Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Predictive model of seismic vibrations’ peak value induced by multi-face blasting

Fuławka Krzysztof, Stolecki Lech, Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Anderko Arkadiusz

Journal of Sustainable Mining

|

2023

|

Vol. 22. iss. 3

248--256

EN

The seismicity level induced by blasting in the Polish copper mines is very important inlight of the efficiency of active rockburst prevention and safe conduct of blasting operations in the vicinity of the mining infrastructure such as shafts, workings, or function chambers (e.g., workshops, storages, etc.). Knowledge of the seismic vibrations' peak value might be the basis for designing blasting works in a way that ensures desired seismic effect. However, current experiences show that Peak Particle Velocity prediction models developed so far do not apply to multi-face blasting, where there are many vibrations’ sources at the same time dotted across the mining panel. This paper presents the assumptions of a new empirical model with validation data gathered in the underground trials of group blasting. This new method allows for determining the vibration level generated by firing a single face and the value of amplitude amplification resulting from the increased number of faces fired simultaneously in the group. Preliminary analysis shows that this newly developed predictive model is characterized by a high level of reliability and therefore was applied to assess the effectiveness of blasting works in the selected panel in one of the mines belonging to KGHM Polska Miedz S.A.

2

Zastosowanie modelowań numerycznych do oceny wielkości drgań górotworu w otoczeniu podziemnych wyrobisk górniczych

Chodacki Jacek

Przegląd Górniczy

|

2020

|

T. 76, nr 4

28--36

PL

Wstrząsy sejsmiczne, wywołane nagłym odprężeniem skał górotworu w pobliżu podziemnych wyrobisk górniczych, stanowią zagrożenie dla ludzi pracujących pod ziemią. Propagująca fala sejsmiczna powoduje gwałtowny wzrost obciążeń dynamicznych, a te są bezpośrednio związane z wielkością drgań ośrodka skalnego. Znajomość parametrów tych drgań wpływa na ocenę stateczności wyrobisk podziemnych oraz pozwala na właściwy dobór obudowy chodnikowej. Jedną z metod umożliwiających prognozowanie parametrów drgań sejsmicznych od wstrząsów górniczych jest Metoda Elementów Spektralnych (SEM). W metodzie tej obliczane są sejsmogramy syntetyczne, które umożliwiają obrazowanie pełnego przebiegu falowego. W artykule przedstawiono wyniki modelowań drgań od wstrząsu o magnitudzie 2.7 w skali Richtera, który wystąpił w dniu 17.04.2018 w kopalni KWK Piast-Ziemowit. Obliczone sejsmogramy wykazują dużą zgodność z rzeczywistymi przebiegami falowymi, zarejstrowanymi w bliskiej odległości od ogniska wstrząsu. Wskazuje to na właściwy dobór parametrów modelu i potwierdza skuteczność metod numerycznych, które mogą stanowić uzupełnienie metod analitycznych w rozwiązywaniu problemów związanych z bezpieczeństwem pracy pod ziemią.

EN

Seismic tremors, caused by sudden relaxation of a rock mass near underground mining excavations, pose a considerable threat to people working underground. The propagating seismic wave causes a rapid increase in the dynamic loads, which are directly related to the amount of rock vibration. Knowledge of the vibration parameters can be used in the assessment of the stability of underground excavations and allows for the proper selection of gallery support. One of the methods for forecasting seismic vibration parameters from mining tremors is the spectral element method (SEM). In this method, synthetic seismograms are calculated to image the full waveform. This article presents the results of modeling vibrations generated by a tremor with a magnitude of 2.7 on the Richter scale; this tremor occurred on April 17, 2018, in the KWK Piast-Ziemowit mine. The calculated seismograms show high compliance with the real waveforms recorded near the source of the tremor. This compliance indicates that the selected model parameters were correct and confirms the effectiveness of numerical methods to complement analytical methods in solving problems related to underground work safety.

3

Zastosowanie metody elementów spektralnych do określania drgań gruntu od wstrząsów górniczych

Chodacki Jacek

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 9

21--27

PL

Wstrząsy górnicze od wielu lat towarzyszą eksploatacji węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w Polsce. Stanowią one zagrożenie dla ludzi pracujących pod ziemią, a także powodują uszkodzenia w obiektach budowlanych na powierzchni. Możliwe jest prognozowanie drgań sejsmicznych od wstrząsów górniczych przy zastosowaniu obliczeń numerycznych. Jedną z takich metod jest Metoda Elementów Spektralnych (SEM). W metodzie tej obliczane są sejsmogramy syntetyczne, które umożliwiają obrazowanie pełnego przebiegu falowego. W obliczeniach przyjmuje się złożony mechanizm ogniska wstrząsu poprzez zastosowanie tensora momentu sejsmicznego, który w najlepszym stopniu oddaje układ sił w źródle. W artykule przedstawiono wyniki modelowań metodą SEM drgań gruntu od wstrząsu o magnitudzie 3,8 w skali Richtera, który wystąpił w dniu 08.11.2018 na terenie kopalni Budryk. Wyniki modelowań pokazują, że nawet jeżeli obliczone sejsmogramy syntetyczne nie w pełni pokrywają się z rzeczywistymi rejestracjami drgań, to na ich podstawie możliwe jest określanie szczytowych wartości drgań sejsmicznych w dowolnym punkcie modelu. Metoda ta może więc być, dobrym uzupełnieniem metod analitycznych, stosowanych do oceny zagrożenia sejsmicznego od wstrząsów górniczych.

EN

Mining tremors have been associated with the mining of hard coal in the Upper Silesian Coal Basin in Poland for many years. They pose a threat to people working underground, and also cause damage to construction facilities on the surface. It is possible to predict seismic vibrations from mining tremors using numerical calculations. One of such methods is the Spectral Element Method (SEM). In this method, synthetic seismograms which enable the imaging of the full waveform are calculated. A complex mechanism of the tremor source is assumed by applying the seismic moment tensor, which best reflects the balance of forces in the source. This paper presents the results of SEM modelling of ground motions of the tremor with magnitude of 3,8 on the Richter scale, which occurred on November 8, 2018 in the Budryk mine. The results of modelling show that even if the calculated synthetic seismograms do not fully correlate with real vibration registrations, it is possible to determine the peak values of seismic vibrations at any point in the model. This method can be a good complement to the analytical methods used to assess the seismic hazard caused by mining tremors.

