Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Opis drgań powierzchni terenu wywołanych wstrząsami górotworu uwzględniający kierunkowość tłumienia drgań

Bańka P., Lier E.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

241--255

PL

Sejsmiczność indukowana prowadzonymi robotami górniczymi w wielu przypadkach powoduje silnie odczuwalne drgania powierzchni terenu. W celu rejestracji drgań gruntu występujących na obszarach górniczych kopalń rozbudowywane są sieci stanowisk obserwacyjnych. Dane z tych punktowych obserwacji wykorzystywane są do odtwarzania pól przyspieszeń (prędkości) drgań gruntu na całym obszarze objętym dynamicznymi wpływami wstrząsów górotworu. Niejednokrotnie powszechnie stosowane relacje tłumienia nie umożliwiają uzyskania wystarczającej, z praktycznego punktu widzenia, dokładności opisu wyników obserwacji. W takich przypadkach wykorzystanie relacji tłumienia uwzględniającej kierunkowość rozchodzenia się drgań może pozwolić zwiększyć dokładność odtworzenia przyspieszeń (prędkości) drgań gruntu. W artykule przedstawiono wyniki odtworzenia zarejestrowanych przyspieszeń drgań gruntu wywołanych wstrząsami górotworu, które wystąpiły w obszarze jednej z kopalń GZW. We wszystkich prezentowanych przypadkach stwierdzono występowanie kierunkowości rozchodzenia się drgań. Wyniki obliczeń pokazują, że kierunek mniejszego tłu-mienia drgań powierzchni terenu jest równoległy do kierunku zaburzenia tektonicznego sąsiadującego z epicentrum wstrząsu generującego te drgania.

EN

Seismicity induced by conducted mining works in many cases causes the strongly felt surface vibrations. In order to record ground vibrations occurring in the mining areas, network of observation stations is being expanded. Data from these point observations are used to repro-duce acceleration (velocities) fields of ground vibrations over the entire area affected by dynamic impacts of rockmass tremors. Many times, commonly used attenuation relations do not allow to obtain a sufficiently practicable accuracy of the description of the results of observations. In such cases, using the attenuation relationship that takes into account the directivity of the propagation of vibrations may allow to increase the accuracy of the reproduction of ground vibration accelerations (velocities). In the article, the reproduction’s results of recorded accelerations of ground vibration caused by rockmass tremors, occurring in the area of one of the GZW mines, are presented. In all cases, the directivity of vibration propagation was observed. The results of the calculations show that the direction of lower surface vibration attenuation is parallel to the direction of the tectonic fault adjacent to the epicenter of the tremor generating these vibrations.

2

Numeryczna symulacja wypływu metanu do wyrobiska korytarzowego

Wesołowski M., Badura H., Kołodziejczyk P., Bańka P.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

443--456

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego przepływu metanu do wyrobiska korytarzowego w zależności od położenia warstwy metanonośnej względem tego wyrobiska. Ocenę zmian zachodzących w rejonie wyrobiska wykonano przy użyciu anizotropowego modelu ubiquitous joint. Rozważany proces przepływu gazu w ośrodku porowatym symulowany był w oparciu o warunek jednofazowego przepływu Darcy’ego. Do modelowania numerycznego, wykorzystano program różnic skończonych FLAC. Określenie przepływu metanu w górotworze było realizowane w sposób sprzężony z obliczeniami zmian naprężeń i deformacji modelowanego ośrodka. Przedstawione wyniki symulacji komputerowej wypływu metanu do wyrobiska korytarzowego należy oceniać w charakterze jakościowym. Wyniki te pokazują możliwości stosowanego programu komputerowego FLAC. Bardzo dużym uproszczeniem zastosowanym w pracy jest dwuwymiarowy model górotworu, który umożliwia ocenę miejsc wypływu metanu w wydrążonym wyrobisku (z pominięciem przodkowej strefy drążonego wyrobiska).

EN

This paper presents the results of numerical modeling of methane outflow into roadway depending on the location of the methane-bearing layer in relation to this roadway. The assessment of changes in the roadway area was made using the anisotropic ubiquitous joint model. The process of gas flow through porous medium was simulated based on the single-phase Darcy flow condition. For numerical modelin, the FLAC finite difference program was used. Determination of the methan flow in the rock mass was coupled with calculations of changes in stress and deformation of the modeled medium. Presented results of computer simulated methane outflow into roadway should be assessed as qualitative. These results show the capabilities of used FLAC program. Use of two-dimensional rock mass model is a very big simplification, which enables assessment of methane outlets in the excavated raodway (excluding the face zone of the excavated roadway).

