BADANIA GEORADAROWE (GPR) STROPU CHODNIKA GÓRNICZEGO W KOPALNIACH RUD MIEDZI KGHM POLSKA MIEDŹ ETAP I: ZG RUDNA. Pole XII/1

Transkrypt

1 Zamawiający: KGHM CUPRUM Spółka z o.o. Centrum Badawczo Rozwojowe ul. Gen. Wł. Sikorskiego WROCŁAW UMOWA O DZIEŁO Nr. 112d/DUE/11 z dnia r. Studium naukowo - badawcze: ZASTOSOWANIE RADARU DO PENETRACJI GRUNTU (GPR) W KOPALNIACH PODZIEMNYCH Możliwości wykorzystania filtrów dolno- i górnoprzepustowych do analizy i interpretacji badań wykonanych metodą GPR w kopalniach rud miedzi KGHM Polska Miedź Temat: BADANIA GEORADAROWE (GPR) STROPU CHODNIKA GÓRNICZEGO W KOPALNIACH RUD MIEDZI KGHM POLSKA MIEDŹ ETAP I: ZG RUDNA. Pole XII/1 Wykonawca: Dr Adam Szynkiewicz UNIWERSYTET WROCŁAWSKI, INSTYTUT NAUK GEOLOGICZNYCH Wrocław, listopad 2011

2 S P I S T R E Ś C I 1.0. WSTĘP Podstawy formalne Cel i zakres badań Radar do Penetracji Gruntu (GPR) ANALIZA STANU WIEDZY W ZAKRESIE ZASTOSOWAŃ METODY GPR W GÓRNICTWIE PODZIEMNYM ANALIZA UWARUNKOWAŃ PROWADZENIA BADAŃ GÓROTWORU METODĄ GPR W PODZIEMNYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH, ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM WARUNKÓW KOPALŃ RUD MIEDZI W KGHM POLSKA MIEDŹ Poligon badań GPR w ZG Rudna (Pole XII/1) Aparatura GPR stosowana podczas badań w ZG Rudna Metodyka prowadzenia badań GPR w ZG Rudna Filtracja. Analiza falogramów GPR...26 Filtracja...30 Analiza falogramów GPR...30 I. Przekroje georadarowe RAMAC/GPR filtracja w programie GroundVision...34 II. Przekroje georadarowe IDS/GPR filtracja w programie ReflexW WNIOSKI DOTYCZĄCE METODYKI BADAŃ GPR W KOPALNIACH RUD MIEDZI...35 LITERATURA...37 SPIS FIGUR...41 SPIS TABEL...41 SPIS ZAŁĄCZNIKÓW...44 ZAŁĄCZNIKI: REFERENCJE > members GeoScience MALA Geophysical Survey System, Inc. 2

3 1.0. WSTĘP 1.1. Podstawy formalne. W dniu roku zawarta została umowa o dzieło (Nr 112d/DUE/11) między KGHM CUPRUM Spółka z o.o. Centrum Badawczo Rozwojowe ( Wrocław, ul. Gen. Wł. Sikorskiego 2 8), reprezentowanym przez Prezesa Zarządu - prof. dr hab. inż. Monikę Hardygóra oraz Wiceprezesa dr inż. Jana Kudełko - zwanym dalej ZAMAWIAJĄCYM, a Adamem Szynkiewiczem (zam Wrocław, ul. Bacciarellego 39/1) z Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego - zwanym dalej WYKONAWCĄ, na wykonanie Studium naukowo badawczego p.t.: Możliwości wykorzystania filtrów dolno- i górnoprzepustowych do analizy i interpretacji badań metodą GPR w podziemnych kopalniach rud miedzi KGHM Polska Miedź Ze strony ZAMAWIAJĄCEGO osobą koordynującą badania był dr Maciej Madziarz, a WYKONAWCĘ reprezentował dr Adam Szynkiewicz W pracach terenowych uczestniczył inż. Krzysztof Rajczakowski (KGHM Polska Miedź, ZG Rudna), który nadzorował oraz kierował pracami pod ziemią. Uzgodniono, że wyniki badań w 1 egz. zostaną przekazane ZAMAWIAJĄCEMU do dnia r., a honorarium za wykonaną prace będzie przekazane przelewem na konto WYKONAWCY, w ciągu 7 od daty wystawienia rachunku za odebrane wyniki badań Cel i zakres badań. Celem pracy jest: 1. Analiza stanu wiedzy w zakresie zastosowań metody GPR w górnictwie. 2. Analiza uwarunkowań prowadzenia metodą GPR badań górotworu w podziemnych zakładach górniczych, ze szczególnym uwzględnieniem warunków kopalń rud miedzi KGHM Polska Miedź. 3. Opracowanie metodyki prowadzenia badań i pomoc w realizacji pomiarów. 4. Analiza i opracowanie wyników pomiarów. W kopalniach miedzi KGHM Polska Miedź S.A. istotne jest prognozowanie miejsc tąpań w chodnikach górniczych. W wyniku prowadzonych robót górniczych w warstwach skalnych występujących nad stropem chodników powstają odspojenia i spękania (d na Fig. 01). Powoduje to zagrożenie tąpań stropów i powstawania zawałów. Jedną z metod wspomagających wcześniejsze rozpoznanie strefy tąpania może być bezinwazyjna metoda monitoringu gruntów przy pomocy aparatury georadarowej (Radar do Penetracji Gruntu - GPR). ZAMAWIAJĄCY postawił pytanie: czy przy pomocy tej aparatury metodą profilowania liniowego (2D), do głębokości ok. 3 m, można wykryć odspojenia i szczeliny w warstwach skalnych w stropach chodników górniczych kopalń miedzi KGHM Polska Miedź S.A.. Do studialnych badań z GPR w kopalniach miedzi KGHM Polska Miedź, ZAMAWIAJĄCY wybrał Zakład Górniczy Rudna i wskazał poligon XII/1, a w terenie wyznaczył linie przekrojowe. 3

4 Fig. 01. Model linii naprężeń oraz spękań i odspojeń między warstwami skalnymi w stropie chodnika górniczego: a) warstwy skalne, b) linie naprężeń w górotworze, c) strefa maksymalnych spękań i odspojeń, d) strzałka ugięć warstw skalnych w stropie chodnika 4

5 1.3. Radar do Penetracji Gruntu (GPR) Georadar (Ground Penetrating Radar - GPR), jest elektroniczną aparaturą do geofizycznych badań gruntu (Daniels 2004; Karczewski 2007, Ulriksen 1982, strona internetowa: Olhoeft G: strona internetowa: ). Fig. 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR). A) anteny ekranowane, B) anteny nieekranowane Aparatura GPR składa się z: anteny nadawczej (Tx), anteny odbiorczej (Rx), jednostki centralnej (CU) i komputera przenośnego z monitorem (Fig. 02). Anteny (nadawcza Tx i odbiorcza Rx), o niskiej częstotliwości centralnej (np. 50 MHz, 25 MHz 12 MHz, itp.) zwykle nie są ekranowane (Fig. 02 B) i przenosi się je, w stałej lub nieustalonej odległości od siebie, nad powierzchnia badanego gruntu. Anteny o wyższej częstotliwości centralnej (np. 100 MHz, 250 MHz, 400 MHz, 600 MHz, 800 MHz, 1GHz itp.), zwykle zamknięte są w jednym pojemniku (Fig. 02A). Są to tzw. anteny ekranowane (osłonięte). Wymienione, poszczególne elementy aparatury georadarowej, połączone są kablami (często są to światłowody). Urządzenie działa na zasadzie zliczania opóźnień impulsów elektromagnetycznych o bardzo wysokiej częstotliwości (od 10 do 1000 MHz), wysyłanych przez antenę nadawczą (Tx), które odbite od różnych granic litologicznych gruntu, różnych typów skał (dielektryków), odbierane są przez antenę odbiorczą (Rx) i przekazywane na jednostkę centralną (CU) w celu zliczania czasu opóźnień powrotu fali. Przez granice odbijające sygnał radarowy należy rozumieć granice między ośrodkami różniącymi się wartością stałej dielektrycznej ( ). Skały mają różne wartości stałej dielektrycznej. Impulsy wysyłane przez antenę nadawczą w głąb ośrodka, wracają z opóźnieniem do anteny odbiorczej i przez kable (światłowody), trafiają do jednostki centralnej (CU) sterującej systemem, a następnie są przetwarzane i przesyłane do rejestratora (np. dysk twardy przenośnego komputera). W terenie impulsy te obserwowane są przez operatora na monitorze, w postaci falogramu czasowego zmienności parametrów gruntu (tj. liniowego, pionowego, przekroju 2D). Wykres taki można następnie przeliczać np. na jednostki metryczne, można 5

6 wydrukować w kolorach (tzw. filtracja odrębny kolor dla różnych prędkości przechodzenia fal). Uzyskany obraz można porównywać z wzorcowymi obrazami różnych obiektów ukrytych w gruncie lub z wzorcowymi obrazami struktur geologicznych albo z dokumentacją kartograficzną odsłonić, a także z danymi uzyskanymi z wierceń geologicznych. W stosunku do innych metod geofizycznych, metoda radarowa (GPR) pozwala w terenie na bezinwazyjne, liniowe śledzenie budowy geologicznej, to znaczy na śledzenie zmienności litologii i płytkich struktur geologicznych górotworu (2D). Stosowanie wymienne anten (o różnej częstotliwości: od 10 MHz do 1GHz), zależy od postawionego zadania i założonej głębokości monitoringu gruntu. Im niższa częstotliwość centralna anten tym większy zasięg głębokościowy profilowania. Dla płytkich badań geotechnicznych i archeologicznych wykorzystuje się anteny o większej częstotliwości centralnej, zamknięte w specjalnie ekranowanym pojemniku (anteny ekranowane/osłonięte). Aparatura GPR może być wielokanałowa, wówczas do jednostki centralnej dołączone są 2, 4, 8 lub 16 anteny. Bywają też konstrukcje gdy w jednym pojemniku jest antena zbierająca dane o dwóch różnych zakresach częstotliwości (uzyskuje się dwa pliki o różnym zasięgu głębokości z tej samej trasy przemarszu). W przypadku równoległych linii przekrojowych, zaczynających się od stałej linii bazowej możliwe jest wykonanie obrazu górotworu w postaci bryły (3D), a następnie dokonywać przeglądu obrazu struktur na płaszczyznach w odpowiednich cieciach pionowych lub poziomych. Specjalnie skonstruowane anteny georadarów (GPR borehole antenna) można stosować w górnictwie i geologii do badań otworowych, przy czym antena nadawcza (Tx) może być wpuszczana do otworu za anteną odbiorczą (Rx) lub do badań między-otworowych (antena Tx w jednym otworze, a antena Rx w innym otworze). Anteny do badań otworowych mogą być także używane w otworach kierunkowych (Fig.03). Fig. 03. Radar do Penetracji Gruntu GPR. Przykład anten 100 MHz do badań otworowych (wg CSIRO, Australia) 6

