This article presents results for the development of new methods of inserting discontinuity lines into the numerical model of the deposit in CAD systems. The main problem in creating a numerical model of the deposit is usually a very small number, as well as low reliability of the source data. Hence, the authors developed new algorithms for inputting discontinuities, which can be used in particular for conditions when a large number of discontinuities are present. The article offers algorithms for inputting discontinuities into the entire deposit model. The method of transferring faults from the higher seam to subsequent seams and determining the course of the fault in the entire rock mass has been described. The fault can be represented as a spatial mesh of triangles, just like the seam floor. Then the fault can be extended until it intersects with the next seam (with the next triangle mesh) using geostatistical methods. As a result, we determine the exact position of the discontinuity line in the next seam. The paper also presents several algorithms for checking the deposit model made using the methods developed by the authors, including the analysis of outliers (in terms of elevation and inclination), testing the variability of the fault throw, checking the distance between adjacent seams, and verifying the position of the deposit in relation to the existing workings and boreholes. It should be noted that the key issue while building a deposit model is a checking of the model, removal of the assumptions and, obviously, incorrect data in order to obtain the highest possible accuracy.
The largest problem that we encounter when creating a numerical model of a hard coal deposit is to insert discontinuity lines representing faults, seams junction lines, wedging, etc. The faults introduced on the map of the seam are mostly flat polylines, while we do not know the altitude ordinate. In order to determine the spatial position of the faults, authoring methods have been developed and implemented in the Geolisp software and in the CAD system. This article presents the method based on calculating the spatial position of the fault with respect to the existing contours, which arrive at it from both sides, the method based on the assumption that the inclination of the seam in front of and behind the fault is constant, the procedure involving the performing of independent surfaces of the upthrow and downthrow side with extrapolation by the Kriging method, and the procedure requiring the transfer of the fault from the above-lying seam or a Carboniferous roof. The solutions given in the article are successfully used in most mines in Poland. The correct introduction of the fault course is important for the accuracy of forecasting the impact of the mining operations on the rock mass and the surface area.
The liquidation process of mines is very complex and long. It relates to various hazards, including post-mining seismicity and deformations of ground surface. The above issues are the subject of the research project under which the monitoring of ground surface movements is carried out in the area of the closed coal mine “Kazimierz-Juliusz”, which is currently being flooded. The monitoring is carried out using the GNSS technique and satellite radar interferometry (InSAR). The project makes use of radar data from the Copernicus project, which is being implemented by the European Commission in cooperation with the European Space Agency (ESA). InSAR monitoring started in December 2020. Additionally, we analyzed the impact on ground surface of 5 rock tremors of the energy not exceeding 6.5E + 05 J (tremor magnitude Mw = 2.1), which were reported in the investigated area in 2018–2020. The article presents the results of qualitative analysis involving the relationship between seismic activity and vertical movements of ground surface. To investigate potential changes in altitude, DInSAR technology was applied. On the basis of interferometric images generated from radarograms in the periods before and after the tremor, in January 2019, it was found that vertical movements of ground surface were possible to occur. Altitude changes can be characterized with the values in the range of single millimeters, which are only slightly beyond the accuracy range of the InSAR method. The analysis of interferograms, comprising wider time databases, indicated that the impact of the tremor on the deformations of ground surface is incidental.
PL
Proces likwidacji kopalń jest bardzo złożony i długotrwały. Towarzyszą mu różne zagrożenia, wśród których można wymienić sejsmiczność pogórniczą oraz deformacje powierzchni terenu. Problematyka ta jest przedmiotem projektu badawczego, w ramach którego wykonywany jest monitoring ruchów powierzchni na terenie nieczynnej już kopalni „Kazimierz-Juliusz”, która jest obecnie zatapiania. Monitoring realizowany jest z wykorzystaniem techniki GNSS oraz satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR). W projekcie wykorzystywane są dane radarowe z projektu Copernicus, który realizowany jest przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA – European Space Agence). Monitoring techniką InSAR rozpoczęto w grudniu 2020 roku. Dodatkowo przeanalizowano powierzchniowe skutki pięciu wstrząsów górotworu o energii nieprzekraczającej wartości 6,5E+05 J (magnituda wstrząsu Mw = 2,1), które zarejestrowano w rejonie badań w latach 2018–2020. W artykule przedstawiono wyniki analizy jakościowej związków aktywności sejsmicznej z ruchami pionowymi powierzchni terenu. W celu zbadania potencjalnych zmian wysokościowych wykorzystano technologię DInSAR. Na podstawie obrazów interferometrycznych wygenerowanych z radarogramów w okresach przed i po wstrząsie, w styczniu 2019 roku, stwierdzono możliwość wystąpienia pionowych ruchów powierzchni terenu. Zmiany wysokościowe scharakteryzować można wartościami w zakresie pojedynczych milimetrów, wykraczających tylko nieznacznie poza zakres dokładności metody InSAR. Analiza interferogramów, obejmujących szersze bazy czasowe, wskazała na incydentalny wpływ wstrząsu na deformacje powierzchni terenu.
