confinement method is essential in the design process of rock structures. In this paper, the basic concepts of continuum damage mechanics are outlined. Then a numerical stepwise procedure for a circular tunnel under hydrostatic stress field, with consideration of a damage model for rock mass has been implemented. The ground response curve and radius of excavation damage zone were calculated based on an isotropic damage model. The convergence-confinement method based on damage model can consider the effects of post-peak rock behavior on the ground response curve and excavation damage zone. The analysis of results show the important effect of brittleness parameter on the tunnel wall convergence, ground response curve and excavation damage radius.

PL

Analiza naprężeń i przemieszczeń powstałych wokół otworu podziemnego wymagana jest przy szerokiej gamie projektów z zakresu budownictwa lądowego, inżynierii górniczej oraz naftowej. Ponadto, wokół otworu podziemnego powstaje strefa naruszona działalnością górniczą wskutek oddziaływania wysokich naprężeń, nawet w przypadku gdy nie są prowadzone prace strzałowe. Reakcja materiału skalnego znajdującego się w otoczeniu wyrobisk podziemnych jest zazwyczaj procesem nieliniowym i nieodwracalnym, zwłaszcza w stanach wysokich naprężeń in situ. Główną przyczyną nieodwracalnych odkształceń skał kruchych jest pękanie. Jedną z najczęściej stosowanych metod w projektowaniu tuneli (wyrobisk podziemnych) jest metoda konwergencji i zamknięcia, popularna ze względu na zakres zastosowań. Metoda ta zazwyczaj wykorzystuje modele sprężysto- plastyczne, jako konstytutywne modele zachowania skał. Modele plastyczne wykorzystywane dotychczas do symulacji zachowania skał nie uwzględniają pewnych kluczowych aspektów, takich jak obniżenie sztywności czy rozmiękczanie. Dlatego też zastosowanie konstytutywnych modeli w metodzie konwergencji i zamknięcia jest sprawą kluczową przy projektach obejmujących struktury skalne. W pracy tej omówiono podstawowe założenia modelu continuum uszkodzeń i spękań. Zaimplementowano wielostopniową procedurę do badania tunelu o przekroju kolistym znajdującego się pod polem naprężeń hydrostatycznych, przy wykorzystaniu modelu pękania górotworu. Krzywą odpowiedzi gruntu oraz promień strefy naruszonej wybieraniem obliczono przy wykorzystaniu izotropowego modelu uszkodzeń. Metoda konwergencji i zamykania oparta na tym modelu uwzględnia zachowanie skał po wystąpieniu szczytowych naprężeń i powstaniu strefy naruszonej wybieraniem. Analiza wyników wykazała znaczny wpływ parametrów związanych z kruchością na konwergencję ścian wyrobiska, kształt krzywej odpowiedzi gruntu oraz promień strefy naruszonej wybieraniem.

6

Prediction of backbreak in open pit blasting by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System

Bazzazi A. A., Esmaeili M.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 4

933--943

EN

Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) is powerful model in solving complex problems. Since ANFIS has the potential of solving nonlinear problem and can easily achieve the input-output mapping, it is perfect to be used for solving the predicting problem. Backbreak is one of the undesirable effects of blasting operations causing instability in mine walls, falling down the machinery, improper fragmentation and reduction in efficiency of drilling. In this paper, ANFIS was applied to predict backbreak in Sangan iron mine of Iran. The performance of the model was assessed through the root mean squared error (RMSE), the variance account for (VAF) and the correlation coefficient (R2) computed from the measured of backbreak and model-predicted values of the dependent variables. The RMSE, VAF, R2 indices were calculated 0.6, 0.94 and 0.95 for ANFIS model. As results, these indices revealed that the ANFIS model has very good prediction performance.