4

Idea kompleksowego monitoringu sejsmologicznego na terenie eksploatacji geozasobów w Polsce

Mirek Janusz, Koza Janusz, Łukasz Rudziński

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2019

|

nr 8

11--16

PL

Sejsmiczność indukowana działalnością człowieka na terenie Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego stanowi problem niemal od rozpoczęcia eksploatacji. W celu rejestracji zjawisk sejsmicznych zainstalowano sieci sejsmiczne nastawione na obserwację terenu LGOM lub poszczególnych kopalń. Najodleglejszą i najstarszą sieć stanowią sejsmometry regionalnych sieci międzynarodowych. Z kolei najbliżej ognisk wstrząsów znajdują się sejsmometry sieci dołowych. Najnowszą siecią sejsmiczną zainstalowaną na terenie 3 gmin ponad kopalniami miedziowymi jest Lumineos, złożona z sejsmometrów i akcelerometrów. Kopalnie i gminy posiadają także powierzchniowe sieci akcelerometryczne przeznaczone do obserwacji wpływu drgań na powierzchnię. W pracy przedstawiono zalety i wady poszczególnych systemów rejestracji oraz koncepcje łączenia danych z poszczególnych sieci. Zasygnalizowano problemy z tym związane i możliwości, jakie połączone sieci mogą zaoferować, by pomóc w rozwiązywaniu zadań z zakresu sejsmologii i prac inżynierskich.

EN

There, in the article the idea of a new approach to seismological observations in mining areas in Poland is presented. Based on experience in working with different networks in the LGCD (Legnica-Glogow Copper District) and USCD (Upper Silesian Coal District), there is opened discussion needed by profession, on the possibility of designing a comprehensive seismic monitoring. This type of approach will significantly improve the determination of seismic source parameters like location or estimation of shocks energy. As a consequence, the accuracy of the analysis of seismic hazard in mines and impact of exploitation on the surface will increase. Despite the unquestionable and obvious advantages of the comprehensive network, different categories of problems are presented, which have been faced during the design work. Some of the problematic elements can be solved using currently available options. Nevertheless, key ones, such as the conversion of formats or the creation of databases, require discussion within the scientific community and practitioners from coal and copper mines.

5

Skomplikowany mechanizm pękania górotworu w warunkach działania kopalni głębinowej na podstawie zjawiska sejsmicznego z ZG „Rudna” w Polkowicach

Talaga A., Koziarz E., Rudziński Ł.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 4

34--40

PL

Sejsmiczność indukowana działalnością górniczą związana jest z występowaniem specyficznych zagrożeń. Do największych z nich należą uszkodzenia wyrobisk górniczych, skutkujące niebezpieczeństwem dla pracowników oraz znajdującej się w obszarze źródłowym infrastruktury. Obecnie nie istnieje skuteczna metoda prognozowania zjawisk sejsmicznych odpowiedzialnych za tego typu zagrożenie. Wykorzystując metody sejsmologiczne możemy jednak zrozumieć fizyczną naturę procesów ich powstawania. Jedną z metod jest analiza mechanizmów wstrząsów górniczych. W artykule zaprezentowano możliwy proces pękania górotworu towarzyszący silnemu zjawisku sejsmicznemu, zaobserwowanemu na terenie kopalni miedzi „Rudna” w Polkowicach. Wykorzystując zapisy sejsmiczne z dwóch niezależnych sieci sejsmologicznych zaproponowaliśmy możliwe wyjaśnienie obserwowanych skutków wstrząsu górotworu.

EN

Seismicity induced by mining workings is associated with many hazards. Seismicity is the greatest threat and corresponding rock burst phenomena linked with possible tunnels destructions in the vicinity of the source of the tremor. Nowadays there is no effective method which allows to forecast such kind of hazardous events. Using seismological methods however, we are ready to understand the physical properties of the seismic sources. One of the method is an analysis of the seismic source mechanisms of tremors induced by mining. This paper deals with this issue. We present the possible complex process of rock fracture inside the source of the strong seismic event occurred in Rudna copper mine in Polkowice, Poland. Based on seismic signals recorded by two independent seismological networks we suggest a possible explanation of the effects observed inside mining panels.

6

System monitorowania drgań gruntu wywołanych silnymi wstrząsami na powierzchni obszaru górniczego O/ZG Rudna

Koziarz E., Wróbel J., Anderko A., Mirek A.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 10

17--24

PL

W referacie przedstawiono aktualną bazę pomiarową oraz wyniki rejestracji oddziaływania wstrząsów na powierzchnię terenu górniczego O/ZG Rudna w latach 2013-2014. Stwierdzono, że maksymalne amplitudy rejestrowanych przyspieszeń drgań osiągają duże wartości, przekraczające 2000 mm/s2. Drgania te nie powodują trwałych uszkodzeń budynków oraz Obiektu Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych „Żelazny Most”.

EN

This paper presents the current surface measurement base and the results of the recordings of the impact of tremors on the surface mining area Rudna in 2013-2014. It was found that the maximum amplitude of the recorded acceleration achieves high values of 2000 mm/s2 and more. These vibrations do not cause permanent damage to the buildings and the impacts on mining waste treatment facility „Iron Bridge”.

