Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 44

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  sejsmiczność indukowana
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
PL
Sejsmiczność indukowana działalnością górniczą jest stale monitorowana i analizowana w celu zwiększenia bezpieczeństwa wydobycia kopalin. Jedną z procedur, chociaż niestosowanych rutynowo w polskim górnictwie węgla i miedzi, jest wyznaczanie mechanizmów ogniskowych silniejszych wstrząsów. Najprostszą i jak dotąd jedyną stosowaną metodą ich obliczania jest inwersja pierwszych wstąpień fali P w domenie czasu. Metoda ta pomimo swojej prostoty i możliwości bezpośredniej kontroli analizowanego wejścia fali sejsmicznej, jest procedurą bardzo czułą na geometrię sieci pomiarowej. Jest to szczególnie kłopotliwe w przypadku dołowych sieci kopalnianych, gdzie geometria sieci ograniczona jest istniejącą infrastrukturą podziemną. W niniejszym opracowaniu proponujemy i testujemy metodę inwersji pełnego pola falowego, przeprowadzaną w domenie częstotliwości oraz czasu, która do tej pory nie była powszechnie stosowana w polskim górnictwie. W oparciu o sejsmogramy syntetyczne obliczone dla lokalnego modelu prędkościowego oraz z wykorzystaniem geometrii rzeczywistej sieci monitoringu sejsmicznego, przeprowadziliśmy badanie przydatności inwersji pełnego pola falowego do obliczeń w warunkach górniczych. W pracy prezentujemy analizy 10 różnych modeli mechanizmów ogniskowych testowanych w różnych lokalizacjach kopalni dla zmiennej siły wstrząsu oraz z dodatkowym rzeczywistym szumem sejsmicznym. Na podstawie otrzymanych wyników możemy stwierdzić, iż głównym czynnikiem warunkującym jakość rozwiązania jest siła wstrząsu i wynikająca z niego zależność amplituda/szum. Natomiast metoda ta nie jest czuła na geometrię sieci pomiarowej.
EN
In order to improve the safety procedures of georesources exploitation, the induced seismicity is constantly monitored and examined. One of the procedures method, although even though not routinely used in Polish coal and copper mining mines, is the calculation of focal mechanisms of strong seismic events. The simplest and so far the only used method for source mechanisms estimation is the inversion of the first P wave onsets in the time domain. Despite its simplicity and the ability to direct control of analyzed seismic waves used during inversion, it is a procedure very sensitive to the geometry of the monitoring seismic network. This is particularly troublesome in the case of underground seismic monitoring system, where the geometry of the network is limited by the existing underground infrastructure. In this study, we propose and test the full waveform inversion method, performed both in the frequency and time domain. This kind of method has not been widely used in Polish miningmines. Basing on synthetic seismograms prepared for the local velocity model and using geometry of the real seismic monitoring network, we conducted a study of the suitability of the full waveform inversion for calculations in underground mining conditions. In this paper, we present analyzes of 10 different source models of focal mechanisms tested in various mine locations within mining area. The tests were performed for variable events strength and with additional real seismic noise. On the grounds of obtained results, we can conclude that the main factor determining the solution quality is the strength of mining tremor and amplitude/noise relationship resulting from it. However, this method is not sensitive to the geometry of the measurement network.
EN
The solutions presented permit the practical determination of the physical parameters of peak ground vibration, caused by strong mining tremors induced by mining, in the Polish part of the Upper Silesian Coal Basin (USCB). The parameters of peak ground horizontal velocity (PGVH) and peak ground horizontal acceleration (PGAH10) at any point of earth’s surface depend on seismic energy, epicentral distance and site effect. Distribution maps of PGVH and of PGAH10 parameters were charted for the period 2010-2019. Analysis of the results obtained indicates the occurrence of zones with increased values of these parameters. Based on the Mining Seismic Instrumental Intensity Scale (MSIIS-15), which is used to assess the degree of vibration intensity caused by seismic events induced by mining, and using the PGVH parameter, it was noted that the distribution map of this parameter includes zones where there vibration velocities of both 0.04 m/s and 0.06 m/s were exceeded. Vibrations with this level of PGVH correspond to intensities in the V and VI degree according to the MSIIS-2015 scale, which means that they can already cause slight structural damage to building objects and cause equipment to fall over. Moreover, the reason why the second parameter PGAH10 is less useful for the evaluation of the intensity of mining induced vibrations is explained. The PGAH10 vibration acceleration parameter, in turn, can be used to design construction of the objects in the seismic area of the Upper Silesian Coal Basin, where the highest acceleration reached a value of 2.8 m/s2 in the period from 2010 to 2019.
