Możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wstrząsów wysokoenergetycznych w LGOM

(1)

nr 4 (81) 2016, s. 59-70

____________________________________________________________________________

Możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wstrząsów

wysokoenergetycznych w LGOM

Krzysztof Jaśkiewicz

KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, Wrocław, k.jaskiewicz@cuprum.wroc.pl

Streszczenie

Energia sejsmiczna wstrząsów górniczych jest jednym z podstawowych czynników przy ocenie zagrożenia sejsmicznego w oddziałach eksploatacyjnych podczas prowadzonej eksploatacji górniczej oraz jej wpływu na zabudowę infrastruktury powierzchni terenu w LGOM. W kopalniach rud miedzi LGOM wielkość energii sejsmicznej jest określana w oparciu o zapisy pionowych składowych drgań (Z) na stanowiskach pomiarowych zlokalizowanych w poziomie złoża. W artykule ukazano możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wysokoenergetycznych wstrząsów górniczych z wykorzystaniem „reperowego” stanowiska trójskładowego (XYZ), zlokalizowanego w warstwach pstrego piaskowca ok. 400 m powyżej poziomu złoża.

Słowa kluczowe: sejsmologia, wstrząsy, energia

Ability to verify high-energy seismic tremors in LGOM

Abstract

Seismic energy of mining tremors is the one of the fundamental factor during estimation of the seismic risk in the excavation field while mining. Moreover, seismic energy has an influ-ence on the building infrastructure on the surface area in the Legnica-Głogów Copper Re-gion.

In the mines of copper ore LGOM magnitude of the seismic energy is determined based on a vertical recording of vibration on the seismic stations are located on the level of deposit. In this paper is showed the opportunity to verification seismic energy after high-energy tremors using the three-component (XYZ) observation post (“reper”) which is located around 400 m above the level of deposit.

Key words: sejsmology, seismic thremors, energy

Wstęp

Energia sejsmiczna z uwagi na jej znaczenie w wynikowej interpretacji zagrożenia sejsmicznego oraz ocenie oddziaływań wstrząsów na powierzchnię jest podstawo-wym parametrem, wyznaczanym w sejsmologii górniczej. Ogólnie można powiedzieć, że energia wyzwalana podczas wstrząsu górniczego zawiera:

 zmianę energii odkształcenia, W;

 energię wypromienowywaną w formie fal sejsmicznych, ES;  straty ciepła podczas pękania skał, H;

 energię potencjalną związaną z deformacją, EP;  oraz energię potrzebną do tworzenia nowych pęknięć.

(2)

Z wymienionych form energii, tylko energia sejsmiczna, ES, może być wyznaczana bezpośrednio z rejestracji sejsmometrycznych. Aktualnie oceny siły (energii sejsmicznej) tych zjawisk dokonuje się na podstawie rejestracji kopalninych sieci sejsmologicznych. Najczęściej oszacowania energii dokonywano metodą pomiaru czasu trwania drgań do określonej amplitudy prędkości.

W artykule przedstawiono wyniki analiz zapisów drgań od wstrzasów wysokoener-getycznych, zarejestrowanych na „reperowym” stanowisku sejsmicznym zlokalizowanym w szybie R-VI ZG Rudna.

Zgodnie z założeniami zainstalowanie w LGOM reperowe stanowisko sejsmome-tryczne służyć powinno przede wszystkim do obliczania energii sejsmicznej silnych wstrząsów. Wziąwszy pod uwagę definicję energii, ma to istotne uzasadnienie teoretyczne oraz praktyczne. Stanowisko takie daje z całą pewnością nie tylko bardziej stabilnie i prawidłowo wyliczaną energię sejsmiczną, ale również poprawia wiarygodność oceny ryzyka zagrożenia sejsmicznego zarówno w wyrobiskach podziemnych, jak i dla zabudowy powierzchniowej.