7

Mechanizm zjawiska sejsmicznego oraz tąpnięcia w OZG Rudna w Polkowicach z 19.03.2013 r. z wykorzystaniem lokalnych i regionalnych sieci sejsmologicznych

Rudziński Ł., Lizurek G.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2015

|

nr 3

61--72

PL

Zjawisko sejsmiczne z 19.03.2013 r. było jednym z najsilniejszych zarejestrowanych w ostatnim czasie na terenie działania kopalni rud miedzi w Polsce. W jego efekcie wyrobiska w rejonie wstrząsu uległy zniszczeniu. Lokalizacja hipocentrum w okolicy uskoku sugeruje możliwość zainicjowania wstrząsu na jego płaszczyźnie. Przedstawione badania próbują wyjaśnić naturę zjawiska w oparciu o dane sejsmologiczne, uzyskane z różnych sieci sejsmologicznych, dwóch lokalnych: kopalnianej oraz powierzchniowej jak również danych z wybranych szerokopasmowych stacji sejsmicznych. Przedstawione wyniki sugerują skomplikowaną naturę mechanizmu wstrząsu, począwszy od słabszego o silnej składowej ścinającej, do silniejszego o charakterze implozji, odpowiadające za zjawisko tąpnięcia. Przeprowadzone modelowania syntetyczne sugerują, że mechanizm tąpnięcia miał naturę zapadnięcia się stopu wraz z jednoczesnym wypiętrzeniem spągu. Tego typu mechanizm tąpnięcia potwierdza przeprowadzona wizja lokalna.

EN

March 19th, 2013 seismic event occurred in Rudna mine, Poland was one of the strongest ever observed on this area. The event was both widely felt and in-mine tunnels were affected with heavy rockburst. Origin location close to Rudna Główna fault, strongly suggests that the event could be a reason of the fault reactivation. Based on seismological dataset recorded on different seismological networks: two locals and one regional with broadband equipments, we try to explain seismic source mechanism. Presented investigations suggest a complex nature of the Rudna's event which started as a smallest tremor with high double – couple component and which was followed by stronger event characterized with implosive part of moment tensor. Simple model of rockburst can be used to explain seismograms observed on regional distances. Such model was actually affirmed with in-mine damages observation.

8

New criteria to assess seismic and rock burst hazard in coal mines

Mutke G., Dubiński J., Lurka A.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 3

743--760

EN

The paper presents new criteria of seismic and rock burst hazard assessment in Polish hard coal mines where longwall mining system is common practice. The presented criteria are based on the results of continuous recording of seismic events and analysis of selected seismological parameters: spatial location of seismic event in relation to mining workings, seismic energy, seismic energy release per unit coal face advance, b-value of Gutenberg-Richter law, seismic energy index EI, seismic moment M0, weighted value of peak particle velocity PPVW. These parameters are determined in a moving daily time windows or time windows with fixed number of seismic tremors. Time changes of these parameters are then compared with mean value estimated in the analyzed area. This is the basis to indicate the zones of high seismic and rock burst hazard in specific moment in time during mining process. Additionally, the zones of high seismic and rock burst hazard are determined by utilization of passive seismic tomography method. All the calculated seismic parameters in moving time windows are used to quantify seismic and rock burst hazard by four level scales. In practice, assessment of seismic and rock burst hazard is used to make daily decision about using rock burst prevention activities and correction of further exploitation of monitored coal panel.