PL

Adaptywny system wnioskowania wykorzystujący elementy sieci neuronowych i logiki rozmytej (ANFIS) stanowi potężny narzędzie do rozwiązywania złożonych problemów. Ponieważ model ANFIS może być wykorzystywany do rozwiązywania problemów nieliniowych i umożliwia wygodne przedstawienie problemu w formie: wejście - wyjście, jest idealnym narzędziem do rozwiązywania problemów związanych z prognozowaniem. Pękanie skał w odkrywce jest jednym z niekorzystnych skutków prowadzenia prac strzałowych, powoduje niestabilność ścian, uszkodzenia maszyn i urządzeń, nieodpowiednią fragmentację skał oraz prowadzi do obniżenia efektywności wierceń. W pracy przedstawiono zastosowanie systemu ANFIS do prognozowania pękań skał w kopalni rud żelaza w Sangan (Iran). Działanie modelu zbadano na podstawie wartości błędu średniokwadratowego (RMSE), wariancji (VAF) i współczynnika korelacji (R2) obliczonego na podstawie pomiarów pęknięć skał i wartości uzyskanych z modelowania. Wartości wskaźników RMSE, VAF i R2 obliczonych przy użyciu modelu ANFIS wynoszą odpowiednio 0.6, 0.94 i 0.95. Wielkości te wyraźnie potwierdzają wysoką skuteczność modelu.

7

Matematyczny opis procesu pękania górotworu na podstawie detekcji emisji sejsmicznej

Cianciara A.

Przegląd Górniczy

|

2010

|

T. 66, nr 6

37-41

PL

W artykule tym przedstawiono modele matematyczne procesów pękania górotworu. Rozmiary zdarzeń oceniane są na podstawie energii matematycznej zjawisk sejsmicznych, natomiast omawiane odstępy czasu między kolejnymi zjawiskami podlegają bezpośrednim pomiarom. Omawiane cechy emisji mają charakter probabilistyczny i traktowane są jako zmienne losowe. W pracy przedstawiono modele rozkładów statystycznych tych cech oraz sposoby ich identyfikacji na podstawie rejestrowanego strumienia emisji. Stanowi to podstawę do badania procesów pękania i umożliwia zastosowania praktyczne. Z pośród wielu możliwych zastosowań przedstawiono wykorzystanie tych rozwiązań do opracowania sposobów oceny stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach podziemnych.

EN

Mathematical models of rock mass cracking are presented. Size of events are evaluated on the basis of mathematical energy of seismic events, hiwever discussed time distances between the consecutive events are directly measured. The discussed emission features have probable character and are treated as random variables. Models of the statistical distribution of these features are presented as well as ways of their identyfication on the basis of registered emission stream. It gives the basis for cracking processes research and enables practical application. From many possible applications of these solutions use for the ways elaboration of evaluation of the state of bumps hazard in underground mines in presented.

8

Numeryczna symulacja obciążenia bloku skalnego za pomocą układu trzech stempli płaskich

Ciężkowski P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2009

|

Z. 12

CD-CD

PL

W pracy dokonano analizy procesu ściskania bloku skalnego, rozpatrywanego jako ośrodek Druckera-Pragera, za pomocą trzech stempli płaskich. Omawiane zagadnienie odwzorowuje ściskanie brył w przestrzeni roboczej niektórych kruszarek i dlatego wyniki odpowiednich analiz mogą być wykorzystane w rozwiązaniu problemów technicznych. Założono, że proces przebiega w warunkach płaskiego stanu odkształcenia. Rozwiązania otrzymano wykorzystując metodę elementów skończonych, co pozwoliło określić nie tylko siły, lecz także energię kruszenia. Przeprowadzone badania wstępne na wapieniu miękkim wykazały dobrą zgodność wyników teoretycznych i doświadczalnych.

EN

The work addresses to compression of brittle-plastic material, treated as the Druckera-Pragera media, by a group of three punches. The discussed problem closely relates to rock disintegration processes observed in jaw crushers, so the obtained results can be used for solution of specified technical problems. The limit state forces and crushing energy were estimated by means of the FEM under assumption of the plane strain. The predictions and experiments results obtained for soft limestone showed good agreement.

