Wykorzystanie przestrzennego automatu deterministycznego do symulowania obniżeń terenu spowodowanych podziemną eksploatacją

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

Modelowanie wpływu błędów średnich przyjmowanych wartości parametrów teorii na błąd średni prognozy obniżeń, nachyleń i krzywizn terenu górniczego

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. Zakład Geodezji i Ochrony Terenów Górniczych. Mgr inż. Paweł SIKORA PRACA DOKTORSKA

PRZYKŁAD ANALIZY WPŁYWU PRĘDKOŚCI POSTĘPU FRONTU EKSPLOATACYJNEGO NA PRZEBIEG DEFORMACJI NA POWIERZCHNI TERENU

WPŁYW ODLEGŁOŚCI PUNKTÓW W LINIACH OBSERWACYJNYCH NA WARTOŚCI OBLICZANYCH Z POMIARÓW ODKSZTAŁCEŃ POZIOMYCH

PROGNOZOWANIE DEFORMACJI GÓROTWORU Z UWZGLĘDNIENIEM ZMIENNEJ CZASOWEJ

10.3. Typowe zadania NMT W niniejszym rozdziale przedstawimy podstawowe zadania do jakich może być wykorzystany numerycznego modelu terenu.

WYKORZYSTANIE SYSTEMU OBSŁUGI KOPALNIANYCH MAP NUMERYCZNYCH DLA CELÓW PROGNOZOWANIA DEFORMACJI TERENU GÓRNICZEGO

KOMPLEKSOWA IDENTYFIKACJA WSPÓŁCZYNNIKA PRĘDKOŚCI OSIADANIA DLA WARUNKÓW JEDNEJ Z KOPALŃ GZW

PROGNOZOWANIE OSIADAŃ POWIERZCHNI TERENU PRZY UŻYCIU SIECI NEURONOWYCH**

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

APROKSYMACJA DANYCH RÓŻNYMI FUNKCJAMI PRZY OBLICZENIACH DEFORMACJI TERENU

Modelowanie deformacji ci¹g³ych powierzchni terenu w warunkach zmiennego zalegania z³o a

Surface settlement due to tunnelling. Marek Cała Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Ryszard HEJMANOWSKI 1, Andrzej KWINTA 2 1 Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, 2 Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

BADANIE WPŁYWU WYDOBYCIA NA SEJSMICZNOŚĆ W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO

KARTA PRZEDMIOTU. 2. Kod przedmiotu: NIz-BPiOP/32

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

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

System komputerowy służący ocenie wpływów podziemnej eksploatacji złóż na górotwór i powierzchnię terenu

Dr hab. inż. Zygmunt Niedojadło - prof. AGH* ) Dr inż. Tomasz Stoch* ) Mgr inż. Szczepan Moskała** ) Dr inż. Paweł Sopata* )

STEREOMETRIA CZYLI GEOMETRIA W 3 WYMIARACH

4/4/2012. CATT-Acoustic v8.0

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

Teoretyczne ujęcie problemu wtórnych ruchów górotworu spowodowanych zatapianiem likwidowanych wyrobisk górniczych

ZASTOSOWANIE GEOMETRII INŻYNIERSKIEJ W AEROLOGII GÓRNICZEJ

dr inż. Jan Fedorowicz 2007 Wyniki badań

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

MODELOWANIE NUMERYCZNE POLA PRZEPŁYWU WOKÓŁ BUDYNKÓW

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

Matematyczne Podstawy Informatyki

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

PRZYKŁADY ROZWIĄZAŃ MES. Piotr Nikiel

PROPOZYCJA ZASTOSOWANIA WYMIARU PUDEŁKOWEGO DO OCENY ODKSZTAŁCEŃ PRZEBIEGÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH

KARTA PRZEDMIOTU. 2. Kod przedmiotu: SI-BPiOP/33

KONCEPCJA METODYKI OCENY SIEWU ROZPROSZONEGO

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

Obiekty budowlane na terenach górniczych

WYKORZYSTANIE SUBMODELINGU DO MODELOWANIA ZACHOWANIA SIĘ BUDOWLI PODDANEJ WPŁYWOM EKSPLOATACJI

KOMPUTEROWA SYMULACJA POLA TWARDOŚCI W ODLEWACH HARTOWANYCH

Wykład 3. Rybnik, 14 kwietnia Opis wpływów eksploatacji w szczególności kształtowania się przemieszczeń i deformacji powierzchni