EN
Sub-surface operations for energy production such as gas storage, fuid reinjection or hydraulic fracking may modify the physical properties of the rocks, in particular the seismic velocity and the anelastic attenuation. The aim of the present study is to investigate, through a synthetic test, the possibility of using empirical ground-motion prediction equations (GMPEs) to observe the variations in the reservoir. In the synthetic test, we reproduce the expected seismic activity (in terms of rate, focal mechanisms, stress drop and the b value of the Gutenberg-Richter) and the variation of medium properties in terms of the quality factor Q induced by a fuid injection experiment. In practice, peak-ground velocity data of the simulated earthquakes during the feld operations are used to update the coefcients of a reference GMPE in order to test whether the coefcients are able to capture the medium properties variation. The results of the test show that the coefcients of the GMPE vary during the simulated feld operations revealing their sensitivity to the variation of the anelastic attenuation. The proposed approach is suggested as a promising tool that, if confrmed by real data analysis, could be used for monitoring and interpreting induced seismicity in addition to more conventional techniques.
PL
Strefa uskoku Kłodnickiego jest jednym z głównych rejonów wysokiej aktywności sejsmicznej obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Generowane eksploatacją wstrząsy z kopalń, których obszar górniczy znajduje się w tej strefie, stanowią nie tylko zagrożenie dla podziemnych wyrobisk górniczych w kopalniach, ale są także przyczyną uszkodzeń infrastruktury powierzchniowej i uciążliwości dla mieszkańców. W rejonie uskoku Kłodnickiego od 2006 roku prowadzona jest przez jedną z kopalń węgla ciągła rejestracja drgań gruntu pochodzących od wstrząsów indukowanych działalnością górniczą przy pomocy 6 trójskładowych stanowisk sejsmometrycznych typu AMAX. W oparciu o zbiór danych sejsmometrycznych otrzymanych z rejestracji wysokoenergetycznych wstrząsów z lat 2006-2017 podjęto próbę wyznaczenia parametrów relacji tłumienia drgań sejsmicznych wraz z uwzględnieniem amplifikacji tych drgań przez przypowierzchniowe warstwy geologiczne. Amplifikacja to efekt zwiększania wartości amplitud drgań sejsmicznych rejestrowanych na powierzchni terenu, zależny od parametrów warstw przypowierzchniowych, takich jak gęstość, miąższość oraz prędkość propagacji rozpatrywanych fal sejsmicznych. Estymację współczynników amplifikacji drgań wykonano metodą regresji wielokrotnej w oparciu o model relacji tłumienia Joynera- Boore’a. Obliczenia regresyjne wykonano dla sześciu zestawów względnych współczynników amplifikacji, za każdym razem przyjmując jedno stanowisko bazowe, na którym współczynnik amplifikacji wynosił 1. Wybrano ten zestaw współczynników amplifikacji drgań, dla którego test statystyczny dawał wartości p statystyki mniejsze od 0,001 dla wszystkich współczynników regresyjnych badanego modelu tłumienia drgań.
EN
The Kłodnicki Fault Zone is one of the main areas of high seismic activity in the Upper Silesian Coal Basin. The induced mining tremors from coal mines whose mining area is located in this zone are not only a threat to underground mine workings, but are also the cause of damage to surface infrastructure and nuisance to residents. In the area of Kłodnicki fault, since 2006, one of the coal mines has been continuously monitoring ground vibrations from seismic events induced by mining activity using 6 three-component AMAX seismic stations. Based on the seismic data obtained from recordings of high- -energy tremors in the years between 2006 and 2017, an attempt was made to estimate the parameters of seismic attenuation relations, including the site amplification factors related to near-surface geological layers. Site amplification is the effect of increasing the amplitude of seismic vibrations recorded on the surface that is dependent on the parameters of the subsurface layers such as density, thickness and seismic velocity. The estimation of the site amplification factors was made by multiple regression analysis based on the Joyner-Boore attenuation model. The presented research was performed on various groups of attenuation relations and relative amplification factors assuming one of amplification factors of surface seismic stations was equal 1. Finally, the estimated site amplification factors were selected for which calculated p-values of statistical test were less than 0.001 for all coefficients of the analyzed attenuation relation.
