Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze KWK Jaworzno techniką prześwietlania sejsmicznego

Podobne dokumenty
Zastosowanie metody MASW do wyznaczania profilu prędkościowego warstw przypowierzchniowych

Analiza efektywności rejestracji przyspieszeń drgań gruntu w Radlinie Głożynach

Wstępne wyniki badania właściwości tłumiących utworów fliszu karpackiego metodą refrakcji sejsmicznej

Badania geofizyczne dróg i autostrad

Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym

WYKORZYSTANIE ATRYBUTÓW SEJSMICZNYCH DO BADANIA PŁYTKICH ZŁÓŻ

Próba określenia rozkładu współczynnika tłumienia na wybiegu ściany 306b/507 w KWK Bielszowice metodą pasywnej tłumieniowej tomografii sejsmicznej

Zenon PILECKI, Elżbieta PILECKA, Jerzy KŁOSIŃSKI, Mariusz KOSTER Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Wstępne wyniki badania właściwości tłumiących utworów fliszu karpackiego metodą refrakcji sejsmicznej

Zadanie 3. Dla poziomego reflektora rozmiary binu determinowane są przez promień strefy Fresnela. Promień strefy Fresnela dany jest wzorem:

ANALIZA ODLEGŁOŚCI I CZASU MIĘDZY WSTRZĄSAMI ZE STRZELAŃ TORPEDUJĄCYCH A SAMOISTNYMI O ENERGII RZĘDU E4 J W WARUNKACH KW SA KWK,,PIAST

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

Krzysztof JAKIEL, Janusz MADEJ, Janusz RADOMIŃSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

BADANIA STANU TECHNICZNEGO WAŁÓW PRZECIWPOWODZIOWYCH BADANIA GEOFIZYCZNE

Problemy badań sejsmicznych w KWB Bełchatów

Zagrożenia pogórnicze na terenach dawnych podziemnych kopalń węgla brunatnego w rejonie Piły-Młyna (woj. Kujawsko-Pomorskie)

Charakterystyka parametrów drgań w gruntach i budynkach na obszarze LGOM

BADANIA GRAWIMETRYCZNE

VLF (Very Low Frequency) 15 khz do 30 khz

ZASTOSOWANIE GEOMETRII INŻYNIERSKIEJ W AEROLOGII GÓRNICZEJ

WYZNACZENIE WARTOŚCI PARAMETRÓW TEORII PROGNOZOWANIA WPŁYWÓW W PRZYPADKU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ PROWADZONEJ W DWÓCH POKŁADACH

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

Rola mikrograwimetrycznych badań powierzchniowych i pionowego profilowania w ocenie bezpiecznej eksploatacji szybu górniczego

PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

3. Składowe wektora indukcji (lub wektora natężenia) pola magnetycznego Ziemi

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

2. Ocena warunków i przyczyn występowania deformacji nieciągłych typu liniowego w obrębie filara ochronnego szybów

2. Analiza spektralna pomierzonych drgań budynku

Kontrola efektywności strzelań torpedujących za pomocą profilowań sejsmicznych

ZASTOSOWANIE METOD GEOELEKTRYCZNYCH W ROZPOZNAWANIU BUDOWY PODŁOŻA CZWARTORZĘDOWEGO.

Profilowanie sejsmiczne ociosów chodników węglowych w wersji kinematycznej i tłumieniowej

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

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

Możliwości badania zagrożenia sejsmicznego powierzchni na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań gruntu

2. Budowa geologiczna górotworu w rejonie pola Pagory

AKTYWNOŚĆ SEJSMICZNA W GÓROTWORZE O NISKICH PARAMETRACH WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH NA PRZYKŁADZIE KWK ZIEMOWIT

Andrzej Pepel Prace naukowo-badawcze w PBG...3

EKSPLOATACJA POKŁADU 510/1 ŚCIANĄ 22a W PARTII Z3 W KWK JAS-MOS W WARUNKACH DUŻEJ AKTYWNOŚCI SEJSMICZNEJ

Aktywność sejsmiczna w strefach zuskokowanych i w sąsiedztwie dużych dyslokacji tektonicznych w oddziałach kopalń KGHM Polska Miedź S.A.