9

Application of statistical methods for evaluation of rock-burst risks in copper ore mine conditions

Takuska-Węgrzyn E.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

Vol. 53, no 1

23-30

EN

The paper presents a proposal for a method of rock-burst risk estimation based upon an analysis of the non-homogeneity degree of rock cracking processes. In periods preceding moments of tremors there are tendencies towards enlargement of crack sizes causing increases in the non-homogeneity degree. It is known that rock cracking is represented in the form of a seismoacoustic emission, which can be observed (registered). The non-homogeneity degree of the cracking process can be estimated on the basis of the statistical analysis ofthe registered seismoacoustic emission stream. It is known from experience that the registered emission constitutes nonstationary and non-homogeneous stream of events. Information about energies (extents) of processes and time intervals between effects is necessary for its complete description. The paper presents appropriate models ofmeasures describing the non-homogeneity degree of the cracking process. These measures treated as indicative functions enable a qualitative connection between the non-homogeneity degree discussed and the rock-burst risk condition. The findings have been illustrated with examples of behaviour of these measures estimated on the basis of the registered seismoacoustic emission stream in the G-22/4 ZG "Rudna" Branch.

PL

W pracy przedstawiono propozycję sposobu oceny zagrożenia tąpaniami, opartego na analizie stopnia niejednorodności procesów pękania skał. W okresach poprzedzających momenty wystąpienia wstrząsów występują tendencje w kierunku powiększania się rozmiarów pęknięć, powodując wzrosty stopnia niejednorodności. Wiadomo, że pękanie skał jest odwzorowywane w formie emisji sejsmoakustycznej, którą możemy obserwować (rejestrować). Stopień niejednorodności procesu pękania może być oceniany na podstawie analizy statystycznej rejestrowanego strumienia emisji sejsmoakustycznej. Z praktyki wiadomo, że rejestrowana emisja stanowi niestacjonarny i niejednorodny strumień zdarzeń. Do pełnego jej opisu konieczna jest informacja o energiach (rozmiarach) zjawisk oraz odstępach czasu między zjawiskami. W pracy przedstawiono odpowiednie modele miar opisujących stopień niejednorodności procesu pękania. Miary te traktowane jako funkcje wskaźnikowe umożliwiają jakościowe powiązanie omawianego stopnia niejednorodności ze stanem zagrożenia tąpaniami. Uzyskane wyniki zostały zilustrowane przykładami zachowania się tych miar estymowanych na podstawie rejestrowanego strumienia emisji sejsmoakustycznej w Oddziale G-22/4 ZG "Rudna".

10

Badania własności wytrzymałościowych i odkształceniowych skał z kopalń LGOM w trójosiowym stanie naprężeń

Lis J., Kijewski P.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2007

|

nr 4

17-40

PL

W artykule przedstawiono wyposażenie pomiarowo-badawcze stosowane w trójosiowych badaniach skał prowadzonych w Pracowni Mechaniki Skał Laboratorium Górnictwa i Mechaniki Górotworu KGHM CUPRUM. Opisano aparaturę stosowaną w badaniach trójosiowych, do ciśnienia bocznego do 250 MPa, umożliwiającą określenie własności wytrzymałościowych i odkształceniowych skał. Na podstawie przeprowadzonych badań wypracowano kryteria pękania skał przy ściskaniu, rozciąganiu, ścinaniu i zginaniu. Podjęto również próbę prześledzenia propagacji szczeliny w skałach poddanych warunkom wszechstronnego ciśnienia do 60 MPa.

EN

The paper presents the laboratory equipment used in thriaxial stress tests carried out in Rock Mechanics Laboratory of Mining Department KGHM Cuprum. The equipment for thriaxial tests, for the side pressure of up to 250 MPa, enabling determination of strength and deformation properties of rocks is described. Using the results of the tests, the criteria for rocks breaking under stress, shear, tension and bending, were determined. It was also undertaken the trial of monitoring the propagation of cracks in rocks under the universal stress up to 60 MPa.

