Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rock bursts prediction based on analyzing maximal phenomena of seismic emission in the INGEO system

Cianciara B., Isakow Z., Siciński K., Cianciara A.

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2016

|

R. 54, nr 4

5--10 [tekst ang.], 50--55 [tekst pol.]

EN

Predicting the time of rock bursts in the INGEO system is based on the analysis of seismic emission registered in a seismic-acoustic system. Emission signals are generated by rock mass fracturing due to mining exploitation. Such emission is characterized by huge activity of different phenomena which enables to carry out a correct statistical analysis with the use of the hazard method, achieving suitably high resolution of interpretation results. The hazard method is based on the analysis of maxmal phenomena, i.e. phenomena of maximal energy. The use of this method allows to eliminate disturbances to a large extent and, at the same time, enables to assess the probability of high-energy phenomena (rock bursts). The hazard analysis is conducted on the basis of two essential qualities of seismic emission, such as energy of phenomena and intervals between successive phenomena. These qualities are random variables of statistical distribution described by the Weibull model. Using this model one can estimate the parameters of statistical distribution of those qualities which are the basis to determine hazard parameters. The analysis is conducted based on measurement data collected from the T window, i.e. time interval measured by hours. The window is moved with the d step and the calculations are repeated. The hazard parameters were used to define the risk function FWt(QE,T) which is the measure of rock bursts hazard. This function depends on real time t which is determined as the time of the T window right edge. It is also the basis to work out rock burst hazard criteria. It is important to note that the moment a rock burst occurs is a random variable and can be determined with the accuracy of its confidence interval, with certain probability.

PL

Predykcja czasu wystąpienia wstrząsów w systemie INGEO oparta jest na analizie emisji sejsmicznej rejestrowanej w systemie sejsmoakustycznym. Sygnały emisji są generowane pękaniem górotworu wywołanym eksploatacją. Emisja taka charakteryzuje się dużą aktywnością zjawisk, która umożliwia prowadzenie poprawnej analizy statystycznej metodą hazardu, uzyskując również odpowiednio wysoką rozdzielczość wyników interpretacji. Metoda hazardu oparta jest na analizie zjawisk maksymalnych, czyli zjawisk o maksymalnej energii. Zastosowanie tej metody daje znaczną eliminację zakłóceń, a jednocześnie umożliwia ocenę prawdopodobieństwa wystąpienia zjawisk wysokoenergetycznych (wstrząsów). Analiza hazardu realizowana jest na podstawie dwóch podstawowych cech emisji sejsmicznej, a mianowicie: energii zjawisk, oraz odstępów czasu między kolejnymi zjawiskami. Cechy te są zmiennymi losowymi o rozkładzie statystycznym, który jest opisywany modelem Weibull`a. Na podstawie tego modelu prowadzona jest estymacja parametrów rozkładu statystycznego tych cech, które stanowią podstawę do wyznaczania parametrów hazardu. Analiza realizowana jest w oparciu o dane pomiarowe pobierane z okna T, czyli przedziału czasu rzędu godzin. Okno to jest przesuwane z krokiem d i powtarzane są obliczenia. Wykorzystując parametry hazardu zdefiniowano funkcję ryzyka FWt(QE,T), będącą miarą zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. Funkcja ta jest zależna od czasu realnego t, który jest określony, jako czas prawego brzegu okna T. Stanowi ona podstawę do opracowania kryteriów stanu zagrożenia tąpaniami, jak również jej przebieg może być wykorzystany do oceny czasu wystąpienia wstrząsów. Należy podkreślić, że moment wystąpienia wstrząsu jest zmienną losową i może być wyznaczony z dokładnością do swojego przedziału ufności, z określonym prawdopodobieństwem.

2

Problematyka monitorowania zagrożenia tąpaniami w kopalniach podziemnych na bazie emisji sejsmicznej rejestrowanej w warunkach wysokiego poziomu zakłóceń

Cianciara A., Cianciara B.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 6