7 2.0. ANALIZA STANU WIEDZY W ZAKRESIE ZASTOSOWAŃ METODY GPR W GÓRNICTWIE PODZIEMNYM Od roku 1975, kiedy to technologie georadarową (GPR) udostępniono dla użyteczności nie wojskowej, nastąpił szalony postęp w badaniach i jej zastosowaniu w różnych dziedzinach. Istnieje na ten temat olbrzymia bibliografia, np.: publikacje IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers (materiały z konferencji), czasopisma: Journal of Applied Geophysics oraz Near Surface Geophysics; materiały z International Radar Conferences - Proceedings of: GPR1996, GPR1998, GPR2000, GPR2002, GPR2004, GPR2006, GPR2008, GPR2010; materiały z International Summer School on Radar (SAR); materiały z International Radar Symposium (IRS); materiały z European Conference on Synthetic Aparature Radar (EuSAR); materiały z International Workshop on Advenced Ground Penetrating Radar, materiały z konferencji EAGE, materiałt z konferencji EUG, materiały z kongerefcji górniczych i geologicnych. Na stronach internetowych jest ogromna ilość odnośników do informacji o GPR, z czego ponad połowa, to są różne przyczynki i reklamy firm wykonujących usługi GPR. Z tych pozostałych linków internetowych, znaczna część odnosi się do stosowania metody georadarowej (GPR) w wykrywaniu min przeciwpiechotnych i przeciwpancernych oraz do stosowania GPR w archeologii, w inżynierii budowlanej, drogowej, kolejowej, zwłaszcza do badań konstrukcji betonowych. Publikacji oraz linków internetowych dotyczących zastosowania GPR w geologii oraz górnictwie jest niewiele. Ludzie niechętnie publikują wyniki badań oraz prac z GPR dla górnictwa, przeważnie są to prace studialne i eksperymentalne. Z przeglądu dostępnej literatury oraz istniejących odnośników (linków) internetowych (Annan, Davis 1997; Daniels 2004; Karczewski 2007; Pittman W.E (Jr.)1984; Proceedings of GPR1996, GPR1998, GPR2000, GPR2002, GPR2004, GPR2006, GPR2008, GPR2010; publikacje IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers oraz czasopisma: Journal of Applied Geophysics; Near Surface Geophysics) wynika, że metodę georadarową (Radar do Penetracji Gruntu - GPR) stosuje się dla potrzeb geologii oraz górnictwa powierzchniowego i podziemnego w następujących zakresach: 1) kontrola miąższości nadkładu; 2) wykrywanie kopalnych lejów krasowych; 3) kontrola stanu powierzchni (osiadanie, zapadanie); 4) określanie struktur układu warstw skalnych; 5) wyznaczanie granic złóż mineralnych (w tym miejsc koncentracji minerałów); 6) wykrywanie: spękań, szczelin, uskoków; 7) wykrywanie kawern i nieciągłości litologicznych na przedpolu urabiania; 8) kontrola ścian ociosów chodników w kopalniach; 9) kontrola spękań i odspojeń warstwach w stropie chodników górniczych; 10) monitoring stanu urobku (eksploatacji) złoża i prognoza zabierek; 11) inspekcja konstrukcji obudowy chodników i szybów; 12) kontrola stanu obudowy betonowej (jaka grubość, spękania, kawerny); 13) kontrola zbiorników poflotacyjnych; 14) kontrola wałów ochronnych i zapór. 7

8 Ponadto, w zakresie szeroko pojmowanych problemów związanych z górnictwem metoda georadarowa (GPR) wykorzystywana może być do: 1) kontroli osuwisk i stref zagrożonych osuwiskami; 2) wykrywania i kontroli zanieczyszczeń oraz kierunków ich rozchodzenia; 3) wykrywania składowisk odpadów; 4) kontroli stanu dróg dojazdowych; 5) kontroli mostów, wiaduktów i tuneli; 6) wykrywania rur, kabli. Z analizy literatury wynika, ze w badaniach GPR dla potrzeb geologii (zwłaszcza z powierzchni terenu) oraz dla potrzeb górnictwa odkrywkowego, stosowane są najczęściej anteny nie ekranowane, o niskiej częstotliwości centralnej (np. 10 MHz, 18 MHz, 25 MHz, 50 MHz) czyli anteny pozwalające na monitoring górotworu do większych głębokości (np.: od 20 m do 250 m). Natomiast w badaniach dla górnictwa podziemnego stosowane są anteny najczęściej ekranowane o wyższej częstotliwości centralnej (np. 100 MHz, 200 MHz, 400 MHz, 600 MHz, 800 MHz, 1GHz itp.) czyli pozwalające na monitoring górotworu lub obudowy przy niewielkim zasięgu głębokości (np. od 0,1 m do 10 m). Możliwości stosowania Radaru Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie, pokazują niektóre wybrane publikacje. Badania z powierzchni terenu zasięgu złóż znajdziemy między innymi w pracach: Francke J., Utsi V. (2009); Vogt D., Schoor van M., Pisani du P. (2005); White H., Plessis du A., Noble K., Treloar M. (1991). Wykorzystanie georadaru (GPR do poszukiwań podziemnych tuneli (chodników górniczych) można znaleźć w pracach np.: Strenberg B.K. (2002); Save N. (2004). Zastosowanie georadaru (GPR) do określanie położenia warstw skalnych i ich miąższości znajdujemy między innymi w pracach: Church R.H. (1985); Marcak H, Zientek J., Karczewski J. (1996); Strange A.D., Ralston J.C., Vinod Ch. (2005); Ralston J. (2007); Zebruck G.R. (2003). Dla potrzeb geologii i górnictwa podziemnego, georadar (Radar Do Penetracji Gruntu - GPR) może być stosowany: a) z antenami do badań otworowych b) z antenami nieekranowanymi c) z antenami ekranowanymi Omówienie zasady i wyników stosowania radaru (GPR) z antenami do badań otworowych nie będzie w tym opracowaniu omawiane, gdyż problem jest znacznie złożony i wymaga osobnego raportu. Poniżej zostaną pokazane przykłady wykorzystania GPR ze standardowymi antenami do badań z powierzchni gruntu. Podczas badań w kopalniach podziemnych, standardowe anteny (zarówno nie ekranowane jak i ekranowane) mogą być skierowane w kierunku: a) ku spągowi chodnika górniczego; b) ku ścianie chodnika lub szybu; c) ku stopowi chodnika 8

9 Próby wykorzystania GPR w kopalni podziemnej z antenami nieekranowanymi, skierowanymi ku ścianie chodnika (Fig. 04) były wykonywane na złożu soli w ZG Polkowice - Sieroszowiece (Malutko i in. 1998). Fig. 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Polkowice - Sieroszowiece. Badania GPR w warstwach soli w roku RAMAC/GPR anteny 100 MHz nieekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Malutko T., Daniluk D., Szynkiewicz A., 1998 Sprawozdanie z badań złoża soli metodą georadarową (RAMAC/GPR). Archiwum KGHM Polska Miedź, ZG Polkowice-Sieroszowice). Problem: sprawdzanie możliwości wykrycia granicy miedzy sola i anhydrytem 9

10 Inny przykład wykorzystania georadaru (GPR) z antenami nieekranowanymi o różnej częstotliwości, skierowanymi ku ścianie chodnika górniczego (Fig. 05), znajdujemy w pracy Monaghan i in. (2003). W pracy tej są także przykłady falogramów (przekrojów georadarowych), obrazujące odbicia od granicy warstw skalnych (Fig. 06). Fig. 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR, anteny 80 MHz nie ekranowane, skierowane ku ścianie chodnika górniczego (wg Monaghan W.D., Travis M.A., Mucho T.P., Wood J NIOSH, USA) Fig. 06. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR, anteny nieekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Falogramy uzyskane antenami o częstotliwości 80 MHz oraz 100 MHz (wg Monaghan W.D., Travis M.A., Mucho T.P., Wood J., 2003 NIOSH, USA) 10

11 Istnieje szereg publikacji pokazujących wykorzystanie GPR z antenami ekranowanymi skierowanymi ku ścianie chodnika górniczego (Fig. 07, 09, 13). Najczęściej stosowane były anteny 400 MHz, 500 MHz oraz 1 GHz (Grodner 2001; Kovin, Anderson 2006; Kovin 2010). W pracach tych znajdujemy także przykłady falogramów (przekroje georadarowe) obrazujące spękania i odspojenia w warstwach skalnych (Fig. 08, 10, 11), a nawet modele trójwymiarowe bryłowe (3D), jak np. Fig. 12 i 13. Fig. 07. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2M, anteny ekranowane 500 MHz skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Grodner M., 2001 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 38: ). Fig. 08. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2M, anteny ekranowane 500 MHz skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Wynik profilowania: przekrój georadarowy (GPR) (wg Grodner M., 2001 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 38: ). 11

12 Fig. 09. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) Fig. 10. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Przekrój georadarowy (GPR) i jego interpretacja (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) 12

13 Fig. 11. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Zestawienie danych z 7 linii przekrojowych (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) Fig. 12. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego Zestawienie danych z 7 przekrojów georadarowych (GPR) w postaci modelu 3D (bryła) (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) 13

14 Fig. 13. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Ekranowane anteny o częstotliwości (1 GHz) skierowane ku ścianie chodnika górniczego A) metoda pomiaru w terenie; B) wynik badań - obraz 3D po filtracjach Istotne prace, dotyczące wykorzystania metody georadarowej (GPR) w górnictwie podziemnym, pochodzą z National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) w Pittsburgh, USA. Uwzględniam te opracowania, ale niektórych daty publikacji nie są mi znane. Prace dotyczą zastosowania GPR do badań obudowy z antenami zwróconymi ku ścianie wyrobiska (Fig. 14, 15), jak również z antenami zwróconymi ku stropowi chodnika górniczego, w celu badania spękań i odspojeń międzyławicowych w warstwach występujących nad chodnikiem górniczym (Fig. 16, 17). W badaniach stosowano anteny ekranowane o wysokich częstotliwościach i uzyskiwano bardzo zadawalające efekty badań. Do badań spękań, szczelin i rozwarstwień /odspojeń między ławicami skalnymi występujących nad stropem chodnika górniczego stosowane były anteny o wysokich częstotliwościach centralnych. Czasami przesuwane one były przez operatora (Fig. 16, 18), albo były umieszczone na tyczce wysięgniku trzymanym przez operatora (Fig , 24). Próbowano także przesuwania anten georadarowych (GPR) na linach podwieszonych pod stropem chodnika górniczego (Fig. 25). Uzyskiwane obrazy georadarowe (przekroje georadarowe - GPR) pozwalały na określenie położenia spękań oraz odspojeń w warstwach skalnych. 14

15 Fig. 14. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane, skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Badania obudowy chodnika. (wg Monaghan W.D., Trevits M.A., Sapko M.J. NIOSH, USA) Fig. 15. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranwane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Przekrój georadarowy (GPR) obrazujący obudowę ściany chodnika górniczego (wg Monaghan W.D., Trevits M.A., Sapko M.J. NIOSH, USA) 15

