Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych obserwowanych na powierzchni obszaru BSW S.A.

Podobne dokumenty
Analiza efektywności rejestracji przyspieszeń drgań gruntu w Radlinie Głożynach

Sposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych

Przekształcenia sygnałów losowych w układach

Tabela 3.2 Składowe widmowe drgań związane z występowaniem defektów w elementach maszyn w porównaniu z częstotliwością obrotów [7],

Charakterystyka parametrów drgań w gruntach i budynkach na obszarze LGOM

Reakcja budynków na wstrząsy górnicze z wysokoczęstotliwościową modą drgań gruntu

Możliwości badania zagrożenia sejsmicznego powierzchni na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań gruntu

Politechnika Warszawska

Adam FREJ 1 Abstract Key words: Wstęp Dane pomiarowe

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

DRGANIA W BUDOWNICTWIE. POMIARY ORAZ OKREŚLANIE WPŁYWU DRGAŃ NA OBIEKTY I LUDZI - PRZYKŁADY

Ocena wpływu drgań na obiekty w otoczeniu i na ludzi NORMA PN-88/B 85/B /B Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach

Ćwiczenie 3,4. Analiza widmowa sygnałów czasowych: sinus, trójkąt, prostokąt, szum biały i szum różowy

LABORATORIUM Sygnałów, Modulacji i Systemów ĆWICZENIE 2: Modulacje analogowe

Dynamiczne oddziaływania drgań na powierzchnię terenu ZG Rudna po wstrząsie z dnia roku o energii 1,9 E9 J

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

Przygotowała: prof. Bożena Kostek

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Ćwiczenie 5 Badanie sensorów piezoelektrycznych

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Porównanie prognozowanych i zarejestrowanych parametrów drgań od wstrząsów górniczych w bliskich odległościach epicentralnych na terenie LGOM

Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy drgań gruntu?

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego. Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza

ANALIZA SPEKTRALNA DRGAŃ BUDYNKU WYWOŁANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI. 1. Wstęp. 2. Analiza spektralna drgań budynku

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Wykład 5: Statystyki opisowe (część 2)

KOOF Szczecin:

przybliżeniema Definicja

Badanie widma fali akustycznej

WYKRESY SPORZĄDZANE W UKŁADZIE WSPÓŁRZĘDNYCH:

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Adam FREJ, Wacław Marian ZUBEREK Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Geologii Stosowanej, Sosnowiec

8. Analiza widmowa metodą szybkiej transformaty Fouriera (FFT)

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk

METODY CHEMOMETRYCZNE W IDENTYFIKACJI ŹRÓDEŁ POCHODZENIA

Szkoła z przyszłością. Zastosowanie pojęć analizy statystycznej do opracowania pomiarów promieniowania jonizującego

LABORATORIUM PROCESÓW STOCHASTYCZNYCH

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

WYKORZYSTANIE SIECI NEURONOWEJ DO BADANIA WPŁYWU WYDOBYCIA NA SEJSMICZNOŚĆ W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO. Stanisław Kowalik (Poland, Gliwice)

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 02/12

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

LABORATORIUM Z FIZYKI

Wojciech Janecki. Geosoft sp. z o.o. Wrocław

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Zawartość. Zawartość

Procedura techniczna wyznaczania poziomu mocy akustycznej źródeł ultradźwiękowych

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Metoda pomiarowo-obliczeniowa skuteczności ochrony akustycznej obudów dźwiękoizolacyjnych źródeł w zakresie częstotliwości khz

1. Opis okna podstawowego programu TPrezenter.

WYZNACZANIE CECH PUNKTOWYCH SYGNAŁÓW POMIAROWYCH

PDF created with FinePrint pdffactory Pro trial version

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

Środowisko i prace rozpoznawcze dotyczące gazu z łupków WYNIKI MONITORINGU SEJSMICZNEGO