34-36

PL

W pracy przedstawiono sposób oceny stanu zagrożenia tąpaniami na podstawie analizy emisji sejsmicznej rejestrowanej w miejscach prowadzonej eksploatacji. Znaczna część emisji, rejestrowanej w tych warunkach, generowana jest na drodze działania urządzeń mechanicznych (kombajnu, przenośników itp.). W związku z tym zaproponowano podejście, w którym zagrożenie ocenia się badając przebiegi czasowe parametru opisującego tłumienia drgań sejsmicznych przez ośrodek skalny. Tłumienie to estymowane jest na podstawie emisji sejsmicznej w paśmie od 30 Hz do 500 Hz. Stwierdzono eksperymentalnie, że w paśmie tym zawarta jest główna część informacji o parametrze tłumienia, niezależnie od sposobu generowania sygnałów emisji. Przedstawiono sposób estymacji tłumienia, na drodze analizy obwiedni sygnałów omawianej emisji. Przebiegi czasowe tłumienia mają oczywistą interpretację geomechaniczną. Na skutek wzrostu naprężeń, w górotworze zachodzi zjawisko kompakcji (twardnienia) a w miarę dalszego wzrostu dylatancji (osłabiania), dopiero wówczas mogą wystąpić wstrząsy. W fazie kompakcji mają miejsce spadki tłumienia drgań sejsmicznych, natomiast w okresie dylatancji jego wzrosty. Możliwość identyfikacji tych faz została potwierdzona w praktyce. Wynika stąd, że przebiegi czasowe omawianego tłumienia mogą być wykorzystane do opracowania sposobu monitorowania stanu zagrożenia tąpaniami.

EN

In the paper there is presented a method of tremor risk estimation on the basis of seismic emission registered in exploitation zones. A considerable part of the emission, registered in exploitation zones, is generated by mechanical devices (miner transporters etc.). Therefore using the known theories and models describing rock mass fracturing, it is not possible, to evaluate the risk of mining rock-burst properly on the basis of seismic emission interpretation. In the new approach presented in the paper, the risk is estimated studding the time variations of a parameter describing the attenuation of seismic vibrations by the rock medium. The attenuation assessed from the analysis of seismic emission registered in the range from 30Hz to 500Hz. There was experimentally stated that, in this range there is the main part of information is about attenuation, regardless the way signals were generated. In the paper there is presented the attenuation factor estimation method on the basis of signals envelopes analysis of the discussed emission. Trends of attenuation can be geomechanically interpreted in an obvious way, and can be used as base for tremor risk monitoring system.

3

Sposób monitorowania zagrożenia tąpaniami oparty na analizie emisji sejsmoakustycznej metodą hazardu sejsmicznego

Cianciara A., Cianciara B., Isakow Z.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2006

|

R. 44, nr 11

5-11

PL

W artykule przedstawiono jedną z wielu możliwych koncepcji sposobu monitorowania zagrożenia tąpaniami (zagrożenia wystąpieniem wstrząsów). Sposób ten oparty jest na analizie emisji sejsmoakustycznej rejestrowanej w warunkach prowadzonej eksploatacji wyrobisk górniczych. Emisja sejsmoakustyczna jest jednym z podstawowych nośników informacji o przebiegu procesów pękania górotworu, umożliwiając jednocześnie jej ciągły dopływ. Dlatego daje ona realne podstawy do zbudowania takiego systemu monitorowania. Sposób oceny zagrożenia prowadzony jest zmodyfikowaną metodą probabilistycznej analizy hazardu sejsmicznego (PAHS). Wyboru zjawisk sejsmoakustycznych o maksymalnych wartościach energii dokonuje się na drodze rejestracji emisji za pomocą wielu czujników (co najmniej dwóch). Monitorowanie oparte jest na śledzeniu przebiegu zmienności w czasie tzw. "funkcji wskaźnikowych". Funkcje te definiowane są w oparciu o parametry hazardu sejsmicznego, które w omawianym systemie monitorowania, stanowią miary zagrożenia tąpaniami.

EN

One of many ideas of rock bump hazard monitoring (occurring of bumps) has been presented in the paper. This idea has been based on the analysis of a seismoacoustic emission recorded under conditions of underground mining. The seismoacoustic emission is one of the essential information carriers on a cracking process of strata allowing the information to be continuously updated. Therefore it seems to be a real base to design such a monitoring system. The hazard evaluation has been made by a modified method of probabilistic analysis of seismic hazards (PAHS). The seismoacoustic events with maximum values of energy have been chosen by records of emission by means of a number of sensors (two ones at least). The monitoring has been based on tracking of variations over time, so called "index functions". The functions have been defined basing on the parameters of a seismic hazard, which are the measures of a rock bump hazard in the above mentioned monitoring system.

4

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.