1. Lokalizacja reperowego stanowiska sejsmicznego

Stanowisko reperowe do oceny energii sejsmicznej górniczych wstrząsów sejsmicznych ze swojej definicji powinno być stanowiskiem wzorcowym (porównawczym), które stwarza możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wstrząsów górniczych rejestrowanych przez poszczególne kopalniane stacje sejsmiczne. Z natury „reper” powinien znajdować się w dużej odległości od miejsca, z którego analizowane są zjawiska, aby zminimalizować wpływy zróżnicowanych warunków geologiczno-górniczych, znajdujących się na drodze fali sejsmicznej.

Powinno to być sejsmicznie dalekie pole; lokalizacja tego stanowiska zapewnia ocenę energii sejsmicznej zjawisk występujących w jego otoczeniu i z założenia powinna pozwolić na uściślenie, tym samym weryfikację, energii sejsmicznej zjawisk określanej przez kopalniane stacje sejsmiczne (KSS). Mając na uwadze powyższe reperowe stanowisko sejsmiczne, zainstalowano w obszarze LGOM na twardym podłożu, w celu uniknięcia zmienności współczynnika amplifikacji warstw czwarto- i trzeciorzędu. Warunki takie spełniało stanowisko zabudowane na poziomie sztywnych warstw, zbudowanych z piaskowca (formacja stratygraficzna – pstry piaskowiec). Lokalizacja trójskładowego reperowego stanowiska sejsmicznego w obszarze LGOM w szybie R-VI ZG Rudna w warstwach pstrego piaskowca zapewniała w miarę równomierną energetycznie rejestrację zjawisk z istniejących pól eksploatacyjnych w poszczególnych oddziałach kopalń ZG Lubin, ZG Polkowice-Sieroszowice i ZG Rudna.

Z uwzględnieniem budowy geologicznej złoża w rejonie szybu R-VI, fale sejsmiczne generowane wstrząsem górotworu na swojej drodze przechodziły przez:

 pakiet warstw węglanowo-anhydrytowych o miąższości ok. 220 m – charakteryzuje się dużą twardością oraz sprężystością postaciową i objętościową utworów; utwory te, a szczególnie anhydryty, bardzo dobrze przewodzą energię sprężystą; średni ciężar objętościowy węglanów wynosi 2,65 g/cm3; odpowiednio prędkości dla fali podłużnej w przekroju pionowym wynoszą około 5400 m/s dla węglanów i 5900 m/s dla anhydrytów,

 pakiet skał piaskowcowych formacji pstrego piaskowca o miąższości ok. 221 m oraz o ciężarze objętościowym wynoszącym 2,0-2,7 g/cm3 i prędkości fali podłużnej ok. 3600 m/s.

(3)

____________________________________________________________________________

2. Wyznaczanie energii sejsmicznej wstrząsów górotworu w LGOM

Obliczanie energii sejsmicznej wstrząsu górotworu jest złożonym procesem, obar-czonym błędem z uwagi na brak znajomości wszystkich rzeczywistych parametrów górotworu oraz mechanizmu wstrząsu. Błąd ten może być oceniany na pół do nawet jednego rzędu wielkości energii. W celu usprawnienia i przyspieszenia procedur określania energii rejestrowanych zjawisk sejsmicznych stosowane mogą być pewne uproszczenia. W kopalniach rud miedzi LGOM jest ona określana w oparciu o zapisy pojedynczych składowych (Z) oraz tylko falę S. W tym sensie energia sejsmiczna może być uważana za pewną energię umowną.

2.1. Metoda oparta na empirycznych zależnościach między energią sejsmiczną a czasem trwania zapisu wstrząsu na sejsmogramie

z pionowej składowej

Metoda opiera się na empirycznej zależności pomiędzy energią a czasem trwania zapisu danego wstrząsu na sejsmogramie typu:

log

E

_S



A



log

t



B



log

R

_e



C

(2.1), gdzie:

ES – energia sejsmiczna wstrząsu [J],

Re – odległość ogniska wstrząsu od stanowiska sejsmicznego [m], t – czas trwania drgań od wstrząsu na sejsmogramie [s],

A, B, C – współczynniki stałe.

Współczynniki A, C i ewentualnie B (ze względu na jego małą wartość można przy-jąć równy 0) należy wyznaczać indywidualnie dla poszczególnych kanałów pomiaro-wych oraz aktualizować w przypadku każdej zmiany ich charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowych, jak również przy zmianie położenia stanowiska pomiarowego [4, 5].