16 Fig. 16. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2, anteny ekranowane 900 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego, trzymane przez operatora. (wg Monaghan W.D., Travis M., (aogpr1) NIOSH, Pittsburgh) Fig. 17. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2, anteny ekranowane 900 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego Przekrój georadarowy GPR: wyniki przed filtracją (u góry), wyniki po filtracji i interpretacja (u dołu). (wg Monaghan W.D., Travis M., (aogpr1) NIOSH, Pittsburgh) 16

17 Fig. 18. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Pomiary antenami ekranowane o częstotliwości 2 6 GHz. Anteny przesuwane pod stropem chodnika górniczego (wg MIRARCO 2003, EESA Space Technologies and the Mining and Minerals Industry, PCS Lanigan Division) Fig. 19. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Wyniki badań GPR antenami 2-6 GHz: przekrój georadarowy (2D) - widoczne odspojenia miedzy warstwami skalnymi (separation) na głębokości ok. 0,3 m, 0,8 m, 1,2 m. (wg MIRARCO 2003, EESA Space Technologies and the Mining and Minerals Industry, PCS Lanigan Division) 17

18 Fig. 20. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 800 MHz, przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J., 2005 CSEG Recorder) Fig. 21. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 800 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. A wyniki z arnten o róznej częstotliwości; B wyniki: wykryte w stropie granice i zmiany w litologii (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J., 2005 CSEG Recorder) 18

19 Fig. 22. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 400 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. (wg ESA Portal Space radar to improve miners safety, 2008 Nederlands) Fig. 23. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 400 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. Separation wykryte odspojenia i szczeliny w warstwach skalnych w stropie chodnika górniczego (wg ESA Portal Space radar to improve miners safety, 2008 Netherlands) 19

20 Fig. 24. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR 3000 z anteną 900 MHz przesuwaną pod stropem chodnika górniczego na tyczce - składany wysięgnik trzymany przez operatora. (wg Fig. 25. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 250 MHz podwieszone pod stropem chodnika górniczego (wg Molinda i in. 1996, US Dep. of Energy, PRC Report RI 9625) 20

21 Dla ułatwienia pracy operatora georadaru (GPR) w kopalniach podziemnych (a także w tunelach), firma MIRARCO w Kanadzie proponuje wykonanie specjalnego wózka dla aparatury georadarowej z podnośnikiem na anteny, który ułatwia podnoszenie anten i kontrole budowy geologicznej oraz spękań ponad stropem chodnika górniczego: CRIS Crack Roof Identification System lub PRIS Potash Roof Identification System (Fig 26). Natomiast inna firma Mosaic Potash Esterhazy (Saskatchewan, Canada), umieściła na samochodzie platformę z hydraulicznym podnośnikiem dla anten GPR aby można było podnieść je do stropu chodnika i z samochodu prowadzić kontrole warstw skalnych występujących ponad stropem (Fig. 27). W podsumowaniu. Z przeglądu literatury dotyczącej wykorzystania georadaru (GPR) do badań w górnictwie wynika, że dla potrzeb geologii i górnictwa stosowane są różnego typu anteny. W zależności od zadania i przestrzeni do badań używane są anteny o różnej częstotliwości centralnej np.: 10 MHz, 12,5 MHz, 50 MHz, 80 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 400 MHz, 500 MHz, 600 MHz, 900 MHz, 1000 MHz, 1,2 GHz, 1,4 GHz oraz 2 6 GHz. W górnictwie podziemnym najczęściej stosowane są anteny o wysokiej częstotliwości centralnej (powyżej 100 MHz), a dobór anten zależy od wymaganej głębokości penetracji (monitoringu) oraz od wielkości poszukiwanego obiektu. Fig. 26. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. PRIS - Potash Roof Inspection System, model wózka dla anten georadarowych (GPR) do prowadzenia inspekcji stropów chodników górniczych (wg Greg Maybee, MIRARCO) 21

22 Fig. 27. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Zainstalowany na samochodzie hydrauliczny wysięgnik dla anten GPR w celu podnoszenia ich do stropu chodnika górniczego: A) widok z przodu; B) widok z boku, C) jednoska centralna IDS RIS, D) monitor komputera do kontroli obrazu stropu chodnika, (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J, 2005 (w: CSEG Recorder). 22

23 3.0. ANALIZA UWARUNKOWAŃ PROWADZENIA BADAŃ GÓROTWORU METODĄ GPR W PODZIEMNYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH, ZE SZCZEGÓLNYM UWZHGLĘDNIENIEM WARUNKÓW KOPALŃ RUD MIEDZI KGHM POLSKA MIEDŹ Poligon badań GPR w ZG Rudna (Pole XII/1) Studialne badania z GPR w podziemnych kopalniach rud miedzi (KGHM Polska Miedź), zostały przeprowadzone w ZG Rudna w Polkowicach, w rejonie szybu R1, na polu XII/1. Na głębokości ok m, pracownicy służby geologiczno górniczej ZG Rudna wyznaczyli poligon badawczy, w chodniku łączącym komory K29 z K31, na odcinku ok. 30 m, rozpoczynając od pasa 20 (Zał. 01, 02). W rejonie poligonu wysokość chodnika wynosiła ok. 4 m, a jego szerokość od 5 7 m (Fig. 28). Na stropie chodnika wyznaczonym do badań GPR widoczne były spękania, a na odcinku ok. 10 m od pasa 20 w kierunku komory 31 zaznaczały się spękania strefy uskokowej. Strop chodnika był wzmocniony kotwiami metalowymi, które powbijane były w skały na głębokość 2,5 3 m. Strop był suchy. Z danych geologicznych i górniczych wynika, że w tym miejscu strop chodnika budowały dolomity wieku triasowego, których miąższość nad stropem chodnika określano na kilkadziesiąt metrów. Zadaniem eksperymentu było określenie czy przy pomocy metody georadarowej (GPR) można znaleźć w stropie chodników odspojenia miedzy ławicami skal oraz czy można określić kierunki przebiegu szczelin i wielkość ich rozwarcia. Fig. 28. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, Szyb R1, pole XII/1. Poligon badań georadarowych (GPR). Chodnik między komorami: K 29 i K 31 - widok od strony komory K31 w kierunku komory K29. 23

24 3.2. Aparatura GPR stosowana podczas badań eksperymentalnych w ZG Rudna. Podczas eksperymentalnych badań GPR w podziemnych kopalniach rud miedzi (KGHM Polska Miedź), w ZG Rudna na polu XII/1 testowane były dwa przenośne systemy georadarowe: RAMAC/GPR (produkcji szwedzkiej) oraz IDS GPR (produkcji włoskiej), zasilane akumulatorami. RAMAC/GPR wyposażony był w ekranowaną antenę o częstotliwości centralnej 800 MHz, natomiast IDS/GPR wyposażony był w ekranowaną antenę dwukanałową: 600 MHz (kanał 1) oraz 200 MHz (kanał 2), pozwalającą na uzyskiwanie dwu obrazów podczas każdego profilowania. Fig. 29. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. A) pomiary georadarem RAMAC/GPR z anteną ekranowaną o częstotliwości 800 MHz. Antena przesuwane pod stropem chodnika górniczego (operatorzy: Adam Szynkiewicz i Krzysztof Rajczakowski); B) pomiary georadarem IDS/GPR z dwukanałową anteną ekranowaną o częstotliwości 600 MHz oraz 200 MHz. Anteny przesuwane pod stropem chodnika górniczego (operatorzy: Maciej Madziarz i Krzysztof Rajczakowski). 24

25 3.3. Metodyka prowadzenia badań GPR w ZG Rudna. Poligon do badań GPR wyznaczony został w podziemnej kopalni rud miedzi ZG Rudna w Polkowicach (KGHM Polska Miedź), w rejonie szybu R1 - pole XII/1 (na głębokości ok m), w chodniku łączącym komory K29 z K31 (Zał. 01). W stropie tego chodnika, przy wejściu z komory K29, (pas 20), wyznaczona została linia bazowa. Od linii tej, w kierunku komory 31 (na odcinku ok. 30 m), wyznaczone zostały trzy równoległe do siebie linie przekrojowe (odległe jedna od drugiej ok. 0,5 m). Równolegle do linii bazowej wyznaczone zostały także 2 linie prostopadłe do osi chodnika. Operator, stojąc na podnośniku górniczego urządzenia transportowego, trzymał anteny GPR skierowane w kierunku stropu chodnika, a urządzenie transportowe poruszające się wzdłuż chodnika umożliwiało prowadzenie profilowania od linii bazowej (narysowanej na stropie chodnika) w kierunku komory K 31 (Fig. 29). Odległość mierzona była przy pomocy nitki. Wzdłuż wyznaczonych linii wykonano przekroje georadarowe metodą profilowań liniowych (2D). Z badań aparaturą RAMAC/GPR uzyskane zostały trzy podłużne przekroje georadarowe (GPR) wykonane wzdłuż osi chodnika od komory K29 w kierunku komory K31: Rudna 21, Rudna 22, Rudna 23 oraz dwa profilowania prostopadłe do osi chodnika: Rudna 1 i Rudna 10. Profilowania wykonywane były przy zmiennych parametrach częstotliwości (F = frequency), a przy nie zmieniających się pozostałych parametrach pomiarowych (np. Trace interval, i = 0,01 m). Z badań aparaturą IDS/GPR, dla każdej linii profilowej uzyskano po dwa przekroje (z kanału MHz i z kanału MHz). Tabela 01. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Parametry pomiarowe aparaturą georadarową RAMAC/GPR z anteną 800 MHz Przekrój Frequency (F) stacks Trace interval (i) [MHz] [m] Rudna ,01 Rudna ,01 Rudna ,01 Rudna ,01 Rudna ,01 Tabela 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Parametry pomiarowe aparaturą georadarową IDS/GPR: antena 600 MHz (kanał 1) oraz 200 MHz (kanał 2) Przekrój kanał 1 (600 MHz) kanał 2 (200 MHz) Trace interval (i) Sweep [ns] Sweep [ns] [m] , , ,01 poprz ,01 poprz ,01 25