5

Sposób oceny parametrów drgań gruntu w aspekcie ich oddziaływania na obiekty

Cianciara A., Cianciara B., Isakow Z.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2005

|

nr 6

41-43

PL

Praca poświęcona jest problematyce oceny szkodliwości oddziaływania drgań, wywołanych wstrząsami górniczymi, na obiekty znajdujące się na powierzchni ziemi. Wiadomo, że drgania te stanowią czynnik wymuszający oddziaływanie na obiekty. Stopień szkodliwości tych oddziaływań oceniany jest na podstawie określonych parametrów opisujących drgania. Przyjęto powszechnie akceptowany postulat, że omawiane drgania, rejestrowane na powierzchni ziemi, posiadają strukturę losową. W związku z tym, oceny parametrów powinny być uzyskiwane na drodze rozumowania statystycznego. W pracy tej przedstawiono jedno z wielu możliwych rozwiązań w tym zakresie. Zaproponowano, między innymi, sposób estymacji maksymalnej amplitudy Am oraz współczynnika tłumienia alpha, oparty na analizie obwiedni sygnałów drgań. Przedstawione w tej pracy estymatory parametrów stanowią podstawowe do właściwej oceny stopnia szkodliwości omawianych drgań.

EN

This paper was devoted to harm influence estimation on objects located on earth surface by vibration, caused by underground mining tremors. These vibrations are forced factor on earth surface objects. Primary issue in this field is to select proper parameters that describes harm level, and to select right estimation methods. This issue can be correctly solved when there the structure of vibration, and influence on objects. The paper describes models of vibration influence on objects. Stochastic structure of vibration caused by tremors was assumed. Estimation methods with stochastic structure were taken into considerations. The new concept of estimation of maximum amplitude and attenuation factor was proposed. This is based on signal envelope analysis. This presented estimated parameters are proper base for evaluating harm influence.

6

Problematyka opisu oddziaływania drgań, wywołanych wstrząsami, na powierzchnię Ziemi

Cianciara B., Cianciara A., Isakow Z.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2005

|

R. 43, nr 2

15-38

PL

Problematyka opisu oddziaływania drgań, wywołanych wstrząsami, na powierzchnię ZiemiW pracy przedstawiono problematykę związaną z opisem drgań gruntu, wywołanych wstrząsami górniczymi. Stanowią one czynnik wymuszający oddziaływanie na powierzchnię Ziemi. Przedstawiono strukturę tych drgań oraz opis ich oddziaływania na obiekty. Są to podstawowe elementy, które muszą być uwzględnione w problematyce oceny stopnia szkodliwości oddziaływania. Uwzględniając powyższe elementy określono najważniejsze parametry opisujące omawiane drgania oraz sposoby ich estymacji. Między innymi zaproponowano nową koncepcję wyznaczania wartości parametrów amplitudowych, opartą na analizie obwiedni sygnałów drgań. Przedstawiono również sposób umożliwiający ocenę oddziaływania wstrząsów w dowolnym miejscu obszarów górniczych, czyli sposób wyznaczania relacji opisujących zależności parametrów drgań od energii wstrząsów oraz ich promieni epicentralnych lub odległości hipocentralnych. Wartości parametrów wyznaczane są z uwzględnieniem przedziałów ufności, które umożliwiają uzyskanie odpowiedniego, w zrozumieniu statystycznym, poziomu bezpieczeństwa. Ponadto przedstawiono opis nowoczesnego systemu ciągłej rejestracji oddziaływań, na powierzchni Ziemi ze zdalną transmisją danych pomiarowych za pomocą telefonii komórkowej.

EN

The problems relating to description of vibrations of the ground, caused by rock bumps have been presented in the paper. The vibrations are extortive factor of the impact on the Earth.s surface. A structure of the vibrations and a description of their impact on the facilities have been shown. A structure of the vibrations and their impact are essential elements to be taken into consideration during assessment of the harmfulness degree of the impact. Considering the above mentioned issues, the most important parameters describing the vibrations being discussed as well as the methods of their estimation have been determined. Among other things a new idea of estimation of the values of amplitude parameters based on the analysis of vibration signals envelope has been proposed. A method has been also shown allowing the impact of bumps within any place of a mine field to be evaluated; it means a method of determination of relations describing dependences between vibration parameters and bump energy as well as their epicen-tral radii or hypocentral distances has been presented. The values of parameters have been estimated taking confidence intervals into account, which allow a suitable safety level related to statistics to be obtained. Furthermore an advanced impact online registration system on the Earth.s surface including remote measuring data transmission by means of cel-lular radio has been presented.

7

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.

8

Method of evaluation of mining tremors prediction on the basis of the analysis of asymmetry of seismoacoustic signals emission

Cianciara A., Cianciara B.

Archives of Mining Sciences

|

2005

|

Vol. 50, no 3

317-326

EN

The paper is devoted to the evaluation of rock mass tremor prediction on the basis of the analysis of seismoacoustic emissions from rock masses. A concept of such an assessment, accounting for seismoacoustic signals asymmetry is presented. A parameter describing centre of amplitude spectra from signals envelopes was introduced as a measure of asymmetry. Rock bursts are known to be preceded by increasing stress values, which in turn triggers out the compaction and then dilatancy processes in the rock mass. This results in a change of physical parameters of the rock medium, e.g. attenuation of elastic vibrations. At the compaction stage the attenuation is weaker, whereas at the stage of dilatancy it increases. With a well estimated asymmetry estimator it is possible to map trends of these processes in periods preceding the occurrence of rock bursts. This should be referred to a definite rock mass area surrounding the site where emission has been registered. The obtained results may be used for assessing the tremor prediction monitoring methods.