2.2. Metoda oparta na numerycznej procedurze całkowania sejsmogramu

Coraz powszechniejsze stosowanie w sejsmologii górniczej aparatur pomiarowych z zapisem cyfrowym stworzyło szanse dla rozwoju specjalistycznych procedur przetwarzania danych. Do nich, między innymi, można zaliczyć procedurę obliczania całki z ruchu drgającego, zapisanego na sejsmogramie wstrząsu, która pozwala obliczać energię sejsmiczną zjawiska. W ogólności zależność pomiędzy energią sejsmiczną określonej grupy falowej a jej parametrami odczytywanymi z sejsmogramu można zapisać następująco w domenie czasu:

_E

_K

v

t

dt

t t

)

(

=

1 2 s 2 1



(2.2) gdzie: 1

K

– jest funkcją prędkości propagacji fali, gęstości ośrodka, odległości rejestracji, własności tłumiących górotworu,

v(t) – prędkość drgań ośrodka [m/s], t – czas drgań [s].

(4)

Korzystanie z tej metody w obliczaniu energii sejsmicznej wymaga znajomości charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych kanałów rejestrujących aparatury pomiarowej [4, 5].

2.3. Zastosowana metoda wyznaczania energii sejsmicznej wstrząsów górotworu na stanowisku reperowym

Ocenę wielkości energii sejsmicznej analizowanych zjawisk określono poprzez całkowanie zapisów prędkości drgań na stanowisku w szybie R-VI. Obliczeń wielkości energii sejsmicznej dokonano:

 analizując zapisy prędkości drgań na trzech wzajemnie do siebie prostopa-dłych składowych drgań X,Y,Z,

 analizując zapisy prędkości drgań tylko na składowej pionowej drgań „Z”. Parametrami podstawowymi branymi do oceny energii sejsmicznej były:

 gęstość energii sejsmicznej określonej w punkcie rejestracyjnym (I),  czas trwania maksymalnej fazy drgań wstrząsu określany (tv),

 odległość epicentralna pomiędzy źródłem wstrząsu a lokalizacją stanowiska reperowego (Re).

Czas trwania maksymalnej fazy drgań wyznaczano z całki sumy kwadratów skła-dowych prędkości drgań. Czas trwania oznacza przedział czasu, zawarty pomiędzy tymi momentami czasowymi, gdy intensywność określona wzorem [1, 2, 3]:









 

k t z Y X k V

t

v

t

v

t

v

t

dt

I

0 2 2 2

)

(

)

(

)

(

(2.3)

osiąga 5% i 95% swojej maksymalnej wartości, gdzie:

Iv – intensywność Ariasa dla prędkości drgań gruntu,

vx(t), vy(t), vz(t) – sejsmogram prędkości drgań gruntu zarejestrowany na składowej x,

y i z [mm/s],

tk – zmienna opisująca zależność intensywności od czasu [s].

Do jednolitego obliczenia czasu trwania drgań stosowano zalecany znormalizo-wany wykres intensywności drgań (wykres Husida) [1, 2, 3]:

  













V k t z Y X t z Y X k V

dt

t

v

t

v

t

v

dt

t

v

t

v

t

v

t

I

0 2 2 2 0 2 2 2

)

(

)

(

))

(

)

(

)

(

(2.4) gdzie:

Iv – intensywność Ariasa dla prędkości drgań gruntu,

vx(t), vy(t), vz(t) – sejsmogram prędkości drgań gruntu zarejestrowany na składowej x,

y i z [m/s],

tk – zmienna opisująca zależność intensywności od czasu [s], tV – całkowity czas trwania zapisu prędkości drgań [s].

(5)

____________________________________________________________________________ W przypadku stanowisk o składowej „Z” czas trwania drgań wyliczany był tylko ze składowej pionowej drgań. Uzyskane rejestracje i przeprowadzone analizy na po-szczególnych stanowiskach pochodziły od zjawisk sejsmicznych o energiach od E6 do E9 J. Wielkość energii określano z rejestracji na składowych drgań „X,Y,Z” lub „Z”– wg wzoru:

Log Es = Log (Re ) + Log ( I ) + Log (tV ) (2.5)

gdzie:

Es – energia sejsmiczna [J], Re – odległość epicentralna [m], I – intensywność Ariasa,

tV – całkowity czas trwania zapisu prędkości drgań [s].