11

The meaning of seismoacoustic emission for estimation of time of mining tremors occurrence

Cianciara A., Cianciara B.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 4

563-575

EN

In the paper the meaning of seismoacoustic emission for estimation of time of mining tremors occurrence is discussed. Concept is based on the PASH method used for fracturing process of rock mass investigation. Probabilistic assessment of a seismic hazard is carried out by analyzing of seismoacoustic emission recorded in the frequency range of30 Hz-IOOO Hz. Emission recorded in that frequency range is a one of main carriers of information on rock mass fracturing processes. The dynamics of fracturing process is the reason that hazard analysis should be carried out based on measurement data recorded in 0-time windows several dozens hours wideo II follows then, that emission recorded in the seismoacoustic range only, because of its high activity and great number of recorded events, allows for statistic analysis. Traditionally, seismic hazard is based on physical energy of events. However, in the seismoacoustic range energy estimation is practically impossible. Therefore, it was assumed to carry out the seismic hazard assessment based on analysis time intervals between events. The concept is justified by presence oflinear statistic relation between mentioned intervals and logarithm of event energies. As a result, estimation of hazard parameters in 0-window is possible. Moving the 0-window by step of delta and by subsequent repetitions of hazard parameters estimation, time series of those parameters are obtained. Time series inc1ude random factor and therefore their expected value is estimated. Such obtained time series ofhazard parameters are the base for defining of a so called "Indicating function". Allowing for estimation of time of rockburst occurrence and assessment of rockburst risk level.