PL

Zagrożenie sejsmiczne i związane z nim genetycznie zagrożenie tąpnięciem w dalszym ciągu należą do najgroźniejszych zagrożeń naturalnych występujących w polskich kopalniach węgla kamiennego. W ostatnich latach w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW) rocznie rejestrowano 1000÷1500 wstrząsów o energii sejsmicznej Es ≥ 1•105J (magnituda lokalna ML ≥ 1.7), a najsilniejsze z nich osiągały energię Es = 4 •109J (ML = 4.1). W latach 1991-2010 odnotowano w GZW 101 tąpnięć, z których około 66% miało miejsce w wyrobiskach chodnikowych, powodując ich uszkodzenia lub całkowite zniszczenie, a w niektórych przypadkach również wypadki śmiertelne. Przedstawiono podstawowe parametry sejsmologiczne stosowane w kraju i w świecie do oceny zagrożenia sejsmicznego. Opisano podstawowe zasady metody kompleksowej oceny stanu zagrożenia tąpnięciem, w skład której wchodzi metoda sejsmologiczna bieżącej (pomiarowej) oceny stanu zagrożenia. Od wielu lat, wraz z ciągłym rozwojem bazy aparaturowej i możliwości w zakresie cyfrowej rejestracji sejsmogramów oraz przetwarzania i interpretacji danych pomiarowych wzrasta znaczenie metod sejsmicznych, które są dzisiaj powszechnie stosowane w polskich kopalniach zagrożonych tąpaniami. Ciągła obserwacja zjawisk sejsmicznych indukowanych w trakcie rozwoju procesu eksploatacji pokładów węgla umożliwiła, w oparciu o zgromadzoną bazę danych, opracowywanie nowych kryteriów zagrożenia sejsmicznego oraz zagrożenia tąpnięciem, które winny wyraźnie poprawić efektywność metody sejsmologii górniczej. W artykule przedstawiono nowe kryteria oceny stanu bieżącego zagrożenia tąpaniami zaproponowane do stosowania w polskich kopalniach węgla kamiennego, które prowadzą eksploatację systemem ścianowym. Kryteria te są oparte na wynikach ciągłej rejestracji sejsmologicznej, połączonej z bieżącą analizą zarejestrowanych wstrząsów i obliczaniem wybranych parametrów sejsmologicznych. Parametry te to położenie ognisk wstrząsów w stosunku do wyrobisk eksploatacyjnych, energia sejsmiczna wstrząsów, suma energii sejsmicznej wyzwolona na każde 5m postępu ściany eksploatacyjnej, wartość wagowanego parametru amplitudy prędkości drgań PPVW, moment sejsmiczny M0, indeks energii EI oraz parametr b rozkładu wstrząsów według relacji Gutenberga-Richtera. Wartości powyższych parametrów są określane dla każdej doby lub w przesuwających się co dobę oknach czasowych lub oknach zawierających określoną liczbę wstrząsów, a następnie porównywane, raz na dobę, z ich wartościami średnimi wyznaczonymi dla obserwowanego rejonu eksploatacji lub z opracowanymi wartościami kryterialnymi. W ten sposób wyznaczane są, dla danego momentu czasu, strefy w których możne wystąpić potencjalnie wysokie zagrożenie sejsmiczne i zagrożenie tąpaniami. Ponadto, w strefach o podwyższonym naprężeniu oraz w strefach o skomplikowanej sytuacji górniczo-geologicznej, charakteryzujących się zaszłościami starej eksploatacji oraz zaburzeniami geologicznycmi, wykonywane są dodatkowo doraźne obliczenia pola prędkości fal sejsmicznych z wykorzystaniem metody tomografii pasywnej. Należy podkreślić, że wszystkie obliczane wartości powyższych parametrów są skwantyfikowane i określają wartości kryterialne w czterostopniowej skali oceny stanu zagrożenia sejsmicznego i zagrożenia tąpnięciem (tabela 2). Stopnie zagrożenia zostały skwantyfikowane w oparciu wyniki pomiarów sejsmologicznych wykonywanych na bieżąco w sposób ciągły i są wyrażone w formie kryteriów empirycznych, opracowanych na podstawie analizy dużego zbioru danych sejsmicznych oraz obserwacji makroskopowych w wyrobiskach górniczych. Należy podkreślić, że w czasie występowania wysokich stanów zagrożenia sejsmicznego lub zagrożenia tąpnięciem, opracowana metoda pozwala wyznaczyć obszary o podwyższonym stanie zagrożenia, umożliwiając zaprojektowanie i zastosowanie odpowiedniej w miejscu i czasie profilaktyki tąpaniowej. Ważnym aspektem w ocenie stanu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami jest problem ciągłego przemieszczania się stref zagrożenia (stref podwyższonych naprężeń) w czasie prowadzonej eksploatacji. Dla uchwycenia nie tylko miejsc potencjalnego zagrożenia, ale również określenia w jakim momencie czasu pojawia się strefa potencjalnego zagrożenia, zaproponowano analizę parametrów kryterialnych w przesuwających się oknach czasowych z dobowym raportowaniem wyników. W artykule przedstawiono dotychczasowe kryteria oceny stanu zagrożenia tąpnięciem – tabela 1 (Barański i in., 2007), stosowane aktualnie przez większość kopalń w polskim górnictwie węglowym. Kryteria te w części przypadków nie prowadziły do zadawalających i w pełni wiarygodnych wskazań, ze względu na małą liczbę analizowanych parametrów sejsmologicznych oraz brak sekwencyjnej analizy ich zmian w czasie prowadzonej eksploatacji. Wady te uwzględnia nowe podejście metodyczne do oceny stanu zagrożenia. Nowe kryteria oceny stanu zagrożenia sejsmicznego i zagrożenia tąpnięciem przedstawiono w tabeli 2. Zakwalifikowanie do określonego stanu zagrożenia wymaga spełnienia wartości kryterialnych przez więcej niż połowę parametrów sejsmicznych, przypisanych do określonego stanu zagrożenia i rodzaju wyrobiska. Skuteczność przedstawionych nowych kryteriów oceny stanu sejsmicznego i zagrożenia tąpnięciem, opartych o sekwencyjną analizę wybranych parametrów kryterialnych w przemieszczających się co dobę oknach czasowych, została pokazana na przykładach obliczeniowych rzeczywistych sytuacji pomiarowych uzyskanych podczas eksploatacji pokładu węgla 510 ścianą nr. 6 oraz pokładu 503 ścianą nr. 3 w KWK Bobrek-Centrum. Przeprowadzono dyskusję opracowanych kryteriów dowodząc, że stosowanie do oceny stanu zagrożenia tąpaniami różnych parametrów wstrząsów jest niezbędne, aby na bieżąco obserwować to zagrożenie w zależności od różnych mechanizmów wstrząsów i dla różnych sytuacji górniczo-geologicznych. Analiza jednego parametru kryterialnego może często doprowadzić do błędnych wniosków i niskiej wiarygodności wykonanej oceny stanu zagrożenia. Z tej przyczyny w najnowszej wersji metody sejsmologicznej zaproponowanej do stosowania w polskich kopalniach węgla kamiennego, uwzględniono pięć niezależnych parametrów sejsmologicznych opisanych w tabeli 2.

9

Ocena oddziaływania sejsmiczności indukowanej działalnością górniczą na obiekty budowlane na podstawie wybranych skal

Mirek A., Oset K.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 6

49--53

PL

W referacie przedstawiono ocenę oddziaływania wstrząsów górniczych na nieruchomość zlokalizowaną poza wyznaczonym terenem górniczym kopalń prowadzących eksploatację węgla kamiennego. Wskazano na niektóre, pojawiające się przy takiej ocenie problemy, związane głównie z ograniczeniami w określaniu parametrów determinujących dokładność ich wyznaczania i decydujących o wynikach obliczeń maksymalnych wartości przyspieszenia drgań, a także z rozbieżnościami opisów możliwych uszkodzeń, zawartych w poszczególnych przedziałach skal służących do oceny takiego oddziaływania. Na podstawie wymienionych spostrzeżeń sformułowano wnioski.

EN

This paper presents an assessment of the impact of mining tremors on the property located outside the designated mining area of active coal mines. During the assessment, some issues concerning the limitations in defining the parameters´ accuracy and their priorities for determining the results of the calculations of vibration acceleration, as well as the discrepancies in descriptions of the possible damages contained in the individual range of scales used in the assessment of such impacts, emerged. On the basis of the above analysis, conclusions were formulated.