Sejsmiczna ocena stanu górotworu na terenie wysadu solnego Inowrocław

BADANIE PRZYPOWIERZCHNIOWYCH WARSTW PODŁOŻA METODĄ SEJSMICZNĄ

OKREŚLENIE ZASIĘGU ODDZIAŁYWANIA CIŚNIENIA EKSPLOATACYJNEGO PRZED FRONTEM ŚCIANY METODĄ PROFILOWANIA SEJSMICZNEGO

OKREŚLENIE NISZCZĄCEJ STREFY WPŁYWÓW DLA ZJAWISK SEJSMICZNYCH. 1. Wprowadzenie. Jan Drzewiecki* Górnictwo i Geoinżynieria Rok 32 Zeszyt

ZASTOSOWANIE METODY TOMOGRAFII ELEKTROOPOROWEJ DO LOKALIZACJI STRUKTUR KRASOWYCH

5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.

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

Karta dokumentacyjna naturalnego zagrożenia geologicznego działalność górnicza Deformacje nieciągłe

ANALIZA WPŁYWU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ NA WYSTĘPOWANIE DEFORMACJI NIECIĄGŁYCH TYPU LINIOWEGO

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Recenzja. czł. koresp. PAN Główny Instytut Górnictwa Pl. Gwarków 1, Katowice

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów I roku studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2016/2017

Spis treści Wykaz ważniejszych pojęć Wykaz ważniejszych oznaczeń Wstęp 1. Wprowadzenie w problematykę ochrony terenów górniczych

Wykonawca: APIS GEO Iwona Kacprzak Ul. Turowska Kobyłka Zleceniodawca: Jacobs Polska Sp. z o. o. Al. Niepodległości Warszawa

2. Kopalnia ČSA warunki naturalne i górnicze

mgr inż. Dariusz Janik* mgr inż. Dariusz Juszyński* Streszczenie

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2017/2018

Karta dokumentacyjna naturalnego zagrożenia geologicznego działalność górnicza Deformacje nieciągłe

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

Reakcja budynków na wstrząsy górnicze z wysokoczęstotliwościową modą drgań gruntu

Kontrola grawimetryczna stanu górotworu solnego na terenie Kopalni Otworowej Barycz

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

Adam FREJ 1 Abstract Key words: Wstęp Dane pomiarowe

Karta dokumentacyjna naturalnego zagrożenia geologicznego działalność górnicza Deformacje nieciągłe

Zastosowanie geofizyki do badań środowiskowych

ANALIZA DRGAŃ POWIERZCHNI TERENU WYWOŁANYCH PĘKANIEM WARSTW SKALNYCH**

Wykład 17: Optyka falowa cz.2.

Ocena zagrożenia zapadliskami metodą GPR 4D dla potrzeb uzdatnienia podłoża budowlanego na terenach pogórniczych

Badanie roli pudła rezonansowego za pomocą konsoli pomiarowej CoachLab II

Nasyp przyrost osiadania w czasie (konsolidacja)

ODKSZTAŁCENIA I ZMIANY POŁOŻENIA PIONOWEGO RUROCIĄGU PODCZAS WYDOBYWANIA POLIMETALICZNYCH KONKRECJI Z DNA OCEANU

Spis treści. 1. W podziemnych zakładach górniczych W odkrywkowych zakładach górniczych W górnictwie otworowym i wiertnictwie...

OKREŚLENIE LOKALIZACJI CHODNIKA PRZYŚCIANOWEGO W WARUNKACH ODDZIAŁYWANIA ZROBÓW W POKŁADZIE NIŻEJ LEŻĄCYM**

System zarządzania złożem w LW Bogdanka SA. Katowice, r.

