The use of time intervals between seismic phenomena in the risk assessment of mining shocks in rock masses

Abstract

W artykule przedstawiono sposób monitorowania zagrożenia wystąpieniem wstrząsów wysokoenergetycznych oparty na analizie sejsmicznej emisji śladowej zarejestrowanej w ZG Rudna KGHM S.A. Emisję tę stanowią słabe źródła, potocznie zwane śladami, dla których nie jest możliwa ocena lokalizacji źródeł, a tym samym energii. Dlatego zaproponowano do prowadzenia analizy tej emisji, zamiast energii, analizę odstępów czasu między zjawiskami. Zamiana taka jest możliwa ponieważ w zakresie emisji sejsmicznej istnieje liniowa zależność statystyczna wiążąca odstępy czasu między zjawiskami z logarytmem ich energii [5]. Istotną własnością tej emisji jest jej duża aktywność, przekraczająca kilkadziesiąt zjawisk na dobę. Powyższy fakt umożliwia prowadzenie analiz statystycznych, a w szczególności identyfikację rozkładu statystycznego, oraz ocenę wartości oczekiwanej odstępów czasu między zjawiskami, zapewniając wysoką rozdzielczość informacyjną. Wartość oczekiwana energii określa się na podstawie wartości oczekiwanej odstępów czasu wykorzystując wspomnianą wyżej zależność łącza wielkości. Przebieg w czasie zmian wartości oczekiwanej energii stanowi podstawę do oceny stopnia zagrożenia wystąpieniem wstrząsów. Stwierdzenie to oparte jest na oczywistym fakcie, że w okresach poprzedzających momenty wystąpienia wstrząsów występują tendencje w kierunku powiększania się rozmiarów pęknięć, a tym samym wzrostu energii zjawisk.

The paper presents a method to monitor the risk of high energy shocks based on seismic analysis of trace emission. This emission is created by weak phenomena, commonly referred to as traces, for which it is impossible to assess the localization of their sources and consequently their energy. This is why, it has been proposed not to analyze the energy but the emission on the basis of the time intervals between phenomena. It is possible to propose such a change since in seismic energy there is a linear statistical dependency which links time intervals between the phenomena with the logarithm of their energy [5]. The special characteristics of this emission is its high activity which exceeds several dozens of these phenomena per 24 hours. This facilitates statistical analyses and, in particular, the identification of statistical distribution and the evaluation of the expected value of the time intervals between the phenomena, which allows for high a resolution of information. The expected value of the energy is determined on the basis of the expected value of the time intervals with the use of the dependency between the values mentioned above. Time load history of the expected value of the energy constitutes the basis for the risk assessment of shock occurrence. This statement is based on the obvious fact that in the periods preceding the occurrence of shocks there are tendencies towards the increase in the size of the fractures and consequently the rise in the phenomena energy.