3

Wykorzystanie sieci neuronowych do obliczania prędkości i przyspieszeń drgań gruntu wywoływanych wstrząsami górotworu

Bańka P., Lier E.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 3

24--34

PL

W wielu kopalniach istotny problem stanowią drgania gruntu wywoływane silnymi wstrząsami indukowanymi prowadzonymi robotami górniczymi. W rejonach, w których stwierdza się występowanie drgań powierzchni terenu generowanych wstrząsami górotworu, konieczne jest sporządzanie prognoz parametrów drgań gruntu, które mogą wystąpić w trakcie realizacji założeń projektowych zakładów górniczych. W artykule przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie możliwości zastosowania, do prognozy parametrów drgań gruntu wywoływanych wstrząsami, sieci neuronowych. Wykorzystano obserwacje drgań gruntu pochodzące z obszaru jednej z silnie zagrożonych sejsmicznie kopalń GZW. Otrzymane rezultaty wykazały możliwość zastosowania sieci neuronowych do obliczania wartości prędkości i przyspieszeń drgań powierzchni terenu powodowanych wstrząsami. Dla rozpatrywanego zbioru rejestracji uzyskano dokładniejsze wyniki niż w przypadku zastosowania powszechnie wykorzystywanego, prostego modelu regresji liniowej.

EN

In many mines there is a problem with ground vibrations caused by severe tremors induced by carried out mining works. In the areas, where surface vibrations occurred due to highenergy tremors it is necessary to forecast the velocity and acceleration of vibrations that may occur during the future excavation process. This paper presents results of studies describing the possibility of using neural networks to forecast ground vibrations caused by mining tremors. During those studies data from highly seismically endangered region of Upper Silesian Coal Basin were used. The results of calculations proved the possibility of using neural networks to calculate the velocity and acceleration of ground vibrations caused by mining tremors. For the considered set of observations more precise results than, from widely used, a simple linear regression model, were obtained.

4

Dobór architektury sieci neuronowej wykorzystywanej do opisu zmian wielkości sejsmiczności indukowanej

Bańka P., Cichy T.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 3

11--23

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mających na celu ustalenie optymalnej architektury sieci neuronowej wykorzystywanej do prognozy zmian gęstości energii wstrząsów indukowanych prowadzonymi robotami górniczymi. Zbiór wykorzystywany do nauki sieci neuronowej zawierał wartości wskaźników charakteryzujących zmiany energii właściwej odkształcenia sprężystego (szacowane z wykorzystaniem rozwiązania przemieszczeniowego zadania brzegowego przestrzennej teorii sprężystości podanego przez H. Gila), a także informacje o zarejestrowanym poziomie sejsmiczności, charakteryzowanym przez określenie gęstości energii wstrząsów. W trakcie prowadzonych badań przeanalizowano wpływ liczby neuronów w warstwie ukrytej sieci (od 1 do 16) oraz przyjętej charakterystyki neuronu (rozważano następujące funkcje aktywacji: liniową, logistyczną i tangens hiperboliczny) na dokładność opisu zmian sejsmiczności indukowanej przy zastosowaniu odpowiednio wytrenowanej (nauczonej) sieci neuronowej. Sprawdzono także wpływ architektury sieci neuronowej na dokładność prognozy zmian wydatku energetycznego wstrząsów górotworu. Rezultaty obliczeń, wykonanych dla silnie zagrożonego wstrząsami i tąpaniami rejonu robót górniczych prowadzonych w jednej z kopalń węgla kamiennego GZW, potwierdziły możliwość zastosowania sieci neuronowych do szacowania zmian gęstości energii wstrząsów towarzyszących eksploatacji złoża. Stwierdzono także, że wystarczającą dokładność prognozy można uzyskać stosując mało rozbudowaną sieć neuronową, zawierającą w warstwie ukrytej tylko dwa neurony, natomiast jako funkcję aktywacji korzystnie jest przyjąć tangens hiperboliczny.

EN

The article presents results of researches which have been done to define optimal architecture of neural network used to forecast changes in size of seismicity induced by mining works in progress. The set that had been used to learn neural network has included value of indicators that characterize changes of elastic strain energy (estimated with edge task translocation of spatial theory of elasticity given by H. Gil) and information about recorded level of seismicity, described by density of seismic events energy. While doing the research the influence of neurons number in the hidden layer of the network (from 1 to 16) was analyzed and neuron's characteristic (following activation functions have been considered: linear, logistic and hyperbolic tangent) for accuracy in describing induced seismicity changes when appropriately trained neural network is applied. Influence of neural network architecture on exactitude of change forecast of energy expenditure of rock mass shocks has also been checked. Calculation results for the region that is extremely at risk of shocks (region of mining works that are in progress in one of GZW coal mines) have confirmed possibility of using neural networks to estimate changes in size of induced seismicity connected with deposit exploitation. It has been also stated that forecast accuracy can be achieved by using not a very expanded neural network consisted of only two neurons in the hidden layer, however as an activation function it is favorably to use hyperbolic tangent.