PL

Praca poświęcona jest problematyce oceny zagrożenia wystąpieniem wstrząsów górotworu na podstawie analizy emisji sejsmoakustycznej rejestrowanej w wyrobiskach górniczych. Przedstawiono próbę oceny omawianego zagrożenia na drodze identyfikacji tendencji rozwoju procesów geodynamicznych wywołanych wzrastającym stanem naprężeń. Identyfikacja prowadzona jest na podstawie określonej cechy charakteryzującej sygnały sejsmoakustyczne. W okresach przed wystąpieniem wstrząsów muszą mieć miejsce odpowiednie wzrosty naprężeń. Wówczas w ośrodku skalnym wytwarzają się procesy kompakcji, a następnie dylatancji. Powodują one zmiany parametrów fizycznych ośrodka skalnego, a w szczególności tłumienia drgań sprężystych. W fazie kompakcji ma miejsce spadek tłumienia, a w fazie dylatancj i jego wzrost. Na podstawie badań prowadzonych na materiale pomiarowym rejestrowanym w kopalniach węgla kamiennego i rud miedzi stwierdzono, że stopień tłumienia może być oceniany za pomocą cechy reprezentującej asymetrię sygnałów sejsmoakustycznych. Jako miarę asymetrii przyjęto parametr opisujący środki ciężkości widm amplitudowych obwiedni sygnałów. Parametr ten jest estymowany na podstawie poszczególnych sygnałów, przypisując mu czasy ich wystąpienia. W wyniku uzyskuje się szereg czasowy, który w ogólnym przypadku powinien być opisywany modelem w formie niestacjonarnego procesu stochastycznego. Jego wartość oczekiwana reprezentuje przebieg, względnych zmian w czasie, tłumienia drgań sprężystych ośrodka skalnego, w odniesieniu do obszaru otaczającego miejsce rejestracji emisji. Na podstawie analizy tendencji tego przebiegu jest możliwa ocena stanu górotworu w okresach poprzedzających momenty wystąpienia wstrząsów. Teza ta oparta jest na stwierdzeniu, że momenty wystąpienia wstrząsów muszą być poprzedzane odpowiednimi wzrostami naprężeń. Jak już wspomniano wyżej, w miarę wzrostu naprężeń, musi wystąpić w ośrodku skalnym faza kompakcji a następnie dylatancji. Przedstawione w tekście przykłady (przebiegi na rysunkach (3. I) oraz (3.2" stanowią ilustrację potwierdzającą możliwość oceny tych fazy na podstawie analizy emisji sejsmoakustycznej. Daje to podstawy do prowadzenia jakościowej oceny zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. Dla ścisłości należy nadmienić, że na wspomnianych rysunkach przedstawiono wykresy odwrotności omawianej wartości oczekiwanej, czyli wielkości odwrotnie proporcjonalnych do tłumienia.

9

Zagadnienia identyfikacji procesów geodynamicznych wywołanych eksploatacją górniczą

Cianciara A., Cianciara B.

Geoinformatica Polonica

|

2004

|

T. 6

17-32

PL

W pracy przedstawiono problematykę związaną z identyfikacją procesów opisujących rozwój pękania skał oraz tłumienie drgań sprężystych. Bieg tych procesów w kopalniach podziemnych wywołany jest zmianami naprężeń związanych z prowadzoną eksploatacją górniczą. Zarówno zmiany naprężeń, jak i przebiegi pękania są procesami niepodlegającymi bezpośrednim obserwacjom. Można jednak prowadzić wnioskowanie o ich przebiegu w formie pośredniej, na podstawie rejestrowanej emisji sejsmicznej. Omawiane procesy mają strukturę stochastyczną, dlatego ich badanie oparte jest na wnioskowaniu statystycznym. Identyfikacja procesów pękania prowadzona jest na podstawie analizy parametrów opisujących źródła emisji sejsmicznej, czyli rozmiarów zjawisk oraz odstępów czasu między zjawiskami. Natomiast identyfikacja stopnia tłumienia drgań sprężystych prowadzona jest na podstawie pełnych przebiegów rejestrowanych sygnałów emisji sejsmicznej. Analiza prowadzona jest głównie pod kątem wykorzystania uzyskanych wyników w rozwiązywaniu zagadnień związanych z prognozą wstrząsów oraz predykcją zagrożenia górniczego tąpaniami.