Tolerancje kształtu i położenia

Selektywne ograniczenie postępu ścian jako sposób zmniejszenia szkodliwych wpływów pod ważnymi obiektami budowlanymi

Podstawy OpenCL część 2

Pomiary GPS RTK (Real Time Kinematic)

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

NATĘŻENIE POLA ELEKTRYCZNEGO PRZEWODU LINII NAPOWIETRZNEJ Z UWZGLĘDNIENIEM ZWISU

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

OCENA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SYSTEMU GRASS-GIS DO GRAFICZNEJ INTERPRETACJI WYNIKÓW PROGNOZ DEFORMACJI

RZUT CECHOWANY DACHY, NASYPY, WYKOPY

tylko nieliniowe, ale wręcz wielowartościowe funkcje. Narzędzie to daje więc olbrzymie możliwości. Dotychczas sztuczne sieci neuronowe skutecznie

WPŁYW TEMPERATURY W POMIESZCZENIACH POMOCNICZYCH NA BILANS CIEPŁA W BUDYNKACH DLA BYDŁA

POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH Wydział Mechaniczny Technologiczny PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA

STAN NAPRĘŻENIA W GÓROTWORZE W OTOCZENIU PÓL ŚCIANOWYCH W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO BOGDANKA

Zadania domowe. Ćwiczenie 2. Rysowanie obiektów 2-D przy pomocy tworów pierwotnych biblioteki graficznej OpenGL

Kryteria oceniania z matematyki Klasa III poziom podstawowy

Propozycja prognozowania deformacji powierzchni spowodowanych eksploatacją dwóch ścian w górotworze nienaruszonym

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

Zwój nad przewodzącą płytą

NIEPEWNOŚĆ POMIARÓW POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ WEDŁUG ZNOWELIZOWANEJ SERII NORM PN-EN ISO 3740

Ćwiczenia nr 7. TEMATYKA: Krzywe Bézier a

Modelowanie pola akustycznego. Opracowała: prof. dr hab. inż. Bożena Kostek

Kolejny krok iteracji polega na tym, że przechodzimy do następnego wierzchołka, znajdującego się na jednej krawędzi z odnalezionym już punktem, w

Wzór Żurawskiego. Belka o przekroju kołowym. Składowe naprężenia stycznego można wyrazić następująco (np. [1,2]): T r 2 y ν ) (1) (2)

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

PROGRAM KOMPUTEROWY DO WYZNACZANIA PARAMETRÓW TRAKCYJNYCH KÓŁ NAPĘDOWYCH

ISSUE OF THE COMPUTER SIMULATION OF THE FIBROUS FILTER MATERIALS

Proces rozwoju prognozowania deformacji terenu wywołanych wpływem eksploatacji górniczej

PL B BUP 12/13. ANDRZEJ ŚWIERCZ, Warszawa, PL JAN HOLNICKI-SZULC, Warszawa, PL PRZEMYSŁAW KOŁAKOWSKI, Nieporęt, PL

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

Temat: kruszyw Oznaczanie kształtu ziarn. pomocą wskaźnika płaskości Norma: PN-EN 933-3:2012 Badania geometrycznych właściwości

Aproksymacja funkcji a regresja symboliczna

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

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

Wpływ postępu frontu ściany na przemieszczenia powierzchni terenu

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne. Matematyka. Poznać, zrozumieć

17.1 Podstawy metod symulacji komputerowych dla klasycznych układów wielu cząstek

Spacery losowe generowanie realizacji procesu losowego

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Turing i jego maszyny

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

Zapora ziemna analiza przepływu nieustalonego

w jednym kwadrat ziemia powietrze równoboczny pięciobok

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy Zespół Szkół nr 5 Mistrzostwa Sportowego XV Liceum Ogólnokształcące w Bydgoszczy