5

Numeryczna symulacja dynamicznego oddziaływania wstrząsu górotworu na wyrobisko korytarzowe

Wesołowski M., Kołodziejczyk P., Bańka P., Badura H.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2016

|

z. 1 (13)

373--386

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego wpływu obciążeń dynamicznych skał w rejonie wyrobiska korytarzowego, wywołanych wstrząsem górotworu. Ocenę zmian zachodzących w rejonie wyrobiska wykonano przy użyciu anizotropowego modelu ubiquitous joint. Przeprowadzona symulacja komputerowa obejmowała dwa zasadnicze etapy: symulację statyczną – obejmująca ocenę stanu zniszczenia struktury skalnej w rejonie wykonanego wyrobiska korytarzowego oraz symulację dynamiczną – obejmującą analizę dodatkowego obciążenia górotworu otaczającego wyrobisko i jego obudowę w wyniku wystąpienia wstrząsu. Jak wykazały przeprowadzone obliczenia numeryczne wzrost obciążeń wywołany wstrząsem górotworu spowodował istotne zwiększenie zasięgu stref zniszczeń w górotworze oraz deformacje konturu wyrobiska.

EN

The paper presents results of numerical modeling of the effects of dynamic loads in an area of a mine working resulted from a rockmass shock. The assessment of changes affecting the working area has been evaluated with use of an anisotropic ubiquitous joint model. Computer simulation covered two main stages: static simulation, which includes assessment of the destruction state of rock structure in the surroundings of the mine working, and dynamic simulation that includes additional loads of the rockmass, which surrounds the working and its support in the result of the shock. Conducted numerical calculations demonstrated that increased loads resulted from a rockmass shock results in significant increase of destructions in the rockmass and increased deformations of the working profile.

6

Wykorzystanie wyników pomiarów parametrów drgań gruntu do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań

Bańka P., Kołodziejczyk P., Lier E.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 4

71--79

PL

W coraz większej liczbie kopalń problemem stają się drgania gruntu wywoływane silnymi wstrząsami indukowanymi prowadzonymi robotami górniczymi. W rejonach, w których stwierdza się występowanie drgań powierzchni terenu generowanych wysokoenergetycznymi wstrząsami górotworu, konieczne jest odtwarzanie pól prędkości (przyspieszeń) drgań po zaistniałych zjawiskach na podstawie punktowych pomiarów. Istotne jest także prognozowanie dynamicznych wpływów wstrząsów, które mogą wystąpić w trakcie realizacji projektowanej eksploatacji górniczej. Wiarygodność takich obliczeń jest w dużym stopniu zależna od właściwego przyjęcia wartości współczynnika amplifikacji drgań przez luźne utwory czwartorzędowe. Najdokładniejsze wyniki oszacowania wartości tego współczynnika można uzyskać, wykonując specjalistyczne pomiary sejsmiczne. Ze względu na ograniczenia finansowe i czasowe, z reguły do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań wykorzystywane są proste rozwiązania analityczne. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w wybranym, silnie zagrożonym sejsmicznie rejonie GZW, których celem było określenie wartości współczynnika amplifikacji drgań w oparciu o wyniki pomiarów parametrów drgań gruntu. Rezultaty obliczeń pozwoliły stwierdzić, że w przypadku niektórych stanowisk aparatury pomiarowej, analitycznie oszacowana wartość współczynnika amplifikacji drgań znacznie odbiega od wyznaczonej na podstawie wyników pomiarów. Stwierdzane rozbieżności mogą mieć istotny wpływ na dokładność wykonywanych prognoz wielkości drgań gruntu.

XX

More and more mines have a problem with ground vibrations caused by severe tremors induced by mining works in process. In the areas where surface vibrations occurred due to high-energy tremors, it is necessary to recreate the speed field (acceleration) of vibrations after the phenomena, based on data registered in different observation points. It is also important to forecast the dynamic influences of tremors that may occur during the future excavation process. The reliability of such calculations strongly depends on the properly assumed vibration amplification factor of the loose quaternary overburden. The most accurate estimation of this coefficient can be obtained by performing specialized seismic measurements. Due to time and financial constraints, usually simple analytical solutions are used. This paper presents the results of studies conducted in selected, highly seismically endangered region of Upper Silesian Coal Basin, the purpose of which was to determine the values of the vibration amplification factor based on actual results of ground vibration measurements. The results revealed that in certain locations of the measuring apparatus, the analytically estimated value is far from the one determined on the basis of the measurements. The discrepancy may have a significant impact on the accuracy of the performed ground vibration forecasts.