The problem involving the monitoring of surface ground movements in post-mining areas is particularly important during the period of mine closures. During or after flooding of a mine, mechanical properties of the rock mass may be impaired, and this may trigger subsidence, surface landslides, uplift, sinkholes or seismic activity. It is, therefore, important to examine and select updating methods and plans for long-term monitoring of post-mining areas to mitigate seismic hazards or surface deformation during and after mine closure. The research assumed the implementation of continuous monitoring of surface movements using the Global Navigation Satellite System (GNSS) in the area of a closed hard coal mine ‘Kazimierz-Juliusz’, located in Poland. In order to ensure displacement measurement results with the accuracy of several millimetres, the accuracy of multi-GNSS observations carried out in real time as a combination of four global navigation systems, Global Positioning System (GPS), Globalnaja Navigacionnaja Sputnikova Sistema (GLONASS), Galileo and BeiDou, was determined. The article presents the results of empirical research conducted at four reference points. The test observations were made in variants comprising measurements based on: GPS, GPS and GLONASS systems, GPS, GLONASS and Galileo systems, GPS, GLONASS, Galileo and BeiDou systems. For each adopted solution, daily measurement sessions were performed using the RTK technique. The test results were subjected to accuracy analyses. Based on the obtained results, it was found that GNSS measurements should be carried out with the use of three navigation systems (GPS, GLONASS, Galileo), as an optimal solution for the needs of continuous geodetic monitoring in the area of the study.
In order to implement the provisions of the INSPIRE Directive, it is necessary for the Member States of the European Union to take appropriate measures to enable combining in a uniform manner spatial data deriving from different sources and sharing use of them by many users and many applications. Spatial data regarding underground hard coal mining in Poland should also be available in the national spatial reference system. Mining enterprises run a cartographic resource in the different rectangular flat coordinate systems. The standard transformation procedure does not provide the required accuracy because these are areas affected by mining activity, and the stability of points is limited, hence, studies were undertaken. The result is the development of software that can be used in Geographic Information Systems to transform spatial data from a system used in mine to the national system. The article described shortly a chosen coordinates systems used in Polish underground mines, elaborated procedure for selection of the degree and the type of a transformation polynomial in the transformation task. It presents its practical application of procedure for the area of one of hard coal mines using the author’s software elaborated in the results of above-mentioned research.
PL
W celu realizacji postanowień dyrektywy INSPIRE konieczne jest podjęcie przez państwa członkowskie Unii Europejskiej odpowiednich działań umożliwiających łączenie w sposób jednolity danych przestrzennych pochodzących z różnych źródeł i współdzielenie ich przez wielu użytkowników i wiele aplikacji. Dane przestrzenne dotyczące podziemnego wydobycia węgla kamiennego w Polsce powinny być również dostępne w krajowym układzie odniesień przestrzennych. Przedsiębiorstwa górnicze prowadzą zasób kartograficzny w lokalnych prostokątnych płaskich układach współrzędnych. Standardowa procedura przekształceń nie zapewnia wymaganej dokładności, ze względu na to, że są to tereny objęte działalnością górniczą, a stabilność punktów jest ograniczona, dlatego podjęto badania. Efektem końcowym jest opracowanie oprogramowania, które można wykorzystać w Systemach Informacji Geograficznej do przekształcania danych przestrzennych z systemu używanego w kopalni do systemu krajowego. W artykule opisano pokrótce wybrane układy współrzędnych stosowane w polskich kopalniach podziemnych, opracowaną procedurę doboru stopnia i rodzaju wielomianu transformacji w zadaniu transformacji. Przedstawiono praktyczne zastosowanie procedury na terenie jednej z kopalń węgla kamiennego z wykorzystaniem autorskiego oprogramowania opracowanego w wynikach powyższych badań.
W artykule przedstawiono problematykę związaną z przygotowaniem danych o eksploatacji do celów obliczeń prognostycznych. Literatura przedmiotu jest bardzo bogata w zakresie stosowanych algorytmów, natomiast z doświadczeń praktycznych wynika, że kluczowe znaczenie ma również odpowiednie przygotowanie danych źródłowych. W artykule przeanalizowano tworzenie i edycję parcel eksploatacyjnych na podstawie numerycznego modelu złoża. Opisano sposób dwustronnej komunikacji między mapą numeryczną a programami prognozującymi deformację terenu górniczego. Przedstawiono automatyczne nadanie prognozowanej kategorii odkształceń obiektom z uwzględnieniem ich daty budowy. Wymieniono możliwości programu Geolisp w zakresie wizualizacji wyników obliczeń prognostycznych, wyszukiwania obiektów spełniających określone kryteria, sporządzania raportów, kolorowania budynków zgodnie z kategorią odkształceń itp.