Dla każdego analizowanego wstrząsu przeprowadzono analizy, dokonując filtracji sygnału prędkościowego w paśmie 0,5-20 Hz, w celu wyeliminowania wysokoczęsto-tliwościowych zakłóceń.

3. Wyniki obliczeń energii zjawisk sejsmicznych na stanowisku reperowym

Uzyskane rejestracje i przeprowadzone wyniki analiz na stanowisku reperowym po-chodziły w zdecydowanej większości od zjawisk sejsmicznych o energiach powyżej rzędu E7 J. W pojedynczych przypadkach przeanalizowano rejestracje, pochodzące od zjawisk o niższych energiach.

W tabeli 1 zestawiono uzyskane wyniki obliczeń wielkości energii sejsmicznej na podstawie uzyskanych rejestracji na stanowisku reperowym w szybie R-VI dla dwu wariantów:

 wielkość energii określono z rejestracji na składowych drgań „X,Y,Z”  wielkość energii określono tylko z rejestracji drgań na składowej pionowej „Z” W poszczególnych kolumnach zestawiono: datę i lokalizację analizowanych zja-wisk, energię wstrząsów, określoną na podstawie rejestracji drgań na stanowisku reperowym (dla składowych XYZ) oraz tylko ze składowej pionowej „Z”. Przy ocenie energii tylko ze składowej „Z” zastosowano współczynnik korekcyjny wielkości bez-względnej = 0,55, w celu większego dopasowania określanych wielkości energii sej-smicznych. W kolumnie 6. przedstawiono wielkości energii sejsmicznej wstrząsów, określone przez KSS, w kolumnie 7. i 8. stosunek wielkości energii wyliczonej na stanowisku reperowym do wielkości energii określonej przez KSS.

Z uzyskanych wyników przeprowadzonych analiz wynika, że w ok. 50% przypad-ków mamy do czynienia z niewielkim niedoszacowaniem energii sejsmicznej przez KSS. Dotyczyło to głównie wstrząsów górniczych o wysokich energiach sejsmicz-nych. W pojedynczych przypadkach, zwłaszcza wstrząsów górniczych o bardzo wy-sokich energiach sejsmicznych, wyliczona energia sejsmiczna przez KSS jest wielo-krotnie zaniżona w stosunku do wielkości energii, wyliczonej na stanowisku repero-wym.

W 50% przypadków występowało jej niewielkie zawyżenie; dotyczy to przede wszystkim zjawisk sejsmicznych o energiach rzędu E7 J i niższych, przy czym są to nieduże różnice, jeżeli chodzi o rząd energii, w pojedynczych przypadkach dotyczyło to również wstrząsów o wysokich energiach sejsmicznych.

(6)

Tabela 1. Wyniki obliczeń energii sejsmicznej na stanowisku reperowym

Lp. Data Godzina Pole

Energia st. reperowego wg XYZ, E [J] Energia st. reperowego wg Z, E [J] Energia wg KSS, E [J] Stosunek energii st. reperowego wg XYZ do energii wg KSS Stosunek energii st. reperowego wg Z do energii wg KSS

