Parametry ogniska sejsmicznego

1. Parametry ogniska sejsmicznego Grzegorz Kwiatek1,2 1. GFZ German Research Centre for Geosciences 2. Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

2. Witam! Parametry ogniska sejsmicznego

3. Parametry wstrząsu sejsmicznego Podstawowe parametry: • Lokalizacja (X,Y,Z) • Magnituda Dodatkowe parametry możliwe do uzyskania na KGHM w stosunkowo prosty sposób bezpośrednio z sejsmogramów: • Rozmiar uskoku • Energia fal sejsmicznych (oraz stosunek ES/EP) • Statyczny spadek naprężeń • Naprężenie pozorne • Średnie przemieszczenie na uskoku (w ognisku) • Efektywność sejsmiczna Savage-Wood’a • Dynamiczny spadek naprężeń Inne parametry • Dynamiczny spadek naprężeń (RMS) • Efektywność radiacji Legenda: Obliczane standardowo, obliczane automatycznie w FOCI, wkrótce obliczane automatycznie w FOCI, niemożliwe do obliczenia na KGHM przy obecnym stanie sieci. Parametry ogniska sejsmicznego

4. Spektrum Fouriera sygnałów • Fragmenty fali P i S (amplituda fali w określonym czasie) -> FFT -> Spektra fali P i S (amplituda fali o określonej częstotliwości) Parametry ogniska sejsmicznego

5. Spektrum Fouriera sygnałów • Spektrum Fouriera fragmentu sygnału fali P lub S pozwala określić (conajmniej) dwa niezależne parametry rejestrowanego wstrząsu: poziom spektralny oraz częstotliwość narożną. Parametry ogniska sejsmicznego

6. Moment sejsmiczny i Magnituda momentu sejsmicznego • Moment sejsmiczny obliczany jest na podstawie poziomu spektralnego z fali P i/lub S. • Najbardziej wiarygodnaestymata siły wstrząsu sejsmicznego. • Moment sejsmiczny jest wartością „statyczną” – jego wartość jest proporcjonalna do finalnego średniego przemieszczenia uskoku o określonej powierzchni. • Moment sejsmiczny przeliczany jest na magnitudę momentu sejsmicznego. Parametry ogniska sejsmicznego

7. Promień uskoku • Obliczany z wykorzystaniem częstotliwości narożnej. • Zależny od wybranego modelu uskoku (zazwyczaj przyjmuje się, że płaszczyzna uskoku ma postać koła o promienu r, możliwe są też inne modele np. prostokąt, kwadrat, linia). • Wartości promienia wydają się z reguły zawyżone w porównaniu z obserwacjami in-situ w kopalniach (wynika najprawdopodobniej z założeń co do modelu uskoku) Parametry ogniska sejsmicznego

8. Energia wyzwolona w formie fal sejsmicznych • Uniwersalny parametr wykorzystywany w obliczaniu wielu innych parametrów ogniska sejsmicznego – m.in. magnitudy, naprężenia pozornego, efektywności sejsmicznej • Odzwierciedla dynamikę wstrząsu sejsmicznego (w odróżnieniu od momentu sejsmicznego, który jest wielkością statyczną). • Zależny od sposobu w jaki fale rozchodzą się ze źródła w przestrzeni (możliwe błędy wyznaczania!). • Stosunek ES/EP wskazuje na typ mechanizmu (~40 – typowe „ścinanie”, niskie wartości – wskazują na możliwy nie nieścinający charakter zjawiska np. eksplozja, pękanie tensyjne filara etc.) Parametry ogniska sejsmicznego

9. Statyczny spadek naprężeń • Wskazuje różnicę pomiędzy stanem naprężeń w górotworze przed i po wstrząsie. Wartość jest uśredniona po powierzchni uskoku. • Wartość statycznego spadku naprężeń jest silnie zależna od przyjętego modelu uskoku (do obliczeń wykorzystywany jest promień uskoku w trzeciej potędze). • Estymata spadku naprężeń jest obarczona wysokim błędem. • Zastosowanie: ocena odprężenia górotworu. • Typowe wartości dla wstrząsów: 0.01-10MPa, dla KGHM zazwyczaj ~0.3MPa (50kPa-2MPa) Parametry ogniska sejsmicznego

10. Naprężenie pozorne • Wartość energii wyzwolonej w formie fal sejsmiczych na jednostkę powierzchni uskoku i jednostkę przemieszczenia uskoku. • Praktycznie niezależny od przyjętego modelu źródła sejsmicznego. • Nie odzworowuje rzeczywistego spadku naprężeń. • Wysoka wartość sa : pękanie w nienaruszonym górotworze. Niska wartość sa : pękanie górotworu na istniejących strefach osłabienia (np. stare uskoki, strefy spękań etc.) • Wysoka wartość – zwiększone zagrożenie!!! • Typowe wartości dla KGHM zazwyczaj ~3kPa (0.5-15kPa) Parametry ogniska sejsmicznego

11. Efektywność sejsmiczna Savage-Wood’a • Jest to stosunek naprężenia pozornego do statycznego spadku naprężeń h=0.5 Typowe zjawisko w którym dominuje ścinanie „fracture-dominated”. Wskazuje na pękanie w nienaruszonym górotworze. h<<0.5 Zjawisko w którym dominuje tarcie „friction-dominated”. Wskazuje na pękanie na istniejących już strefach osłabienia górotworu (np. stare uskoki) W KGHM – dominują zjawiska „friction-dominated” Parametry ogniska sejsmicznego

12. Analiza spektralna w FOCI Strona projektu FOCI: http://www.sejsmologia-gornicza.pl Parametry ogniska sejsmicznego

13. Przygotowanie sygnału • Przygotowanie fragmentów fal P i S do analizy na jak największej ilości kanałów • Dobra wiadomość dla pracowników! KONIEC! • (Prawie) wszystko zrobi już sam program... Parametry ogniska sejsmicznego

14. Przesyłanie zaznaczeń do analizy Parametry ogniska sejsmicznego

15. Przeglądanie spektrów Parametry ogniska sejsmicznego

16. Przeglądanie spektrów Parametry ogniska sejsmicznego

17. Przeglądanie spektrów Parametry ogniska sejsmicznego

18. Przeglądanie i selekcja wyników Parametry ogniska sejsmicznego

19. Finalna tabela z parametrami spektralnymi Parametry ogniska sejsmicznego

20. Finalne parametry spektralne Magnituda MW=2.2, E=51kJ (~ME=1.9), R=~240m, statyczny spadek naprężeń=79kPa, naprężenie pozorne=500Pa (wstrząs prawdopodobnie na strefie osłabienia) Parametry ogniska sejsmicznego

21. Porównanie z rozwiązanie TMS Parametry ogniska sejsmicznego

22. Dziękuję za uwagę! Strona projektu FOCI: http://www.sejsmologia-gornicza.pl Parametry ogniska sejsmicznego