26 3.4. Filtracja. Analiza falogramów GPR. W wyniku przeprowadzonych prac terenowych, dla każdej linii profilowej/przekrojowej otrzymano falogramy/echa fal (w obrazie 2D), przeliczone przez jednostkę centralną aparatury i zapisane na dysku twardym komputera (każda linia profilowania oddzielny graficzny plik wynikowy). W laboratorium pliki z danymi zostały przeniesione na stacjonarny komputer obliczeniowy i poddane filtracji w programach: GroundVision dla danych z radaru RAMAC/GPR oraz ReflexW dla danych z radaru IDS/GPR. W programach tych przeprowadzana była filtracja: wzmacnianie lub osłabianie amplitudy, wyciszanie szumów, odbić, itp. Na falogramach kalibracja skali głębokości została sporządzona na podstawie przyjęcia średniej szybkości rozchodzenia się fal w badanych skałach V = 100 m/us. Podczas analizy stosowane były różne palety kolorów. Otrzymane w wyniku filtracji obrazy fal elektromagnetycznych (falogramy) porównywano z obrazami publikowanymi w z literaturze. FILTRACJA. Do analizy danych zebranych w terenie przy pomocy RAMAC?GPR mamy do dyspozycji program GroundVision, w którym można zastosować kilka filtrów (Fig. 30): Fig. 30. Program GrundVision. Zestaw filtrów do analizy danych georagarowych RAMAC/GPR Automatic gain control (AGC) automatyczna regulacja wzmocnienia, gdzie w oknie dialogowym można zmieniać długość okna (Windowslength) oraz poziom skali wzmocnienia (Scale factor), max. do Background Removal (BR) usuwanie szumów niskoamlitudowych z możliwością stosowania tłumienia: normalny, silny i ekstremalnie silny. Band Pass (BP) - filtry przepustowe częstotliwości: FIR (Finite Impulse Response) filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej, z możliwością obcinania częstotliwości górnych (Upper cut-off frequency) i dolnych (Lower cut-off frequency); IIR (Infinite Impulse Response) - filtry o nieskończonej odpowiedzi impulsowej, z możliwością obcinania górnych częstotliwości (Upper cut-off frequency) i dolnych częstotliwości (Lower cut-off frequency); 26

27 DC removal filtr wyrównujący średni poziom sygnału do zera (korekta prądu stałego), Running Average (RA) filtry uśredniania: 3 x 3, 5 x 5, 7 x 7, 9 x 9, 11 x 11. Substract Mean Trace Filter (SMTF) odejmowania średniej trasy Time Varying Gain (TVG) wzmacnianie zmienne w czasie, z możliwością wzmocnienia liniowego (Linear gain) do max oraz wzmocnienia wykładnikowego (Exponential gain). W programie ReflexW do filtarcji i analizy danych georadwrowych można wykorzystać następujące filtry (Fig. 31): Fig. 31. Program ReflexW. Zestaw filtrów do analizy danych georadarowych I. z grupy 1D Filter (Fig. 32): Fig. 32. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy 1D-Filter do analizy danych georadarowych W tej grupie filtrów do najważniejszych należą: 27

28 Substract DC-shift usuwanie stałej składowej; Substract-mean (dewow) usuwanie średniej, Deconvolution dekonwolucja; Bandpassfrequency filtracja częstotliwości (FIR), Bundpassbutterworth filtracja częstotliwości (IIR), Meanfilter filtr uśredniający; Autocorrelation korelacja automatyczna; Crosscorrelation korelacja krzyżowa. II. z grupy Gain (Fig. 33): Fig. 33. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy Gain do analizy danych georadarowych W tej grupie filtrów do najważniejszych należą: Automatic gain control (AGC) automatyczna regulacja wzmocnienia, Gain function funkcja wzmocnienie; 28

29 III. z grupy 2D-Filter (Fig. 34): Fig. 34. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy 2D-filter do analizy danych georadarowych W tej grupie filtrów do najważniejszych należą: Running Average średnia ruchoma, Background removal - usuwanie szumów niskoamlitudowych. Więcej na temat filtrów oraz problemów filtaracji sygnałów fal EM można znaleźć w pracach: Banaś (1973) oraz Karczewski (2007). Podczas analizy danych z aparatury RAMAC/GPR w programie GroundVision nacisk położono głównie na wykorzystaniu filtrów dolno- i górnoprzepustowych (BP: FIR oraz IIR), wspomagając filtracje obrazów echa fal wybranymi filtrami SMTF, TVG, RA. Podczas analizy danych z aparatury IDS/GPR w programie ReflexW także nacisk położno na wykorzystanie filtrów dolno i górno- przepustowych i wspomagając filtrację obrazów echa fal wybranymi filtrami. Po filtracji i korekcie skali głębokości, falogramy zostały przeniesione do programu CorelDRAW, w celu naniesienia opisów oraz interpretacji geologicznej. W ten sposób powstały przekroje georadarowe. Przekroje zawierają informacje o budowie geologicznej do głębokości około 7 m ponad stropem badanego chodnika. Błąd w określaniu głębokości na przekrojach wynosi 50%. Uwaga: Przekroje są przewyższone!. 29

30 ANALIZA FALOGRAMÓW GPR I. Przekroje georadarowe RAMAC/GPR filtracja w programie GroundVision Załączniki: Zał. 03, 04, 05 obrazują fragmenty przekrojów georadarowych RAMAC/GPR, wykonane anteną 800 MHz, wydrukowane z tzw. filtrami wyjściowymi (filtracja 0). W tabeli 1 podane są parametry wyjściowe zastosowane w badaniach terenowych (A na Zał. 03, 04, 05). Wszystkie trzy profilowania były wykonywane przy jednakowych odległościach miedzy sygnałami (Trace interval) i = 0,01 m oraz przy takiej samej składowej (Stacks) S = 8. Natomiast każda linia profilowania (przekrojowa) została wykonana przy innej zadanej częstotliwości (Sampling Frequency). I tak, profilowanie Rudna 23 wykonywano z zastosowaniem stosunkowo niskiej częstotliwości (F = MHz), ale nie z najniższą dla tej anteny; w profilowaniu Rudna 22 zastosowano stosunkowo wysoką częstotliwość (F = 20675), ale nie z najwyższą dla tej anteny, a w profilowaniu Rudna 21 zastosowano częstotliwość pośrednią miedzy wskazanymi wyżej wartościami częstotliwości (F= MHz). Dla tak zebranych w terenie danych utworzono zestaw filtrów (D, D1, D2 na Zał. 03, 04, 05). Umownie tu nazwany filtr wyjściowym (filtracja 0), zawiera tylko filtr DC (Number Sumples 512) oraz TVG (Linear gain 100; Exponential gain 1). Zastosowano także uproszczona paletę kolorów (C na Zał. 03, 04, 05). Użyte filtry (filtracja 0), pokazują obraz umownie nazwany wyjściowym (F na Zał. 03, 04, 05) do porównania z następnymi obrazami, gdy będą stosowane filtry dolno- i górno- przepustowe. Z danych geologicznych wynika, że w stropie badanego chodnika i ponad nim (między komorą K29 i komorą K31) występują warstwy dolomitów, których sumaryczna miąższość wynosi kilkadziesiąt metrów. Suche dolomity posiadają relatywną przenikalność ( r) wynoszącą 10 16, ale w tabelach nie znalazłem danych z jaką szybkością rozchodzą się w nich fale EM (Daniels 2004). Dlatego do kalibracji skali głębokości przyjęta została umownie jednakowa wartość szybkości rozchodzenia się fal EM w badanym ośrodku skalnym (Ground velocity) v = 100 m/us (metrów na mikrosekundę). Wartość ta jest ona nieco zaniżona i dla dolomitów należałoby przyjąć v = m/us, dlatego błąd przy określaniu głębokości na załączonych przekrojach należy przyjąć z dokładnością + 50%. Przyjęcie umownej wartości v = 100 m/us (F na Zał. 03, 04, 05) pozwala zaobserwować jak zmienia się głębokość penetracji radaru (głębokość do jakiej obserwujemy warstwy skalne), podczas pracy z anteną 800 MHz. Przy przyjętej niskiej częstotliwości (F = MHz) uzyskany został zasięg do 2,2 m i bardzo mała rozdzielczość obrazu (Zał. 05); przy przyjętej średniej częstotliwości (F = MHz) uzyskany został zasięg do 2,0 m i nieco lepsza rozdzielczość obrazu (Zał. 03), natomiast przy przyjętej stosunkowo wysokiej : częstotliwości (F = MHz) uzyskany został zasięg do 1,2 m i stosunkowo dobra rozdzielczość obrazu (Zał. 04). Z tych trzech obrazów wynika, że podczas badań georadarowych (GPR) dla operatora istotna jest informacja: do jakiej głębokości ma być prowadzony monitoring i jak wielkich obiektów operator ma poszukiwać. Wniosek jest następujący: jeżeli operator ma poszukiwać głęboko, to powinien używać anten o niższych częstotliwościach. Takie anteny są duże (potrzebują dużo przestrzeni podczas pracy w terenie), są ciężkie i kłopotliwe w obsłudze. Aby można je było wykorzystywać w wąskich chodnikach kopalń podziemnych należałoby skonstruować odpowiednie urządzenie do ich przenoszenia. W przypadku wymaganego monitoringu płytkiego (np. do 1 2 m) należy używać anten o bardzo wysokiej częstotliwości centralnej (500 MHz, 800 MHz, 1GHz itp.) i w ramach potrzeb 30

31 dobierać częstotliwość podczas wykonywania pomiarów w terenie (w zależności od wymaganego zasięgu: niższą lub wyższą ). Kolejny etap doboru filtrów obrazują załączniki: Zał. 06 i Zał. 07. Pokazano na nich przekroje poprzeczne: Rudna 1 i Rudna 10 przez badany chodnik (Zał. 01). Przekrój Rudna 1 wykonany został przy zadanej wyższej częstotliwości (F = ) i otrzymano zasięg głębokości 1,0 m (przy v = 100 m/us), a przekrój Rudna 10 wykonany został przy zadanej niższej częstotliwości (F = MHz) i otrzymano zasięg głębokości 1,9 m (przy v = 100 m/us). Przy analizie danych zastosowany został umowny zestaw filtrów 1 (D na Zał. 06 i 07). Wprowadzony filtr SMTF (Total) pozwala lepiej obserwować spękania oraz bloki skalne przy stropie chodnika (D1 na Zał. 06 i 07). Użyty został filtr TVG, w którym zastosowano największe wzmocnienie (Linear Gain 1000), jakie można włączyć (D3 na Zał. 06 i 07). Użyty został filtr BP IIR z obcięciem górnych częstotliwości (od MHz) oraz z obcięciem dolnych częstotliwości (do MHz), oraz zastosowano filtr RA - 7 x 7 (Zał. D4 i D5 na Zał. 06 i 07). Nie zmieniana była paleta kolorów (C na Zał. 06 i 07). Z analizy przekrojów wynika, że podniesienie częstotliwości (do F = MHz) pozwoliło na uzyskanie bardzo dobrego obrazu stropu chodnika, ale tylko do głębokości 1,0 m i bardzo dobrą rozdzielczość (Zał. 06). Na jednym i na drugim przekroju widać, że jest wyraźne ugięcie warstw skalnych w stropie chodnika, na odcinku: 0,5 m 3,0 m i na głębokość 0 0,3 m. Widać wyraźne odspojenia warstw oraz szczeliny istniejące ponad stropem chodnika. Dalszy tok postępowania będzie polegał na zmianie wartości (górno- i dolno- przepustowości) w filtrze BP IIR, aby sprawdzić przy jakich wartościach (Upper cut-off frequency oraz Lower cut-of frequency) będzie najlepszy obraz szczelin, spękań i odspojeń miedzy warstwami skalnymi. Tabele 03 oraz 04 obrazują w jakich zakresach częstotliwości zmieniany był filtr BP IIR. Tabela 03. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BP IIR, dla obrazów uzyskanych przy pracy z anteną 800 MHz, przy F = MHz Przekrój georadarowy RAMAC/GPR: Rudna 1. Filtr BP IIR Lower cut-of Frequency (obcinanie dolnych częstotliwości ) [MHz] Upper cut-of frequency (obcinanie górnych częstotliwości ) [MHz] (Fig. 06 D) (Fig. 08 A) (Fig. 08 B) (Fig. 08 C) (Fig. 08 D) (Fig. 08 E) (Fig. 08 F) (Fig. 09 A) (Fig. 09 B) (Fig. 09 C) (Fig. 09 D) (Fig. 09 E) (Fig. 09 F)

