The Sentinel-1 constellation provides an effective new radar instrument with a short revisit time of six days for the monitoring of intensive mining surface deformations. Our goal is to investigate in detail and to bring new comprehension of the mine life cycle. The dynamics of mining, especially in the case of horizontally evolving longwall technology, exhibit rapid surface changes. We use the classical approach of differential radar interferometry (DInSAR) with short temporal baselines (six days), which results in deformation maps with a low decorrelation between the satellite images. For the same time intervals, we compare the radar results with prediction models based on the Knothe–Budryk theory for mining subsidence. The validation of the results with ground levelling measurements reveals a high level of resemblance of the DInSAR subsidence maps (−0.04 m bias with respect to the levelling). On the other hand, aside from the explicable exaggeration, the location of the subsidence trough needs improvement in the forecasted deformations (0.2 km shift in location, a deformation velocity four times higher than in DInSAR). In addition, a time lag between DInSAR (compatible with extraction) and prediction is revealed. The model improvement can be achieved by including the DInSAR results in the elaboration of the model parameters.

The article concerns the random dispersion of deformation indicators, especially the influence of subsidence fluctuation on the distribution of inclinations and curvatures. Surface curvatures have significant influence on building objects. The article includes the probability studies of displacement fluctuation for two arbitrarily close but different points. It was determined, if the probability is dependent on each other or not.Therefore, the separate deformation indicators can be considered to damage hazard assessment of building objects, if their standard variation of fluctuation is well determined (dependent on the fluctuation of vertical and horizontal displacements). Consequently, it is possible to determine the confidence intervals of fluctuation for all separate deformation indicators. Even in a case of low values of predicted separate curvatures, their values can be significant higher when considering their natural dispersion.Keywords: mining, land deformation, curvatures, fluctuation, forecast, measurement Artykuł dotyczy rozproszenia losowego wskaźników deformacji, w szczególności wpływu fluktuacji obniżeń na kształtowanie się fluktuacji nachyleń i krzywizn. W znacznym stopniu dotyczy krzywizn terenu i ich wpływu na obiekty budowlane. Wskaźnika, do którego panują dwa poglądy. Jeden o małej jego przydatności do oceny szkodliwości wpływów eksploatacji górniczej na obiekty budowlane, gdyż w wyniku pomiarów terenowych stwierdza się duży rozrzut -fluktuacje. Drugi, że wskaźnik ten ma istotne znaczenie, decyduje o zmianie rozkładu pionowych oddziaływań między obiektem a podłożem. Zaznaczyć należy, że wskaźnik ten jest trudno sprawdzalny geodezyjnymi pomiarami. Występowanie fluktuacji -naturalnych rozproszeń -określanych pomiarowo wskaźników deformacji tłumaczy się przypadkowym spękaniem górotworu, jego przypowierzchniowej warstwy.Deformacje odcinkowe wyznaczane z wzorów (1), (2), (3) na podstawie pomiarów przemieszczeń w, u nie są dokładnymi odpowiednikami wskaźników deformacji, które są wynikiem prognozy. Prognozowane wskaźniki deformacji T, K, e, popularnie zwane wskaźnikami punktowymi, liczone są w prognozie na podstawie wzorów na pochodne obniżeń i przemieszczeń poziomych w pewnych punktach obliczeniowych. Teoretycznie, oba sposoby byłyby równoważne, gdyby były wyliczane graniczne ich wartości przy długości boku l → 0. Najprostsze teoretyczne modele, jakie analizowano są następujące: • Model igłowy: fluktuacje w dwóch dowolnie bliskich, lecz różnych punktach są od siebie niezależne.• Model ziarnisty: ośrodek ma strukturę ziarnistą (o różnych rozmiarach ziaren, tak różnorodnie rozmieszczonych, że dowolny punkt (x, y, z) należy zawsze do jakiegoś ziarna lub leży na granicy ziaren sąsiednich.• Model falisty: można go utworzyć z modelu ziarnistego, co daje obraz podobny do lekko sfalowanego morza. W takim modelu można byłoby rozważać te fluktuacje, jako ciągłe.Z analizy tej wynika, że najprostszym i poprawnym w sensie matematycznym jest model falisty, w którym wszystkie pochodne typu (26) są określone z wyj...