EN
This paper presents the issues related to the preparation of data on exploitation for the purpose of prognostic calculations. The literature on the subject is very rich in terms of the algorithms used, and practical experience shows that the preparation of relevant source data is also of key importance. The paper shows an analysis of the creation and edition of exploitation plots on the basis of a numeric model of the deposit. The method of bilateral communication between a numerical map and programs predicting deformation of a mining area has been described. Automatic assignment of the forecasted strain category to the objects has been presented, including their construction date. The possibilities of the Geolisp program in the scope of visualization of the results of prognostic calculations, searching for facilities meeting specific criteria, preparing reports, coloring of the buildings according to the category of deformations, etc. were listed.
W ramach badań prowadzonych w roku 2017 w Politechnice Śląskiej dokonano oceny dokładności oraz wyznaczenia parametrów transformacji współrzędnych XY między układami lokalnymi stosowanymi w przedsiębiorstwach górniczych i układem państwowym PL-2000. Wykazano, iż przeprowadzenie transformacji niezależnie dla obszaru górniczego każdej z kopalń powoduje, iż te same punkty w układzie lokalnym otrzymują różne współrzędne w układzie PL-2000. W artykule przedstawiono wyniki wstępnej analizy różnic współrzędnych punktów granicznych wybranych, sąsiadujących ze sobą kopalń, uzyskiwanych w wyniku transformacji wykonanych z wykorzystaniem parametrów transformacji odrębnie dla każdej z nich. Przedstawiono propozycje rozwiązania występującego problemu poprzez zastosowanie w zadaniu transformacyjnym metody niezależnych modeli. Zagadnienie to stanowi przedmiot dalszych badań prowadzonych obecnie w Zespole Kartografii i Systemów Informacji Przestrzennej.
EN
As a part of the research conducted in 2017 at the Silesian University of Technology, the accuracy assessment and determination of the XY coordinate transformation parameters between the local systems used in mining enterprises and the PL-2000 state system were conducted. It has been shown that transforming independently for the mining area of each mine causes that the same points in the local system receive different coordinates in the PL-2000 system. This paper presents the results of the preliminary analysis of coordinate differences of border selected points, neighboring mines, obtained as a result of transformations made with the use of transformation parameters separately for each of them. Proposals for solving the occurring problem have been presented by the use of the method of independent model in the transformation task. This issue is the subject of further research currently conducted by the Cartography and Geographical Information Systems Team.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In every mining company, the process of extracting deposits requires recalculating resources and, consequently, updating surveying-geological documentation. This documentation is necessary, among other things, to introduce changes to the deposit development project, the mining company operation plan, and finally, for proper planning of activities in the field of processing, namely pollution removal of the mining spoil, as well as transport and sale. Software was developed that allows you to create spatial models of deposits. The article presents solutions applied in this scope in the majority of mining enterprises conducting underground hard coal excavation in the Upper Silesian Region. The applied system, called the Numerical Model of the Deposit, uses the Oracle Spatial, AutoCAD Civil 3D, GEONET, GEOLISP, EDBJ-OPN software. The article focuses on the possibilities of the system in the aspect of coal quality assessment based on chemical, physicochemical, physical and petrographic methods. Basic functionalities of the system that uses the qualitative model of the deposit were presented. Chemical analyses of coal made by laboratories are recorded on a current basis into a relational database, and then verified by an authorized geologist. It allows us, among others, to supplement geological data of lots with attributes such as: field, tonnage, average fall, sulphation, etc.
PL
W każdym zakładzie górniczym w procesie wydobywania złóż występuje konieczność ponownego przeliczenia zasobów, a co za tym idzie aktualizacji dokumentacji mierniczo-geologicznej. Dokumentacja ta jest niezbędna m.in. do wprowadzenia zmian w projekcie zagospodarowania złoża, planie ruchu zakładu górniczego i w końcu do poprawnego zaplanowania działań w zakresie przeróbki (usuwania zanieczyszczeń urobku), transportu i sprzedaży. Opracowano oprogramowanie, które pozwala na tworzenie modeli przestrzennych złóż. Są to modele interaktywne i numeryczne. W artykule przedstawiono rozwiązania w tym zakresie stosowane w większości przedsiębiorstw górniczych prowadzących podziemną eksploatację węgla kamiennego w rejonie GZW. Zastosowany system, o nazwie Numeryczny Model Złoża, wykorzystuje programy Oracle Spatial, AutoCAD Civil 3D, GEONET, GEOLISP, EDBJ. W artykule skupiono się na możliwościach systemu w aspekcie oceny jakości węgla w oparciu o metody chemiczne, fizykochemiczne, fizyczne i petrograficzne. Przedstawiono podstawowe funkcjonalności wykorzystujące jakościowy model złoża. Wykonane przez laboratorium analizy chemiczne węgla zapisywane są na bieżąco do relacyjnej bazy danych. Następnie, po weryfikacji przez uprawnionego geologa, trafiają na mapę numeryczną, co dalej pozwala na uzupełnienie danych parcel geologicznych o atrybuty takie jak: pole, tonaż, średni upad, zasiarczenie itp.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.