7

Wykorzystanie sieci neuronowych do prognozy zagrożenia sejsmicznego

Bańka P., Cichy T., Kołodziejczyk P.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 4

1--6

PL

Obserwowany poziom sejsmiczności indukowanej prowadzonymi robotami górniczymi jest w dużym stopniu zależny od występujących warunków geologiczno-górniczych. Warunki te (w szczególności górnicze) mogą być w sposób ilościowy opisywane metodami analitycznymi. Wyniki wcześniejszych prac pozwoliły stwierdzić istnienie zależności korelacyjnych pomiędzy szacowanymi stanami energetycznymi górotworu (zmianami energii właściwej odkształcenia sprężystego) a rejestrowaną liczbą i wydatkiem energetycznym wstrząsów. Opracowano proste modele regresji umożliwiające prognozowanie zmian sejsmiczności towarzyszącej prowadzonym robotom górniczym. W artykule przedstawiono wyniki dalszych badań, których celem było określenie możliwości wykorzystania do prognozy zmian poziomu sejsmiczności indukowanej wybierką złoża sieci neuronowych. Podstawową cechą sieci neuronowych jest zdolność generalizacji, czyli uogólniania wiedzy dla nowych danych, nieznanych wcześniej, niedostępnych w trakcie nauki. Wykazują one odporność na nieciągłości, zaburzenia lub braki w zbiorze uczącym. Zalety sieci neuronowych sprawiają, że są one coraz częściej wykorzystywanym narzędziem do rozwiązywania różnych problemów, m.in. geofizycznych i geomechanicznych. Rezultaty obliczeń wykonanych dla silnie zagrożonego sejsmicznie rejonu robót górniczych prowadzonych w kopalni węgla kamiennego potwierdziły możliwość zastosowania sieci neuronowych do szacowania zmian wielkości sejsmiczności indukowanej towarzyszącej eksploatacji złoża. Odpowiednio wytrenowana (nauczona) sieć neuronowa może być wykorzystywana do oceny poziomu zagrożenia wstrząsami na wybiegach projektowanych robót w tym samym rejonie.

EN

The observed seismicity induced by mining works is largely dependent on the existing geological and mining conditions. These conditions (particularly the mining ones) can be described quantitatively by analytical methods. The results of previous works allowed to find a correlation between the estimated states of rock mass energy (change of energy in the elastic deformation) and the recorded number of tremors and their energy output. Simple regression models enabling prediction of seismic changes due to mining works were developed. In this paper we present the results of further studies, describing the possibility of using neural networks to forecast changes in the level of seismicity induced by deposit excavation. The main feature of neural networks is the ability of generalization, which allows to update the knowledge to new, previously unknown data, which was not available in the learning process. Neural networks show resistance to discontinuity, disorders or deficiencies in the training set. The advantages of neural networks promote their increasingly common use in solving various problems, including geophysical and geomechanical ones. The results of calculations made for a highly seismic region threatened by mining operations, confirmed the possibility of using neural networks to estimate the changes of seismic activity induced by deposit exploitation. Properly trained neural network can be used to assess the level of tremor risk in the planned mining area.

8

Przykład prognozy zagrożenia sejsmicznego z wykorzystaniem szacowanych zmian energii właściwej odkształcenia sprężystego

Bańka P., Cichy T.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 6

23--30

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad możliwością wykorzystania obliczanych zmian energii właściwej odkształcenia sprężystego do opisu obserwowanego poziomu sejsmiczności indukowanej oraz w celu prognozowania jego wielkości na wybiegach projektowanych robót górniczych. Do szacowania zmian energetycznych wykorzystano rozwiązanie przemieszczeniowego zadania brzegowego przestrzennej teorii sprężystości podane przez H.Gila. Poziom sejsmiczności charakteryzowano wyznaczając gęstość energii wstrząsów. Ze względu na skomplikowany charakter badanych związków w prowadzonych badaniach zastosowano metodę analizy regresji. Obliczenia przeprowadzone dla wybranego, silnie zagrożonego sejsmicznie rejonu kopalni GZW pozwoliły stwierdzić istnienie zależności korelacyjnych pomiędzy parametrami charakteryzującymi przebieg procesów energetycznych zachodzących w warstwach skalnych a rejestrowanym poziomem sejsmiczności indukowanej (charakteryzowanym gęstością energii wstrząsów). Opracowany model regresji, po estymacji jego parametrów na podstawie sejsmiczności indukowanej w rozpatrywanym rejonie w trakcie prowadzenia dotychczasowych robót, może być wykorzystany do oceny poziomu sejsmiczności na wybiegach projektowanych robót w tym samym rejonie.

EN

This paper presents the results of studies on the possibility of using calculated specific elastic strain energy changes for the description of the observed level of induced seismicity and for the prediction of seismicity for planned mining works. Energy changes were calculated using the solution of spatial dislocation boundary condition of elastic strain theory given by H. Gil. Level of seismicity was characterized by determining the energy density of tremors. Due to a very complicated nature of the investigated relationship, the regression analysis method was applied in the studies. The calculations carried out for the selected area in Upper Silesian coal mine, subject to strong seismic hazards, demonstrated the presence of correlative dependences between the parameters characterizing the run of energy processes taking place in rock layers and the recorded level of induced seismicity (characterized by the energy density of tremors). The elaborated regression model, after the estimation of its parameters, basing on the induced seismicity in the investigated area during the current works, can be applied for the assessment of seismicity levels along the panel lengths of the planned works in the same area.