32 Tabela 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BP IIR, dla obrazów uzyskanych przy pracy z anteną 800 MHz, przy F = MHz Przekrój georadarowy RAMAC/GPR: Rudna 10 Filtr BR IIR Lower cut-of Frequency (obcinanie dolnych częstotliwości ) [MHz] Upper cut-of frequency (obcinanie górnych częstotliwości ) [MHz] (Fig. 07D) (Fig. 11 A) (Fig. 11 B) (Fig. 11 C) (Fig. 11 D) (Fig. 11 E) (Fig. 11 F) Załączniki: Zał. 03, 04, 05, pokazują obraz falogramu z zestawem filtrów 0. W tym zestawie filtrów nie był używany filtr BP IIR czyli Band Pass Infinite Impuls Response filtr przepustowy częstotliwości (BP), o nieskończonej odpowiedzi impulsowej z możliwością obcinania górnych częstotliwości (Upper cut-off Frequency) i dolnych częstotliwości (Lower cut-off Frequency). Załączniki: Zał. 06, 07, pokazują falogramy z zestawem filtrów 1. W tym zestawie filtr BP IIR miał automatycznie zastosowane przez program wartości górnej - i dolnej przepustowości (obcinania częstotliwości): Upper = MHz i Lower = MHz (dla danych przy pracy z częstotliwością wyjściową F = MHz) oraz Uper = MHz i Lower = 411 MHz ( dla danych przy pracy z częstotliwością F = MHz). Załącznik Zał. 08 A pokazuje obraz zestawu filtrów 2. Dla danych przy pracy z częstotliwością wyjściową F = MHz, filtr BP IIR miał założone Upper cut-of Frequency = MHz (zastosowne automatycznie przez program) oraz Lower = 1 (najniższe jakie można było zastosować w tym programie). Załącznik Zał. 08 B pokazuje obraz zestawu filtrów 3. Dla danych przy pracy z częstotliwością wyjściową F = MHz, filtr BP IIR miał założone Upper cut-of Frequency = 100 MHz oraz Lower = 1 (najniższe jakie można było zastosować w tym programie). Widać wyraźnie, że obraz jest rozmyty, ale na odcinku ok. 1,2 m 1,4 m jest silne echo. Być może jest to od bicie od metalowej kotwi w stropie chodnika. Załączniki: Zał. 08 C F oraz Zał. 09 A F pokazują różne zestawy filtrów (filtry: 4 13), dla danych przy pracy z częstotliwością wyjściową F = MHz. Najlepszy obraz uzyskano z filtra 13 (Zał. 09 F). Na uwagę zasługuje obraz z filtrem 9 (Zał. 09 B). Zbyt wysokie wartości górnych- i dolnych przepustowości powodują, że obraz zupełnie jest nieczytelny. Po wybraniu optymalnego zestawu filtrów uzyskany obraz był poddawany analizie przy zastosowaniu różnych palet kolorów (Zał. 10). Analiza obrazów z różnymi paletami kolorów (przy zastosowaniu różnych wartości kontrastu) umożliwia wychwycenie subtelności w obrazie graficznym echa fal, co bardzo ułatwia interpretację geologiczną. Należy podkreślić, że na jednym wydruku zwykle nie uwidoczniają się wszystkie szczegóły budowy geologicznej. Dlatego, dopiero na podstawie 32

33 analizy wielu obrazów operator nanosi na przekrój anomalie (zauważone przy zmianie parametrów filtracji i palet kolorów). Najlepszy obraz zyskano przy zestawie filtra 13 z paletą kolorów F. Załącznik Zał. 11, prezentuje podobne postępowanie z danymi uzyskanymi na linii przekrojowej Rudna 10. Na tym przekroju zastosowano częstotliwość (F = MHz), o połowę niższą niż na przekroju Rudna 1. Z tego powodu uzyskano dane o budowie geologicznej znacznie głębsze (do 1,8 m przy założeniu v = 100 m/us). Najlepszy obraz echa uzyskany został z filtrem 7 (BP IIR: Upper cut-off frequency = 1500 MHz oraz Lower cut-off frequency = 800 MHz). Tak uzyskany obraz fal (filtr 7 ) był następnie analizowany przy zmianach palet kolorów (Zał. 12). W efekcie przeprowadzonej analizy danych z przekrojów: Rudna 1 oraz Rudna 10 powstała interpretacja budowy geologiczne na liniach tych przekrojów (Zał. 13). Obrazy zostały wydrukowane w barwach szarości (paleta A), aby na rysunkach były widoczne interpretacje operatora. Przekrój Rudna 1 pokazuje spękania i odspojenia miedzy warstwami do głębokości ok. 1 m. Jest to obraz o dobrej rozdzielczości, ale płytki (do 1 m). Natomiast przekrój Rudna 10 pokazuje obraz budowy geologicznej nieco głębiej ( do 1, 8 m). Anomalie na obydwu obrazach są podobne. Załącznik Zał. 14 pokazuje interpretację budowy geologicznej na przekroju Rudna 21. Zasięg głębokości wynosi ok. 2 m, a najlepszy obraz do interpretacji uzyskano przy zastosowaniu filtra 7 oraz palety F. Na odcinku 0 10 przypuszczalnie są dwa odspojenia miedzy warstwami skalnymi: na głębokości cm oraz na głębokości ok. 1 1,1 m. Natomiast na odcinku: m przekroju widoczna jest strefę silnych spękań i odspojeń (strefa uskokowa?). Załącznik Zał. 15 pokazuje interpretację budowy geologicznej na przekroju Rudna 22. Zasięg głębokości wynosi ok. 1,2 m, a najlepszy obraz do interpretacji uzyskano przy zastosowaniu filtra 7 oraz palety F. Na odcinku 0 10 przypuszczalnie są dwa odspojenia miedzy warstwami skalnymi: na głębokości cm oraz na głębokości ok. 1 1,1 m. Natomiast na odcinku: m przekroju widoczna jest strefę silnych spękań i odspojeń (strefa uskokowa?). Załącznik Zał. 16 pokazuje interpretację budowy geologicznej na przekroju Rudna 23. Zasięg głębokości wynosi ok. 2,2 m, a najlepszy obraz do interpretacji uzyskano przy zastosowaniu filtra 7 oraz palety F. Na odcinku 0 10 widoczne jest odspojenie miedzy warstwami skalnymi: na głębokości ok. 1 1,1 m, a na odcinku: m przekroju widoczna jest strefę silnych spękań i odspojeń (strefa uskokowa?). Porównując dane z trzech linii przekrojowych uzyskanych przy różnych częstotliwościach (F) można przyjąć, ze najlepszy obraz budowy geologicznej uzyskany został przy zastosowaniu względnie wysokiej częstotliwości (F), ale obraz ten jest tylko do głębokości 1 m. Zmniejszając częstotliwość Uzyskujemy głębszy zasięg penetracji ale obraz jest mniej jednoznaczny. Z powyższych rozważań wynika, że dla potrzeb górnictwa podziemnego, do analizy spękań w stropie chodników górniczych najlepiej by było wykonywać przekroje po tej samej linii ale z zastosowaniem dwóch częstotliwości: bardzo wysokiej dla uzyskania szczegółowego obrazu ale ze strefy płytszej oraz niskiej częstotliwości dla uzyskania obrazu ogólnego ale ze strefy głębszej. 33

34 I. Przekroje georadarowe IDS/GPR filtracja w programie ReflexW Na załącznikach: Zał pokazano przekroje georadarowe wykonane aparaturą IDS/GPR z anteną dwukanałową: kanał MHz, kanał MHz. Wszystkie profilowania były wykonywane przy jednakowych odległościach miedzy sygnałami (Trace interval) i = 0,01 m. Zmieniane były wartości zasięgu (Sweep): od ns na kanale 1 (600 MHz) i od ns na kanale 2 (200 MHz), co przy wartości v = 10 m/ns (= 100 m/us) pozwalało na uzyskiwane głębokości penetracji od 1,2 m 2,2 m (kanał 1) oraz 5 8 m (kanał 2). Przy analizie danych z radaru IDS w programie ReflexW z zestawu filtrów 1D wybrany został filtr nazywanego bandpassbutterworth (BPb) - odpowiednik filtra Band Pass Filter IIR w programie GroundVision (Tab. 05.). Dalszy tok postępowania polegał na zmianie wartości (górno- i dolnoprzepustowości) w filtrze BPb, aby sprawdzić przy jakich wartościach (Upper cut-off frequency oraz Lower cut-of frequency) jest najlepszy obraz warstw skalnych. Do zobrazowania zagadnienia wybrano niektóre obrazy falogramów (Zał ), a zakresy zmian częstotliwości filtra bandpassbutterworth (BPb) pokazuje Tabela 05. Tabela 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BPb dla obrazów uzyskanych przy pracy georadarem IDS/GPR z anteną 600 MHz (kanał. 1) oraz 200 MHz (kanał 2) Filtr BR Lower cut-of Frequency (obcinanie dolnych częstotliwości) [MHz] Upper cut-of Frequency (obcinanie górnych częstotliwości) [MHz] przekrój 1 (Fig. 17-1) (poprz1) IDS (kanał 1) 2 (Fig. 17-2) (poprz1) IDS (kanał 1) 3 (Fig. 18-3) (poprz1) IDS (kanał 1) 4 (Fig. 18-4) (poprz1) IDS (kanał 1) 5 (Fig. 19-5) (poprz1) IDS (kanał 2) 6 (Fig. 19-6) (poprz1) IDS (kanał 2) 7 (Fig. 20-7) (poprz2) IDS (kanał 1) 8 (Fig. 20-8) (poprz2) IDS (kanał 1) 9 (Fig. 21-9) IDS 1 (kanał 1) 10 (Fig ) IDS 1 (kanał 1) 11 (Fig ) IDS 2 (kanał 2) 12 (Fig ) IDS 3 (kanał 2) 13 (Fig ) IDS 3 (kanał 2) Dla danych uzyskanych z kanału 1 (600 MHz) zmieniano zakres dolnych przepustowości (Lower cut-off frequency) od Mhz, natomiast zakres górnych przepustowości (Upper cut-off frequency) od MHz. Dla danych uzyskanych z kanału 2 (200 MHz) zmieniano zakres dolnych przepustowości (Lower cut-off frequency) od Mhz, natomiast zakres górnych przepustowości (Upper cut-off frequency) od MHz. Dla kanału 1 (600 MHz), najlepszy obraz echa można uzyskać przy Sweep 100 ns stosując filtr 2 (Zał 17) oraz 3 (Zał. 18) lub wartości o zbliżonych parametrach oraz przy Sweep 25 ns stosując filtr 10 (Zał. 21). Dla kanału 2 (200 MHz) najlepszy obraz echa można uzyskać przy Sweep 100 ns stosując filtr 13 (Zał. 23) oraz przy Sweep 50 ns stosując filtr 5 (Zał. 19), lub przy wartości o zbliżonych parametrach. 34