EN

The paper focuses on issues relating to the identification of processes describing elastic vibration damping and the development of rock cracking. The course of theses processes in underground mines is caused by the changes in stresses connected with mining. Both the changes of stresses and the courses of cracking are processes which are not subject to direct observations. Their courses, however, may be deduced indirectly basing on registered seismic emission. The processes in question are of stochastic structure and for the reason their examination is based on statistical inference. The identification of cracking processes is conducted basing on the analysis of parameters describing sources of seismic emission, that is on the extent of the phenomena and intervals between the phenomena. The identification of damping degree of elastic stresses is carried out basing on the full courses of registered seismic emissions. The analysis is carried out paying special attention to the possibility of using the obtained results to solve problems connected with shock/tremor/quake forecast as well as with the prediction of mining hazards caused by crump's.

10

A method of evaluating the threat of tremors on the basic of an analysis of the degree of non-homogeneity of the seismoacoustic emission process

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

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr 3

405-416

EN

A concept of interpretation of seismoacoustic emission when it is defined by a model of non-stationary and non-homogeneous stream of events has been presented. Interpretation is based exclusively on the times of the occurrence of events, i.e. the phenomena of emission. To start with, it should be mentioned that the method of evaluation of times when the phenomena occur is relatively simple and, in practice, it can be realized by means of the standard seismoacoustic apparatus generally used in mining. Also we would like to emphasize that the here presented concept is based neither on activity nor on the global energy as it is usually done in practice. The approach is original and it consists in the analysis of the degree of non-homogeneity of the process describing the emission. However, full information on this process is indispensable. As it is known, for a complete description of the stream of emission, besides the times of the occurrence of phenomena, the information on their dimensions is also necessary. Hence the authors' concept is based on a hypothetical dependence combining the extensions of the phenomena of the seismoacoustic emission with the time intervals between these phenomena (Cianciara 2000). Thus a concept of the degree of non-homogeneity of the emission process is one of the most important problems considered in the paper. It is known that the discussed non-homogeneity is due to changes in the state of stresses and, connected with them, diversification of the extensions of the phenomena. In the paper, there are presented not only the models of the discussed degree of non-homogeneity but also the methods of estimating the parameters of these models. Estimation has been carried out on the basis of the time intervals between the phenomena of the registered seismoacoustic emission. Accordingly, theoretical fundamentals allowing to elaborate a system of controlling the state of threat of tremors have been given. Such a system would be based on the analysis of the degree of non-homogeneity of the registered stream of the seismoacoustic emission. Moreover, suggestions regarding the possibility of monitoring the state of threat by bursts have been presented.

PL

W pracy przedstawiono nową koncepcję interpretacji emisji sejsmoakustycznej, w aspekcie jej wykorzystania do opracowania sposobów oceny stopnia zagrożenia sejsmicznego wyrobisk górniczych. Interpretacja w całości prowadzona jest w ujęciu probabilistycznym. Wykorzystując wyniki wieloletnich badań, postanowiono odejść od powszechnie stosowanej zasady prowadzenia wszelkich analiz na podstawie parametrów opisujących źródła zjawisk, głównie w formie energii, czy też energii sumarycznej oraz aktywności emisji. Zakłada się, co jest powszechnie akceptowanym poglądem, że emisja sejsmoakustyczna może być opisywana modelem w formie niestacjonarnego i niejednorodnego strumienia zdarzeń. Zgodnie z przyjętą koncepcją, analiza jest prowadzona jedynie na podstawie czasów wystąpienia zdarzeń, czyli zjawisk emisji i nie bazuje na aktywności, ani na energii sumarycznej, jak to się powszechnie praktykuje. Na wstępie należy nadmienić, że sposób oceny czasów wystąpienia zjawisk jest stosunkowo prosty i w praktyce może być realizowany za pomocą standardowej aparatury sejsmoakustycznej powszechnie używanej w górnictwie. Przedstawiony w tej pracy sposób interpretacji jest oryginalny i sprowadza się do analizy stopnia niejednorodności strumienia zdarzeń, opisującego emisję. Jednak niezbędna jest wówczas znajomość pełnej informacji o tym procesie. Jak wiadomo strumień emisji sejsmoakustycznej opisują dwie zmienne losowe, które reprezentują: odstępy czasu między zjawiskami U oraz rozmiary zjawisk D. Wynika stąd, że do pełnego opisu takiego strumienia, oprócz czasów wystąpienia zjawisk, konieczna jest również informacja o ich rozmiarach. Dlatego w przedstawionej koncepcji autorzy bazują na hipotetycznej zależności łączącej rozmiary zjawisk emisji sejsmoakustycznej z odstępami czasu między tymi zjawiskami. W pracy przedstawiono modele omawianego stopnia niejednorodności. Modele te estymowane w ustalonych odstępach czasu stanowią tzw. funkcje wskaźnikowe. Estymacja tych funkcji prowadzona jest na podstawie odstępów czasu między zjawiskami rejestrowanej emisji sejsmoakustycznej. W efekcie przedstawiono dwa główne typy funkcji wskaźnikowych. Modele te są używane jako funkcje wskaźnikowe, które podlegają określonym wzrostom w miarę narastania stanu zagrożenia. Przykładowe przebiegi ilustrujące zachowanie się funkcji wskaźnikowej przedstawiono na rysunku (4). W wyniku przedstawiono teoretyczne podstawy umożliwiające opracowanie systemu do kontroli stanu zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. System taki może być oparty na analizie stopnia niejednorodności rejestrowanego strumienia emisji sejsmoakustycznej. Ponadto przedstawiono sugestie odnośnie możliwości monitorowania stanu zagrożenia tąpaniami.