PL

W artykule tym zwrócono uwagę na rolę jaką odgrywa emisja sejsmoakustyczna w przewidywaniu wystąpienia wstrząsów. Przedstawiono koncepcję, rozwiązywania tych zagadnień, opartą na badaniu procesów pękania górotworu metodą PAHS. Probabilistyczna analiza hazardu prowadzona jest na podstawie emisji sejsmoakustycznej rejestrowanej w paśmie częstotliwościowym od 30 do 1000 Hz. Emisja rejestrowana w tym paśmie jest jednym z głównych nośników informacji o przebiegu procesów pękania górotworu, umożliwiając jednocześnie jej ciągły dopływ. Ze względu na dynamikę procesu pękania analiza hazardu powinna być prowadzona na podstawie danych pomiarowych, rejestrowanych w oknach 0 o rozmiarach od kilku do kilkudziesięciu godzin. Wynika stąd, że jedynie emisja rejestrowana w zakresie sejsmoakustycznym, ze względu na wysoką aktywność, zapewnia właściwą liczebność zjawisk, która umożliwia prowadzenie analiz statystycznych. Tradycyjnie, analiza hazardu sejsmicznego prowadzona jest na podstawie energii fizycznej zjawisk. Jednak w zakresie sejsmoakustycznym ocena takiej energia jest praktycznie niemożliwa. Dlatego przyjęto koncepcję, aby analiza hazardu była prowadzona na podstawie odstępów czasu między zjawiskami. Uzasadnieniem tej koncepcji jest istnienie liniowej zależności statystycznej pomiędzy omawianymi odstępami a logarytmami energii zjawisk. W efekcie, w oknie 0 na podstawie omawianych odstępów, dokonuje się estymacji parametrów hazardu. Przesuwając okno 0 z krokiem l1 i powtarzając procedurę estymacji parametrów hazardu, otrzymujemy ich przebiegi w formie szeregów czasowych. Szeregi te zawierają czynnik losowy, dlatego wyznaczana jest ich wartość oczekiwana. Tak uzyskane przebiegi czasowe parametrów hazardu stanowią podstawę do zdefiniowania tzw. "funkcji wskaźnikowej", w formie ich iloczynu (patrz model 4.1). Stwierdzono, że funkcja ta jest miarą tendencji rozwoju procesu pękania. Stanowi ona podstawę oceny stopnia zagrożenia tąpaniami, oraz określania czasu wystąpienia wstrząsów. W okresach przed wystąpieniem wstrząsów mają miejsce wzrosty "funkcji wskaźnikowej", natomiast po wstrząsie obserwujemy jej spadek do określonego poziomu. Wstrząsy występują w momentach, gdy funkcji osiąga wartości maksymalne. Zostało to zilustrowane na rysunku (4.2), na którym przedstawiono przebieg omawianej funkcji, estymowany na podstawie emisji rejestrowanej w rejonie ściany 306, pokład 507 KWK "Bielszowice" za pomocą czujników o numerach (7,8,9, patrz rys. 4.1). Na rysunku (4.2) zaznaczono momenty wystąpienia wstrząsów oraz ich energie. Należy podkreślić bardzo istotną własność omawianej funkcji, a mianowicie: wstrząsy, których epicentra były zlokalizowane na wybiegu ściany zaznaczały się znacznie wyższymi amplitudami od tych, które wystąpiły w zrobach. Schematyczną lokalizację epicentrów wstrząsów, na tle szkicu wyrobiska, przedstawiono na rysunku (4.1). Na podstawie analizy "funkcji wskaźnikowej", której przykładowy przebieg został zilustrowany na rysunku (4.2) widać, że im epicentrum wstrząsu zlokalizowane jest w większej odległości od ściany w głąb zrobów, tym amplitudy funkcji są mniejsze. Można to zauważyć na przykładzie wstrząsów o numerach 6 i 7, (patrz rys. 4.1). Epicentra tych wstrząsów były odległe od ściany o około 100 m w głąb zrobów. Również wstrząs nr 8 o energii 3.0 E5 zaznaczył się względnie małą amplitudą ponieważ jego epicentrum było przesunięte w głąb zrobów o około 30 m. Przykład ten potwierdza możliwość efektywnego badania tendencji rozwoju procesów pękania górotworu za pomocą zmodyfikowanej metody PAHS, realizowanej na podstawie odstępów czasu między zjawiskami emisji sejsmoakustycznej rejestrowanej w paśmie od 30 do 1000 Hz. Z kolei znajomość tendencji rozwoju procesów pękania stanowi podstawę do oceny stanu zagrożenia tąpaniami, oraz przewidywania czasu wystąpienia wstrząsów. Należy podkreślić, że oceny uzyskiwane na drodze analizy metodą PAHS mają charakter jakościowy. Dla uzyskania ocen ilościowych konieczne jest opracowanie odpowiednich kryteriów, dostosowanych do istniejących w danym rejonie warunków geologiczno-górniczych.

12

Przejawy chaosu deterministycznego w emisji akustycznej generowanej w skałach procesem pękania

Majewska Z., Mortimer Z.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2005

|

nr 6

29-31

PL

W pracy przedstawiono niektóre wyniki zastosowania nieliniowej dynamiki do opisu emisji akustycznej generowanej w skałach procesami pękania o różnej skali i różnej genezie (Majewska i Mortimer 1998; Majewska 2000; Majewska i Mortimer 2001). Emisję akustyczną monitorowano podczas dwóch różnych eksperymentów: testów jednoosiowego ściskania próbek skał o różnej litologii oraz testów sorpcji gazu na węglu kamiennym. Badania nieliniowej dynamiki zjawiska AE objęły: - analizę multifraktalnego charakteru czasowych rozkładów intensywności wyzwalanej energii oraz aktywności akustycznej (zależności Dq(q)), - analizę przestrzeni fazowej procesów AE poprzez badanie wymiarów atraktorów przestrzeni zanurzonych D2(d), - badanie czasowej zmienności wartości korelacyjnego wymiaru D2 dla podstawowych parametrów AE traktowanych jako szeregi czasowe (intensywność wyzwalanej energii, aktywność akustyczna), - badanie czasowej zmienności wartości wymiarów D2 i D2-Ą przy ustalonym interwale okna czasowego. Uzyskane rezultaty pozwalają stwierdzić, że emisja akustyczna AE generowana procesem pękania skał w stanie naprężeń ściskających oraz indukowana w węglu kamiennym sorpcją-desorpcją gazu jest procesem multifraktalnym. Wykazano, że procesem pękania o różnej genezie odpowiadają różne widma multifraktalne, i na odwrót, bardzo zbliżone spektra uzyskuje się dla pękania tego samego typu. Widma multifraktalne AE próbek skalnych poddanych naprężeniom ściskającym różnią się dla skał wykazujących odmienne zachowania pokrytyczne. Równocześnie widoczny jest wyraźny wpływ szybkości deformacji na charakter widma.