9

Wybrane problemy opisu przyspieszeń drgań gruntu wywołanych wstrząsami górniczymi

Bańka P.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

31--41

PL

Omówiono wybrane problemy związane z odtwarzaniem pola maksymalnych amplitud składowych poziomych przyspieszeń drgań gruntu na podstawie punktowych rejestracji, prowadzonych w zagrożonej sejsmicznie kopalni „Rydułtowy-Anna”. Przedstawiono wyniki badań związków korelacyjnych zarejestrowanych przyspieszeń drgań gruntu z energiami sejsmicznymi wstrząsów oraz ich odległościami hipocentralnymi. Zaproponowano model regresji, który umożliwia uwzględnienie anizotropii propagacji fal zarówno wzdłuż osi x, y jak i z, poprzez przyjęcie założenia, że czoło fali przemieszczającej się od źródła przyjmuje kształt elipsoidy obrotowej. Proponowany model uwzględnia również możliwość obrotu elipsoidy wokół osi z o kąt. Jak wykazały przeprowadzone obliczenia, dla każdego z analizowanych zbiorów rejestracji, proponowany model pozwala zmniejszyć wartość błędu standardowego estymaty w porównaniu do rezultatów uzyskanych w wyniku zastosowania powszechnie wykorzystywanego modelu regresji, nieuwzględniającego anizotropii rozchodzenia się drgań wywołanych wstrząsami górniczymi. Anizotropia ma silnie lokalny charakter – jest odmienna dla każdego z rozpatrywanych stanowisk obserwacyjnych, w przypadku zastosowania zaproponowanego modelu do całego zbioru rejestracji, mimo że również można stwierdzić lepsze dopasowanie modelu do danych pomiarowych, to obserwuje się bardzo silne uśrednienie anizotropii.

EN

This paper presents a discussion on selected problems involving reproduction of the acceleration field of ground vibrations on the basis of the pointwise registration carried out in “Rydultowy-Anna” coal mine which is influenced by seismic hazard. The results of the study on correlation between the registered acceleration of ground vibration and seismic energies of tremors and their hypocenter distances are described. In this paper a regression model which includes the anisotropy of waves propagation both along the axis x, y and z, by accepting the assumption that the wave front moving from the source shapes the rotational ellipsoid has been proposed. This model also allows to rotate the ellipsoid around the axis z by the angle of q. The calculations show that for each of the tested registration sets, application of the proposed model allows to reduce the value of standard error of the estimate as compared to the results obtained with the commonly applied regression model which does not include the anisotropy of waves propagation caused by mining tremors. Anisotropy has a strongly local character – it is different for each of the tested observation stands in case the proposed model applies to the whole registration set, and yet it is possible to discover better matching of the model to measuring data, very strong averaging of the anisotropy can be observed.

10

Ocena zagrożenia wstrząsami i tąpaniami wyrobisk podziemnych metodami analitycznymi

Bańka P., Jaworski A., Plewa F.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 1

13-19

PL

Przedstawiono rozwijane w Instytucie Eksploatacji Złóż Politechniki Śląskiej analityczne podejście prognostyczne, znajdujące praktyczne zastosowania do oceny zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami robót górniczych prowadzonych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (GZW). Omówiono metodykę symulowania naprężeniowych warunków wybierania i stanów deformacyjno-energetycznych wstrząsogennych warstw skalnych oraz sposób interpretacji wskazań prognozy.

EN

The article presents an analytical prediction approach developed at the Institute of Deposit Mining of the Silesian University of Technology, which can be practically applied for the assessment of the seismic hazard and rockburst hazard relating to mining operations conducted in the Upper Silesian Coal Basin (GZW). The simulation methodology of stress mining conditions and deformation-energy states of tremor-prone rock layers and method of interpretation of prediction readings were discussed.

11

Robot kroczący Hexapod Zebulon

Bańka P., Chmiel J., Szymura J.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2011

|

R. 15, nr 12

244-245

PL

W artykule prezentujemy projekt budowy sześcionożnego robota kroczącego, zrealizowany przez członków Studenckiego Koła Naukowego INTEGRA. Omówiono założenia projektowe oraz sposób ich realizacji. Opisana została konstrukcja elektroniczna i sposób sterowania ruchem robota.

EN

The paper describes a project on building a six-legged walking robot. The project is being developed by members of INTEGRA Student Research Group. Design assumptions and their realization are presented. Electronics and control system of the robot are discussed.

12

Analityczne podejście prognostyczne, stosowane do oceny potencjalnego zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych

Bańka P., Jaworski A., Plewa J.

Górnictwo i Geologia

|

2011

|

T. 6, z. 3

23-35

PL

W artykule omówiono stosowane w Instytucie Eksploatacji Złóż Politechniki Śląskiej analityczne podejście prognostyczne, znajdujące praktyczne zastosowania do oceny zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami robót górniczych prowadzonych w GZW. Przedstawiono metodykę symulowania naprężeniowych warunków wybierania i stanów deformacyjno-energetycznych wstrząsogennych warstw skalnych oraz sposób interpretacji i weryfikacji wskazań prognozy.