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

ZWIĘKSZENIE BEZPIECZEŃSTWA PODCZAS ROZRUCHU ŚCIANY 375 W KWK PIAST NA DRODZE INIEKCYJNEGO WZMACNIANIA POKŁADU 209 PRZED JEJ CZOŁEM****

Wpływ warunków górniczych na stan naprężenia

Dobór systemu eksploatacji

BAZA DANYCH ORAZ SZCZEGÓŁOWY 3D MODEL GEOLOGICZNY DLA PODZIEMNEJ SEKWESTRACJI CO 2 REJONU BEŁCHATOWA NA PRZYKŁADZIE STRUKTURY BUDZISZEWIC - ZAOSIA

CPT-CAD - Program do tworzenia dokumentacji geologicznej i geotechnicznej

Anomalie gradientu pionowego przyspieszenia siły ciężkości jako narzędzie do badania zmian o charakterze hydrologicznym

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Analiza wpływów sejsmicznych na środowisko szybu przy prowadzeniu robót górniczych za pomocą materiałów wybuchowych studium przypadku

Charakterystyka warunków geologiczno-inżynierskich podłoża Krakowa z uwzględnieniem nawarstwień historycznych

Opinia geotechniczna. dla projektowanej budowy Parku Wodnego w Częstochowie przy ul. Dekabrystów. Sp. z o.o.

Iwona Stan-Kłeczek WPŁYW SPĘKAŃ NA ANIZOTROPIĘ PRĘDKOŚCI FAL SEJSMICZNYCH W WYBRANYCH MASYWACH SKALNYCH

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków **

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

GeoPlus Badania Geologiczne i Geotechniczne. Dr Piotr Zawrzykraj Warszawa, ul. Alternatywy 5 m. 81, tel ,

1. Jeśli częstotliwość drgań ciała wynosi 10 Hz, to jego okres jest równy: 20 s, 10 s, 5 s, 0,1 s.

Fala na sprężynie. Projekt: na ZMN060G CMA Coach Projects\PTSN Coach 6\ Dźwięk\Fala na sprężynie.cma Przykład wyników: Fala na sprężynie.

Mikrograwimetria i geofizyka otworowa w badaniach zagrożeń powierzchni terenów pogórniczych.

Mirosław CHUDEK, Piotr STRZAŁKOWSKI, Roman ŚCIGAŁA Politechnika Śląska, Gliwice

TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH

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

3. WYNIKI POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW.

Bełchatów w rejonie linii NS wzdłuż przekroju geologicznego 58 NS Wyznaczenie efektu. grawitacyjnego złoża

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Tworzenie i modyfikacja modelu geologicznego

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

Transkrypt:

Mat. Symp. str. 335 343 Jerzy KŁOSIŃSKI Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN, Kraków Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze KWK Jaworzno techniką prześwietlania sejsmicznego Streszczenie W pracy dokonano analizy niejednorodności w budowie warstw przypowierzchniowych na terenie górniczym KWK Jaworzno. Wyznaczono rozkłady prędkości fali P wokół otworu pomiarowego i w strefie między otworowej, rozkłady średnich częstotliwości zarejestrowanych fal dla różnych głębokości oraz analizowano ruchy cząstek ośrodka. W rejonie badań zlokalizowano strefy o różnym stopniu konsolidacji w nadkładzie czwartorzędowym i podłożu karbońskim. Zwrócono uwagę na potrzebę stosowania odpowiedniej geometrii układu pomiarowego i poszerzonej analizy zapisu sejsmicznego w celu uzyskania wiarygodnej informacji o rozkładzie niejednorodności w ośrodku. 1. Wstęp Podziemna eksploatacja górnicza generuje niejednorodności w rozkładzie właściwości fizycznych, a wskutek tego naruszona jest równowaga mechaniczna w górotworze. Końcowym efektem tych zjawisk jest osiadanie skał stropowych nad przestrzenią wybraną, rozwój stref spękań oraz tworzenie się pustek poeksploatacyjnych. Najbardziej niekorzystne dla rozwoju infrastruktury na powierzchni są nieciągłe deformacje górotworu sięgające aż do powierzchni terenu. Aby móc je zlokalizować wskazane jest wykonanie odpowiednich pomiarów geofizycznych (Ślusarczyk 1999; Pilecki i Popiołek 2000; Dec 2001). Najczęściej wykorzystywanymi w tym celu są: grawimetria, geoelektryka, sejsmika, metoda georadarowa i metody geofizyki otworowej. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie przykładu oceny zmian właściwości górotworu spowodowanych eksploatacją górniczą za pomocą pomiarów sejsmicznych. Przeprowadzona analiza dotyczy zmian w budowie warstw przypowierzchniowych na podstawie rozkładu pola prędkości wokół otworu badawczego i pomiędzy otworami. Artykuł ten jest omówieniem wyników zamieszczonych w pracy dyplomowej (Kłosiński 2000). 2. Warunki geologiczne w rejonie badań W budowie geologicznej rejonu badań występują skały okresu karbońskiego piętro Westfal C. Należą one do krakowskiej serii piaskowcowej, grupy łękowej. Seria ta różni się znacząco wykształceniem litologicznym od niżej leżącej serii mułowcowej. W jej budowie zdecydowaną przewagę mają utwory grubo okruchowe, których udział w serii z reguły przekracza 70%, a udział utworów fytogenicznych (węgla) osiąga 6%. Seria krakowsko 335