1. 2003-01-24 19:31 G-1/7 3,80E+07 3,90E+07 3,90E+07 0,97 0,99 2. 2003-01-24 05:12 G-12K 2,09E+08 2,40E+08 4,70E+08 0,44 0,51 3. 2003-02-03 04:32 G-15/6 1,95E+07 2,00E+07 1,40E+07 1,39 1,43 4. 2003-02-06 23:33 G-23C 1,48E+07 8,40E+06 2,20E+07 0,67 0,38 5. 2003-02-11 03:26 G-1/7 6,68E+06 7,30E+06 1,20E+07 0,56 0,61 6. 2003-03-01 23:10 G-4/6 2,75E+07 1,90E+07 5,70E+07 0,48 0,34 7. 2003-03-04 05:37 G-7/5 4,23E+07 2,40E+07 4,10E+07 1,03 0,58 8. 2003-03-14 13:06 G-6/6 1,62E+07 1,30E+07 1,70E+07 0,95 0,78 9. 2003-03-22 04:46 G-3/4 1,07E+08 8,30E+07 8,30E+07 1,29 1,00 10. 2003-03-28 11:10 G-1/7 1,08E+08 9,60E+07 1,70E+08 0,63 0,57 11. 2003-04-02 22:23 G-7/3 2,29E+07 2,10E+07 2,50E+07 0,92 0,84 12. 2003-04-24 01:47 G-22/6W 2,70E+07 1,90E+07 6,20E+07 0,44 0,30 13. 2003-04-26 10:04 G-21/3 2,51E+07 2,60E+07 1,90E+07 1,32 1,37 14. 2003-04-30 04:04 G-22/4 2,50E+07 1,90E+07 4,40E+07 0,57 0,44 15. 2003-05-29 22:49 G-1/7 9,96E+06 1,20E+07 1,70E+07 0,59 0,71 16. 2003-05-31 18:08 G-12/7 3,52E+08 3,70E+08 3,60E+08 0,98 1,02 17. 2003-06-03 05:15 G-7/5 6,11E+07 4,50E+07 5,40E+07 1,13 0,82 18. 2003-06-05 17:38 G-11/8 3,15E+07 3,50E+07 3,70E+07 0,85 0,94 19. 2003-06-20 08:52 G-12C6E 1,81E+07 7,90E+06 1,00E+07 1,81 0,79 20. 2003-06-28 18:52 G-22/4 2,85E+07 2,00E+07 5,20E+07 0,55 0,38 21. 2003-07-19 21:22 G-3/4 2,09E+07 7,80E+06 2,20E+07 0,95 0,35 22. 2003-07-25 09:34 G-13/4 3,21E+07 3,20E+07 1,80E+07 1,78 1,79 23. 2003-08-04 10:17 G8-12/1 4,38E+08 2,90E+08 1,90E+08 2,30 1,53 24. 2003-08-04 16:12 G-3/4 1,20E+07 1,20E+07 1,20E+07 1,00 1,02 25. 2003-08-04 14:52 G-3/4 1,13E+07 4,30E+06 1,50E+07 0,75 0,29 26. 2003-08-04 14:25 G-3/4 1,01E+07 5,60E+06 1,50E+07 0,67 0,38 27. 2003-09-22 04:33 G-3/4 1,61E+07 8,40E+06 1,90E+07 0,85 0,44 28. 2003-09-27 04:13 G-54D2E 4,22E+07 1,90E+07 4,60E+07 0,92 0,42 29. 2003-09-28 05:48 G-3/4 3,62E+07 1,70E+07 4,00E+07 0,90 0,42

(7)

____________________________________________________________________________ Tabela 1. Wyniki obliczeń energii sejsmicznej na stanowisku reperowym cd.