PL
W ciągu ostatniej dekady temat rotacyjnych drgań gruntu stał się istotny w zakresie badań sejsmologicznych, a szczególnie inżynierii sejsmicznej. Do tej pory nie prowadzono jednak obserwacji drgań rotacyjnych w podziemnych wyrobiskach kopalnianych, ze względu na brak odpowiednich czujników pomiarowych. W Głównym Instytucie Górnictwa opracowano prototyp sondy rotacyjnej LMLROT do pomiaru prędkości kątowej drgań gruntu w warunkach zagrożenia wybuchowego. Sonda może współpracować z systemami obserwacji sejsmologicznej SOS oraz innymi urządzeniami odbierającymi sygnały prądowe z linii transmisyjnej. Trójskładowa sejsmiczna sonda rotacyjna LMLROT umożliwia pomiar prędkości kątowej drgań w zakresie do 100 mrad/s dla częstotliwości od 2 do 200 Hz. Sonda LMLROT może być wykorzystana między innymi do badań dotyczących wpływu wstrząsów sejsmicznych na stateczność wyrobisk górniczych.
EN
Over the last decade, the subject of rotational vibrations has become important in the field of seismological research, and in particular earthquake engineering. Until now, however, no rotational vibration observations have been carried out in underground mine workings, due to the lack of appropriate measuring sensors. At the Central Mining Institute, a prototype of the LMLROT rotary probe was developed to measure the angular velocity of ground vibrations in explosive conditions. The probe can cooperate with SOS seismological observation systems and other devices receiving current signals from the transmission line. The three-component seismic LMLROT rotary probe measures angular velocity up to 100 mrad/s for frequencies from 2 to 200 Hz. The LMLROT probe can be used, inter alia, for studies on the impact of mining seismic quakes on the stability of mining excavations.
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.
EN
Underground fluid injections result in rock mass fracturing. The associated environmental hazards in a significant part stem from a possibility for linking these fractures. The resultant crevices may allow for an undesired and hazardous fluid migration. We studied the fracture linking problem on data from a part of The Geysers geothermal field in California, USA. We parameterized seismic events by the distance between hypocenter and injecting well, by the angle between the position vector of hypocentre and the maximum horizontal stress direction and by the angle of rotation required to turn the event’s doublecouple mechanism into the prevailing in this area faults’ orientation. To make these parameters comparable, we transformed them to equivalent dimensions. Based on distances between events in the transformed parameter space, we divided the seismic events into clusters. The percentage of potentially linked fractures in clusters was greater at low than at high injection rate.
EN
This paper shows how mature and consolidated scientific outcomes and the increased awareness on the risks related to the hydrocarbon production and gas storage have brought European and national governments to develop new regulations, decrees, and guidelines informed by high-level scientific contents. To do this, the Italian experience from 2012 to present is described from the viewpoint of two governmental administrations, i.e., the Ministry of the Economic Development and the National Civil Protection Department. A fruitful interaction among research institutes, universities, and public administrations has accompanied this long activity phase. It includes, among other things, the constitution of working groups, the development of regulatory guidelines, their testing in pilot case studies, the constitution of a technical–scientific network for the offshore safety (CLYPEA). Within this collaboration, common goals are pursued with a coordinated approach by the ministry and the department, optimizing therefore the achievement of common goals.
EN
The monitoring of microseismicity during temporary human activities such as fluid injections for hydrofracturing, hydrothermal stimulations or wastewater disposal is a difficult task. The seismic stations often cannot be installed on hard rock, and at quiet places, noise is strongly increased during the operation itself and the installation of sensors in deep wells is costly and often not feasible. The combination of small-aperture seismic arrays with shallow borehole sensors offers a solution. We tested this monitoring approach at two different sites: (1) accompanying a fracking experiment in sedimentary shale at 4 km depth and (2) above a gas field under depletion. The small-aperture arrays were planned according to theoretical wavenumber studies combined with simulations considering the local noise conditions. We compared array recordings with recordings available from shallow borehole sensors and give examples of detection and location performance. Although the high-frequency noise on the 50-m-deep borehole sensors was smaller compared to the surface noise before the injection experiment, the signals were highly contaminated during injection by the pumping activities. Therefore, a set of three small-aperture arrays at different azimuths was more suited to detect small events, since noise recorded on these arrays is uncorrelated with each other. Further, we developed recommendations for the adaptation of the monitoring concept to other sites experiencing induced seismicity.