Opis programu Konwersja MPF Spis treści

Ć W I C Z E N I E N R J-1

Analiza sygnałów biologicznych

3.3. ODDZIAŁYWANIE DRGAŃ NA CZŁOWIEKA

Statystyka opisowa. Wykład I. Elementy statystyki opisowej

HISTOGRAM. Dr Adam Michczyński - METODY ANALIZY DANYCH POMIAROWYCH Liczba pomiarów - n. Liczba pomiarów - n k 0.5 N = N =

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

Komputerowa Analiza Danych Doświadczalnych

Testy nieparametryczne

Zachowania odbiorców. Grupa taryfowa G

Statystyka opisowa- cd.

f = 2 śr MODULACJE

Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

7. Identyfikacja defektów badanego obiektu

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

Przyspieszenie na nachylonym torze

2. Analiza spektralna pomierzonych drgań budynku

(L, S) I. Zagadnienia. 1. Potencjały czynnościowe komórek serca. 2. Pomiar EKG i jego interpretacja. 3. Fonokardiografia.

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

PREZENTACJA MODULACJI AM W PROGRAMIE MATHCAD

Ryszard Kostecki. Badanie własności filtru rezonansowego, dolnoprzepustowego i górnoprzepustowego

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

W kolejnym kroku należy ustalić liczbę przedziałów k. W tym celu należy wykorzystać jeden ze wzorów:

-> Średnia arytmetyczna (5) (4) ->Kwartyl dolny, mediana, kwartyl górny, moda - analogicznie jak

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Ćwiczenie 4: Pomiar parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy małej częstotliwości REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wstrząsów wysokoenergetycznych w LGOM

METODYKA POMIAROWO-INTERPRETACYJNA WYZNACZANIA MODELU BUDYNKU PRZYDATNEGO W OCENIE WPŁYWU DRGAŃ PARASEJSMICZNYCH NA LUDZI

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

Wprowadzenie do analizy korelacji i regresji

Transkrypt:

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Jerzy KORNOWSKI, Joanna KURZEJA Główny Instytut Górnictwa, Katowice Mat. Symp. Warsztaty 2000 str.281-296 Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych obserwowanych na powierzchni obszaru BSW S.A. Streszczenie Od jesieni 1997 r. siedem trójskładowych stacji akcelerometrycznych, zainstalowanych przez Laboratorium Sejsmoakustyki GIG na zlecenie kopalń i władz BSW SA, obserwuje wstrząsy górnicze na powierzchni, w Bytomiu i Piekarach Śląskich. Akcelerogramy, których maksymalna chwilowa amplituda przekracza wstępnie ustaloną wartość rejestrowane są na dysku, w formie gotowej do dalszej analizy. Dostarczane wraz ze sprzętem oprogramowanie umożliwia między innymi analizę w dziedzinie częstotliwości, zarówno estymując widma energii jak i rozkłady amplitudy w pasmach ogólnie przyjętych dla analizy tercjowej (również analogowej). Praca przedstawia szereg przykładowych widm i rozkładów, podkreślając różnice między wynikami analizy widmowej i tercjowej analizy amplitud. 1. Wprowadzenie Praca ta jest kolejną publikacją (po: Kurzeja i in. 1998, Markowski i in. 1999, Kornowski i Kurzeja 1999) przedstawiającą wyniki obserwacji wstrząsów górniczych na powierzchni Bytomia i Piekar Śląskich. Wstrząsy rejestrowane są przez 7 niezależnych, trójskładowych stanowisk, obserwujących w sposób ciągły przyspieszenia drgań podłoża (do którego przymocowane są akcelerometry) i rejestrujących w pamięci masowej komputera te zdarzenia, których amplituda maksymalna przekracza ustaloną (lokalnie i na podstawie wstępnych pomiarów) wartość progową związaną z poziomem szumów i zakłóceń. Na stanowisku pomiarowym, na dysku, rejestrowane są cyfrowe wartości próbkowanych akcelerogramów, a każde stanowisko dysponuje (prócz ekranu komputera) wyjściem na dyskietkę. Zakłada się, że użytkownik posiada (np. w Kopalnianej Stacji Geofizycznej) niezależny komputer z wejściem dyskietkowym i innymi urządzeniami graficznymi, gdzie dokonywane jest jeśli trzeba dalsze przetwarzanie akcelerogramów. Wraz ze stanowiskiem pomiarowym, użytkownik otrzymuje oprogramowanie umożliwiające między innymi analizę zapisów w dziedzinie częstotliwości w tym, zgodnie z normą PN-85/B-02170, analizę tercjową. Dalsze informacje o stanowiskach (wraz z mapą) i o aparaturze, która jest sprzedawana, instalowana i nadzorowana przez Laboratorium Sejsmoakustyki GIG, znaleźć można w wymienionych na wstępie publikacjach, lub u autorów. Celem tej pracy jest przedstawienie niektórych wyników naszych obserwacji, w szczególności dotyczących analizy akcelerogramów w dziedzinie częstotliwości. 281