11

Wstępne wyniki oceny zagrożenia tąpaniami uzyskane na podstawie analizy emisji sejsmicznej rejestrowanej w rejonie ściany 306 pokładu 507 KWK „Bielszowice”

Cianciara B., Cianciara A., Isakow Z.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2003

|

nr 9

67-71

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki monitorowania zagrożenia tąpaniami stropowymi w rejonie ściany 306 pokładu 507 KWK „BIELSZOWICE”. Sposób monitorowania oparty jest na ciągłej analizie tzw. „ZLOKALIZOWANA FUNKCJA RYZYKA” (ZFR), której estymacja prowadzona jest na podstawie emisji sejsmicznej rejestrowanej w warstwach stropowych nad pokładem węgla. ZFR składa się z trzech niezależnych przebiegów (funkcji), które są estymowane na podstawie: aktywności zjawisk, rozmiarów zjawisk oraz odstępów czasu między zjawiskami. Istota oceny polega na tym, że ZFR odwzorowuje tendencje rozwoju, przebiegających w górotworze, procesów pękania. W okresach przed wystąpieniem wstrząsu funkcja ta podlega charakterystycznym zmianom, co umożliwia opracowanie kryteriów oceny stopni zagrożenia tąpaniami. Omawiany sposób monitorowania został dołączony do „System monitorowania i wizualizacji oraz sterowania procesem pracy kompleksu ścianowego w restrukturyzowanych kopalniach węgla kamiennego”.

EN

The article refers to the preliminary results of monitoring of roof bounce hazard at longwall 306, bed 507 of BIELSZOWICE colliery. The monitoring method is based on continuous analysis so called LOCATED RISK FUNCTION (ZFR), and estimation is grounded on seismic emission recorded in roof layers over coal bed. The ZFR consists of three independent runs (functions) which are estimated on the base of: event activity, size of event and time intervals between event occurrences. The essence of estimation lies in that the ZFR represents development trends of cracking processes that run in rock mass. In periods prior to tremor this function under-goes characteristic alterations thus estimation criteria of bounce hazard degree can be determined. The concerned monitoring method has been associate to "Monitoring, visualization and control system of longwall complex operation in hard coal mines under restructuring process".

12

Efektywny system zagrożenia tąpaniami stropowymi

Leśniak A., Cianciara B., Isakow Z.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2002

|

nr 7

5-10

PL

Efektywność i niezawodność pomiaru emisji stropowej wpływa na powodzenie oceny stopnia spękania warstw stropowych i rozwoju sieci szczelin mogących w efekcie prowadzić do wysokoenergetycznego wstrząsu. Efektywność pomiarów w znacznym stopniu może zostać podniesiona przez użycie trójskładowych czujników drgań, zaś niezawodność poprzez zastosowanie cyfrowej transmisji i rejestracji sygnałów. Trójskładowe sygnały sejsmiczne o wysokiej dynamice umożliwiają efektywną estymację parametrów spektralnych opisujących źródła emisji, a tym samym pozwalają na śledzenie procesu rozwoju spękań. W artykule przedstawiono opracowany w Centrum EMAG system „ARAMIS A”, służący do pomiaru i interpretacji emisji sejsmicznej. Przedyskutowano wybrane parametry wykorzystywane do automatycznej oceny stanu spękania skał stropowych oraz zaprezentowano przykład praktyczny analizy.