EN
Eastern Ohio is an area of North America where a significant increase in seismicity rate was noted in the early 2010s. This increase has been associated with intensification of unconventional gas extraction performed in the Appalachian Basin and has been directly linked to two processes: hydraulic fracturing and disposal of the associated wastewater. In this paper, we review the recent seismicity in the Appalachian Basin including various episodes of induced seismicity that were temporally and spatially linked to operational activity, and we have performed some comparable analyses on the most recent sequences. The activities have not been as pervasive as other areas of North America, such that the cases are typically isolated and provide opportunities to study the seismogenic process in detail. The observed seismicity is concentrated in a narrow corridor that extends north–south in eastern Ohio and into central West Virginia, perhaps due to differences in operational targets and geologic variations. Ohio appears to have a higher prevalence of seismicity induced by wastewater disposal than surrounding states, but this is based on limited number of cases. Ohio also has an order of magnitude higher prevalence of seismicity induced by hydraulic fracturing than surrounding states, and prior work has suggested this is due to the targeting of the deeper Utica–Point Pleasant formation in Ohio that is closer to basement rocks than the Marcellus formation in West Virginia or Pennsylvania. In areas where hydraulic fracturing has induced seismicity, the percentage of stimulated wells that produce detectable seismicity is approximately 10–33%. Detailed studies of induced seismicity via double-difference relocation and focal mechanism analysis have revealed a series of linear fault segments, none of which correspond to previously mapped faults. Yet, the remarkable coherence in their orientation suggests these were preexisting, optimally oriented, and critically stressed. These fault orientations reveal a consistent regional stress field that only varies over a narrow azimuthal range from ~ 50° to 74°. The strongest observed seismic events in Ohio appear to occur in the Precambrian basement and indicate that these rocks have the maturity needed to produce M > 2 earthquakes and hence the greater potential hazard.
PL
Sejsmiczność indukowana prowadzonymi robotami górniczymi w wielu przypadkach powoduje silnie odczuwalne drgania powierzchni terenu. W celu rejestracji drgań gruntu występujących na obszarach górniczych kopalń rozbudowywane są sieci stanowisk obserwacyjnych. Dane z tych punktowych obserwacji wykorzystywane są do odtwarzania pól przyspieszeń (prędkości) drgań gruntu na całym obszarze objętym dynamicznymi wpływami wstrząsów górotworu. Niejednokrotnie powszechnie stosowane relacje tłumienia nie umożliwiają uzyskania wystarczającej, z praktycznego punktu widzenia, dokładności opisu wyników obserwacji. W takich przypadkach wykorzystanie relacji tłumienia uwzględniającej kierunkowość rozchodzenia się drgań może pozwolić zwiększyć dokładność odtworzenia przyspieszeń (prędkości) drgań gruntu. W artykule przedstawiono wyniki odtworzenia zarejestrowanych przyspieszeń drgań gruntu wywołanych wstrząsami górotworu, które wystąpiły w obszarze jednej z kopalń GZW. We wszystkich prezentowanych przypadkach stwierdzono występowanie kierunkowości rozchodzenia się drgań. Wyniki obliczeń pokazują, że kierunek mniejszego tłu-mienia drgań powierzchni terenu jest równoległy do kierunku zaburzenia tektonicznego sąsiadującego z epicentrum wstrząsu generującego te drgania.
EN
Seismicity induced by conducted mining works in many cases causes the strongly felt surface vibrations. In order to record ground vibrations occurring in the mining areas, network of observation stations is being expanded. Data from these point observations are used to repro-duce acceleration (velocities) fields of ground vibrations over the entire area affected by dynamic impacts of rockmass tremors. Many times, commonly used attenuation relations do not allow to obtain a sufficiently practicable accuracy of the description of the results of observations. In such cases, using the attenuation relationship that takes into account the directivity of the propagation of vibrations may allow to increase the accuracy of the reproduction of ground vibration accelerations (velocities). In the article, the reproduction’s results of recorded accelerations of ground vibration caused by rockmass tremors, occurring in the area of one of the GZW mines, are presented. In all cases, the directivity of vibration propagation was observed. The results of the calculations show that the direction of lower surface vibration attenuation is parallel to the direction of the tectonic fault adjacent to the epicenter of the tremor generating these vibrations.
PL
Drgania gruntu wywoływane wstrząsami górniczymi stanowią coraz poważniejszy problem w wielu zakładach górniczych. Mogą one powodować uszkodzenia obiektów budowlanych, z reguły powodują zaniepokojenie mieszkańców terenów narażonych na występowanie dynamicznych wpływów wstrząsów górotworu. Z tego powodu bardzo ważne jest prowadzenie obserwacji wartości drgań powierzchni terenu oraz ich prognozowanie w aspekcie planowanych robót górniczych. Ponieważ nie jest możliwe prowadzenie pomiarów parametrów drgań gruntu we wszystkich obiektach, a także w celu sporządzania prognoz, konieczne jest dysponowanie zależnościami pozwalającymi określić wartość drgań w zależności od energii sejsmicznej wstrząsu i odległości epicentralnej. Wśród wielu propozycji empirycznego powiązania parametru opisującego intensywność drgań z energią wstrząsu oraz odległością od źródła najczęściej stosowana jest zależność Joyner’a – Boor’a. Parametry struktury stochastycznej modelu relacji tłumienia drgań szacowane są przy wykorzystaniu regresji liniowej. W celu umożliwienia sporządzania wiarygodnych prognoz wartości drgań gruntu, każdorazowo przy szacowaniu parametrów modelu, konieczne jest przeprowadzenie jego analizy weryfikacyjnej. W artykule szczególną uwagę zwrócono na sprawdzenie spełnienia założeń stosowania klasycznej metody najmniejszych kwadratów oraz konsekwencje ich niespełnienia.