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... 2. Rejestrowane wstrząsy Zestawienie 64 zarejestrowanych wstrząsów o największych w okresie od jesieni 1997 do końca 1999 r. amplitudach przyspieszeń pokazuje tabela 2.1. Do chwili obecnej zarejestrowano wiele setek wstrząsów tabela podaje tylko niektóre z nich, o przyspieszeniach a xyz > 65 mm/s 2 (próg ten wybrano arbitralnie). Największe, zarejestrowane dotąd chwilowe przyspieszenie (365 mm/s 2 ) wywołał średnio silny wstrząs z dnia 26.05.1999 (Nr 18 w tabeli 2.1) zarejestrowany na stanowisku Miechowice Szk. Podst., w bardzo małej odległości epicentralnej (ok. 80 m) lecz nie tak małej hipocentralnej gdyż eksploatacja odbywała się na głębokości ok. 700 m. Najsilniejsze reakcje mieszkańców wywołał silny wstrząs z dnia 20.06.1999 (Nr 1,3 i 50 w tabeli 2.1) o energii 3 10 5 J wg Kopalni (lecz o energii 2 10 8 J wg GIG zauważ różnicę o 3 rzędy czyli tysiąckrotną!), w przypadku którego zarejestrowano (maksymalne chwilowe) przyspieszenia: a xyz = 302 mm/s 2 i a xy = 271 mm/s 2. W tabeli 2.1 energie podane są za odpowiednią Kopalnianą Stacją Tąpań, za wyjątkiem silnego wstrząsu z dnia 20.06.1999 gdzie różnica między Kopalnią a GIG była tak duża, że nie może być przemilczana. Podane w tabeli 2.1 przyspieszenia, to maksymalne chwilowe wartości axyz, axy, az. Właśnie fakt że są to maksymalne wartości chwilowe wymaga szczególnego podkreślenia, gdyż analiza tercjowa, - o której mówi norma PN-85/B-01170 - z definicji swej, daje wartość średnią, za czas trwania akcelerogramu, w zadanym daną tercją paśmie częstotliwości co prowadzi do nieporozumień gdy nie definiuje się dokładnie o czym my tu mówimy. Zauważyć należy, że maksymalne chwilowe wartości przyspieszeń a xy = max [a xy(t)] i a z = max[a z(t)] występują na ogół w innych momentach czasu, zatem nie są (wektorowo) addytywne. Ponadto wynik uśredniania za czas trwania akcelerogramu zależny jest od definicji początku i końca akcelerogramu, co nie zawsze jest prostą sprawą. Na rys. 1 pokazano odpowiadające tabeli 2.1 rozkłady częstości występowania maksymalnych chwilowych amplitud przyspieszenia z lewej w formie histogramów częstości występowania (pole histogramu sumuje się do 64), z prawej w formie rozkładu gęstości prawdopodobieństwa (pole pod krzywą równe jest 1) dla danych z tabeli 2.1, w górnym rzędzie dla przyspieszeń a xyz, w środku dla a xy, u dołu a z. Zestawienie wstrząsów o największych amplitudach przyspieszeń Tabela 2.1 Lp. Data Stanowisko E [J] wg kopalni Odległość A xyz A xy A z 1. 1999.06.20 Centrum 3 x 10 5 /2 x 10 8 1090 302 271 141 2. 1999.12.05 8 x 10 4 1580 65 49 48 3. 1999.06.20 ZLZ Bytom- 3 x 10 5 /2 x 10 8 2900 111 108 66 Stroszek 4. 1997.10.09 8 x 10 4 690 128 121 118 5. 1997.12.19 4 x 10 4 130 227 227 119 6. 1998.01.22 Bytom- 2 x 10 5 760 122 114 96 7. 1998.02.11 Miechowice 1 x 10 4 230 180 61 180 8. 1998.03.25 Szkoła 2 x 10 5 580 111 82 85 9. 1998.03.31 Podstawowa 2 x 10 5 800 94 68 71 10. 1998.05.13 1 x 10 5 810 105 83 70 11. 1998.05.18 6 x 10 5 1890 240 227 196 282