The article presents deformation indexes for three examples, for which the quantitative relations of extreme values were described, including the influence of a coal bed dip and a direction of exploitation. The conclusion regards the mining prevention on minimizing longwall deformation. New experience allows improving methods of theoretical description of deformation, which is the aim of the research continuing at the Central Mining Institute.Keywords: mining exploitation, measured surface deformation, dip of the seam, direction of longwall face, mining prevention W artykule zostały przedstawione czynniki, które w istotny sposób wpływają na rozkład i wielkość ustalonych (asymptotycznych) deformacji powierzchni dla niecek obniżeniowych. W tym celu wykorzystano wyniki obserwacji z trzech rejonów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, gdzie typowym sposobem wybierania kopaliny jest system ścianowy z zawałem stropu, pojedynczym frontem eksploatacyjnym. Dla każdego przykładu scharakteryzowano warunki górniczo-geologiczne, zakres obserwacji geodezyjnych oraz przeprowadzono analizę rozkładu wskaźników deformacji wzdłuż linii pomiarowych nad polem eksploatacji i w rejonie krawędzi. Ponadto porównano obliczone i zmierzone wskaźniki deformacji (obniżenia, nachylenia, krzywizny pionowe i odkształcenia poziome), przy czym prognozę wsteczną przeprowadzono dla wcześniej wyznaczonych (na podstawie pomiarów) wartości parametrów teorii Knothego-Budryka.Pierwszy przykład (Rys. 1) dotyczy niepełnej niecki obniżeniowej, która powstała nad górotworem wielokrotnie zdeformowanym. Na jej asymetryczny kształt wpłynęły następujące czynniki: nachylenie warstw karbońskich, kierunek eksploatacji, eksploatacja wielokrotna (liczne krawędzie pól eksploatacyjnych) oraz występowanie calizny pokładu w kierunku północnym od krawędzi ściany (filar graniczny). Z wykresów wskaźników deformacji przedstawionych na rys. 2-5 oraz danych zawartych w tabeli 2 * CENTRAL MINING INSTITUTE, PLAC GWARKOW 1, 40-166 KATOWICE, POLAND Unauthenticated Download Date | 5/11/18 6:59 PM 998 wynika, że określone pomiarami wartości ekstremalne wskaźników i ich rozkłady znacznie różnią się w skrzydle północnym i południowym. Niecka od strony wzniosu i krawędzi startowej ściany jest bardziej stroma niż od strony upadu. Nachylenia są dwukrotnie większe (o 100%), odkształcenia poziome 1,79 razy (o 79%), a krzywizny 3,17 razy (o 217%) większe. Z porównania wyznaczonych parametrów teorii Knothego-Budryka oraz rozkładu zaobserwowanych i obliczonych wskaźników deformacji (Rys. 2-5) można stwierdzić, że wartości parametrów różnią się w istotny sposób:-współczynnik eksploatacyjny a jest większy w skrzydle południowym o 43% niż w północnym, -parametr górotworu (tgβ) dla skrzydła północnego jest większy o 100% niż w skrzydle południowym, -obliczone deformacje (tzw. reprognoza) dobrze aproksymują deformacje pomierzone.Drugi przykład (Rys. 6) dotyczy niepełnych niecek obniżeniowych, które wykształciły się na powierzchni w wyniku prowadzenia eksploatacji pokładu z podziałem na dwie warstwy....

No abstract

Despite of classic geodetic measurements, which are used in mine surveying at the beginning, more new technology are applied to measure deformation of structures and surface in mining areas. In the article new technologies are described for utilitarian aims based on strain sensors, laser, scanners and drones. The application of new technologies are especially useful when direct access to measured object is impossible using classic methods and in situation where continuous or quasi-continuous measurement is necessary. In Central Mining Institute the research has been conducted to understand the phenomenon of surface deformation induced by underground mining comparing predicted and measured values before and after extraction. In the last 20 years the mining technology has changed and dynamics of structure and surface deformation induced by mining. The second reason of technology development is necessity to instantly inform users of land and structures about changes using for instance the Internet.