EN

The effectiveness and reliability of measurement of the roof emission influence a successful assessment of the degree of fissuring of the roof rocks and the development of a network of fissures that may result in a high-energy tremour. The effectiveness of measurements can be raised to a considerable degree by using three-component vibration sensors, and the reliability - by the application of digit-type transmission and recording of signals. The three-component seismic signals of a high dynamics level allow for an effective estimation of the spectral data that describe the emission source and, thus, allow for conducting a follow-up of fissure development process. In the article presented is the “ARAMIS A” System, developed in the EMAG Centre, meant for the measurement and interpretation of the seismic emission. Discussed are the selected data used for automatic assessment of the roof rock fissuring degree and presented is a practical example of the analysis.

13

Wkład Centrum EMAG w rozwój systemów do oceny zagrożenia tąpaniami oraz kontroli oddziaływania eksploatacji podziemnej na powierzchnię obszaru górniczego

Isakow Z., Cianciara B.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2001

|

nr 8

53-66

PL

W artykule przedstawiono wkład Centrum EMAG w rozwój systemów przeznaczonych do oceny zagrożenia tąpaniami oraz kontroli skutków prowadzenia podziemnej eksploatacji na powierzchnię obszaru górniczego. W referacie w ujęciu historycznym przytoczono opracowania konstrukcyjne i głównych twórców sprzętu, oprogramowania i metod przetwarzania. Przedstawiono zakres dotychczasowych wdrożeń oraz kierunki dalszego rozwoju w tej dziedzinie.

EN

The article describes contribution of the EMAG Centre to development of the system for evaluation of bump hazards and monitoring of the effects of underground working on the surface of minefield. The article presents in a historical way the constructional solutions and main creator of hardware, software and processing methods. The range of present implementations and development trends within this domain are also discussed.

14

Propozycja sposobu predykcji wstrząsów działającego na bazie systemu pomiarowego ARAMIS A*

Cianciara B., Isakow Z., Dworak M.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2001

|

nr 9

172-178

PL

W pracy przedstawiono nową koncepcję predykcji wstrząsów wykorzystującą stochastyczną strukturę procesów pękania górotworu. Rozwiązywanie tych zagadnień uwarunkowane jest od możliwości uzyskiwania odpowiedniej informacji pomiarowej. Warunki te w dużym stopniu spełnia nowo opracowany w Centrum EMAG system pomiarowy ARAMIS A. W systemie tym rejestracja sygnałów prowadzona jest w układzie trójskładowym. System ten posiada transmisję cyfrową o dynamice zapisu rzędu 90 dB. W zależności od użytych czujników zakres częstotliwościowy torów pomiarowych obejmuje pasmo od 60 Hz do 2500 Hz (akcelerometry) lub od 28 Hz do 1200 Hz (geofony). Czujniki rejestrujące emisję rozmieszczane są w górotworze optymalnie tak, aby układ pomiarowy obejmował swoim zasięgiem cały obszar, w którym wytwarzają się prekursory wstrząsów. Emisja sejsmiczna rejestrowana takim systemem pomiarowym w połączeniu z nowymi algorytmami interpretacyjnymi daje bardzo dobre wyniki predykcji wstrząsów. Predykcja wstrząsów prowadzona jest w oparciu o tzw. “funkcję ryzyka wystąpienia wstrząsów”.

EN

The paper presents a new idea of tremors prediction using stochaslic structure of rock mass cracking process. Realisation ofthis is conditioned by gaining risht information. These conditions are fulfilled to a high degree by the ARAMIS-A measuring system, anew developed at EMAG Centre. The system is characterised by digital signal transmission with the dynamics of ternary (three-component) record not lower than 90dB and frequency range from 4.5Hz to 1200Hz depending on sensors in use and optimal lay-out of sensors in rock mass. Seismic emission recorded by such a measuring system together with new interpretative algorithms resulting in very good effects of tremor prediction.

15

Wkład centrum EMAG w rozwój systemów do oceny zagrożenia tąpaniami oraz kontroli oddziaływania ekspolatacji podziemnej na powierzchnię obszaru górniczego

Isakow Z., Cianciara B.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2000

|

nr 9-10

146-159

PL

W artykule przedstawiono wkład Centrum EMAG w rozwój systemów przeznaczonych do oceny zagrożenia tąpaniami oraz kontroli skutków prowadzenia podziemnej eksploatacji na powierzchnię obszaru górniczego. W referacie w ujęciu historycznym przytoczono opracowania konstrukcyjne i głównych twórców sprzętu, oprogramowania i metod przetwarzania. Przedstawiono zakres dotychczasowych wdrożeń oraz kierunki dalszego rozwoju w tej dziedzinie.