EN

This paper presents selected results of our studies of non-linear dynamics emission genarated in rocks by facture process of variable origin and scale. Acoustic emission was monitored during two very different types of tests: uniaxial compression and gas sorption on coal. The treatment of the experimental results comprised: - analysis of fractal/multifractalcharacter of AE energy distribution [Dq(q)], - analysis of time variability of fractal dimensions D2 and DA, - analysis of phase space of AE process (calculation of embedded attractors) It was shown that process of rock fracturing during compression is of lower order than that of coal fracturing induced by gas sorption. Process of gas sorption in high rank coal is a chaotic process of lower order than is in medium rank coal . The heterogeneity of fractal structure of the distribution of AE energy rate associated with CO2 sorption on coal depends on coal rank and grows along with it. Multifractal analysis of AE generated in rocks subjected to uniaxial compression indicate that generalized fractal dimensions may also be linked with fracturing mode.

13

Methods of tremor risk monitoring based on analysis of non-homogeneity of stream of registered seismoacoustic emission

Cianciara A., Cianciara B., Takuska-Węgrzyn E.

Geoinformatica Polonica

|

2005

|

T. 7

15-23

EN

A method of tremor-risk monitoring based on the analysis of the non-homogeneity of rock fracturing processes is presented in this paper. In the periods preceding tremors, the cracks tend to increase, thereby resulting in an increase in the non-homogeneity. Cracking of rocks of course can be represented in the form of seismoacoustic emissions that can be monitored (recorded). Hence, the degree of non-homogeneity of the cracking process can be evaluated on the basis of a statistical analysis of the registered stream of seismoacoustic emissions. In this monitoring method, the statistical analysis is based on the time intervals between the incidence of the emissions. However, practice shows that the registered emissions generate a non-stationary and non-homogeneous stream of events. Therefore, information about the energy (magnitude) of these effects is necessary for a fun description of the process. This methodical disadvantage can be eliminated using the theoretical possibility of indirectly inferring about energy levels on the basis of the assumed relations between energy logarithms and the time intervals between the effects. Relevant models describing the non-homogeneities levels of the cracking process are presented in the paper. Treated as index functions, these values enable quantitative linking of the discussed non-homogeneity with the degree of rock-burst risk. The results obtained were used to develop a system for rock-burst risk-monitoring in underground mines using standard seismoacoustic equipment. The equipment was made available to the researchers for making tests in operational coal mining conditions.