J. KŁOSIŃSKI Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze... piaskowcowa dzieli się na część dolną warstwy łaziskie oraz część górną warstwy libiąskie. W rejonie badań występują warstwy łaziskie (rys. 2.1.), przykryte utworami czwartorzędowymi o zmiennej grubości do kilkunastu metrów w ich skład wchodzą gliny, gliny piaszczyste i piaski zailone. Rozciągłość tych warstw ma kierunek SW NE i upad 8 /SE. Warstwy te tworzy kompleks osadów gruboklastycznych: piaskowce, piaskowce zlepieńcowate i zlepieńce z ławicami osadów mułowcowo-iłowcowych, towarzyszącym zwykle pokładom węgla. Miąższość warstw łaziskich jest zmienna i zwiększa się ze wschodu (380 m) ku zachodowi (500 900 m). W kierunku wschodnim liczba wkładek i pokładów węgla maleje, część z nich łączy się ze sobą w pokłady o grubości 3 6 m. Pod względem tektonicznym obszar nie jest zaburzony pomijając niewielkie nieciągłości w postaci spękań i obniżeń stropu warstw wynikające z eksploatacji węgla. Rys. 2.1. Mapa geologiczna odkryta z rejonu Jaworzna Fig. 2.1. Geological uncovered map from Jaworzno region 3. Metodyka pomiarowa Pomiary sejsmiczne zostały wykonane na terenie likwidowanej KWK Jaworzno (rys. 3.1.). Rys 3.1. Szkic rejonu badań wraz z otworami O1 i O2 na obszarze KWK Jaworzno Fig. 3.1. Localization of investigated area with O1 and O2 boreholes in the KWK Jaworzno area 336

W pierwszym etapie wykonano azymutalne prześwietlanie sejsmiczne wokół otworu O2 metodą powierzchnia-otwór według schematu przedstawionego na rysunku 3.2. Rys 3.2. Azymutalne prześwietlanie sejsmiczne wokół otworu O2 metodą powierzchnia-otwór Fig. 3.2. Azimuthal tomography around O2 borehole using downhole surface technique Dla ustalonego punktu wzbudzania fali sejsmicznej dokonywano pomiarów dla zmiennej głębokości położenia 3-składowej sondy geofonowej z krokiem 2 m w przedziale 10 30 m. Źródło energii fal sprężystych (udar młotem) było przemieszczane po powierzchni w kierunku od otworu na odcinku od 3 m do 18 m, z 5-cio metrowym krokiem w czterech prostopadłych do siebie kierunkach (rys. 3.3.). 30 m Rys. 3.3. Schemat prześwietlań sejsmicznych między otworami O1 i O2 (widok w planie) Fig. 3.3. Seismic tomography between two boreholes O1 i O2 (bird-view) W kolejnym etapie wykonano prześwietlania pomiędzy otworami O1 i O2 metodą powierzchnia-otwór z przemieszczaniem źródła po powierzchni od otworu na odcinku od 10 337