10

Rozwiązanie mechanizmu zjawiska sejsmicznego poprzez inwersję sejsmogramów

Rudziński Ł.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

49--55

PL

Badania mechanizmów ogniskowych zjawisk sejsmicznych są kluczowe dla zrozumienia ryzyka związanego z sejsmicznością danego obszaru. Z uwagi na skończone rozmiary strefy pękania, założenie o punktowości źródła stają się niewystarczające. Aby móc rozważać źródło rozciągłe, niezbędne są stabilne i pewne rozwiązania mechanizmu punktowego. Obecnie za najbardziej obiecującą metodę otrzymywania mechanizmów trzęsień ziemi, uważa się inwersje tensora momentu sejsmicznego z użyciem części lub całości sejsmogramu. Pozwala to na szacowanie rozwiązania zarówno w domenie czasu jak i częstotliwości. W artykule przedstawiono przykład rozwiązania mechanizmu wybranego zjawiska sejsmicznego indukowanego działalnością górniczą z użyciem sejsmogramów syntetycznych generowanych za pomocą nowoczesnego narzędzia do punktowej i kinematycznej analizy źródeł sejsmicznych Kiwi tools. Opracowanie stanowi wstęp do prac nad kinematyczną analizą zjawisk indukowanych działalnością górniczą w Polsce.

EN

This paper presents the tests on the principles of the focal seismic phenomena activity as the crucial issue for understanding the risk related to the seismic activity within a particular area. Given the finite size of fracture zones, the assumption of point source are insufficient. However, in order to deal with the strike source, stable and secure point mechanism solutions are necessary. Currently, the most promising method of receiving earthquake mechanisms is the inversion of seismic model tensor with the use of a seismograph or its part. It allows to estimate the solution both in regard to time and frequency. This article presents an example of mechanism solution to the selected seismic phenomenon which is induced by mining activity by use of synthetic seismographs generated thanks to the innovative Kiwi tools applied in the point and kinematic analysis of seismic sources. This elaboration constitutes an introduction for research on kinematic analysis of phenomena induced by mining activity in Poland.

11

Rozszerzenie techniki Podwójnych – Różnic z możliwością zastosowania do lokalizacji zjawisk sejsmicznych dla przykładu kopalnianej sieci sejsmologicznej

Rudziński Ł., Dębski W.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 1

23--32

PL

Zjawiska sejsmiczne wywoływane działalnością górniczą należą do podstawowych zagrożeń związanych z eksploatacją złoża. Zastosowanie badań sejsmologicznych stanowi jedną z metod ich minimalizacji. Pierwszym bardzo ważnym elementem badań jest lokalizacja zjawisk sejsmicznych, co w znacznym stopniu wpływa na dalsze analizy. Jednym z czynników, mających silny wpływ na wynik lokalizacji jest odpowiednio dobrany model prędkościowy fali sejsmicznej. Błąd związany z niedopasowaniem modelu prędkości, obecny w przypadku stosowania klasycznych technik lokalizacji pojedynczych wstrząsów, możemy minimalizować stosując metody lokalizacji względnej. Obecnie najpopularniejszym algorytmem tego typu w sejsmologii globalnej jest technika Podwójnych – Różnic (ang. Double- Difference - DD), której wyniki są w bardzo małym stopniu czułe na zadany model prędkościowy. W artykule przedstawiamy rozszerzenie oryginalnej techniki lokalizacji Podwójnych – Różnic do warunków typowych dla kopalnianych sieci sejsmologicznych. Proponowane podejście daje poprawę dokładności lokalizacji, szczególnie w przypadku składowej głębokościowej oraz czasu w ognisku.

EN

Mining-induced seismic events are essential exploitation-related hazards. Complexity of seismological studies stands for the possibility of its reduction. First most important phase of such studies is the location of seismic events. Its accuracy have a significant impact on the consecutive phases. One such impact factor is the selection of the appropriate speed model for a seismic wave. The poor accuracy resulting from bad matching of a speed model, in the case of traditional single shock identification techniques adaptation, can be reduced by the application of relative identification method. Currently, in global seismology the most common algorithm for the abovementioned purposes is the double difference location technique. Thus, the acheived resutls are not so much valnurable to the applied speed model. This paper presents the extension of the original double difference location technique intended for typical conditions in mining seismological network. This approach may result in better accuracy of seismic events location particularly when it comes to depth components and time in hypocenter.

12

The basic assumptions of the quantitative version of the Comprehensive Method of Rockburst Hazard Evaluation

Kurzeja J., Kornowski J.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 2

193--204

PL

W artykule opisano podstawy i wyniki stosowania nowej, ilościowej wersji znanej w polskim górnictwie Kompleksowej Metody Oceny Stanu Zagrożenia Tąpaniami (ang.: CMRHE). W skład Metody Kompleksowej (MK) wchodzą cztery tzw. „metody szczegółowe”: sejsmologii górniczej, sejsmoakustyki, wierceń małośrednicowych i „ekspercka” metoda rozeznania górniczego. Mimo swej popularności, MK nie jest dobrze zdefiniowana w sensie matematycznym: ani sama MK ani żadna z metod szczegółowych nie definiują ilościowo przedmiotu swego zainteresowania, tzn. zagrożenia tąpaniami, wskutek czego usiłują one ocenić lub prognozować niezdefiniowaną wielkość. Nie ma też pewności, że każda z metod bada tę samą wielkość fizyczną i nie jest oczywiste w jaki sposób poprawnie łączyć wyniki metod szczegółowych by otrzymać poszukiwane wynikowe zagrożenie. Opisana tu wersja ilościowa MK, od samego początku definiuje zagrożenie tąpnięciem jak również wszystkie jego składniki jako prawdopodobieństwa, na których wszelkie przekształcenia mogą być dokonywane zgodnie z zasadami rachunku prawdopodobieństwa. W artykule zademonstrowano, że wszystkie informacje o czynnikach kształtujących zagrożenie, które wykorzystywane są w oryginalnej Metodzie Kompleksowej, mogą być przedstawione w formie rozkładów prawdopodobieństwa – zawsze zależnych od właściwej zmiennej objaśniającej – a dla konkretnej, lokalnej wartości tej zmiennej, każdy rozkład daje skalarną wartość prawdopodobieństwa. Iloczyn tych rozkładów prawdopodobieństwa jest estymatorem zagrożenia tąpnięciem i jest oparty na dokładnie tej samej informacji co oryginalna ocena z MK. Można zauważyć, że logarytm iloczynu prawdopodobieństw daje sumę składników, analogiczną lecz nie identyczną względem sumy „punktów” w oryginalnej MK, co podkreśla bezpośredni związek opisanej tu ilościowej wersji z oryginalną MK. W końcowej części artykułu przedstawiono przykład oceny zagrożenia tąpnięciem, ilustrując prostotę metody.