Metoda elementów skończonych

Parcie na powierzchnie płaską

BUDOWA NUMERYCZNEGO MODELU TERENU DLA CELÓW ZWIĄZANYCH Z OBLICZENIEM OBJĘTOŚCI MAKING DIGITAL TERRAIN MODEL FOR PURPOSES OF CALCULATING VOLUMES

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

MODELOWANIE STRUKTURY BIOFILMU PRZY UŻYCIU AUTOMATU KOMÓRKOWEGO MODELING OF BIOFILM STRUCTURE USING CELLULAR AUTOMATON

S O M SELF-ORGANIZING MAPS. Przemysław Szczepańczyk Łukasz Myszor

(21) Num er zgłoszenia:

EMPIRYCZNE WYZNACZENIE PRAWDOPODOBIEŃSTW POWSTAWANIA WARSTWY KOMPOZYTOWEJ

Waldemar Izdebski - Wykłady z przedmiotu SIT / Mapa zasadnicza 30

METODA TWORZENIA TYPOSZEREGÓW KONSTRUKCJI MASZYN Z ZASTOSOWANIEM TEORII PODOBIEŃSTWA KONSTRUKCYJNEGO

Transkrypt:

Nr 8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 131 UKD 622.333: 622.83/.84: 622.2-045.43 Wykorzystanie przestrzennego automatu deterministycznego do symulowania obniżeń terenu spowodowanych podziemną eksploatacją Application of the spatial deterministic automaton to simulate area subsidences caused by underground exploitation Dr inż. Paweł sikora* ) Treść: W pracy przedstawiono rozwinięcie koncepcji budowy płaskiego modelu górotworu zbudowanego w oparciu o teorię automatów komórkowych do podstawowego modelu trójwymiarowego, a także pokazano podstawową zależność matematyczną wiążącą przyjęte, odwzorowywane w rzeczywistości, wymiary komórki, wartość maksymalnego obniżenia z głębokością eksploatacji oraz maksymalnym nachyleniem niecki na powierzchni modelu dla niecki nadpełnej. Abstract: This paper presents the expansion of the building concept from the 2-dimensional rock mass model to the 3-dimensional model on the basis of the cellular automata theory. The author presents the basic formula describing the relation between maximum subsidence, depth of exploitation, cell dimensions and maximum inclination, all remapped in reality for the full subsidence through. Słowa kluczowe: obniżenia, górotwór, automat komórkowy Key words: subsidences, rock mass, cellular automata 1. Wprowadzenie Automaty komórkowe mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie jest możliwe określenie równoważności między oczekiwanym rezultatem i oczekiwanym zachowaniem pewnego układu. Wykorzystanie teorii automatów komórkowych do opisu rozkładu obniżeń w górotworze wskutek podziemnej eksploatacji pozwala otrzymać profil niecki obniżeniowej zgodny z kształtem obserwowanym w rzeczywistości [4]. Przestrzeń każdego automatu komórkowego stanowi siatka komórek, które ściśle do siebie przylegają oraz gdzie każda z komórek ma jednakowy kształt i rozmiar. W dotychczas rozpatrywanych przypadkach [1] [4] [5] [6] stosowana była siatka dwuwymiarowa, odzwierciedlająca płaski przekrój przez górotwór. Autorzy wykazali przydatność teorii automatów komórkowych do symulowania obniżeń górotworu, uwzględniając m.in. wpływ nachylenia pokładu na rozkład deformacji na powierzchni, wpływ nieliniowych własności sumowania się wpływów górniczych oraz wpływ niejednorodnej budowy górotworu na rozkład obniżeń. W opracowaniu autor przedstawił koncepcję budowy przestrzennego modelu górotworu zbudowanego w oparciu o teorię automatów komórkowych oraz podstawową zależność pozwalającą na praktyczne stosowanie tego modelu. * ) Politechnika Śląska, Gliwice 2. Budowa siatki trójwymiarowego modelu górotworu jako skończonego automatu komórkowego. Funkcja przejścia W oparciu o definicję skończonego automatu komórkowego [7] można zbudować podstawowy, trójwymiarowy model górotworu jako jego przekrój poprzez dyskretyzację w postaci regularnej siatki komórek, które ściśle do siebie przylegają i mają jednakowe kształty i wymiary. W siatce można wyróżnić określoną liczbę poziomów W, wierszy S i kolumn D, zgodnie z przykładem przedstawionym na rysunku 1. Każdej komórce można przypisać jednakowe, odwzorowywane w rzeczywistości wymiary: szerokość S k, długość D k oraz wysokość W k. Odwzorowanie pokładu w przestrzennej siatce automatu polega na przypisaniu odpowiednim komórkom, które odwzorowują rzeczywiste położenie w górotworze, wartości powstałego obniżenia, tj. wartości wysokości furty eksploatacyjnej pomnożonej przez współczynnik eksploatacji a. Dokładność odwzorowania pokładu zależy od przyjętych wymiarów komórek. Przykład fragmentu siatki automatu z wyróżnionymi komórkami odwzorowującymi poziomo zalegający pokład przedstawiono na rysunku 2. Podobnie możliwe jest odwzorowanie pokładów nachylonych. W modelu przestrzennym, podobnie jak w modelu płaskim, symulowany jest wypływ objętości do powstałej pustki poeksploatacyjnej, który odbywa się, w najprostszym ujęciu, poprzez bezstratny rozkład wartości obniżenia z każdej komórki, w kolejnych iteracjach, do komórek z tzw. sąsiedztwa