EN

The paper presents an analytical prediction approach developed in the Institute of Mining of the Silesian University of Technology, which can be practically applied for the estimation of seismic hazards and rockburst hazards effected by the carried out mining works in the Upper Silesia Coal Basin (GZW). The simulation technology was discussed involving the working in stress and deformation-energy states of tremor-prone rock layers and the interpretation method of the prediction readout.

13

Possibility of more precise analytical prediction of rock mass energy changes with the use of passive seismic tomography readings

Bańka P., Jaworski A.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 4

723-731

EN

Selection of rock layers, which deformation is linked to changes of tremors and rock burst hazard status, becomes a common problem during the application of analytical prediction methods. The article presents a possibility of more precise analytical prediction of potential tremor hazard formation during mining exploitation, based on passive seismic tomography results. With a use of exploitation area model, utilization possibility of longitudinal wave's velocity field was presented, which is determined based on tremors recording used for rock stratum selection, in which occuring energy processes may have fundamental influence on the observed seismic and rock burst hazard level.

PL

W trakcie stosowania analitycznych metod prognozowania często problemem staje się wytypowanie warstw skalnych, z deformowaniem których należy wiązać zmiany stanu zagrożenia wstrząsami i tąpaniami. W artykule zasygnalizowano możliwość zwiększenia dokładności analitycznych prognoz kształtowania się poziomu potencjalnego zagrożenia wstrząsami robót górniczych w oparciu o wyniki pasywnej tomografii sejsmicznej. Dla przykładowego rejonu eksploatacji pokazano możliwość wykorzystania pola prędkości fali podłużnej określanego na podstawie rejestracji wstrząsów do wytypowania warstw skalnych, w których zachodzące procesy energetyczne mogą mieć zasadniczy wpływ na obserwowany poziom zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, Do wyznaczania zmian energetycznych zachodzących we wstrząsogennych warstwach skalnych zastosowano funkcję określającą potencjał sprężystości w ogólnym przypadku stanu naprężenia i odkształcenia. Taki ilościowy analityczny opis zmian energetycznych dotyczy jedynie energii sprężystej akumulowanej w górotworze w następstwie naruszania go dowolnie wykształtowaną eksploatacją, nic nie mówi o jej dyssypacji i przemianach, a w konsekwencji nie określa ilości energii wyzwalanej w procesie niszczenia określonej objętości skał. W procesie niszczenia ośrodka skalnego ta potencjalna energia sprężysta przechodzi między innymi w kinetyczną energię fal sprężystych utożsamianą z energią sejsmiczną rejestrowanych wstrząsów. Tak więc, chociaż rozpatrujemy jedynie zależne od parametrów eksploatacji zmiany energii potencjalnej (energii odkształcenia sprężystego), to przekładają się one choć w nieznanym nam ilościowym stopniu na poziom zagrożenia sejsmicznego (tąpaniami). Liczne obliczenia testowe pozwoliły stwierdzić istnienie jakościowych związków pomiędzy obliczanymi zmianami energii właściwej a obserwowanym w typowych sytuacjach przebiegiem sejsmiczności indukowanej. O poziomie sejsmiczności indukowanej najczęściej decydują procesy zachodzące nie w jednej, a w szeregu warstwach wstrząsogennych. Obiektywne przeszkody w praktyce uniemożliwiają najczęściej określenie z wystarczającą dokładnością współrzędnej głębokościowej wstrząsów, co pozwoliłoby je przypisać do określonej warstwy skalnej. W zależności od przestrzennej konfiguracji zaszłości eksploatacyjnych, zmiany potencjalnej energii sprężystej mogą mieć bardzo różnorodny charakter, zależny od głębokości zalegania warstwy, w której są one obliczane. Na rys. 2 pokazano przykładowo zmiany wartości właściwej energii sprężystej (unormowane do 1), wzdłuż linii równoległych do wyrobiska przyścianowego analizowanej ściany 3, obliczone w przedziale głębokości 400-800 m z krokiem 100 m. Szacunki wykonano dla 1200 m odcinka dotychczasowego biegu ściany. Dla analogicznego odcinka wybiegu ściany 3 wykonano obliczenia metodą tomografii pasywnej. Prędkości rozchodzenia się fali podłużnej określono dla kolejnych miesięcznych (dwumiesięcznych - w przypadku małej ilości indukowanych wstrząsów) okresów biegu ściany, uzyskując różne obrazy pola prędkości. Na rys. 3 zaprezentowano syntetyczną mapę, powstałą w wyniku wybrania w każdym z jej punktów maksymalnej wartości oszacowanej prędkości. Wartości, podobnie jak na rys. 2, zostały następnie unormowane do 1. ' Wyniki zaprezentowanej analizy wskazują, że największy udział w obserwowanym poziomie zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami mają warstwy położone około 200 m nad i 100 m pod eksploatowanym pokładem. Zgodnie z wynikami regresji krokowej, udział pozostałych warstw jest pomijalnie mały. Opracowany sposób może być wykorzystywany do sporządzenia jakościowych, uwzględniających zmiany energetyczne zachodzące w wytypowanych warstwach skalnych, prognoz zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami na wybiegach prowadzonych i projektowanych wyrobisk ścianowych. Wykorzystanie równania regresji (8) umożliwia również sporządzanie ilościowych oszacowań zmian poziomu zagrożenia (w częściach złoża, w obrębie których można założyć niezmienność własności wytrzymałościowych warstw skalnych).