J. KŁOSIŃSKI Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze... do 30 m z 10-cio metrowym krokiem. Sonda w otworach była przemieszczana z krokiem 2 m, w przedziale głębokości 10 28 m. W badaniach sejsmicznych użyto 24 kanałowego sejsmicznego systemu MK3 firmy ABEM. 4. Interpretacja i uzyskane wyniki pomiarów 4.1. Azymutalne prześwietlania sejsmiczne wokół otworu O2 Początkowo dla oceny stanu ośrodka w strefie przy otworowej obliczono prędkości interwałowe dla głębokości od 10 do 30 m. Na rysunku 4.1. przestawiono przykładowe wyniki dla składowej Z przy położeniu PS = 3 m od otworu O2. Na wykresach widać, że w zależności od kierunku pomiarów występuje zróżnicowanie wartości prędkości. Zauważalny jest ogólny wzrost jej wartości od 500 m/s do około 1300 m/s wraz ze zmianą głębokości. Rys. 4.1. Zmiany prędkości interwałowej wraz ze wzrostem głębokości wokół otworu O2 dla różnych azymutów, odstęp 3 m (składowa Z) Fig. 4.1. Interval velocity versus depth around O2 borehole for different azimuths, offset 3 m (Z component) Dalsza interpretacja danych pomiarowych polegała na analizie rozkładu prędkości fal P dla wszystkich odsunięć PS w zakresie od 3 do 18 m i dla każdego położenia sondy pomiarowej. Wyniki przedstawiono na rysunku 4.2. w postaci czterech przekrojów głębokościowych dla czterech azymutów A1, A2, A3, A4. Zmiany prędkości wokół otworu z różnych kierunków wskazują na obecność stref anomalnych. Jedna z takich stref występuje w zakresie głębokości od 10 do 14 m. Charakteryzuje się ona znaczącym obniżeniem prędkości fal P do wartości około 300 m/s. Inna anomalna strefa występuje na głębokości poniżej 20 m. Uwzględniając znajomość geologii rejonu badań można założyć, że strefa zwiększonych prędkości fal sejsmicznych podłużnych związana jest bezpośrednio z obecnością stropu karbonu leżącego bezpośrednio pod utworami czwartorzędu. Potwierdzeniem tego założenia może być zauważalna ciągłość strefy większej prędkości fal P wzdłuż otworu na długości co najmniej 8 m. W najbardziej przypowierzchniowej części nadkładu zaznaczają się strefy o niskich prędkościach. 338

Rys. 4.2. Zmiany prędkości fali P wokół otworu O2 dla różnych azymutów Fig. 4.2. P type velocity changes around O2 borehole for different azimuths 4.2. Prześwietlanie sejsmiczne strefy nadkładu karbonu pomiędzy otworami O1 i O2 W wyniku interpretacji tych prześwietleń opracowano przekrój głębokościowy przedstawiony na rysunku 4.3. Pomiędzy otworami O1 i O2 wyróżniają się strefy wysokich prędkości w zakresie głębokości większych niż 20 m, co prawdopodobnie świadczy o wzroście gęstości ośrodka na poziomie stropu karbonu. Analizowano widma tras sejsmicznych za pomocą programu zawartego w pakiecie MK6. Na ich podstawie wyznaczono średnie częstotliwości rejestrowanych fal. Rozkład tych częstotliwości przedstawiono w postaci map powierzchniowych wokół otworu O2 dla dwóch różnych głębokości: 10 i 28 m (rys. 4.4.). Na rysunkach widać stopniową zmianę częstotliwości wraz ze wzrostem głębokości. Interesujących informacji o rejestrowanym polu falowym dostarczają analizy ruchu cząstek ośrodka skalnego. Istnieją optymalne orientacje trójskładowych czujników w polu, które najlepiej oddzielają prostopadłe ruchy cząstek fal podłużnych i poprzecznych. Niestety, nie 339

J. KŁOSIŃSKI Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze... znana jest orientacja przed pomiarem, ponieważ nie mamy szczegółowej wiedzy o drodze promienia, wzdłuż której będzie propagować energia sejsmiczna. Mając opis ruchu w układzie odniesienia, łatwo jest matematycznie dokonać rotacji danych dla poprawy charakteru obrazu falowego. Do rotacji danych używane są techniki analizy polaryzacji. Efektem filtru polaryzacyjnego działającego na danych pomiarowych jest oddzielenie fali podłużnej i poprzecznej na osobnych trasach. Efektywność filtrowania polaryzacyjnego zależy od tego jak stabilnie spolaryzowane są dane. W najbardziej korzystnym przypadku filtrowanie polaryzacyjne oddzieli rodzaje fal (podłużne, poprzeczne). Prześledzenie wykresów ruchów cząstek może pomóc w identyfikacji różnych typów fal obecnych w zapisie sejsmicznym. Rys. 4.3. Zmiany prędkości fali P pomiędzy otworami O1 i O2 dla różnych azymutów Fig. 4.3. P type velocity changes between O1 and O2 boreholes for different azimuths Rys. 4.4. Rozkład średniej częstotliwości widma tras sejsmicznych wokół otworu O2 dla dwóch różnych głębokości położenia sondy pomiarowej Fig. 4.4. Distribution of spectrum mean frequency of seismic traces around O2 borehole for different probe localization 340