132 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Rys. 1. Przestrzenna siatka automatu komórkowego o określonej liczbie wierszy (W) i kolumn (D x S). Komórkom można przypisać odwzorowywane w rzeczywistości wymiary: długość (Dk), szerokość (Sk) oraz wysokość (Wk) Fig. 1. Spatial web of the cellular automata with the determined number of rows (W) and columns (D x S). Individual cells can be ascribed with real dimensions: length (Dk), width (Sk) and height (Wk) Rys. 3. Charakterystyka funkcji rozkładu z komórki bazowej do komórek z przyjętego sąsiedztwa komórkowego Fig. 3. Characteristics of the distribution function from the base cell to the cells from the determined neighbourhood komórkowego w określonych proporcjach. W wyniku symulacji otrzymuje się wartości obniżeń w całej siatce modelu. Przez pojęcie sąsiedztwa komórkowego rozumie się najbliższe otoczenie danej komórki, która podlega ewaluacji (jest to tzw. komórka bazowa), w obrębie którego dochodzi do wymiany informacji (cząstkowej ewaluacji całego modelu). W opisywanym modelu sąsiedztwo danej komórki bazowej ograniczone zostało do 5 komórek zalegających w wierszu powyżej danej komórki i mających styczność z tą komórką na górnych krawędziach (rysunek 3). Przyjęta funkcja rozkładu charakteryzuje się parametrem P, który określa częściowy wypływ objętości z danej komórki bazowej do komórki zalegającej bezpośrednio nad nią (na wyższym poziomie). Pozostała część obniżenia przypisana komórce bazowej przekazywana jest równomiernie do pozostałych komórek z otoczenia komórkowego. Przyjęto na początku, że wartość przejścia głównego P dla modelu przestrzennego wyniesie 0,5, co wynika z charakterystyki podstawowej funkcji przejścia dla modelu płaskiego [4], która z kolei wynikała z granicznych wartości prawdopodobieństw przejść wyznaczonych dla modelu ośrodka sypkiego przez J. Litwiniszyna [3]. 3. Podstawowa charakterystyka dla eksploatacji pokładowej Rys. 2. Przykład fragmentu siatki komórek z wyróżnionym poziomem odwzorowującym poziomo zalegający pokład Fig. 2. Example of the part of cellular automata s web with distinguished level that remaps the horizontal bed Wyznaczanie wartości obniżeń oraz nachyleń na podstawie analizy siatki, w której dokonano symulacji obniżeń górotworu, wiąże się z przypisaniem komórce automatu konkretnych wartości mierzalnych: (wysokości W k, szerokości S k oraz długości D ). Od ich wzajemnej relacji zależy charakterystyka k symulowanego rozkładu deformacji wewnątrz górotworu. Wykonano wiele symulacji eksploatacji abstrakcyjnych pokładów, w wyniku których wyznaczano wartość maksymalnego nachylenia T max spośród wszystkich wartości w tablicy nachyleń na poziomie w siatce automatu odpowiadającym powierzchni terenu. W każdym przypadku parametry takie jak: głębokość eksploatacji H, wymiary wyrobiska, wymiary komórki Dk, S k oraz W k były tak dobierane, aby w rezultacie, na powierzchni modelu, powstała niecka nadpełna. Wartość nachylenia T wyznaczana była jako stosunek różnicy wartości obniżeń dwóch sąsiednich komórek Δw 1-2 do odległości między nimi zarówno wzdłuż osi X jak i Y. W tabeli 1 zestawiono wybrane przykłady wyników symulacji dla zadanych parametrów przy stałej wartości P=0,5. W oparciu o wyniki symulacji (tabela 1) określono podstawową zależność wiążącą wymiary komórki, głębokość eksploatacji, wartość maksymalnego obniżenia ag z maksymalnym nachyleniem Tmax wzdłuż osi X (wzór 1) i tworzonej nadpełnej niecki obniżeniowej. gdzie A parametr dopasowania. (1)