35 4.0. WNIOSKI DOTYCZĄCE METODYKI BADAŃ GPR W KOPALNIACH MIEDZI W poligonie badawczym w ZG Rudna (pole XII/1), przeprowadzone zostały badania georadarowe (GPR), metodą profilowania liniowego (2D). Na podstawie tych badań nasuwają się następujące wnioski: 1. Z analizy literatury dotyczącej wykorzystania GPR dla potrzeb geologii i górnictwa wynika, że w zależności od zadania i przestrzeni do badań, stosowane są anteny o częstotliwościach: 10 MHz, 12,5 MHz, 50 MHz, 80 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 400 MHz, 500 MHz, 600 MHz, 900 MHz, 1000 MHz, 1,2 GHz, 1,4 GHz oraz 2 6 GHz. 2. W górnictwie podziemnym najczęściej stosowane są anteny o wysokiej częstotliwości centralnej (powyżej 100 MHz), a dobór anten zależy od wymaganej głębokości penetracji (monitoringu) oraz od wielkości poszukiwanego obiektu. 3. W badaniach GPR stropów chodników górniczych powinny być wykonywane co najmniej dwa profilowania po tej samej linii przekrojowej z antenami o wysokiej oraz niskiej częstotliwości (lub anteną dwuzakresową), dla uzyskania dokładnego obrazu struktur położonych blisko stropu i w dalszej od niego odległości. 4. W chodnikach górniczych można wykonywać równoległe linii przekrojowe (w odstępach np. co 0,1 m, 02 m, 0,5 m, 1,0 m), które pozwalają na zastosowanie oprogramowania 3D do przestrzennej analizy danych i obrazowania ich w postaci bryły (z możliwościami cięć na różnych głębokościach). 5. W podziemnych kopalniach miedzi KGHM Polska Miedź, bardzo przydatne mogą być badania struktur geologicznych antenami otworowymi (Borehole Radar). Jest to najnowsza i bardzo skomplikowana technologia stosowana w górnictwie. 6. Na podstawie danych uzyskanych z podziemnych kopalniach miedzi KGHM Polska Miedź (ZG Rudna, pole XII/1) wynika, że zastosowanie anten (GPR), o wysokiej częstotliwości, umożliwia wczesne wykrycie spękań i odspojeń warstw skalnych w stropie chodnika górniczego. 7. Metoda georadarowa (GPR) jest metodą nie niszczącą, umożliwiającą szybki monitoring stref zagrożonych oberwaniem się stropu chodnika górniczego. 8. Metoda georadarowa (GPR) jest jedną z metod wspomagających i tylko przy zestawieniu danych GPR z danymi uzyskanymi przy pomocy innych metod możliwa jest dokładna ekspertyza zagrożeń w kopalniach podziemnych. 35

36 9. Badania terenowe nie są czasochłonne i nie są trudne jednak, aby praca operatora radaru nie była uciążliwa konieczne jest opracowanie i wykonanie odpowiedniego podnośnika do przesuwania anten blisko stropu chodnika, np.: tyczka, wózek lub podnośnik pneumatyczny na samochodzie. 10. Analiza danych wymaga odpowiedniego sprzętu komputerowego (ze względu na olbrzymią ilość danych zbieranych w terenie dla tego celu ich opracowania konieczna jest stacja graficzna). 11. Odpowiednio szkolony operator, w krótkim czasie jest w stanie opanować technikę analizy i interpretacji danych georadarowych (GPR) oraz przygotować odpowiedni raport o stanie górotworu i występujących zagrożeniach dla pracy górników. 12. Przeprowadzone studium wykazało, że z wielu filtrów dostępnych w programach do analizy danych georadarowych (GPR), dobre efekty uzyskuje się stosując filtry górno- i dolnoprzepustowe (Band Pass Filter BP). Zakres zmienności można opracować dla każdej anteny i wybranego zespołu skał. 13. Filtry górno- i dolno- przepustowe (Band Pass Filter BP), wspomagane innymi filtrami i wraz z stosowaniem różnych palet kolorów umożliwiają wykrycie stref odspojeń występujących między warstwami skalnymi w górotworze ponad stropem chodnika górniczego. 14. Dane z RAMAC/GPR poddane zostały pelnemu procesowi filtracji i w opracowaniu pokazane są wyniki z interpretacją geologiczną. Wyniki te powinny być zweryfikowane przez służbę geologiczną kopalni ZG Rudna w oparciu i inne techniki kontroli stanu górotworu. 15. Dla danych z IDS/GPR wykonano tylko analizę zastosowania fitlra górno- i dolno- przepustowego. Dane te należy poddać całemu procesowi filtracji przy wykorzystaniu pelnej gamy filtrów i palet kolorów aby uzyskać obrazy do końcowej analizy i interpretacji. 16. Kolejnym etapem badań powinno być sprawdzenie jak metodę georadarową (GPR) można wykorzystać do kontroli stanu górotworu za obudową chodnika lub szybu, w kopalniach podziemnych. 36

37 LITERATURA (wybór) Annan A.P., Davis J.L Ground Penetrating Radar Coming of Age at Last!!. [w:] Gubins A.G. (ed.) Proceedings of Exploration 97: Fourth Decennial International Conference on Mineral Exploitation. Electrical and Eletromagnetic Methods, Peper 66: Apel D.B., Dezelic V., 2006 Evaluation of high frequency ground penetrating radar (GPR) in mapping strata of dolomite and limestone rocks for ripping technique. Aregates International, vol. 02:6-12. Apel D.B., Dezelic V., 2005 Using Ground Penetrating Radar in Analyzing Structural Composition of Roof in Tunnels. SME Journal, vol. 60(7): SME Transaction Annual Meeting and Exhibition, February 23-25, Denver, CO. USA.. Church R.H., Weeb W.E., Boyle J.R., 1985 Ground-penetrating radar for strata control. U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines, Report of Investigation 8954: 0-16 (OCLC number ). USA. Daniels D.J Ground Penetrating Radar (2 nd Edition). IEE Radar. Sonar and Navigation series 15: The Institution of Electrical Engineers, HERTS. MPG Books Ltd. Bodmin Cornwall. U.K. Dezelic V., 2007 Use of ground penetrating radar (GPR), reflection seismic and electrical resistivity geophysical methods in detecting geological anomalies for the purposes of safety and exploration at underground and surface mines. University of Missouri Rola, Thesis/Dissertation USA. Francke J., Utsi V., 2009 Advances in Long-range GPR systems and their application to mineral exploration, geotechnical and static correction problems. First break (special topic), vol. 27 (July): EAGE. Grodner M., 2001 Delineation of rockburst fractures with ground penetrating radar in the Witwatersrand Basin, South Africa. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 38(2001): Pergamon, Elsevier Science Ltd. Karczewski J Zarys metody georadarowej. ss AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków. Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J., 2005 Using Ground Penetrating Radar for In-Seam Crack Detection in Potash. CSEG Recorder, November 2005: Canada. Kovin O.N., 2010 Ground Penetrating Radar investigation in Upper Kama Potash Mines. Ph.D. Dissertation Missouri University of Sciences and Technology, pp.: Dep. of Geological Sciences and Engineering, The Missouri University of Sciences & Technology, Rolla, MO. USA. Kovin O.N., 2010 GPR Investigation in Upper Kama Potash Mines. Ph.D. Dissertation, Summary: Missouri University of Sciences and Technology, pp.:0-14. Dep. of Geological Sciences and Engineering, The Missouri University of Sciences & Technology, Rolla, MO. USA. Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Use of 3-D Ground Penetrating Radar data for fractures images. Proceedings of Conference Highway Geophysics NDE, Saint Luise, Missouri, December 4-7: : USA. Lees B.K The application of ground-penetrating radar to mineral specimen mining. (The Sweet Home Mine, Park County, Colorado). The Mineralogical Record, Inc. Vol. 29, Issue 4: pp. 145(6). 37

38 Malutko T., Danyluk D., Szynkiewicz A., Sprawozdanie z badań rozpoznania złoża soli metodą radarową (RAMAC2/GPR). K.G.H.M. POLSKA MIEDŹ S.A., Oddział: Zakłady Górnicze Polkowice-Sieroszowice. Maszynopis, s Zał.; Archiwum K.G.H.M. POLSKA MIEDŹ S.A., Oddział: Zakłady Górnicze Polkowice-Sieroszowice oraz Archiwum ING Uniwersytetu Wrocławskiego. GEA PHU Szczecin. Marcak H., Ziętek J., Karczewski J., 1996 Pomiary georadarowe w kopalni soli Wieliczka. AGH, Geologia, T. 22, z. 2: AGH, Kraków. Maybee G., 2003 Development of Ground Penetrating Radar for Mining CRIS. Mirarco, Mining Inovation. EESA Space Technologies and the Mining and Minerals Industry. Canada. Molinda G. M., Monaghan W.D., Mowrey G.L., Persetic G.F., Using Ground Penetrating Radar for Roof Hazard Detection in Underground Mines. Report of Investigation 1996: RI 9625: Department of Energy, Bureau of Mines. Pittsburgh Research Center. Pittsburgh, Pa, USA. Monaghan W.D., Trevits M.A. (?aogpr1) Application of Ground Penetrating Radar to evaluate the extent of polyurethane e grount infiltration for mine roof control a case study. National Institute for Occupational Safety and Health. Pittsburgh, PA, USA. (stron: 8). Monagham W.D., Trevits M.A., Sapko M.J. (???) - Evaluation of mine seals using Ground Penetrating Radar. NIOSH, Pittsburgh Research Laboratory Pittsburgh PA, USA. Monagham W.D., Trevis M.A., Mucho T.P., Wood J., 2003 Recent National Institute for Occupational Safety and Health Research Using Ground Penetrating Radar for Detection of Mine Voids. Proceedings of the Geophysical Techniques for Detecting Underground Coal Mine Voids An Interactive Forum, Lexington, Kentucky, July 29-30, 2003: p: Mowrey G.L., 1997 Ground Penetrating Radar for Highwall Guidance. NIOSH, Technology News, No 462:0-2. National Institute for Occupational Safety and Health, Pittsburgh Research Center. Pittsburgh, PA. USA. Patterson J.E Application of Ground Penetrating Radar (GPR) at the Cry-Genie Gem Pegmatite Mine, San Diego County, California. [in:] Murbach, M.L., and Hart, M.W., eds., Geology of the Elsinore Fault Zone, San Diego Region. Ô31, San Diego Association of Geologists / South Coast Geological Society 2003 Field Trip Guide, Hot Springs and Tourmalines of Eastern San Diego County. California, USA. Cryo_Genie_Rept. 10: Patterson J.E., Cook F.A., Successful Application of Ground Penetrating Radar in the Exploration of Gem Tourmaline Pegmatites of Southern California. Geophysical Prospecting 50(2): Ross T., Joyce G. C, 2002 Utilization of Ground-Penetrating Radar to Determining Roof Competency in Underground Limestone Mines. 21 International Conference on Ground Control in Mining. Virginia University. USA. Ralston J On the use of Ground Penetrating Radar for Underground Coal Mine Roadway evaluation. The Australian Symposium on Antennas, Sydney February Australia. Pittman W.E.(Jr.) et all, 1984 Ground penetrating radar a review of its application in the mining industry. Information circular 8964: Unites States Department of the Interior, Bureau of Mines. USA. Save N Ground penetrating Radar Technique to locate coal mining related features: case studies in Texas. A thesis Master of Sciences: Texas A & M Univeristy. USA. 38