EN
Ground vibrations triggered by mining tremors are an increasingly significant problem in numerous mines. They may cause damage to buildings, they usually cause anxiety among the inhabitants of areas exposed to the presence of dynamic influences of rock mass tremors. For this reason, it is very important to observe the values of vibrations on the surface of the area and to forecast them in the aspect of planned mining works. Since it is impossible to measure the parameters of ground vibrations in all facilities, and in order to prepare forecasts, it is necessary to have relations making it possible to determine the value of vibrations depending on the seismic energy of the tremor and epicenter distance. The Joyner-Boore model is most often used among the numerous proposals of an empirical link between the parameter describing the intensity of vibrations and the energy of the tremor as well as the distance from the source. Parameters of the stochastic structure of the ground - motion model are estimated with the use of linear regression. It is necessary to conduct a verification analysis of the model each time the model’s parameters are estimated in order to enable the preparation of credible forecasts of ground vibration values. Special attention in this paper is paid to the verification of the fulfillment of assumptions for using the classic method of least squares as well as the consequences of the failure to fulfil them.
EN
The main objective of this paper is to present the usefulness of the seismic interferometry method to determine the S-wave velocity model of the rock mass affected by exploitation in the KGHM Rudna copper ore mine. The research aim was achieved on the basis of seismic data, acquired from seismograms, of 10 strong seismic events of magnitude greater than 2.6. They were recorded by a pair of seismometers deployed on mining terrain. In the first stage, the Rayleigh wave between seismometers was estimated. Then, the group velocity dispersion curves of fundamental and first higher modes were identified. Finally, inversion of the dispersion curves to a 1D S-wave velocity model up to 500m in depth was obtained. The velocity model was determined for the part of the rock mass partially affected by mining. The results confirm similar rock mass structure and velocities of the subsurface layers as those obtained by the archival 3D model. In both models, a high degree of correlation in the boundary location between the overburden of the Cenozoic formations and the bedrock of the Triassic formations was observed. The applied methodology can be used to estimate the S-wave velocity model in other mining regions characterized by strong seismicity.
14
Content available remote The acceleration response spectra for Legnica-Glogow copper district
EN
This paper presents average normalised acceleration response spectra calculated for mining induced seismic events which were recorded by twenty-one stations located in the area of Legnica-Glogow Copper District (LGCD). In this paper, 5.246 ground motion signals with peak ground acceleration (PGA) over 0.03 m/s2 were analysed. The ground motions were caused by 1.886 mining events with ML greater than 2 (energy > 105J), which occurred from 2004 to 2015. The design response spectra were estimated based on average normalised acceleration response spectra. Further analysis of results shows that the shape and amplitude of response spectra are strongly dependent on the event magnitude, the epicentral distance and the location of the stations. The obtained response spectra could be used for computing seismic forces which have impact on buildings response to ground motions caused by mining events in LGCD.
PL
W pracy wyznaczono średnie znormalizowane przyspieszeniowe spektra odpowiedzi na podstawie zapisów drgań wstrząsów górniczych, zarejestrowanych przez 21 stanowisk akcelerometycznych znajdujących się, na terenie Legnicko Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM). Do analizy wykorzystano 5246 rejestracje drgań gruntu o wartościach szczytowych powyżej 0.03 m/s2, wywołane 1886 wstrząsami górniczymi, o ML5J), które miały miejsce od 2004 do 2015 roku. Na podstawie wyznaczonych znormalizowanych przyspieszeniowych spektrów odpowiedzi wyznaczono wzorcowe spektrum odpowiedzi dla tego rejonu. Pokazano także, że kształt i amplituda spektrów odpowiedzi zależy od wielkości zjawiska, odległości epicentralnej oraz od miejsca. Otrzymane wzorcowe spektrum odpowiedzi może być wykorzystywane do obliczania sił sejsmicznych oddziałujących na budowle w wyniku drgań podłoża wywołanych wstrząsami górniczymi w tym rejonie.