Nr 8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 133 Tabela 1. Wartości parametru Tmax [mm/m] uzyskane dla zadanych warunków eksploatacyjnych z uwzględnieniem różnych wymiarów komórek oraz różnych głębokości eksploatacji przy stałej wartości P=0,5. Table 1. Values of the parameter Tmax (mm/m] obtained from simulations for the determined exploitation conditions including different dimensions of cells and different depth of exploitation by constant value P = 0,5 H, m 400 800 1200 W k / S k / D k, m 40 / 5 / 5 10 / 10 / 10 5 / 10 / 5 5 / 10 / 10 5 / 5 / 5 Tmax X 54,4 12,8 9 18 18 Tmax Y 54,4 12,8 9 9 18 Tmax X 36,8 9 6,4 6,4 12,8 Tmax Y 36,8 9 12,8 6,4 12,8 Tmax X 29,8 7,3 10,4 5,2 10,3 Tmax Y 29,8 7,3 5,2 5,2 10,3 Analogicznie zmieniając we wzorze 1 parametr D k na S k można obliczyć wartość maksymalnego nachylenia wzdłuż osi Y. Otrzymana zależność (dla danego kierunku obliczeniowego) jest podobna do tej wyznaczonej dla modelu płaskiego [4]. W przypadku modelu dwuwymiarowego wartość parametru dopasowania A dla przyjętej wartości parametru P=0,5 wynosiła 0,563, natomiast dla modelu przestrzennego (P=0,5) A=0,665, co wynika z innej charakterystyki rozkładu obniżeń dla przyjętej funkcji rozkładu uzależnionej od wartości przejścia głównego P. Maksymalna wartość nachylenia Tmax S,D w danej komórce położonej na danym poziomie w wierszu S i kolumnie D będzie równa sumie maksymalnego nachylenia w tej komórce liczonego wzdłuż osi X oraz Y (wzór 2). Dla tak przyjętego modelu obowiązują pozostałe zależności przyjęte dla podstawowego modelu płaskiego, tj. współczynnik maksymalnego nachylenia at, stałość funkcji rozkładu dla różnych wymiarów komórek przy stałej wartości Tmax, ag i H, czy też zmiana wartości parametru promienia zasięgu wpływów r w zależności od poziomu obliczeniowego. W przypadku symulacji rozkładu obniżeń uwzględniającego różne wartości przejścia głównego P także możliwe jest opisanie podstawowej charakterystyki modelu. Współczynnik dopasowania A (wzór 1 i 2) w zależności od wartości parametru P można opisać z dużą dokładnością zależnością wielomianową. Na rysunku 4 przedstawiono wyznaczone (2) wartości parametru A dla różnych symulacji różniących się przyjętą wartością przejścia głównego oraz linię trendu (linia kropkowana) w postaci wielomianu 2 stopnia, dla którego współczynnik determinacji R 2 = 0,987. W przypadku przedstawionego na rysunku 4 dopasowania współczynnik dopasowania A przyjmuje postać (wzór 3) A = 4,506P 2 3,442P + 1,335 (3) 4. Przykład rozkładu obniżeń na powierzchni modelu w porównaniu do rozkładu opartego na wzorze S. Knothego Rozkład obniżeń w przestrzennym modelu górotworu jako deterministyczny automat skończony polega, zgodnie z podstawową definicją automatu komórkowego, na jednoczesnej ewaluacji wszystkich komórek. W języku programowania zadanie to wykonywane jest poprzez zastosowanie pętli programowej. W tym przypadku pętla poddaje jednakowej ewaluacji wszystkie komórki na danym poziomie, począwszy od najniższego poziomu w kierunku poziomu odwzorowującego powierzchnię. Poniżej przedstawiono przykład pętli programowej, na przykładzie języka programowania Visual Basic. NET, w którym wykonywana jest ta sama procedura (funkcja przejścia) dla każdej komórki wzdłuż osi X w każdym wierszu wzdłuż osi Y poziom po poziomie H. Rozmiar siatki automatu dostosowany jest do przyjętych, odwzorowywanych w rzeczywistości, wymiarów komórek. Rys. 4. Zależność parametru A w zależności od różnych wartości przejścia głównego P Fig. 4. Dependence of the parameter A in relation to different values of the main transition P