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Lp. Data Stanowisko E [J] wg kopalni Odległość A xyz A xy A z 12. 1998.06.03 8 x 10 4 626 134 65 133 13. 1998.08.19 8 x 10 4 2990 96 96 75 14. 1999.01.20 2 x 10 5 1190 98 45 96 15. 1999.02.01 1 x 10 5 2250 131 131 48 16. 1999.02.04 8 x 10 4 1100 91 33 91 17. 1999.02.17 2 x 10 5 1250 114 78 113 18. 1999.05.26 8 x 10 4 80 365 363 155 19. 1999.08.05 2 x 10 5 1470 72 64 45 20. 1999.09.15 1 x 10 5 690 94 62 84 21. 1999.09.24 Bytom- 2 x 10 5 710 138 82 122 22. 1999.09.27 Miechowice 9 x 10 4 650 136 95 128 23. 1999.09.28 Szkoła 9 x 10 4 680 119 83 112 24. 1999.09.30 Podstawowa 2 x 10 5 680 184 100 172 25. 1999.10.02 8 x 10 4 680 116 78 103 26. 1999.10.06 9 x 10 4 340 113 45 113 27. 1999.10.11 9 x 10 4 680 114 84 99 28. 1999.10.13 2 x 10 5 730 83 66 78 29. 1999.10.15 8 x 10 4 980 101 76 92 30. 1999.10.19 2 x 10 5 770 129 84 108 31. 1999.10.22 7 x 10 4 820 108 78 88 32. 1999.11.11 8 x 10 4 130 177 177 85 33. 1999.12.03 2 x 10 5 780 84 84 70 34. 1998.01.20 5 x 10 4 540 120 117 79 35. 1998.03.06 1 x 10 5 470 136 123 89 36. 1998.03.18 2 x 10 5 450 172 163 114 37. 1998.04.01 3 x 10 5 630 110 104 72 38. 1998.04.03 2 x 10 5 900 128 127 92 39. 1998.06.03 3 x 10 5 1170 89 89 58 40. 1998.09.14 2 x 10 5 610 117 116 73 41. 1998.10.10 6 x 10 4 400 115 114 48 42. 1998.11.21 6 x 10 4 520 173 111 136 43. 1998.11.28 2 x 10 5 560 165 115 118 44. 1999.01.20 2 x 10 5 1110 128 110 68 45. 1999.02.04 Bytom-Karb 8 x 10 4 1100 95 83 47 46. 1999.02.04 9 x 10 4 900 96 68 72 47. 1999.02.17 2 x 10 5 710 143 136 102 48. 1999.03.09 3 x 10 5 620 188 170 132 49. 1999.06.12 2 x 10 5 900 101 95 48 50. 1999.06.20 3x10 5 / 2x10 8 680 154 137 96 51. 1999.07.02 2 x 10 5 620 79 78 39 52. 1999.08.05 2 x 10 5 250 204 198 72 53. 1999.08.23 1 x 10 5 600 201 184 103 54. 1999.09.01 2 x 10 5 380 161 149 79 55. 1999.09.15 1 x 10 5 1220 83 73 39 56. 1999.09.16 3 x 10 5 860 121 116 74 57. 1999.09.27 9 x 10 4 1070 84 71 46 58. 1999.10.11 9 x 10 4 1250 80 65 46 59. 1998.04.08 1,8 x 10 4 200 91 34 90 60. 1998.05.22 3,5 x 10 4 140 116 52 116 61. 1998.06.24 Szyb Lompa 1,9 x 10 4 180 107 33 107 62. 1998.06.27 3,1 x 10 4 136 105 44 105 63. 1998.10.07 1,9 x 10 4 170 101 82 74 64. 1998.10.07 2,4 x 10 4 90 131 73 129 283