39 Sternberg B.K Electromagnetic Geophysics Techniques for Location of Abandoned Underground Mines. Laboratory for Advanced Subsurface Imaging, University of Arizona: Tucson Arizona, USA. Strange A.D., Rolston J.C., Chandran V., 2005 Application of ground penetrating radar technology for near-surface interface determination in coal mining. ICASSP: Image and Video Research Lab., Queensland University of Technology. CSIRO. Australia Strange A., Ralston J., Vinod Ch., 2005 Near Surface Interface Detection for Coal Mining Application Using Bispectral Features and GPR. Subsurface Sensing Technologies and Applications 6(2): Springer. Szynkiewicz A., 1997 Opinia o możliwości zastosowania radaru geologicznego RAMAC/GPR do określenia zmienności litologii w odkrywce ZG Lubin Piaskownia Obora. Maszynopis, Arhiwum KGHM Polska Miedź, ZG Lubin, Piaskownia Obora. Trevis M., Monaghan W., Mucho T., Mucho T.P Assessment of Ground Conditions near Mine Portal Using Ground Penetrating Radar. 24 International Conference on Ground Control in Mining, August 2-4(2005): Morgantown, WV. USA. Urliksen P Application of impulse radar to civil engineering. Ss: 177. Lund University of Technology. Dep. of Engineering Geology. Lund. Publ. Geophysical Survey System, Inc. USA. Vogt D., Schoor van M., Pisani du P., 2005 The application of radar techniques for in-mine feature mapping in the Bushveld Complex of South Africa. The Journal of The South African Institute of Mining and Matalurgy, vol South Africa. White H., Plessis du A., Noble K., Treloar M., 1991 Routine application of radar in underground mining applications. GPR Undeground Mining, SAGEEP. South Africa. Writers s, 2008 Space Radar To Improve Mining Safety. Noordwijk, Netherlands (SPX), January Zebruck G.R., 2003 Ground Penetrating Radar Stripping and Bulk Sampling program Whitedog Claims (Goshawk Lake Area NTS:52L/2NW). pp Nelson Granite Limited, Konora Mining Division. Geoscience Assessment Office No

40 Materiały konferencyjne Proceedings of GPR 2010 XIII International Conference on Ground Penetrating Radar, June 21 25, 2010, Univerista del Salento, Lecce, Italy. IEEE Catalog Number CF10558; ISBN: ; Library of Congress Proceedings of GPR th International Conference on Ground Penetrating Radar, June, University of Birmingham. UK Proceedings of GPR 2006 The 11 th International Conference on Ground Penetrating Radar (Ground Probing Radar) GPR2006, June 19 22, The Ohio State University. Columbus. Ohio, USA. Proceedings of GPR 2004 Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, June 21 24, 2004 Delft University of Technology, vol. I & II. Delft, The Netherlands. (Ed.: Slob E, Yarovoy A., Rhebergen J.). IEEE Catalog Number: 04EX855; ISBN Proceedings of GPR Ninth International Conference on Ground Penetrating Radar, April 29 May 2, Santa Barbara, California, USA (Ed.: Koppenijan St., Lee H.).. SPIE vol ISBN X. Proceedings of GPR 2000 Proceedings of the Eight International Conference on Ground Penetrating Radar, May, 2000, Gold Coast, Australia. SPIE vol ISBN X Proceedings of GPR 1998 Seventh International Conference on Ground Penetrating Radar, May 27 3, The University of Kansas, Lawrence, Kansas, USA. Proceedings of GPR 1996 Proceedings of the 6 th International Conference on Ground Penetrating Radar GPR 96, September 30 October 3, 1996, Sendai, Japan. Proceedings of GPR 1994 Proceedings of the 5 th International Conference on Ground Penetrating Radar GPR 96, June 12-16, 1994, Kitchener, Canada. 40

41 SPIS FIGUR Fig. 01. Model linii naprężeń oraz spękań i odspojeń między warstwami skalnymi w stropie chodnika górniczego: a) warstwy skalne, b) linie naprężeń w górotworze, c) strefa maksymalnych spękań i odspojeń, d) strzałka ugięć warstw skalnych w stropie chodnika Fig. 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR). A) anteny ekranowane, B) anteny nie ekranowane Fig. 03. Radar do Penetracji Gruntu GPR. Przykład anten 100 MHz do badań otworowych (wg CSIRO, Australia) Fig. 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Polkowice - Sieroszowiece. Badania GPR w warstwach soli w roku RAMAC/GPR anteny 100 MHz nie ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Malutko T., Daniluk D., Szynkiewicz A., 1998 Sprawozdanie z badań złoża soli metodą georadarową (RAMAC/GPR). Archiwum KGHM Polska Miedź, ZG Polkowice-Sieroszowice. Fig. 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR, anteny 80 MHz nie ekranowane, skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Monaghan W.D., Travis M.A., Mucho T.P., Wood J NIOSH, USA) Fig. 06. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR, anteny nie ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Falogramy uzyskane antenami o częstotliwości 80 MHz oraz 100 MHz. (wg Monaghan W.D., Travis M.A., Mucho T.P., Wood J., 2003 NIOSH, USA) Fig. 07. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2M, anteny ekranowane 500 MHz skierowane ku ścianie chodnika górniczego. (wg Grodner M., 2001 Intern. Journ. of Rock Mechanics and Mining Sciences 38: ). Fig. 08. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2M, anteny ekranowane 500 MHz skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Wynik profilowania: przekrój georadarowy GPR. (wg Grodner M., 2001 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 38: ). Fig. 09. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane w kierunku ściany chodnika górniczego. (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) Fig. 10. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Przekrój georadarowy (GPR) i jego interpretacja. (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) Fig. 11. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowana skierowana ku ścianie chodnika górniczego. Zestawienie danych z 7 linii przekrojowych. (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE). Fig. 12. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Zestawienie danych z 7 przekrojów georadarowych (GPR) w postaci modelu 3D (bryła). (wg Kovin O.N., Anderson N.L., 2006 Proceedings of Conf Hgway Geophysics NDE) Fig. 13. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Ekranowane anteny o częstotliwości 1 GHz, skierowane ku ścianie chodnika górniczego. A) metoda pomiaru w terenie; B) wynik badań - obraz 3D po filtracjach. 41

42 Fig. 14. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranowane, skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Badania obudowy chodnika. (wg Monaghan W.D., Trevits M.A., Sapko M.J. NIOSH, USA) Fig. 15. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR anteny 400 MHz ekranwane skierowane ku ścianie chodnika górniczego. Przekrój georadarowy (GPR) obrazujący obudowę ściany chodnika górniczego. (wg Monaghan W.D., Trevits M.A., Sapko M.J. NIOSH, USA) Fig. 16. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2, anteny ekranowane 900 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego trzymane przez operatora. (wg Monaghan W.D., Travis M., (aogpr1) NIOSH, Pittsburgh) Fig. 17. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR-2, anteny ekranowane 900 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego. Przekrój georadarowy GPR: wyniki przed filtracja (u góry), wyniki po filtracji i interpretacji (u dołu). (wg Monaghan W.D., Travis M., (aogpr1) NIOSH, Pittsburgh) Fig. 18. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Pomiary antenami ekranowanymi o wysokiej częstotliwości 1 GHz anteny przesuwane pod stropem chodnika górniczego. (wg MIRARCO 2003, EESA Space Technologies and the Mining and Minerals Industry, PCS Lanigan Division) Fig. 19. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Wyniki badań GPR: anteny 1 GHz, przekrój georadarowy (2D) - widoczne odspojenia miedzy warstwami skalnymi (separation) na głębokości ok. 0,3 m, 0,8 m, 1,2 m. (wg MIRARCO 2003, EESA Space Technologies and the Mining and Minerals Industry, PCS Lanigan Division) Fig. 20. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości (800 MHz) przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce (wysięgnik trzymany przez operatora). (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J., 2005 CSEG Recorder) Fig. 21. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 800 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. A wyniki z anten o różnej częstotliwości; B wyniki: wykryte w stropie granice i zmiany w litologii. (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J., 2005 CSEG Recorder) Fig. 22. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 400 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. (wg ESA Portal Space radar to improve miners safety, 2008 Netherlands) Fig. 23. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 400 MHz przesuwane pod stropem chodnika górniczego na tyczce - wysięgnik trzymany przez operatora. Separation wykryte odspojenia i szczeliny w warstwach skalnych w stropie chodnika górniczego. (wg ESA Portal Space radar to improve miners safety, 2008 Netherlands) Fig. 24. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. GSSI SIR 3000 z anteną 900 MHz przesuwaną pod stropem chodnika górniczego na tyczce - składany wysięgnik trzymany przez operatora. (wg Fig. 25. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Anteny ekranowane o częstotliwości 250 MHz podwieszone pod stropem chodnika górniczego. (wg Molinda i in. 1996, US Dep. of Energy, PRC Report RI 9625) 42