PL
W wielu kopalniach istotny problem stanowią drgania gruntu wywoływane silnymi wstrząsami indukowanymi prowadzonymi robotami górniczymi. W rejonach, w których stwierdza się występowanie drgań powierzchni terenu generowanych wstrząsami górotworu, konieczne jest sporządzanie prognoz parametrów drgań gruntu, które mogą wystąpić w trakcie realizacji założeń projektowych zakładów górniczych. W artykule przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie możliwości zastosowania, do prognozy parametrów drgań gruntu wywoływanych wstrząsami, sieci neuronowych. Wykorzystano obserwacje drgań gruntu pochodzące z obszaru jednej z silnie zagrożonych sejsmicznie kopalń GZW. Otrzymane rezultaty wykazały możliwość zastosowania sieci neuronowych do obliczania wartości prędkości i przyspieszeń drgań powierzchni terenu powodowanych wstrząsami. Dla rozpatrywanego zbioru rejestracji uzyskano dokładniejsze wyniki niż w przypadku zastosowania powszechnie wykorzystywanego, prostego modelu regresji liniowej.
EN
In many mines there is a problem with ground vibrations caused by severe tremors induced by carried out mining works. In the areas, where surface vibrations occurred due to highenergy tremors it is necessary to forecast the velocity and acceleration of vibrations that may occur during the future excavation process. This paper presents results of studies describing the possibility of using neural networks to forecast ground vibrations caused by mining tremors. During those studies data from highly seismically endangered region of Upper Silesian Coal Basin were used. The results of calculations proved the possibility of using neural networks to calculate the velocity and acceleration of ground vibrations caused by mining tremors. For the considered set of observations more precise results than, from widely used, a simple linear regression model, were obtained.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań mających na celu ustalenie optymalnej architektury sieci neuronowej wykorzystywanej do prognozy zmian gęstości energii wstrząsów indukowanych prowadzonymi robotami górniczymi. Zbiór wykorzystywany do nauki sieci neuronowej zawierał wartości wskaźników charakteryzujących zmiany energii właściwej odkształcenia sprężystego (szacowane z wykorzystaniem rozwiązania przemieszczeniowego zadania brzegowego przestrzennej teorii sprężystości podanego przez H. Gila), a także informacje o zarejestrowanym poziomie sejsmiczności, charakteryzowanym przez określenie gęstości energii wstrząsów. W trakcie prowadzonych badań przeanalizowano wpływ liczby neuronów w warstwie ukrytej sieci (od 1 do 16) oraz przyjętej charakterystyki neuronu (rozważano następujące funkcje aktywacji: liniową, logistyczną i tangens hiperboliczny) na dokładność opisu zmian sejsmiczności indukowanej przy zastosowaniu odpowiednio wytrenowanej (nauczonej) sieci neuronowej. Sprawdzono także wpływ architektury sieci neuronowej na dokładność prognozy zmian wydatku energetycznego wstrząsów górotworu. Rezultaty obliczeń, wykonanych dla silnie zagrożonego wstrząsami i tąpaniami rejonu robót górniczych prowadzonych w jednej z kopalń węgla kamiennego GZW, potwierdziły możliwość zastosowania sieci neuronowych do szacowania zmian gęstości energii wstrząsów towarzyszących eksploatacji złoża. Stwierdzono także, że wystarczającą dokładność prognozy można uzyskać stosując mało rozbudowaną sieć neuronową, zawierającą w warstwie ukrytej tylko dwa neurony, natomiast jako funkcję aktywacji korzystnie jest przyjąć tangens hiperboliczny.
EN
The article presents results of researches which have been done to define optimal architecture of neural network used to forecast changes in size of seismicity induced by mining works in progress. The set that had been used to learn neural network has included value of indicators that characterize changes of elastic strain energy (estimated with edge task translocation of spatial theory of elasticity given by H. Gil) and information about recorded level of seismicity, described by density of seismic events energy. While doing the research the influence of neurons number in the hidden layer of the network (from 1 to 16) was analyzed and neuron's characteristic (following activation functions have been considered: linear, logistic and hyperbolic tangent) for accuracy in describing induced seismicity changes when appropriately trained neural network is applied. Influence of neural network architecture on exactitude of change forecast of energy expenditure of rock mass shocks has also been checked. Calculation results for the region that is extremely at risk of shocks (region of mining works that are in progress in one of GZW coal mines) have confirmed possibility of using neural networks to estimate changes in size of induced seismicity connected with deposit exploitation. It has been also stated that forecast accuracy can be achieved by using not a very expanded neural network consisted of only two neurons in the hidden layer, however as an activation function it is favorably to use hyperbolic tangent.