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Postać rozkładu w lewo od maksimum jest efektem ocenzurowania od dołu (pominięcia wstrząsów dla których a xyz < 65 mm/s 2 ) i nie ma dla nas znaczenia. Istotny jest jednak prawostronny ogon rozkładu pokazujący, że maksymalne chwilowe przyspieszenia pionowe nie osiągają wartości tak znacznych jak odpowiadające im przyspieszenia poziome a xy. Nie sugerujemy tu jednak ze jest to związane z szybkością ich zaniku (z odległością); przeciwnie, pomiary nasze wskazują (Kornowski i Kurzeja 1999) że składowa Z, mając początkowo mniejszą amplitudę do składowej XY, zanika od niej wolniej na podobieństwo fali Rayleigha. Zbyt mało jeszcze mamy zapisów by porównać rozkłady a xy i a z na małych i dużych odległościach od źródła, lecz jest to zagadnienie ciekawe i będzie przedmiotem naszych badań. 3. Widma przyspieszenia Cztery przykłady analizy wstrząsów w dziedzinie częstotliwości pokazano na rys. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a i 5b. Na każdym z rysunków akcelerogramy przedstawiają, od góry: - składową Z, - składową W-E, - składową N-S. Z każdą składową związane są jej reprezentacje w dziedzinie częstotliwości. Dla wszystkich wykresów akcelerogramów, czas ich trwania jest identyczny i wynosi 6 sekund, lecz widma liczono dla okresu w którym przebieg sejsmiczny wyraźnie przekraczał poziom szumu. W każdym przypadku rysunki (a, b) stanowią parę dotyczącą tego samego wstrząsu. W każdym przypadku rysunek (a) pokazuje (pomniejszone względem rysunku (b)) trzy składowe akcelerogramu i dwa związane z każdym z nich widma: widmo amplitudowe z decybelową skalą wartości widma oraz widmo gęstości energii ze skalą liniową. W tym drugim przypadku całka z wartości widma w dowolnym paśmie (f 1, f 2) równa jest energii przebiegu falowego niesionej w tym paśmie. Widmo amplitudowe nie umożliwia takiej interpretacji. Użycie skali decybelowej ułatwia czytelną wizualną prezentację widm o dużej dynamice, lecz posługiwanie się nim wymaga pewnej wprawy: to skala liniowa jest skalą naturalną i zdecydowaliśmy się na pokazanie obu form widma. Rysunek (b) w każdej parze pokazuje te same akcelerogramy trzech składowych lecz powiększenie (w porównaniu z rys. (a)) przy czym u góry zaznaczono, jako A max wartość A xyz, maksymalną chwilową wartość akcelerogramu wypadkowego (tzn. sumy wektorowej) - oraz wyniki analizy tercjowej czyli uśrednioną za odpowiednio zdefiniowany czas trwania akcelerogramu amplitudę przyspieszenia w przedziale częstotliwości określonym daną tercją. Pasma kolejnych tercji są znormalizowane, a ich wartości liczbowe podaje na przykład (Kowalski i in. 1997). Zauważyć należy że: a) Podobnie jak w przypadku widma amplitudowego amplitudy w pasmach tercjowych lub dowolnych innych nie są addytywne ani między składowymi w tym samym paśmie częstotliwości, ani między pasmami tej samej składowej akcelerogramu; addytywna jest za to moc/energia; b) Średnia (za czas trwania zjawiska) amplituda w danym, dowolnym paśmie częstotliwości (nawet gdy pasmo to jest bardzo szerokie) nie ma nic wspólnego z maksymalną chwilową wartością akcelerogramu; różnica między nimi, zarówno względna jak i bezwzględna, może być dowolnie wielka; zilustrować to można (sztucznym) przykładem przebiegu w skład którego wchodzi 99 próbek o wartości (około) 100 i jedna próbka o wartości 284