EN

This article describes the process and results of applying a new, quantitative version of what is, in the Polish mining industry, a well-known, so-called Comprehensive Method of Rockburst Hazard Evaluation (CMRHE). The CMRHE is composed of four “particular methods” (i.e. mining seismology, seismoacoustics, drilling, and the partly subjective “expert method of hazard evaluation”). Despite its popularity, CMRHE is not well defined in the mathematical sense. The subject, i.e. the rockburst hazard, is not quantitatively (or otherwise) well defined within the CMRHE Instructions or the four particular methods. In fact, the CMRHE tries to predict an undefinedsubject, and there is no guarantee that the particular methods attempt to identify the same (undefined) hazard. It is not clear how the four particular results should be combined to arrive at the final hazard prediction. The quantitative version, described here, starts by defining the hazard and all of its components as probabilities. These can then be combined according to probability rules. This analysis demonstrated that all the relevant pieces of (presumably independent) information – exactly the same as applied by CMRHE – can be expressed as probability distributions, each one dependent on its explanatory variable and each one assuming a scalar value under any concrete local conditions. Using the quantitative version of CMRHE, the product of these distributions bases the formal estimator of rockburst hazard on exactly the same information as the original CMRHE. The fact that the logarithm of this product is the sum of “points” stresses the simple connection between the original CMRHE and its quantitative version. An example using actual (albeit compressed) data illustrates the simplicity of this application.

13

Tomografia sejsmiczna w górnictwie

Dębski W.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 7

67--71

PL

Prędkościowa tomografia sejsmiczna jest techniką bezinwazyjnego obrazowania budowy wewnętrznej próbek skalnych, masywu skalnego, struktur geologicznych itp. w skalach począwszy od ułamka metra do tysięcy kilometrów. Otrzymywane tą techniką przestrzenne rozkłady prędkości fal P i S są zwykle interpretowane w kontekście strukturalnej budowy badanego górotworu. Jednakże, z punktu widzenia zastosowań w górnictwie jednym z najważniejszych elementów badania tomograficznego jest próba interpretacji otrzymanego obrazu tomograficznego pod kątem stanu naprężeń w górotworze. Osiągnąć to można albo przez próbę korelacji aktywności sejsmicznej z anomaliami rozkładu prędkości albo przez interpretacje anomalii prędkości pod kątem zmiennego w przestrzeni pola naprężeń. Niezależnie od wybranego podejścia dla poprawnej interpretacji tomogramów bardzo ważna jest ocena wiarygodności otrzymanych pól prędkości. Celem niniejszej pracy jest przybliżenie zasad tomografii sejsmicznej oraz wspomnianego powyżej dwoistego podejścia do praktycznej interpretacji wyników badań tomograficznych.

EN

The seismic velocity tomography is a non-destructive technique of imaging of the structure of rock samples, rock mass, geological structures etc. at scales ranging from centimetres up to thousands of metres. The obtained by use of this technique spatial distributions of P and S waves are usually interpreted in the context of the internal structure of the imaged rock mass. However, from the point of view of applications in mining one of the most important elements of tomographic inversion is the attempt of interpretation of the obtained tomographic image in the context of the state of stresses in the rock mass. This can be achieved either by an attempt of correlation of seismic activity with anomalies of the velocity distribution or by the interpretation of velocity anomalies in terms of lithological parameters. Independently of the chosen approach, for correct interpretation of tomograms very important is the assessment of reliability of obtained velocity fields. The aim of the present work is the approximation of seismic tomography rules and mentioned above dual approach to the practical interpretation of tomographic investigation results.

14

Fenomen Ψ w sejsmiczności górniczej

Urban P.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 5

23--30

PL

Fenomen Ψ, w budowie modelu EEPAS (Every Earthquake a Precursor According to Scale), zaliczany do długoterminowych prekursorów trzęsień ziemi od wielu lat wykorzystywany jest w sejsmologii naturalnej do prognozy wystąpienia silnego trzęsienia. Pozwala on zobrazować skokowy wzrost poziomu sejsmiczności występujący na badanym obszarze, na długo przed wystąpieniem dużego wstrząsu. Wzrost ten przedstawiony jest poprzez zmianę poziomu magnitudy oraz wskaźnika sejsmiczności. W artykule przeanalizowano wstrząsy indukowane pracami górniczymi z kopalni „Rudna” z oddziałów G-1/7, G-3/4, G-4/5, G-8/2 w celu sprawdzenia możliwości wystąpienia Ψ-fenomenu w sejsmologii górniczej. Proces sejsmogeniczny w kopalniach znacząco różni się od mechanizmów sejsmogenezy trzęsień naturalnych. Sejsmiczność w kopalniach ściśle związana jest z prowadzoną eksploatacją górniczą, wstrząsy zazwyczaj występują w pobliżu przodka, a lokalizacja wstrząsów zmienia się wraz ze zmianą miejsca eksploatacji. Pomimo tych różnic analiza pokazuje, że Ψ-fenomen występuje również w sejsmiczności indukowanej. Dalsze badania pozwolą ustalić możliwość zastosowania tego fenomenu w analizie zagrożenia sejsmicznego.