30. 2003-11-04 17:46 G6-11/9 4,89E+07 2,80E+07 3,70E+07 1,32 0,75 31. 2003-11-11 20:19 G-15/10 9,62E+06 3,70E+06 1,00E+07 0,96 0,37 32. 2003-12-23 18:26 G-22/4 2,34E+07 1,30E+07 4,00E+07 0,58 0,33 33. 2004-01-20 15:35 G-11/8 1,51E+07 3,60E+07 3,60E+07 0,42 0,99 34. 2004-01-25 06:10 G-3/4 1,91E+08 9,60E+07 1,30E+08 1,47 0,74 35. 2004-01-25 05:47 G-3/4 7,80E+07 2,80E+07 6,80E+07 1,15 0,42 36. 2004-01-26 17:34 G-21/4 1,55E+07 1,20E+07 2,60E+07 0,60 0,48 37. 2004-01-27 12:11 G-15/8 1,74E+08 1,60E+08 1,20E+08 1,45 1,30 38. 2004-02-02 18:14 G-15/6 1,37E+07 1,70E+07 1,70E+07 0,80 0,99 39. 2004-02-06 15:22 G-21/4 1,08E+07 1,10E+07 1,60E+07 0,68 0,72 40. 2004-02-10 02:14 G-22/5 6,09E+07 6,30E+07 7,10E+07 0,86 0,88 41. 2004-02-15 05:39 G-3/4 4,05E+08 1,90E+08 1,90E+08 2,13 1,01 42. 2004-02-18 17:36 G-7/5 3,17E+07 1,70E+07 4,00E+07 0,79 0,42 43. 2004-03-03 06:05 G-1/7 1,73E+07 1,80E+07 3,20E+07 0,54 0,55 44. 2004-03-05 18:04 G-15/10 8,27E+07 8,40E+07 7,30E+07 1,13 1,15 45. 2004-03-07 05:36 G-3/4 2,18E+07 2,10E+07 5,10E+07 0,43 0,41 46. 2004-03-15 17:32 G-15/10 3,52E+07 3,90E+07 4,20E+07 0,84 0,92 47. 2004-04-07 17:31 G-1/7 1,36E+07 1,90E+07 2,30E+07 0,59 0,84 48. 2004-04-24 05:44 G-22/4 7,01E+07 5,20E+07 9,00E+07 0,78 0,57 49. 2004-04-24 05:56 G-22/4 2,07E+07 1,80E+07 3,40E+07 0,61 0,52 50. 2004-05-09 08:50 G-1/7 9,42E+06 9,30E+06 2,90E+07 0,32 0,32 51. 2004-05-16 11:53 G-11/3 3,36E+09 2,50E+09 8,40E+08 4,00 3,02 52. 2004-05-16 11:58 G-11/3 1,36E+08 1,40E+08 8,90E+07 1,53 1,58 53. 2004-05-25 05:49 G-1/7 1,44E+07 1,50E+07 1,20E+07 1,20 1,23 54. 2004-06-07 13:37 G-1/7 3,41E+06 5,30E+06 1,20E+07 0,28 0,45 55. 2004-06-16 19:33 G-12/7 2,14E+07 1,00E+07 1,30E+07 1,65 0,80 56. 2004-06-16 05:43 G-1/7 1,99E+07 3,10E+07 2,10E+07 0,95 1,46 57. 2004-06-20 05:59 G-3/4 1,66E+08 5,60E+07 1,40E+08 1,18 0,40 58. 2004-07-19 01:06 G-1/7 3,33E+06 2,20E+06 1,10E+07 0,30 0,20 59. 2004-08-17 10:37 G-1/7 2,35E+06 2,10E+06 1,50E+07 0,16 0,14 60. 2004-08-25 08:55 G-8/2 1,75E+08 7,30E+07 1,30E+08 1,35 0,56 61. 2004-08-29 05:34 G-3/4 1,03E+08 5,50E+07 7,50E+07 1,38 0,73 62. 2004-09-02 07:24 G-22/4 1,13E+09 8,30E+08 1,80E+09 0,63 0,46

(8)

Tabela 1. Wyniki obliczeń energii sejsmicznej na stanowisku reperowym cd.