43 Fig. 26. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. PRIS - Potash Roof Inspection System - model wózka dla anten georadarowych (GPR) do prowadzenia inspekcji stropów chodników górniczych(wg Greg Maybee, MIRARCO). Fig. 27. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Zainstalowany na samochodzie hydrauliczny wysięgnik dla anten GPR w celu podnoszenia ich do stropu chodnika górniczego: A) widok z przodu; B) widok z boku, C) jednostka centralna IDS RIS, D) monitor komputera do kontroli obrazu stropu chodnika. (wg Kelly Ch., Gerhardt D., Unrau J, 2005 (w: CSEG Recorder. Mosaic Potash Esterhazy, Saskatchewan, Canada) Fig. 28. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Chodnik między K 29 i K 31. Teren badań georadarowych (GPR) Fig. 29. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. A) pomiary georadarem RAMAC/GPR z anteną ekranowaną o częstotliwości 800 MHz. Antena przesuwane pod stropem chodnika górniczego (operatorzy: Adam Szynkiewicz i Krzysztof Rajczakowski); B) pomiary georadarem IDS/GPR z dwukanałową anteną ekranowaną o częstotliwości 600 MHz oraz 200 MHz. Anteny przesuwane pod stropem chodnika górniczego (operatorzy: Maciej Madziarz i Krzysztof Rajczakowski) Fig. 30. Program GroundVision. Zestaw filtrów do analizy danych georadarowych RAMAC/GPR Fig. 31. Program ReflexW. Zestaw filtrów do analizy danych georadarowych. Fig. 32. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy 1D-Filter do analizy danych georadarowych. Fig. 33. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy Gain do analizy danych georadarowych. Fig. 34. Program ReflexW. Zestaw filtrów z grupy 2D-Filter do analizy danych georadarowych. SPIS TABEL Tabela 01. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Parametry pomiarowe aparaturą georadarową RAMAC/GPR z anteną 800 MHz Tabela 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Parametry pomiarowe aparaturą georadarową IDS/GPR: antena 600 MHz (kanał 1) oraz 200 MHz (kanał 2) Tabela 03. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BP IIR dla obrazów uzyskanych przy pracy z anteną 800 MHz, przy F = MHz. Przekrój georadarowy RAMAC/GPR: Rudna 1. Tabela 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź S.A., ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BP IIR, dla obrazów uzyskanych przy pracy z anteną 800 MHz, przy F = MHz Przekrój georadarowy RAMAC/GPR: Rudna 10. Tabela 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, poligon XII/1. Zmiany wartości dolnych i górnych przepustowości filtra BP IIR, dla obrazów uzyskanych przy pracy georadarem IDS/GPR z anteną 600 MHz (kanał. 1) oraz 200 MHz (kanał 2) 43

44 SPIS ZAŁĄCZNIKÓW Zał. 01. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, rejon szybu R1, pole XII/1. Szkic poligonu badań georadarowych (GPR): komory K29 K31, pas 20. Linie przekrojów georadarowych (GPR) wykonanych aparaturą RAMAC/GPR z antenami 800 MHz Zał. 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, rejon szybu R1, pole XII/1. Szkic poligonu badań georadarowych (GPR): komory K29 K31, pas 20. Linie przekrojów georadarowych (GPR) wykonanych aparaturą IDS/GPR z antenami 200 MHz (kanał 1) i 400 MHz (kanał 2). Zał. 03. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 21 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). Zał. 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 22 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). Zał. 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 23 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). Zał. 06. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1 (filtry 1). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 Substract Mean Trace Filter, D3 Time Varying Gain Filter, D4 Band Pas Filter (IIR), D5 Running Average Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), zestaw filtrów 1 (patrz D). Zał. 07. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10 (filtry 1). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 Substract Mean Trace Filter, D3 Time Varying Gain Filter, D4 Band Pas Filter (IIR), D5 Running Average Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), zestaw filtrów 1 (patrz D). Zał. 08. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 2, 3, 4, 5, 6, 7. Zał. 09. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 8, 9, 10, 11, 12, 13. Zał. 10. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 13, palety kolorów: A, B, C, D, E, F. 44

45 Zał. 11. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 2, 3, 4, 5, 6, 7. Zał. 12. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 7, palety kolorów: A, B, C, D, E, F. Zał. 13. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1 oraz Rudna 10. Interpretacja geologiczna Zał. 14. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 21. Interpretacja geologiczna Zał. 15. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 22. Interpretacja geologiczna Zał. 16. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 23. Interpretacja geologiczna Zał. 17. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 1 i 2. Zał. 18. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 3 i 4. Zał. 19. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 5 i 6. Zał. 20. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 2) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 7 i 8. Zał. 21. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 1 (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 9 i 10. Zał. 22. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 2 (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 11. Zał. 23. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 3 (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 12 i

46 IDS 3 (kanał 1 i 2) IDS 1 (kanał 1 i 2) ZAŁACZNIKI K Pas K29 Pas 20 O B J A Ś N I E N I A Pas 20 K ściany wyrobisk górniczych - chodnik pasa 20 - komora 29 - linia przekroju georadarowego (GPR) i jego numer - linia bazowa Zał. 01. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, rejon szybu R1, pole XII/1. Szkic poligonu badań georadarowych (GPR): komory K29 K31, pas 20. Linie przekrojów georadarowych (GPR) wykonanych aparaturą RAMAC/GPR z antenami ekranowanymi 800 MHz K31 Pas 20 IDS 2 (kanał 1 i 2) K29 (Poprz. 1) IDS - kanał 1 i 2 (Poprz. 2) IDS - kanał 1 i 2 Pas 20 O B J A Ś N I E N I A Pas 20 K29 IDS 1 - ściany wyrobisk górniczych - chodnik pasa 20 - komora 29 - linia przekroju georadarowego (GPR) i jego numer - linia bazowa Zał. 02. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. KGHM Polska Miedź, ZG Rudna, rejon szybu R1, pole XII/1. Szkic poligonu badań georadarowych (GPR): komory K29 K31, pas 20. Linie przekrojów georadarowych (GPR) wykonanych aparaturą IDS/GPR z antenami ekranowanymi 200 MHz (kanał 1) i 400 MHz (kanał 2). 46

47 Ground velocity V = 100 m/us Ground velocity V = 100 m/us F Powierzchnia stropu chodnika C E B Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 A D Zał. 03. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 21 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). D1 D2 F Powierzchnia stropu chodnika C E B Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 A D Zał. 04. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 22 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). D1 D2 47

48 Ground velocity v = 100 m/us Ground velocity V = 100 m/us F Powierzchnia stropu chodnika C E B Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 A D Zał. 05. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 23 (filtry 0). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 DC removal Filter, D2 Time Varying Gain Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), obraz wyjściowy przy zestawie filtrów 0 (patrz D). D1 D2 F Powierzchnia stropu chodnika D B D1 D3 E A D4 D5 Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 C Zał. 06. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1 (filtry 1). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 Substract Mean Trace Filter, D3 Time Varying Gain Filter, D4 Band Pas Filter (IIR), D5 Running Average Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), zestaw filtrów 1 (patrz D). 48

49 F Powierzchnia stropu chodnika B D Ground velociyt v = 100 m/us D1 D3 E A D4 D5 C Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 07. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10 (filtry 1). A parametry pomiarowe, B traces 1 (odebrane echo sygnału), C paleta kolorów, D wybrane filtry: D1 Substract Mean Trace Filter, D3 Time Varying Gain Filter, D4 Band Pas Filter (IIR), D5 Running Average Filter, E kontrast, F przekrój georadarowy (2D), zestaw filtrów 1 (patrz D). Rudna 1(filtr 2) Rudna 1(filtr 3) A B Ground velocity v = 100 m/us Rudna 1(filtr 4) Rudna 1(filtr 5) C D Rudna 1(filtr 6) E Rudna 1(filtr 7) F Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 08. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 2, 3, 4, 5, 6, 7. 49

50 Rudna 1(filtr 8) Rudna 1(filtr 9) A Ground velocity v = 100 m/us B Rudna 1(filtr 10) Rudna 1(filtr 11) C D Rudna 1(filtr 12) Rudna 1(filtr 13) Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 E Zał. 09. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 8, 9, 10, 11, 12, 13. F 50

51 A B Rudna 1 (filtr 13, paleta A) C Ground velocity v = 100 m/us Rudna 1 (filtr 13, paleta B) D Rudna 1 (filtr 13, paleta C) Rudna 1 (filtr 13, paleta D) E F Rudna 1 (filtr 13, paleta E) Rudna 1 (filtr 13, paleta F) Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 10. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 13, palety kolorów: A, B, C, D, E, F. 51

52 A Rudna 10 (filtr 2) Ground velocity v = 100 m/us Rudna 10 (filtr 3) B Rudna 10 (filtr 4) Rudna 10 (filtr 5) C D Rudna 10 (filtr 6) Rudna 10 (filtr 7) E F Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 11. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtracje: 2, 3, 4, 5, 6, 7. 52

53 A B Rudna 10 (filtr 7, paleta A) C Ground velocity v = 100 m/us Rudna 10 (filtr 7, paleta B) D Rudna 10 (filtr 7, paleta C) Rudna 10 (filtr 7, paleta D) E F Rudna 10 (filtr 7, paleta E) Rudna 10 (filtr 7, paleta F) Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 12. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 10. Anteny 800 MHz, F = MHz. Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 7, palety kolorów: A, B, C, D, E, F. 53

54 Ground velocity v = 100 m/us spękania? Kotwie? Kotwie Strop chodnika Strop chodnika odspojnie Spękania odspojenia odspojnie odspojnie odspojnie spękania Rudna 1 Antena 800 Mhz, F = MHz,: Filtr 13, paleta A Rudna 10: Antena 800 Mhz, F = Mhz, Filtr 7, paleta A Opr. Adam Szynkiewicz Zał. 13. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 1 oraz Rudna 10. Interpretacja geologiczna Strop chodnika Strefa silnych spękań i odspojeń? Kotwie? Kotwie odspojnie Filtr 7, paleta A odspojnie Strefa silnych spękań i odspojeń Strop chodnika spękania Strefa silnych spękań i odspojeń spękania? Kotwie? Kotwie odspojnie Strefa silnych spękań i odspojeń Filtr 7, paleta E odspojnie Strop chodnika Strefa silnych spękań i odspojeń? Kotwie? Kotwie odspojnie Filtr 7, paleta F odspojnie odspojnie Opr. Adam Szynkiewicz Zał. 14. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 21. Interpretacja geologiczna Ground velocity v = 100 m/us 54

55 ? Kotwie? Kotwie Strop chodnika Filtr 13, paleta A Strefa silnych spękań i odspojeń odspojnie odspojnie spękania Strop chodnika? Kotwie? Kotwie spękania? Kotwie? Kotwie Filtr 13, paleta E Strefa silnych spękań i odspojeń odspojnie odspojnie Strefa silnych spękań i odspojeń Strop chodnika? Kotwie? Kotwie? Kotwie? Kotwie Filtr 13, paleta F odspojnie odspojnie odspojnie odspojnie G round velocit y v = 100 m/us Opr. Adam Szynkiewicz Zał. 15. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 22. Interpretacja geologiczna Strop chodnika Filtr 13, paleta A Strefa silnych spękań i odspojeń spękania Strefa silnych spękań i odspojeń Strop chodnika Filtr 13, paleta E odspojnie Strefa silnych spękań i odspojeń Strop chodnika Filtr 13, paleta F odspojnie G round velocity v = 100 m/us Opr. Adam Szynkiewicz Zał. 16. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. RAMAC/GPR, anteny 800 MHz, F = MHz Przekrój georadarowy (RAMAC/GPR): Rudna 23. Interpretacja geologiczna 55

56 1 2 Zał. 17. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 1 i Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 18. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 3 i 4. 56

57 5 6 Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 19. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 1) IDS (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 5 i Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 20. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): (poprz 2) IDS (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 7 i 8. 57

58 9 10 Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 21. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 1 (kanał 2). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtry: 9 i Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 22. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 2 (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr

59 12 13 Opr. Adam Szynkiewicz, 2011 Zał. 23. Radar Do Penetracji Gruntu (GPR) w górnictwie podziemnym. Przekrój georadarowy (IDS/GPR): IDS 3 (kanał 1). Filtry BP IIR zmienne wartości górnych- i dolnych- przepustowości. Filtr 12 i