14

Ocena zagrożenia sejsmicznego w oparciu o wskazania analitycznej prognozy zmian energetycznych w górotworze

Bańka P., Jaworski A.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 286

79-88

PL

Pokazano możliwość wykorzystania wyników obliczeń metodą analityczną do szacowania zmian poziomu zagrożenia sejsmicznego na wybiegach projektowanych wyrobisk wybierkowych. Omówiono zaproponowany przez autorów wskaźnik charakteryzujący zmiany energii sprężystej we wstrząsogennych warstwach skalnych zachodzące wskutek oddziaływania dokonanej i prowadzonej eksploatacji górniczej. Na konkretnym przykładzie stwierdzono dużą zgodność rozkładu proponowanego wskaźnika z rzeczywistym rozkładem zarejestrowanej sejsmiczności indukowanej prowadzonymi robotami górniczymi.

EN

Possibility of use the results of analytical predictions to assessment of seismic hazard changes in the heading gangway of planned longwalls was presented. Suggested index characterizing changes of elastic energy of strong rockmass layers effected by the completed mining and the ongoing one has been discussed. Making use of a real example of mining works good agreement of predicted values of the suggested index with the observed seismic-ity induced by the ongoing mining has been presented.

15

Obliczane analitycznie zmiany energetyczne w górotworze w odniesieniu do obserwowanego poziomu zagrożenia sejsmicznego

Jaworski A., Bańka P.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2008

|

Wyd. spec. nr 7

81-91

PL

Pokazano możliwość wykorzystania wyników obliczeń metodą analityczną do szacowania zmian poziomu zagrożenia sejsmicznego na wybiegach wyrobisk wybierkowych. Omówiono zaproponowany przez autorów wskaźnik charakteryzujący zmiany energii sprężystej we wstrząsogennych warstwach skalnych zachodzące wskutek oddziaływania dokonanej i prowadzonej eksploatacji górniczej. Na konkretnych przykładach stwierdzono dużą zgodność rozkładu proponowanego wskaźnika z rzeczywistym rozkładem zarejestrowanej sejsmiczności indukowanej prowadzonymi robotami górniczymi.

EN

The possibility was demonstrated of results' use of calculations conducted with analytical method, for assessing changes of seismic hazard level in coal faces' life. The coefficient proposed by authors was discussed, characterizing the changes of elastic energy in shocks-generating rock layers, occurring as a result of impact of past and present mining activities. On concrete examples, good agreement was confirmed of proposed coefficient distribution with a real distribution of registered seismicity induced by conducted mining works.

16

Określenie parametrów drgań gruntu generowanych wstrząsami górniczymi

Bańka P., Jaworski A.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2007

|

z. 278

27-39

PL

Omówiono wybrane aspekty szacowania wielkości drgań powierzchni wywoływanych wstrząsami indukowanymi eksploatacją górniczą. Przedyskutowano problemy związane z odtwarzaniem pól przyspieszeń drgań gruntu w oparciu o punktowe rejestracje prowadzone w zagrożonych sejsmicznie rejonach. Przedstawiono próbę wykorzystania tych rejestracji do tworzenia zależności regresyjnych, umożliwiających prognozowanie poziomu drgań gruntu. Wyniki skonfrontowano z powszechnie stosowanymi zależnościami wiążącymi sejsmiczność z amplitudami przyspieszeń drgań powierzchni. Scharakteryzowano podstawowe źródła, niejednokrotnie dużych, błędów wykonywanych oszacowań.

EN

The chosen aspects of quantities estimating of the surface vibration evoked by tremors induced by mining exploitation have been treated. The problems connected with the reconstruction of acceleration fields of the ground vibration have been discussed, basing on a pointwise registration, carried on the seismically threatened areas. A trial of using that registration for creating the regressive dependences enabling forecasting of the ground vibration level, has been described. The results have been confronted with the universally applied dependences, connecting the seismic activity with the accelerating amplitudes of the surface vibration. The basic sources of repeatedly occuring big mistakes of the estimations being performed, have been characterized.

17

Odtwarzanie i prognozowanie parametrów drgań gruntu wywołanych wstrząsami górotworu

Bańka P., Jaworski A.