63. 2004-09-02 14:23 G-15/9 2,03E+07 2,00E+07 3,30E+07 0,61 0,60 64. 2004-09-09 22:52 G-3/3 3,21E+08 2,70E+08 1,50E+08 2,14 1,77 65. 2004-09-11 02:38 G-11/8 2,55E+07 2,00E+07 2,40E+07 1,06 0,83 66. 2004-10-09 17:38 G-23/4 5,89E+08 4,30E+08 3,00E+08 1,96 1,45 67. 2004-11-06 02:08 G-1/7 2,33E+08 1,70E+08 1,20E+08 1,94 1,42 68. 2004-11-18 04:40 G-21/4 3,69E+07 4,40E+07 3,90E+07 0,95 1,13 69. 2004-11-27 15:31 G-4/6 1,09E+07 9,20E+06 1,50E+07 0,73 0,61 70. 2004-12-16 19:30 G-24/4 9,56E+06 1,00E+07 1,30E+07 0,74 0,77 71. 2005-01-07 05:30 G-11/8 1,55E+08 8,80E+07 2,20E+08 0,71 0,40 72. 2005-01-10 15:41 G-23/4 1,04E+09 4,20E+08 3,10E+08 3,34 1,37 73. 2005-01-14 10:47 G-13/4 1,29E+07 1,20E+07 1,30E+07 0,99 0,93 74. 2005-01-20 04:09 G-11/8 8,81E+07 5,80E+07 9,80E+07 0,90 0,59 75. 2005-02-07 01:13 G-4/6 1,66E+08 1,10E+08 1,60E+08 1,03 0,66 76. 2005-03-01 07:34 G-12G1 1,70E+08 8,90E+07 6,00E+08 0,28 0,15 77. 2005-03-18 21:58 G-15/10 1,37E+08 1,30E+08 8,60E+07 1,59 1,46 78. 2005-03-18 15:27 XVII/1 1,08E+08 1,00E+08 9,30E+07 1,16 1,12 79. 2005-06-17 05:52 G-12/8 1,62E+09 1,00E+09 2,20E+08 7,38 4,66 80. 2005-07-19 05:31 XVII/1 1,07E+09 7,20E+08 1,60E+08 6,67 4,48 81. 2005-08-05 18:33 G-1/7 4,49E+08 2,00E+08 6,40E+07 7,01 3,20 82. 2005-08-11 07:24 G-3/4 3,50E+07 3,40E+07 2,80E+07 1,25 1,21 83. 2005-11-30 05:52 G-11/8 1,71E+08 6,90E+07 8,60E+07 1,98 0,80 84. 2006-05-21 12:57 G-1/7 3,19E+09 2,20E+09 1,90E+09 1,68 1,17 85. 2006-06-11 01:56 XVIII/1 1,15E+09 4,00E+08 2,20E+08 5,25 1,81 86. 2006-07-29 09:33 G-7/5 7,09E+07 2,80E+07 2,30E+08 0,31 0,12 87. 2006-08-18 19:45 G-3/4 1,01E+08 6,20E+07 6,70E+07 1,51 0,92 88. 2006-08-26 18:14 G-1/7 4,42E+08 3,40E+08 8,10E+07 5,45 4,16 89. 2006-08-31 13:44 G-7/3 2,83E+08 8,80E+07 5,30E+07 5,35 1,65 90. 2007-05-05 16:29 X/1 2,91E+08 1,50E+08 7,30E+07 3,98 2,07 91. 2007-05-05 17:30 G-7/5 3,47E+07 2,70E+07 1,30E+07 2,67 2,08 92. 2007-08-08 21:04 XVII/1 8,02E+07 1,00E+08 3,60E+07 2,23 2,79 93. 2007-08-15 10:03 G-7/5 6,42E+08 8,70E+08 1,10E+08 5,84 7,94 94. 2007-12-13 15:52 XVII/1 1,02E+09 1,30E+09 5,10E+07 19,96 25,26

(9)

____________________________________________________________________________ Na rys. 1 ukazano lokalizację zjawisk sejsmicznych, dla których przeprowadzono analizy obliczenia energii sejsmicznej na stanowisku reperowym. Większość zjawisk pochodziła z obszaru ZG Rudna.

(10)

Dla ukazania uzyskanych rozrzutów w ocenie energii przeprowadzono również analizy statystyczne. Na wykresach pokazane zostały wykresy rozrzutu dla energii sejsmicznej wyznaczone na stanowisku reperowym (Erep) i wyznaczone przez Kopal-niane Stacje Sejsmiczne (E KSS). Dodatkowo został wyznaczony współczynnik korelacji dla wyznaczonych dwóch energii sejsmicznych. Współczynnik ten określa zależność pomiędzy dwiema zmiennymi, jeśli jest on bliski zeru oznacza to, że zmienne są nie-zależne, a jeśli współczynnik ten jest bliski jedności oznacza to silną korelację między zmiennymi [6]. Estymator współczynnika korelacji określa się wzorem:

= ∑ ( ̅)( )

∑ ( ̅)2 _∑ ₍ ₎2

(4.1),

gdzie:

, i to średnie wartości.

W pierwszej części przedstawiono dane dla całego zgromadzonego zbioru, druga część dotyczy energii sejsmicznej rzędu E7 J, natomiast trzecia część odnosi się do energii rzędu E8 i E9 J.