EN
A point process, e.g., the seismic process, is potentially predictable when it is non-stationary, internally correlated or both. In this paper, an analysis of the occurrence process of mining-induced seismic events from Rudna copper mine in Poland is presented. Stationarity and internal correlation are investigated in complete seismic time series and segmentally in subseries demonstrating relatively stable seismicity rates. It is shown that the complete seismic series are non-stationary; however, most of their shorter subseries become stationary. In the stationary subseries, the distribution of interevent time is closer to the exponential distribution, which is characteristic for the Poisson process. However, in most of these subseries, the differences between the interevent time and Poisson distributions are still significant, revealing correlations among seismic events.
PL
Platforma IS-EPOS jest prototypem Tematycznego Węzła Sejsmiczności Antropogenicznej. Będzie ona elementem europejskiej multidyscyplinarnej platformy badawczej tworzonej w ramach projektu EPOS ( European Plate Observing System ). IS-EPOS to platforma internetowa pozwalająca na dostęp i analizę danych geofizycznych i przemysłowych do badań naukowych w zakresie sejsmiczności antropogenicznej. Dane zorganizowane są w tzw. epizody sejsmiczności, czyli kompletne zestawy danych geofizycznych i technologicznych opisujące dany przypadek sejsmiczności. Obecnie dostępnych jest sześć epizodów sejsmiczności indukowanej: cztery epizody z Polski, jeden z Niemiec i jeden z Wietnamu. Platforma IS-EPOS zawiera także serwisy obliczeniowe oraz wizualizacji danych. Serwisy przetwarzające dane można podzielić na dwie podstawowe grupy: programy do podstawowych operacji na katalogu sejsmicznym, danych produkcyjnych oraz sejsmogramach i programy do zaawansowanego przetwarzania danych. Serwisy są udostępnione użytkownikowi przez jego osobistą przestrzeń roboczą, gdzie może wgrywać odpowiednie dane i przeprowadzać na nich wybrane przez siebie analizy. Wszystkie serwisy i epizody posiadają szczegółową dokumentację oraz bibliografię dotyczącą metodyki dostępne dla użytkowników platformy IS-EPOS. Szczególnym elementem dokumentacji jest specjalnie przygotowany podręcznik użytkownika platformy, w którym zawarto wszelkie informacje potrzebne do efektywnej pracy z platformą. Platforma IS-EPOS została stworzona jako produkt końcowy projektu IS-EPOS sfinansowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w Osi priorytetowej 2: Infrastruktura Sfery B+R, działanie 2.3: Inwestycje związane z rozwojem infrastruktury informatycznej nauki. Platforma jest dostępna bezpłatnie dla zarejestrowanych użytkowników pod adresem: https://tcs.ah-epos.eu.
EN
In this paper we present the IS-EPOS IT-platform which is an open virtual access point for researchers studying anthropogenic seismicity and related hazards. The IS-EPOS platform constitutes a digital research space for providing permanent and reliable access to advanced Research Infrastructures (RI) to the Induced Seismicity (IS) Community. This objective is implemented as a prototype which offers access to various datasets related to selected anthropogenic seismicity cases, specialized software for elementary and advanced data analysis and document repositories. The relevant seismic and non-seismic data are gathered in the so-called episodes of induced seismicity. The IS-EPOS platform integrates presently six episodes of anthropogenic seismicity respectively linked to underground hard rock and coal mining in Poland, hydroelectric energy production and geothermal energy production experiments in Germany. The researcher accessing the platform can make use of low level software services for data browsing, selecting and visualizing and a number of high level services for advanced data processing out of which the probabilistic seismic analysis service group is particular rich. The IS-EPOS platform is a prototype of the Thematic Core Services (TCS) Anthropogenic Hazards (AH) belonging to the pan-European multidisciplinary research platform created within the European Plate Observing System (EPOS) long term plan for the integration of national and transnational research infrastructures for solid earth science in Europe. The platform is available for registered users for free (https://tcs.ah-epos.eu).
PL
W coraz większej liczbie kopalń problemem stają się drgania gruntu wywoływane silnymi wstrząsami indukowanymi prowadzonymi robotami górniczymi. W rejonach, w których stwierdza się występowanie drgań powierzchni terenu generowanych wysokoenergetycznymi wstrząsami górotworu, konieczne jest odtwarzanie pól prędkości (przyspieszeń) drgań po zaistniałych zjawiskach na podstawie punktowych pomiarów. Istotne jest także prognozowanie dynamicznych wpływów wstrząsów, które mogą wystąpić w trakcie realizacji projektowanej eksploatacji górniczej. Wiarygodność takich obliczeń jest w dużym stopniu zależna od właściwego przyjęcia wartości współczynnika amplifikacji drgań przez luźne utwory czwartorzędowe. Najdokładniejsze wyniki oszacowania wartości tego współczynnika można uzyskać, wykonując specjalistyczne pomiary sejsmiczne. Ze względu na ograniczenia finansowe i czasowe, z reguły do wyznaczenia wartości współczynnika amplifikacji drgań wykorzystywane są proste rozwiązania analityczne. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w wybranym, silnie zagrożonym sejsmicznie rejonie GZW, których celem było określenie wartości współczynnika amplifikacji drgań w oparciu o wyniki pomiarów parametrów drgań gruntu. Rezultaty obliczeń pozwoliły stwierdzić, że w przypadku niektórych stanowisk aparatury pomiarowej, analitycznie oszacowana wartość współczynnika amplifikacji drgań znacznie odbiega od wyznaczonej na podstawie wyników pomiarów. Stwierdzane rozbieżności mogą mieć istotny wpływ na dokładność wykonywanych prognoz wielkości drgań gruntu.