134 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 For h = 1 to H/Wk For s=1 to S/Sk For d=1 to D/Dk funkcja rozkładu Next d Next s Next h Wyniki symulacji rejestrowane są w pamięci komputera. Budowa modelu pozwala na analizę rozkładu obniżeń na każdym poziomie (głębokości) modelu. Wizualizacja wyników może być wykonana na wiele sposobów, jednym z nich jest zapis wyników w postaci siatki do formatu pliku GRD programu Surfer. Dla pokazania możliwości przedstawionego modelu wykonano symulację rozkładu obniżeń abstrakcyjnej parceli o kształcie kwadratu o wymiarach 1800 x 1800 m zalegającego na głębokości 400 m. Przyjęto wysokość furty eksploatacyjnej g=1000 mm oraz wartość współczynnika kierowania stropem a=1. Do symulacji przyjęto wartość parametru at = 2,0 (parametr at odpowiada parametrowi tgβ we wzorze S. Knothego). Dla przyjętych wymiarów komórek liczba poziomów h w modelu wynosiła 16. Dla porównania wykonano także symulację obniżeń z wykorzystaniem wzoru S. Knothego. Wyniki, w postaci map warstwicowych przedstawiono na rysunku 5 (mapa warstwicowa obniżeń) i rysunku 6 (mapa warstwicowa nachyleń). Rys. 5. Obniżenia [m] na powierzchni modelu wyznaczone na podstawie symulacji z wykorzystaniem teorii automatów komórkowych na tle konturów abstrakcyjnej parceli w porównaniu z obniżeniami wyznaczonymi modelem wzorcowym z wykorzystaniem teorii W. Budryka - S. Knothego Fig. 5. Subsidences [m] on the model s surface calculated on the basis of the simulation result. Except borders of the virtual longwall, the picture presents contour lines of subsidences for the cellular automata method in comparison with the W. Budryk-S. Knothe theory

Nr 8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 135 Rys. 6. Nachylenia [mm/m] na powierzchni modelu wyznaczone na podstawie wyników symulacji obniżeń z wykorzystaniem teorii automatów komórkowych na tle konturów abstrakcyjnej parceli w porównaniu z nachyleniami wyznaczonymi modelem wzorcowym z wykorzystaniem teorii W. Budryka - S. Knothego Fig. 6. Inclinations [m] on the model s surface calculated on the basis of the subsidence simulation result. Except borders of the virtual longwall, the picture presents contour lines of inclinations for the cellular automata method in comparison with the W. Budryk-S. Knothe theory Rys. 7. Wyinterpolowana niecka obniżeniowa w przekroju poprzecznym A-A (rysunek 5) przechodzącym przez środek abstrakcyjnej parceli Fig. 7. Interpolated subsidence trough in the transversal sectional view (fig. 5) crossing the center of the virtual longwall