Przegląd Górniczy

|

2007

|

T. 63, nr 7-8

29-37

PL

W artykule omówiono problem związane z odtwarzaniem I prognozowaniem pól maksymalnych amplitud składowych poziomych przyspieszeń drgań gruntu wywoływanych silnymi wstrząsami górotworu. Przedstawiono sposoby wykorzystania danych empirycznych, uzyskiwanych z rozbudowywanych sieci powierzchniowych stanowisk obserwacyjnych, do tworzenia modeli regresji wiążących energie wstrząsów i ich odległości epicentralne z parametrami drgań gruntu. Dla wybranego, silnie zagrożonego sejsmicznie rejonu eksploatacji, odtworzono rozkłady maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu generowanych najsilniejszymi wstrząsami. Przeanalizowano błędy wykonanych oszacowań. Wyznaczone równanie regresji zastosowano również do prognozy maksymalnych przyspieszeń drgań gruntu, jakie mogły być wywołane wstrząsami towarzyszącymi projektowanym robotom górniczym.

EN

The problems connected with reproduction and forecasting of the fields of the maximum amplitudes of horizontal components of ground vibration accelerations generated by the strong rock mass tremors are discussed. The ways of using empirical data received from developed network of the surface observation stands for creation of regression models binding tremor energies and their epicentre distances with ground vibrations parameters are presented. For the selected mining region with strong seismic hazard distributions of the maximum ground vibrations acceleration generated by the strongest tremors are reproduced. Errors of executed estimation are analyzed. The determined equation of regression have been used also for the forecast of maximum ground vibrations which can be generated by the tremors connected with designed mining operations.

18

Analitycznie symulowane zmiany stanów naprężeniowo-energetycznych górotworu w kontekście potencjalnego zagrożenia tąpaniami robót górniczych

Bańka P., Jaworski A.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2007

|

R. 45, nr 9

17-27

PL

W artykule omówiono możliwość wykorzystania wyników analitycznych symulacji stanów naprężeniowo-deformacyjnych i energetycznych górotworu do szacowania poziomu zagrożenia tąpaniami robót górniczych. Stwierdzane relacje pomiędzy obliczanymi zmianami naprężeniowo-energetycznymi w górotworze a sejsmicznością indukowaną w rejonach wielopokładowej eksploatacji można wykorzystać do określania jej poziomu na wybiegach projektowanych ścian. Podano przykład takich oszacowań dla konkretnej eksploatacji prowadzonej w warunkach dużego zagrożenia wstrząsami i tąpaniami.

EN

A possibility of making use of analytical results of simulations of stress-deformation and energy states of strata for assessment of a rock bump hazard to the mining operations has been discussed in the paper. The relations being found between the calculated stressenergy changes in the strata and a seismicity induced at multi-seam working areas may be used for determination of the level of the seismicity at the faces to be planned. An example of such assessments has been given for a specific mining made under conditions of a high level of rock bump and tremors hazards.

19

Problemy związane z prognozowaniem wielkości drgań gruntu powodowanych wysokoenergetycznymi wstrząsami górotworu

Bańka P., Jaworski A.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 274

13-27

PL

Przedyskutowano wybrane aspekty szacowania wielkości drgań powierzchni wywołanych wstrząsami, indukowanymi eksploatacją górniczą, prowadzoną w kopalniach GZW. Omówiono problemy związane z określeniem energii najsilniejszych rejestrowanych zjawisk oraz prognozą wielkości i lokalizacji potencjalnych wstrząsów, które mogą wystąpić w trakcie prowadzenia projektowanej eksploatacji. Charakteryzując metody obliczania parametrów drgań gruntu, wywołanych wstrząsami, zwrócono uwagę na konieczność ich okresowej weryfikacji w oparciu o wyniki obserwacji.

EN

Chosen aspects of assessment of size of ground motion caused tremors induced by mining works in coal mines in GZW have been discussed. Problems related with estimation of energy of recorded strong tremors and forecast of size and localization of potential tremors which can be induced by planning works have been discussed too. Authors pay attention on necessities of periodic verifications of values of parameters of method for estimation size of ground motion.

20

Badania wybranych aspektów sejsmiczności towarzyszącej intensywnej eksploatacji prowadzonej w KWK Rydułtowy

Bańka P., Jaworski A.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 270

13-22

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mających na celu określenie wpływu parametrów prowadzonych robót górniczych na poziom sejsmiczności indukowanej. Podano wyniki przeprowadzonych obliczeń wpływu prędkości wybierania na ilość i energię wstrząsów. Przeanalizowano rozkłady statyczne wstrząsów. Zbadano również możliwość opisu zmian poziomu sejsmiczności indukowanej na podstawie analitycznie obliczanych wartości energii odkształcenia sprężystego.

EN

The paper presents results of works aiming to determine the influence of parameters of mining works on level of induced seismicity. The results of computations of the influence of the velocity of coal faces on number and energy of tremors were presented. Statistical distributions of mining shocks were analysed. The possibillity of determination the changes of the level of induced seismicity based on analytically calculated values of specyfic elastic energy was investigated.