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie 10000: wówczas średnia wynosi około 200 a wartość maksymalna 10000. Porównywanie dwu różnych wielkości jest nieuzasadnione i bezcelowe; c) Widma, których obie skale są liniowe, zapewniają najłatwiejszą wizualną inspekcję oraz ocenę położenia maksimum i pasma widma. Takie właśnie skalowanie widm tu sugerujemy, odradzając stosowanie skal logarytmicznych w tym tercjowych. Uwagi powyższe mają na celu zapobieżenie porównaniom między maksymalną chwilową wartością akcelerogramu a wartościami otrzymanymi z analizy tercjowej: porównania takie nie mają sensu a różnice mogą być dowolnie wielkie. Istnieją również inne możliwości definiowania amplitudy przebiegu przejściowego na przykład jako (odpowiednio zdefiniowanej) średniej ważonej (Cianciara 1999). Zagadnienie zdefiniowania tego parametru akcelerogramu przebiegu przejściowego/wstrząsu, który decyduje o odpowiedzi obiektu jeśli istnieje taki pojedynczy parametr nie jest przedmiotem tej pracy, lecz pytanie o definicję (co to jest, z punktu widzenia obiektu poddanego wymuszeniom, przyspieszenie wstrząsu ) postawione być musi; odpowiedź należy do specjalistów od obiektów na które wstrząsy oddziaływują. Rysunki 2a i 2b pokazują wstrząs oznaczony numerem 1 w tabeli 2.1, o maksymalnej chwilowej amplitudzie trójskładowej a xyz = 302 mm/s 2. Widma mocy/energii mieszczą się zasadniczo poniżej 10 Hz i trudno je nazwać wąskopasmowymi a nawet jednopasmowymi, widma amplitudowe i amplitudy w pasmach tercjowych mieszczą się poniżej 20 Hz. Maksymalna wartość amplitudy w którymkolwiek z pasm tercjowych nie przekracza 10 mm/s 2. Rzecz jasna, po podniesieniu amplitud do kwadratu i zsumowaniu, odpowiednie energie wszystkich widm a także przebiegu w dziedzinie czasu, są ze sobą zgodne. Rys. 3a i 3b pokazują wstrząs oznaczony numerem 11 w tabeli 2.1, o maksymalnej chwilowej amplitudzie trójskładowej a xyz = 240 mm/s 2. Maksymalna wartość amplitudy w pasmach tercjowych nieznacznie przekracza 10 mm/s 2 (składowa Z, rys. 3b u góry z prawej). Rys. 4a i 4b pokazują wstrząs oznaczony numerem 16 w tabeli 2.1, o maksymalnej chwilowej amplitudzie trójskładowej a xyz = 91 mm/s 2. Maksymalna amplituda tercjowa wynosi około 8 mm/s 2. Wreszcie rys. 5a i 5b pokazują wstrząs oznaczony numerem 62 w tabeli 2.1, gdzie a xyz = 105 mm/s 2 a maksymalna amplituda tercjowa wynosi około 7 mm/s 2. Powyższe porównania wykonano wyłącznie po to, by pokazać że maksymalna chwilowa wartość akcelerogramu jest czymś zupełnie innym niż uśredniona za czas trwania akcelerogramu amplituda w paśmie określonym tercją i porównywanie ich jest bezcelowe. Dysponujemy obecnie wielką i wciąż rosnącą liczbą analogicznych przykładów, a metody cyfrowe umożliwiają niemal dowolne ich przekształcanie i prezentację. Analiza akcelerogramów w sposób zgodny z normą PN-85/B-02170 nie przedstawia żadnego problemu i jest a gdzie nie jest to może być wykonywana rutynowo, w sposób całkowicie zautomatyzowany łącznie z wyznaczaniem początku i końca zjawiska. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę z tego, że wyniki analizy tercjowej, określające z definicji średnią za czas trwania zdarzenia amplitudę przebiegu przejściowego/wstrząsu w kolejnych pasmach częstotliwości są odległe od odczuwanych przez ludzi i być może przez obiekty wartości maksymalnych. Mogą też wywołać niechęć do metody niezgodnej z odczuciami narażonych na wstrząsy ludzi. 285