136 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Stosując interpolację wielomianową w siatce obniżeń, można otrzymać wartość obniżenia lub nachylenia w dowolnym punkcie. Możliwa jest m.in. interpolacja linii przekroju przez siatkę. Na rysunku 7 przedstawiono poprzeczny przekrój A-A (rysunek 5) przechodzący przez środek opisanej w przykładzie ściany. Jak wynika z przedstawionego przykładu otrzymane wyniki symulacji obniżeń górotworu są zbieżne z wynikami otrzymanymi na podstawie obliczeń wykonanych z wykorzystaniem wzoru S. Knothego [2]. Wyinterpolowany przekrój przez siatkę automatu przedstawia profil niecki obniżeniowej o kształcie opisywanym przez całkę z funkcji Gaussa. Maksymalna wartość nachylenia T max otrzymana w wyniku symulacji obniżeń w automacie komórkowym, dla przyjętych parametrów, jest zgodna z wartością teoretyczną wynikającą ze wzoru S. Knothego T maxt wyznaczoną z zależności (wzór 4) wizualizację wskaźników deformacji. W pracy wyniki symulacji przedstawiono w postaci map warstwicowych obniżeń i nachyleń powierzchni modelu. Interpolacja danych pozwala otrzymać dowolny profil niecki, na dowolnym poziomie (głębokości w modelu), o kształcie zgodnym z niecką wyznaczoną ze wzoru S. Knothego [2]. Podsumowując, należy zauważyć, że przedstawiony w pracy przestrzenny model górotworu, podobnie jak wcześniej płaski, ma ogromny potencjał dalszego rozwoju. Algorytm stosowany w przedstawionym rozwiązaniu jest niezwykle prosty i nie wymaga specjalnej wiedzy matematycznej, aby go stosować. W wyniku działania algorytmu można otrzymać rozkład obniżeń w całej, przestrzennej siatce automatu. Utrudnieniem w praktycznym wykorzystywaniu modelu jest konieczność stosowania komputerów o stosunkowo dużej mocy obliczeniowej. 5. Podsumowanie W pracy przedstawiono koncepcję budowy podstawowego, przestrzennego modelu górotworu jako skończonego automatu deterministycznego. Wywodzi się ona z opisanej wcześniej koncepcji budowy modelu płaskiego. W wyniku przeprowadzonych symulacji wyznaczono podstawową zależność opisującą relacje między wymiarami komórki, głębokością eksploatacji, wartością maksymalnego obniżenia z maksymalnym nachyleniem tworzonej nadpełnej niecki obniżeniowej. Zależność jest podobna do tej wyznaczonej dla modelu płaskiego, jednak ze względu na charakterystykę rozkładu obniżeń w modelu uzależnioną od przyjętej funkcji rozkładu opartej na wartości przejścia głównego P charakterystyki nieznacznie się różnią. W wyniku przeprowadzonej przykładowej symulacji obniżeń górotworu uzyskano dane, w postaci siatki regularnych komórek z wartościami obniżeń, pozwalające na dowolną (4) 6. Literatura 1. Białek J., Sikora P.: Symulacja wpływu nachylenia pokładu i szczeliny uskokowej na rozkład obniżeń za pomocą metody automatów komórkowych, Przegląd Górniczy, 2012, nr 8, s. 160-165. 2. Knothe S.: Równanie profilu ostatecznie wykształconej niecki osiadania. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa, t. I, z. 1, 1953. 3. Litwiniszyn J.: Przemieszczenia górotworu w świetle teorii prawdopodobieństwa. Archiwum Górnictwa i Hutnictwa 1954, t. 2, z. 1. 4. Sikora P.: Wykorzystanie deterministycznego automatu skończonego do wyznaczania profilu linii obniżeń terenu spowodowanych podziemną eksploatacją. Przegląd Górniczy 2010, nr 10, s. 141-143. 5. Sikora P.: Opis obniżeń górotworu pod wpływem podziemnej eksploatacji z wykorzystaniem teorii automatów komórkowych. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2011. 6. Sikora P.: Wpływ nieliniowego sumowania wpływów na kształt profilu niecki obniżeniowej opisywanej przez deterministyczny model górotworu zbudowany w oparciu o teorię automatów komórkowych, Przegląd Górniczy 2013, nr 8, s. 195-199. 7. Wolfram S., Universality and complexity in cellular automata, Physica D, 10:1-35, 1984.