Do analizy ruchów cząstek zostały wykorzystane rejestracje sejsmiczne wykonane podczas prześwietlania strefy nadkładu czwartorzędowego. Pierwszym z analizowanych zapisów była rejestracja sejsmiczna przy konfiguracji A: źródło drgań odsunięte od otworu O2 o 3 m, sonda na głębokości 10 m. Na rysunku 4.5.a przedstawiona została geometria pomiaru, na rysunku 4.5.b zaprezentowano trasy wyjściowe po rotacji układu trzech tras wejściowych natomiast na rysunku 4.5.c przedstawiono ruch cząstek w kolejnych oknach czasowych. Rys. 4.5. Obraz falowy dla źródła drgań odsuniętego o 3 m od otworu O2: a) geometria pomiaru oraz układy czujników, b) trasy wyjściowe x, y, z po rotacji układu, c) zestawienie zapisów drgań cząstek w kolejnych oknach czasowych w płaszczyznach XY, XZ, YZ dla konfiguracji pomiarowej A Fig. 4.5. Waveform for source with 3 meters offset from O2 borehole: a) survey geometry and sensor localization, b) output traces x, y, z after rotation, c) comparison of particle s vibration in the following time-windows on the XY, XZ, ZY planes for survey configuration A W tym przypadku promień sejsmiczny przebiegał w kierunku zbliżonym do pionowego od źródła do odbiornika. W płaszczyźnie prostopadłej do kierunku propagacji fali X Y ruch cząsteczek nie wykazuje wyraźnej polaryzacji. W płaszczyznach równoległych zaznacza się polaryzacja drgań w oknach czasowych od 75 do 200 ms powiązanej z propagacją fali Rayleigha wzdłuż otworu. Brak jest wyraźnej polaryzacji fali P. Świadczy to o silnych właściwościach tłumiących i dyfrakcyjnych ośrodka. Drugim z analizowanych zapisów była rejestracja sejsmiczna przy konfiguracji B: źródło drgań odsunięte od otworu O2 o 18 m, sonda na głębokości 10 m. Na rysunku 4.6.a przedstawiona została geometria pomiaru, na rysunku 4.6.b zaprezentowano trasy wyjściowe po rotacji układu trzech tras wejściowych natomiast na rysunku 4.6.c przedstawiono ruch cząstek w kolejnych oknach czasowych. W tym przypadku promień sejsmiczny przebiegał prawie poziomo od źródła do odbiornika. Począwszy od okna czasowego 50 75 ms w płaszczyźnie X Y zaznaczają się drgania poprzeczne typu S posiada- 341

J. KŁOSIŃSKI Ocena przypowierzchniowych niejednorodności ośrodka na obszarze... jące dużą, zbliżoną amplitudę. W płaszczyźnie X Z i Y Z wraz ze wzrostem wychyleń cząstek w kierunku prostopadłym (składowa X, Y) słabo wzrastają wychylenia cząstek w kierunku równoległym (składowa Z). Zauważalny jest uprzywilejowany kierunek drgań cząstek w kierunku poprzecznym do kierunku propagacji fali. Rys. 4.6. Obraz falowy dla źródła drgań odsuniętego od otworu 18 m: a) geometria pomiaru oraz układy czujników, b) trasy wyjściowe x, y, z po rotacji układu, c) zestawienie zapisów drgań cząstek w kolejnych oknach czasowych w płaszczyznach XY, XZ, YZ dla konfiguracji pomiarowej B Fig. 4.6. Waveform for source with 18 meters offset: a) survey geometry and sensor localization, b) output traces x, y, z after rotation, c) comparison of the particle s vibration in the following time-windows on the XY, XZ, ZY planes for survey configuration B Analiza ta potwierdziła wpływ doboru geometrii pomiaru w ośrodku niejednorodnym na możliwość rejestrowania danego typu fali sejsmicznej. Stwierdzono, że ze wzrostem odległości występuje bardziej wyraźna polaryzacja drgań fal powierzchniowych. 5. Wnioski W pracy analizowano niejednorodności w budowie warstw przypowierzchniowych występujące na terenie górniczym. Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie następujących spostrzeżeń: występuje zróżnicowanie wartości prędkości wzdłuż otworu w zależności od azymutu pomiarów w granicach od 500 do 1300 m/s największe prędkości występują na azymucie A1, najniższe na A2, zaznacza się ogólny wzrost wartości prędkości od około 600 m/s do około 1000 m/s wraz z głębokością od 15 m do 30 m (azymut A1, A2, A3). 342