XX
More and more mines have a problem with ground vibrations caused by severe tremors induced by mining works in process. In the areas where surface vibrations occurred due to high-energy tremors, it is necessary to recreate the speed field (acceleration) of vibrations after the phenomena, based on data registered in different observation points. It is also important to forecast the dynamic influences of tremors that may occur during the future excavation process. The reliability of such calculations strongly depends on the properly assumed vibration amplification factor of the loose quaternary overburden. The most accurate estimation of this coefficient can be obtained by performing specialized seismic measurements. Due to time and financial constraints, usually simple analytical solutions are used. This paper presents the results of studies conducted in selected, highly seismically endangered region of Upper Silesian Coal Basin, the purpose of which was to determine the values of the vibration amplification factor based on actual results of ground vibration measurements. The results revealed that in certain locations of the measuring apparatus, the analytically estimated value is far from the one determined on the basis of the measurements. The discrepancy may have a significant impact on the accuracy of the performed ground vibration forecasts.
PL
Obserwowany poziom sejsmiczności indukowanej prowadzonymi robotami górniczymi jest w dużym stopniu zależny od występujących warunków geologiczno-górniczych. Warunki te (w szczególności górnicze) mogą być w sposób ilościowy opisywane metodami analitycznymi. Wyniki wcześniejszych prac pozwoliły stwierdzić istnienie zależności korelacyjnych pomiędzy szacowanymi stanami energetycznymi górotworu (zmianami energii właściwej odkształcenia sprężystego) a rejestrowaną liczbą i wydatkiem energetycznym wstrząsów. Opracowano proste modele regresji umożliwiające prognozowanie zmian sejsmiczności towarzyszącej prowadzonym robotom górniczym. W artykule przedstawiono wyniki dalszych badań, których celem było określenie możliwości wykorzystania do prognozy zmian poziomu sejsmiczności indukowanej wybierką złoża sieci neuronowych. Podstawową cechą sieci neuronowych jest zdolność generalizacji, czyli uogólniania wiedzy dla nowych danych, nieznanych wcześniej, niedostępnych w trakcie nauki. Wykazują one odporność na nieciągłości, zaburzenia lub braki w zbiorze uczącym. Zalety sieci neuronowych sprawiają, że są one coraz częściej wykorzystywanym narzędziem do rozwiązywania różnych problemów, m.in. geofizycznych i geomechanicznych. Rezultaty obliczeń wykonanych dla silnie zagrożonego sejsmicznie rejonu robót górniczych prowadzonych w kopalni węgla kamiennego potwierdziły możliwość zastosowania sieci neuronowych do szacowania zmian wielkości sejsmiczności indukowanej towarzyszącej eksploatacji złoża. Odpowiednio wytrenowana (nauczona) sieć neuronowa może być wykorzystywana do oceny poziomu zagrożenia wstrząsami na wybiegach projektowanych robót w tym samym rejonie.
EN
The observed seismicity induced by mining works is largely dependent on the existing geological and mining conditions. These conditions (particularly the mining ones) can be described quantitatively by analytical methods. The results of previous works allowed to find a correlation between the estimated states of rock mass energy (change of energy in the elastic deformation) and the recorded number of tremors and their energy output. Simple regression models enabling prediction of seismic changes due to mining works were developed. In this paper we present the results of further studies, describing the possibility of using neural networks to forecast changes in the level of seismicity induced by deposit excavation. The main feature of neural networks is the ability of generalization, which allows to update the knowledge to new, previously unknown data, which was not available in the learning process. Neural networks show resistance to discontinuity, disorders or deficiencies in the training set. The advantages of neural networks promote their increasingly common use in solving various problems, including geophysical and geomechanical ones. The results of calculations made for a highly seismic region threatened by mining operations, confirmed the possibility of using neural networks to estimate the changes of seismic activity induced by deposit exploitation. Properly trained neural network can be used to assess the level of tremor risk in the planned mining area.
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.