1 – zbiór wstrząsów o energiach rzędu od E7 do E9 J

Współczynnik korelacji Pearsona: r = 0,7425

Wykres rozrzutu log E KSS względem log E rep log E KSS = 2,6897+0,6443*x 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 log E rep 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 lo g E K S S

(11)

____________________________________________________________________________

2 – zbiór danych dla energii sejsmicznej E7 J

Wykres rozrzutu log E KSS względem log E rep

log E KSS = 3,9697+0,4661*x 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 log E rep 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 lo g E K S S

3 – zbiór danych dla energii sejsmicznej E8 i E9 J

Wykres rozrzutu log E KSS względem log E rep log E KSS = 4,8922+0,4085*x

7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6

log ENG rep

7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 lo g E N G K S S

(12)

Na podstawie wykresów rozrzutu oraz współczynników korelacji Pearsona można zauważyć, że istnieje korelacja pomiędzy energiami sejsmicznymi wyznaczanymi ze stanowiska reperowego oraz energiami wyznaczonymi przez kopalniane stacje sej-smiczne. Korelacja jest wyższa dla wstrząsów o energii sejsmicznej rzędu E7 J. Dla zjawisk o wysokich energiach sejsmicznych rzędu E8 i E9 J istnieją większe rozrzuty, a współczynnik korelacji świadczy o umiarkowanej zależności.

Podsumowanie

Przeprowadzone analizy określania energii sejsmicznej wstrząsów na stanowisku reperowym w porównaniu z wielkością energii określanej przez KSS wykazały, że w większości przypadków wyznaczane wielkości energii sejsmicznych są do siebie bardzo zbliżone.

Z uzyskanych wyników przeprowadzonych analiz wynika, że w ok. 50% przypad-ków mamy do czynienia z niewielkim niedoszacowaniem energii sejsmicznej przez KSS.

W pojedynczych przypadkach, zwłaszcza wstrząsów górniczych o bardzo wyso-kich energiach sejsmicznych, wyliczona energia sejsmiczna przez KSS była kilku-krotnie zaniżona w stosunku do wielkości energii wyliczonej na stanowisku repero-wym.

W 50% przypadków występowało niewielkie zawyżenie wielkości energii określa-nej przez KSS; dotyczy to przede wszystkim zjawisk sejsmicznych o energiach rzędu E6 i E7 J, przy czym nie były to różnice istotne, jeżeli chodzi o bezwzględny rząd energii. W tej grupie znalazły się również zjawiska o wysokiej energii sejsmicznej z przeszacowaną wielkością energii przez KSS.

Nie zauważono wpływu odległości epicentralnej pomiędzy źródłem wstrząsu a punktem rejestracji na stanowisku reperowym na ocenę wielkości energii na tym stanowisku.

Reasumując uważa się, że stanowisko reperowe stwarza możliwości weryfikacji wielkości energii sejsmicznej wstrząsów górniczych zwłaszcza dla zjawisk o bardzo wysokich energiach sejsmicznych.

Bibliografia

[1] Arias A., 1970, A measure of earthquake intensity, In Seismic Desing of Nuclear Power Plants (ED. R.I. Hansen), MIT Press, Cambridge.

[2] Dubiński J., Jaśkiewicz K., Lurka A., Mutke G., 2012, Górnicza skala intensywności sej-smicznej GSI-2004/11 dla wstrząsów górniczych, KGHM Polska Miedź S.A., Lubin. [3] Zębaty Z., 2010, Rola prędkości w ocenie intensywności wstrząsów górniczych, Prace

Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko, nr 4.

[4] Dubiński J., Konopko W., 2000, Tąpania – Ocena – Prognoza – Zwalczanie, Główny In-stytut Górniczy, Katowice.

[5] Drzęźla B., Dubiński J., 1995, Lokalizacja ognisk wstrząsów górniczych, Poradnik Geofi-zyka Górniczego, tom 2, Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Kraków.

[6] Koronacki J., Mielniczuk J., 2004, Statystyka dla kierunków technicznych i przyrodni-czych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.