Najniższe prędkości fali P wokół otworu O2 od 280 do 400 m/s występują w utworach leżących najbliżej powierzchni. Przyczyną takiego stanu mogą być lokalne rozluźnienia gruntów czwartorzędowych gleby, glin, piasków zailonych. Prędkości około 750 800 m/s na głębokości od 20 do 30 m wskazują na występowanie silnie spękanych skał karbonu. Analizując strefę nadkładu wokół otworu O2 można stwierdzić stopniową zmianę prędkości fal P wraz ze wzrostem głębokości. Jest ona prawdopodobnie wynikiem zmiany konsolidacji ośrodka. Podobne zmiany wykazuje rozkład prędkości fal P zaprezentowany na przekroju głębokościowym pomiędzy otworami O1 i O2. Analiza częstotliwościowa tras sejsmicznych pokazuje szybkie zmniejszanie się średniej częstotliwości w czasie. Jest ona prawdopodobnie spowodowana silnym tłumieniem fal sejsmicznych. Inną przyczyną zmian częstotliwości wraz ze wzrostem głębokości mogą być zmiany intensywności spękań ośrodka. Analiza ruchów cząstek potwierdziła wpływ niejednorodności ośrodka na typy rejestrowanych fal. Stwierdzono, że ze wzrostem odległości występuje bardziej wyraźna polaryzacja drgań fal powierzchniowych. Wyrażam podziękowanie Pani promotor dr inż. Bożenie Jakóbiec-Kwaśnickiej oraz pracownikom Pracowni Geofizyki Inżynierskiej Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH pod kierownictwem Pana prof. dr hab. inż. Ryszarda Ślusarczyka za cenne wskazówki merytoryczne i stworzenie warunków do wykonania tej pracy. Literatura [1] Dec J. 2001: Sejsmiczne odwzorowanie stref zniszczonego górotworu w rejonie dawnej eksploatacji węgla, WUG nr 11(87) 2001, Katowice, 18 23. [2] Kłosiński J. 2000: Interpretacja pomiarów sejsmicznych w celu określenia zmian własności ośrodka wywołanych niejednorodnościami z zastosowaniem specjalistycznego oprogramowania, Praca magisterska, AGH, Kraków (niepublikowana). [3] Pilecki Z., Popiołek E. 2000: Wpływ eksploatacji rud na zagrożenie powierzchni deformacjami nieciągłymi i jego badanie za pomocą metod geofizycznych, Studia Rozprawy Monografie z. 84, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków. [4] Ślusarczyk R. 1999: Ocena zagrożenia powierzchni w rejonach dawnej eksploatacji górniczej na podstawie badań sejsmicznych, Mat. V konferencji naukowo-technicznej Geofizyka w geologii, górnictwie i ochronie środowiska, Jubileusz 50-lecia nauczania geofizyki w AGH, Kraków, 327 335. Analysis of inhomogeneous rock-mass using seismic method in the coal-mine Jaworzno area Inhomogeneous of subsurface rock-mass caused by underground exploitation were analyzed. Seismic surveys were carried out in the coal-mine Jaworzno area. P wave velocity distribution around the borehole, between the boreholes and distribution of spectrum mean frequency of registered wavefield for variable depth as well as analysis of particle motion were examined. Existence of zones with different degree of consolidation in Quaternary overburden and Carboniferous bed-rock were detected. Final results show that different survey geometry and seismic record analysis is required to extract maximum information about heterogeneities distribution in the rock mass. Przekazano: 10 marca 2002 343