EN

The article describes contribution of the EMAG Centre to development of the system for evaluation of bump hazards and monitoring of the effects of underground working on the surface of minefield. The article presents in a historical way the constructional solutions and main creator of hardware, software and processing methods. The range of present implementations and development trends within this domain arc also discussed.

16

Sposób predykcji wstrząsów górniczych

Cianciara B., Cianciara A.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2000

|

nr 9-10

166-171

PL

W pracy przedstawiono sposób predykcji wstrząsów górniczych oparty na analizie rejestrowanej emisji sejsmicznej. Emisja sejsmiczna rejestrowana jest tak, aby umożliwić odwzorowanie procesów pękania poprzedzających wystąpienie wstrząsu. Znajomość rozwoju tendencji tych procesów umożliwia opracowanie właściwych kryteriów ocen zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. Omawiana ocena zagrożenia oparta jest na analizie przebiegu tzw. “funkcji ryzyka wystąpienia wstrząsu”, która jest estymowana na podstawie rejestrowanego strumienia emisji sejsmicznej.

EN

The article presents the prediction method of mine tremors, which is based on study of seismic emission. Seismic emission is recorded in a way to enable mapping of cracking processes which prelude tremors occurrence. Knowledge of development tendency of these processes enables to accept the proper criteria for estimation of tremor hazards. The considered estimation method is based on so called "function of tremor occurrence" which is estimated on the basis of recorded seismic emission stream.

17

Zastosowanie entropii do badania ilości informacji zawartej w strumieniu emisji sejsmicznej górotworu

Cianciara B.

Geoinformatica Polonica

|

2000

|

T. 2

19-23

PL

W pracy przedstawiono sposób oceny względnej ilości informacji o tendencji rozwoju procesu pękania górotworu naruszonego eksploatacją górniczą. Sposób ten oparty jest na analizie entropii zmiennej losowej, reprezentującej odstępy czasu między zjawiskami rejestrowanego strumienia emisji sejsmicznej. Ilość informacji wyznacza się w odniesieniu do procesu czysto losowego, otrzymywanego wskutek modelowania numerycznego. Znajomość względnej ilości informacji o tendencji rozwoju pękania znacznie zwiększa wiarygodność ocen stopnia zagrożenia tąpaniami.

EN

A method of use the relative quantity of information about a trends in fracturing development process in rock-masses, which is result of mining exploitation, are presented in the paper. The method is based on analyse of random variable entropy which is representing the time intervals between the seismic events in registered stream of seismic emission. The quantity of information is estimated in relation to pure random process, resuIt of numerical modelling. The knowledge of reIative quantity of information, due to trends of fracturing process allow significantIy increase the certainty of rock-burst risk estimation on the base of seismic emission.

18

Emisja sejsmiczna jako nośnik informacji o rozwoju procesu pękania górotworu

Cianciara B.

Geoinformatica Polonica

|

1999

|

T. 1

37-44

PL

W pracy badano możliwość odwzorowania tendencji przebiegającego w górotworze procesu pękania na podstawie analizy rejestrowanej emisji sejsmoakustycznej. Problematyka ta leży u podstaw predykcji silnych wstrząsów górniczych oraz wielu zagrożeń z zakresu geotechniki. Przedstawiono koncepcję identyfikacji procesu pękania górotworu na podstawie analizy probabilistycznej rejestrowanej emisji sejsmoakustycznej. Stwierdzono, iż emisja sejsmoakustyczna może być opisywana za pomocą niejednorodnego i niestacjonarnego strumienia zdarzeń. Parametry tego modelu opisują tendencje rozwoju procesu pękania. Jako przykład przedstawiono zastosowanie tej teorii do predykcji silnych wstrząsów górniczych. Predykcja wstrząsu prowadzona jest na podstawie analizy funkcji ryzyka, której model opisują parametry rozkładów statystycznych cech emisji. Przebieg funkcji ryzyka w czasie uzyskuje się. estymując jej wartość w określonym oknie T, które podlega przesuwaniu z ustalonym krokiem.

EN

The possibility ofreconstruction oftrends in developing the fracturing process in rock-mass is analysed on the base of registered seismoacoustic emission. Such reconstruction is needed for strong mining shocks prediction and estimation of risk that other dangerous geotechnical processes can occur. The identification of fracturing process conception is presented in the paper on the base of probabilistic analysis the registered seismoacoustic emission. It was shown, that seismoacoustic emission can be described with non-homogeneous nonstationary stream of events. The parameters of the model are describing trends in developing fracturing process. The example of using the model, for prediction the strong mining shocks from seismoacoustic observations. The prediction is based on analyses of risk function in which estimated parameters of proposed model have been used. The risk function values in time are obtained from estimation its values in time windows with fixed length T which is shifted for time window .