PL

W pracy przedstawiono propozycję sposobu monitorowania zagrożenia wystąpieniem wstrząsów, opartego na analizie stopnia niejednorodności procesów pękania skał. W okresach poprzedzających momenty wystąpienia wstrząsów występują tendencje w kierunku powiększania się rozmiarów pęknięć, powodując wzrosty omawianego stopnia niejednorodności. Wiadomo, że pękanie skał jest odwzorowywane w formie emisji sejsmoakustycznej, którą możemy obserwować (rejestrować). Wynika stąd, że stopień niejednorodności procesu pękania może być oceniany na podstawie analizy statystycznej rejestrowanego strumienia emisji sejsmoakustycznej. W przedstawionym tutaj sposobie monitorowania, z uzasadnionych względów, analiza statystyczna prowadzona jest na podstawie odstępów czasu między zjawiskami omawianego strumienia emisji. Jednak, jak wiadomo z praktyki, rejestrowana emisja stanowi niestacjonarny i niejednorodny strumień zdarzeń. Dlatego do jej pełnego opisu konieczna jest informacja o energiach (rozmiarach) zjawisk. Aby ominąć tę trudność, skorzystano z teoretycznej możliwość pośredniego wnioskowania o energii dzięki przyjęciu zależności łączącej logarytmy energii z odstępami czasu między zjawiskami. W pracy przedstawiono odpowiednie modele miar opisujących wielkość niejedno-rodności procesu pękania. Miary te traktowane jako funkcje wskaźnikowe umożliwiają jakościowe powiązanie omawianej niejednorodności ze stopniem zagrożenia tąpaniami. Uzyskane wyniki zostały wykorzystane do opracowania systemu monitorowania zagrożenia tąpaniami (wystąpieniem wstrząsów) w kopalniach podziemnych, pracującego na bazie standardowej aparatury sejsmoakustycznej. Został on przekazany do testowania w warunkach ruchowych kopalń.

14

Obserwowalność procesów triady: zmęczenie - pękanie - przemieszczanie skał

Kowalski W. C.

Przegląd Geologiczny

|

2000

|

Vol. 48, nr 3

259-262

PL

Wśród procesów wyróżniono: nieobserwowalne i obserwowalne, a wśród obserwowalnych: trudno-, średnio- i łatwo obserwowalne. Przechodzące w siebie procesy: zmęczenia skał, ich pękania i przemieszczania połączono w jedną triadę. Przedstawiono wyniki badań zmęczenia, pękania i przemieszczania skał w drugiej połowie XX w. w Polsce. Określono obserwowalność poszczególnych procesów badanej triady. Wskazano na wagę przedstawionych rozważań dla właściwego rozwiązania problemów geodynamiki współczesnej, paleodynamiki oraz tektoniki i paleotektoniki.

EN

There are distinguished among processes: inobserved and observed: hardly-, moderatly-, easily to distinguish. The transitive themselves processes: rock fatigue, rock fractures and rock displacements are jointed in one triad. There are presented results of studies in the rock fatigue, fracture and displacements in the second half of the XX Century in Poland. The observation of the particular processes in the studied triad is defined. Some consequences from the presented considerations for the proper solutions of the recently geodynamical, paleodynamical, tectonical andpaleotectonicalproblems were noticed.

15

Evaluating the stress generated during rock and gas outbursts

Topolnicki B.

Archives of Mining Sciences

|

1999

|

Vol. 44, nr 4

503-517

EN

This study is a part of a larger work on simulation of rock and gas outbursts in laboratory conditions. The method of evaluating the stress distribution during an outburst in a porous rock sample confined inside the measurement chamber was presented. The effects of pore pressure, free gas pressure acting on the rock boundaries and the reaction forces developed by the chamber walls are taken into account.

PL

Prezentowana publikacja jest fragmentem pracy nad komputerowym modelowaniem zjawiska wyrzutu gazu i skał wywoływanego w warunkach laboratorium. Opisany został sposób oszacowania rozkładu naprężeń generowanych w trakcie wyrzutu w porowatej próbce skalnej uwięzionej w komorze pomiarowej. Uwzględniono działanie ciśnienia porowego, naporu gazu swobodnego na granicy skały i siły reakcji wywierane przez ścianki komory pomiarowej. Pokazano, że naprężenie to, traktowane jako funkcja czasu i położenia, posiada absolutne maksimum. Obecność tego maksimum powoduje, że o ile dochodzi do lokalnego przekroczenia wytrzymałości skały, to zdarza się to w ściśle określonym miejscu i czasie. Lokalne przekroczenie wytrzymałości skały jest warunkiem koniecznym inicjacji pękania skały i kontynuacji wyrzutu.