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... W pracy Maciąga i Tatary (1999) autorzy posługują się, jako czynnikiem decydującym o oddziaływaniu wymuszenia na obiekt, wartością szczytową przyspieszenia w tercjach. Zwykle prowadzi to do wartości liczbowych większych od podanych tu wartości uśrednionych, zwiększając odpowiednio wariancję tak otrzymanych wielkości co wyraźnie przemawia na korzyść estymatora stosowanego przez Cianciarę (1999) tyle że we wszystkich pasmach określonych tercjami. Zauważmy, że średnia (zwykła) jest szczególnym przypadkiem średniej ważonej. Dyskusja na temat co należy mierzyć winna więc być kontynuowana. 4. Wnioski 1. Analiza sejsmogramów (rejestrowanych na powierzchni wstrząsów) w dziedzinie częstotliwości, ilustrująca zarówno rozkład gęstości energii jak i średnie amplitudy w zadanych pasmach częstotliwości jest obecnie rutynowo wykonywana dla wstrząsów rejestrowanych przez stacje CRP-97 instalowane przez Laboratorium Sejsmoakustyki GIG. 2. Średnie wartości amplitudy przyspieszenia w pasmach tercjowych są z definicji inną wielkością fizyczną niż maksymalne amplitudy do których przyzwyczajeni są użytkownicy i są od nich wielokrotnie mniejsze. Zaleca się zatem ostrożność w ich stosowaniu i każdorazowe szczegółowe objaśnienie/definiowanie wielkości będącej przedmiotem zainteresowania. Literatura [1] Cianciara B., 1999: Stochastyczna struktura oddziaływania wstrząsów górniczych na powierzchnię ziemi. Mat. Sympozjum Warsztaty 99, IGSMiE-PAN, 103-114. [2] Kornowski J., Kurzeja J., 1999: Widma i amplitudy przyspieszeń wstrząsów górniczych obserwowanych na powierzchni obszaru górniczego BSW S.A. Mat. Konf. Tąpania 99, 73-84. [3] Kowalski W., Maciąg E., Tatara T., 1997: Określanie odporności istniejących budynków. Rozdz. 11.3. Praca zbiorowa pod kier. J. Kwiatka Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych, Wyd. GIG Katowice. [4] Kurzeja J., Stanoszek J., Gerczycki Z., 1998: Korelacja maksymalnej amplitudy przyspieszeń drgań gruntu ze wstrząsami w kopalniach Bytomskiej Spółki Węglowej. Mat. Symp. Warsztaty 98, IGSMIE-PAN, 87-94. [5] Maciąg E., Tatara T., 1999: Porównanie oceny szkodliwości drgań od wstrząsów górniczych dla niskiego budynku murowanego na podstawie skal SWD i analizy teoretycznej. Mat. Sympozjum Warsztaty 99, IGSMiE-PAN, 169-182. [6] Markowski E., Kornowski J., Waśko A., 1999: Wyniki rejestracji i analizy wstrząsów górniczych na powierzchni obszaru BSW S.A. Prace Naukowe GIG, seria Konferencje, No 30, V Dni Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych Katowice 1999, 244-253. 286