EN

The phenomenon Ψ, in the construction of the model EEPAS (Every Earthquake a Precursor According to Scale), counted among long-term precursors of earthquakes, is used since many years in natural seismology for the prediction of strong earthquake occurrence. It allows to illustrate the step increase of the seismicity level occurring in the investigated area for a long time before the occurrence of a big tremor. This increase is presented through the change of the magnitude level and seismicity index. In the article tremors induced by mining operations from the ”Rudna” mine from the districts G-1/7, G-3/4, G-4/5, G-8/2 were analyzed in order to check the possibility of Ψ-phenomenon occurrence in mining seismology. The seismogenic process in mines considerably differs from the mechanism of natural earthquake seismogenesis. Seismicity in mines is strictly connected with the conducted mining exploitation, tremors usually occur in the vicinity of the face, and the location of tremors changes along with the change of the exploitation site. In spite of these differences the analysis shows that the Ψ-phenomenon occurs also in the induced seismicity. Further investigations will allow to determine the possibility of application of this phenomenon in the analysis of the seismic hazard.

15

Efektywne zastosowanie modelowań numerycznych w sejsmologii górniczej

Danek T., Leśniak A., Pięta A.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2010

|

R. 48, nr 11

18-24

PL

W artykule przedstawiono metodę modelowania pełnych, sejsmicznych obrazów falowych, głównie pod kątem ich wykorzystania w sejsmice górniczej i sejsmologii. Postęp w tych dziedzinach miał miejsce dzięki dynamicznemu rozwojowi metod informatycznych i numerycznych. Zasadnicze znaczenie ma tu możliwość prowadzenia modelowań numerycznych w rozproszonych, heterogenicznych środowiskach obliczeniowych oraz w innych architekturach równoległych. W artykule przedstawiono efektywny algorytm numeryczny do modelowań pola falowego oraz dwie podstawowe metody jego implementacji w równoległych środowiskach komputerowych (metody dekompozycji trywialnej i domenowej). Zaprezentowano również przykład modelowań numerycznych dla rejonu LGOM oraz dyskusję efektywności obliczeń tego typu w zmieniających się co do wielkości heterogenicznych klastrach komputerów.

EN

The article features a method of modelling full seismic wave pictures in order to use them in mining seismics and seismology. The progress in this area was possible thanks to dynamically developing information and numerical methods. Here it is essential to have the possibility to carry out numerical modelling in distributed, heterogenic computing environments and other parallel architectures. The article presents an effective numerical algorithm of the wave field modelling along with two basic methods of its implementation in parallel computing environments (trivial decomposition and domain decomposition methods). Additionally, the authors presented an example of numerical modelling for the LGOM area and discussed the effectiveness of such computing in the computer clusters which change with respect to heterogenic quantities.

16

Sejsmologia górnicza i sejsmoakustyka jako podstawa krótkookresowej prognozy zagrożenia sejsmicznego

Kornowski J., Kurzeja J.

Przegląd Górniczy

|

2009

|

T. 65, nr 3-4

25-30

PL

Opracowana metoda, nie naruszając aktualnych metod oceny stanu zagrożenia tąpaniami, umożliwi przybliżoną prognozę całkowitej energii sejsmicznej (będącej sumą energii wstrząsów i AE) energii impulsów sejsmoakustycznych i prognozę zagrożenia sejsmicznego zdefiniowanego na podstawie tej energii. Sumowanie energii wstrząsów i energii AE wymagało najpierw opracowania metody oceny fizycznej (wyrażonej w dżulach) energii AE. By rozwiązanie było rzeczywiście użyteczne, estymacja energii AE oparta została wyłącznie na rutynowych pomiarach tak zwanej energii umownej, bez konieczności lokalizacji źródeł AE. Rozwiązanie tego zadania umożliwia tworzenie tak zwanych szeregów czasowych energii całkowitej, czyli ciągów liczb E[^C](t), t=1,2,..., przedstawiających całkowitą energię emitowaną w każdej kolejnej godzinie z konkretnej ściany objętej obserwacją AE i sejsmologiczną. Ciągi te są w pewnym stopniu prognozowalne, co umożliwiają tez prognozę jednoznacznie zdefiniowanego (łatwego do fizycznej interpretacji) zagrożenia sejsmicznego i stopnia zagrożenia sejsmicznego. Zagadnienia te zostały rozwiązane i obecnie trwają prace związane z oprogramowaniem metod i weryfikacja programów, a wstępne wyniki przedstawiamy w niniejszej publikacji.

EN

The worked out method, breaking no present methods of bump hazard state evaluation, will enable approximate prediction of total seismic energy (being the sum of bumps energy and energy AE) and prediction of seismic hazard defined on this energy basis. Addition of bumps energy and energy AE required first of all to work out a method of physical evaluation (expressed in joules) energy AE. So that the solution is really useful, estimation of energy AE has been based exclusively on routine measurements of so called conventional energy, without necessity of sources AE localization. Solution of this task enables now creation of so called time series of the total energy, this is sequences of numbers E[^C] (t), t=1,2,... representing the total energy emitted in each following hour from the real longwall included into observation of AE and seismologic. This series are to some extent predictable, what enables also prediction of unambiguously defined (easy for physical interpretation) seismic hazard and degree of seismic hazard. These tasks have been solved and presently the works connected with programming of the methods and programs verification in progress. Preliminary results are presented in this publication.

17

Sejsmologiczna ocena stanu zagrożenia tąpaniami z wykorzystaniem elementów logiki rozmytej

Kołodziejczyk P.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 274

75-86

PL

Obowiązujący system oceny stanu zagrożenia tąpaniami jest bardzo złożony, z uwagi na konieczność stosowania wielu różnych metod szczegółowych. Wykorzystując niektóre pojęcia z zakresu teorii zbiorów rozmytych można dokładniej opisać rzeczywisty stan zagrożenia tąpaniami, jednocześnie eliminując mankamenty obowiązującej metodyki oceny. Ponadto zastosowanie logiki rozmytej umożliwia kwantyfikację tego zagrożenia w unormowaniu 0-1, a także ocenę jego zmienności w czasie - określenie trendu. W artykule przedstawiono modyfikację sejsmologicznej oceny zagrożenia tąpaniami, w odniesieniu do wyrobiska górniczego na przykładzie ściany podsadzkowej.

EN

Obligatory system of assessment of rockburst risk level is so complex because of necessity of using many different detailed methods. It is possible to describe the real risk level of rockburst more detail by using some notions from fuzzy sets theory, it also allow to eliminate faults of obligatory methods of estimates. Using fuzzy logic enables quantification in normalizing 0-1, as well as estimate variability in time - determination of trend. This article presents modification of seismological assessment of rockburst risk level reference to mining excavation on example of longwall with hydraulic backfill.

18

Lokalizacja i grupowanie źródeł emisji sejsmicznej w warunkach długich frontów ścianowych na przykładzie KWK Bielszowice

Leśniak A., Isakow Z.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2005

|

nr 1

3-8

PL

Zaprezentowano metodę grupowania źródeł emisji sejsmicznej w klastry przestrzenne celem określenia stref zagrożonych w rejonach długich frontów ścianowych. Badania wykonano posługując się nowo opracowanym w Centrum EMAG pierwszym iskrobezpiecznym systemem typu ARAMIS SA przeznaczonym do oceny zagrożenia zjawiskami dynamicznymi przed frontem ściany. System umożliwia z wykorzystaniem sond trójskładowych wykrywanie, rejestrację, lokalizację metodą kierunkową, grupowanie oraz ocenę energii zjawisk sejsmicznych. Zapewnia identyfikację miejsc o intensywnym wzroście emisji oraz interpretację zagrożeń zjawiskami dynamicznymi w oparciu o nową funkcję ryzyka. Opracowany system wchodzi jako podsystem w skład zintegrowanego systemu monitorowania kompleksu ścianowego zrealizowanego w ramach projektu celowego zamawianego symbolu PCZ-003-20 i wdrażanego w KWK Bielszowice.

EN

Method of clusterization of the sources of seismic events near front of the longwalls for detection of potentially dangerous areas is presented in the paper. Measurements were made by new, safe system ARAMIS SA devoted to seismic hazard assessment near longwalls excavations. ARAMIS SA system equipped with three component detectors is in a position to detect, record, locate and cluster of seismic data and evaluate its energy. Using a function of the seismic hazard assessment the system helps in identification of the places where seismic emission grows rapidly and lead to strong dynamic events. The system is a component of the integrated system of longwalls exploitation monitoring system designed and realized for KWK Bielszowice (sponsored by State Committee for Scientific Research).

19

Aktualne rozwiązania w metodzie sejsmologii górniczej poprawiające efektywność oceny zagrożenia sejsmicznego

Mutke G., Stec K., Lurka A.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2005

|

nr 8

37-42

PL

W artykule przedstawiono aktualne nowe rozwiązania i sposoby interpretacji wstrząsów górniczych zarejestrowanych przez kopalniane sieci sejsmologiczne oraz przez Górnośląską Regionalną Sieć Sejsmologiczną (GRSM) pracującą przy GIG. Opracowane w Głównym Instytucie Górnictwa nowe metody oceny zagrożenia sejsmicznego opisane w artykule to: tomografia pasywna, analiza mechanizmów ognisk wstrząsów w aspekcie szacowania ich głębokości oraz badanie parametrów źródła (szczególnie indeksu energii sejsmicznej EI) w przesuwającym się oknie sekwencji wstrząsów. Przedstawiono również nowe rozwiązania aparaturowe opracowane w GIG, a w szczególności niskoczęstotliwościową, łatwą do zamontowania i przemieszczania sondę geofonową zastępującą sejsmometr. Przy wprowadzeniu nowych rozwiązań aparaturowych, wskazano na możliwość zastosowania tomografii pasywnej w wersji przestrzennej 3D do diagnostyki górotworu i oceny zagrożenia sejsmicznego oraz wyznaczania składowej pionowej wstrząsów. W artykule przedstawiono również sposób monitorowania aktywności sejsmicznej na Górnym Śląsku przez GRSM oraz scharakteryzowano sejsmiczność obszaru w latach 1974-2004 w oparciu o bazę danych o wstrząsach prowadzoną w Zakładzie Geologii i Geofizyki GIG.

EN

The article presents current new solutions and interpretation methods of mining tremors recorded by mining seismologic networks and the Upper Silesian Regional Network of Seismology (GRSM) operating at the Chief Mining Institute. The new methods of seismic threat assessment described in the article are: passive tomography analysis of seismic epicenter mechanisms in the aspect of estimating their depth and studying their source parameters (in particular their seismic energy index EI) in the moving window of tremor sequence. Also presented are new equipment solutions worked out by GIG, especially the low-frequency, geophone probe, easy to mount and displace, replacing the seismometer. When introducing new equipment solutions, also presented is the possibility of using 3D passive tomography for ground diagnosis and assessing seismic threats as well as determining the vertical component of tremor. Moreover, the article indicates ways of monitoring seismic activity in Upper Silesia by GRSM and characterizes the seismic nature of the area during the years 1974-2004 in conformity with the database of tremors kept by the Geology and Geophysics Department of the Chief Mining Institute.

20

Prognoza szeregów czasowych w geofizyce górniczej

Kornowski J.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2004

|

nr 5

30-33

PL

Praca przedstawia skrótowo niektóre problemy prognozy tak zwanych szeregów czasowych spotykanych w sejsmologii górniczej oraz opisuje metodę i przykład prognozy zagrożenia sejsmicznego wykorzystując dłuższy okres obserwacji seksmoakustycznych i sejsmologicznych ze ściany 44 w pokładzie 510 kopani "Wesoła".

EN

Some aspects and problems of mining seismology time series forecasting have been discussed, stressing the relation between the quality of observations and predictions. An example of results from prolonged period of forecasting hourly aggregated (seismic emission) energies from the hazardous longwall in Wesoła Coal Mine has been described and analysed.