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 1 Rozkłady częstości występowania maksymalnych chwilowych wartości amplitudy przyspieszenia axyz (u góry), axy(w środku), az (u dołu). Z lewej strony wykresy w formie histrogramów częstości, z prawej rozkłady gęstości prawdopodobieństwa. Kształt wykresu w lewo od maksimum jest efektem ocenzurowania od dołu 287

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Rys. 2a Wstrząs z dnia 20.06.1999 (nr 1 w Tab. 1) rejestrowany na stanowisku (CRP-97) Centrum. Przybliżona odległość epicentralna lxy 1090 m. Od góry składowe Z, W-E, N-S i ich widma (z lewej widmo amplitudowe w skali logarytmicznej, z prawej widmo gęstości energii w skali liniowej) 288

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 2b Rysunek z programu obsługującego stanowisko CRP-97: powiększony akcelerogram z rys. 2a oraz amplitudy w pasmach tercjowych 289

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Rys. 3a Wstrząs z dnia 18.05.1998 (nr 11 w Tab. 1) rejestrowany na stanowisku (CRP-97) Miechowice, Szk. Podst. Przybliżona odległość epicentralna lxy = 1890 m. Od góry składowe Z, W-E, N-S i ich widma (z lewej widmo amplitudowe w skali logarytmicznej, z prawej widmo gęstości energii w skali liniowej) 290

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 3b Rysunek z programu obsługującego stanowisko CRP-97: powiększony akcelerogram z rys. 3a oraz amplitudy w pasmach tercjowych 291

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Rys. 4a Wstrząs z dnia 4.02.1999 (Nr 16 w Tabeli 1) rejestrowany na stanowisku (CRP-97) Bytom-Karb. Przybliżona odległość epicentralna lxy = 1100 m. Od góry składowe: Z, W-E, N-S i ich widma (z lewej widmo amplitudowe w skali logarytmicznej, z prawej widmo gęstości energii w skali liniowej). Zauważ że widma wszystkich składowych sięgają 20 Hz 292

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 4b Rysunek z programu obsługującego stanowisko CRP-97: powiększony akcelerogram z rys. 4a oraz amplitudy w pasmach tercjowych 293

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Rys. 5a Wstrząs z dnia 27.06.1998 (nr 62 w Tab. 1) rejestrowany na stanowisku (CRP-97) Szyb-Lompa. Przybliżona odległość epicentralna lxy = 140 m. Od góry składowe Z. W-E, N-S i ich widma (z lewej widmo amplitudowe w skali logarytmicznej, z prawej widmo gęstości energii w skali liniowej). Widmo składowej Z sięga 40 Hz 294

WARSZTATY 2000 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Rys. 5b Rysunek z programu obsługującego stanowisko CRP-97: powiększony akcelerogram z rys. 5a oraz amplitudy w pasmach tercjowych 295

J. KORNOWSKI, J. KURZEJA - Analiza widmowa akcelerogramów wstrząsów górniczych... Spectral analysis of mining tremors accelerograms observed on the surface of BSW SA Since 1997, seven of three-component accelerometric seismic stations have observed mining-induced seismic events on the surface of the towns of Bytom and Piekary (Upper Silesia). Accelerograms of more interesting events are registered on disc, ready to further analysis. This paper presents some examples of spectral analysis (of these events) and contrast them with the results of third-octave amplitude analysis, pointing the differences in theory and applications. 296