Identyfikacja wartości parametrów teorii prognozowania wpływów przy wykorzystaniu współczesnych narzędzi informatycznych

The characteristic of specialized computer programs has been presented, serving for identification of W. Budryk-S. Knothe theory parameters, used for description of asymptotic state of post-mining deformations, as well as for transient state. The software is the result of several years of authors’ work. It is a part of complete software system designed for forecasting of underground mining influences on the rock mass and land surface and graphical processing of calculations results. Apart from software description, a short example of its practical utilization has been attached.W artykule przedstawiono charakterystykę systemu programów służących do identyfikacji wartości parametrów teorii W. Budryka-S. Knothego, zarówno dla ustalonego stanu deformacji jak i dla stanów nieustalonych. Oprogramowanie to jest efektem wieloletnich prac autora i stanowi fragment całego systemu komputerowego służącego do prognozowania pogórniczych deformacji górotworu i powierzchni, a także do graficznej interpretacji ich wyników. Schemat całego systemu przedstawiono na rys. 1, a jego część omówioną w ramach niniejszej pracy oznaczono na tym rysunku prostokątną obwiednią ograniczoną linią kreskową. Omawiane programy to : • program o nazwie DEFK_PARAM, który służy do wyznaczania kompletu parametrów teorii W. Budryka-S. Knothego na podstawie profili niecek asymptotycznych: {a,tgβ,d}. • program BK_CTX, który służy do wyznaczania wartości współczynnika prędkości osiadania {c}. Centralnym elementem całego systemu, przedstawionego na rys. 1, jest relacyjna baza danych, zawierająca dane dotyczące dokonanej i projektowanej eksploatacji górniczej. Dane w bazie można w komfortowy sposób przeglądać, poddawać edycji oraz filtrować w celu wybrania odpowiedniego zakresu parcel eksploatacyjnych do określonych zadań obliczeniowych. W obydwu programach do wyznaczania parametrów można wykorzystać dowolny zakres eksploatacji dokonanej o dowolnej geometrii wyrobisk eksploatacyjnych. Procedury obliczeniowe wszystkich programów w systemie oparte są na idei dyskretyzacji pola eksploatacyjnego w kierunku postępu frontu eksploatacyjnego - rys. 2. Pola elementarne mają kształt prostokąta. Identyfikacja wartości parametrów została zrealizowana w oparciu o zadanie optymalizacyjne wykorzystujące funkcję celu wynikłą z metody najmniejszych kwadratów, zgodnie z zależnością (1). Do poszukiwania minimum funkcji celu wykorzystano bezgradientową metodę Hooke’a-Jeevesa. Opracowane oprogramowanie pozwala na wyznaczanie kompletu parametrów, lub też dla dowolnego ich podzbioru, przy założeniu, że pozostałe parametry mają określoną, stałą wartość w procesie identyfikacji (rys. 4). W trakcie optymalizacji można nałożyć ograniczenia na przedział wyznaczanych wartości parametrów - rys. 5. W programie BK_CTX, służącym do identyfikacji wartości parametru c, odpowiedzialnego za opis nieustalonej fazy deformacji, zaimplementowano trzy metody wyznaczania jego wartości: 1. Na podstawie pojedynczych profili nieustalonych niecek obniżeniowych, uzyskanych w kolejnych cyklach pomiarowych (czyli w przestrzeni współrzędnych geometrycznych {x,y}, dla ustalonego czasu pomiaru t). W ten sposób dla każdego cyklu pomiarowego otrzymuje się odrębną wartość parametru c. 2. Na podstawie osiadania w czasie pojedynczych punktów obserwacyjnych (czyli w kierunku współrzędnej czasowej {t}, dla ustalonych współrzędnych geometrycznych punktu: (x,y)). W ten sposób dla każdego punktu obserwacyjnego otrzymuje się odrębną wartość parametru c. 3. Według zaproponowanej przez autora metodyki, opartej na jednoczesnym wyznaczaniu wartości parametru c z wszystkich punktów i cykli obserwacyjnych (czyli w przestrzeni współrzędnych {x,y,t}). Przy wykorzystaniu tej metodyki, otrzymuje się jedną wartość parametru c. To rozwiązanie, z punktu widzenia wykonywanej w dalszym etapie prognozy, daje najbardziej reprezentatywną, „uśrednioną” wartość tego parametru, z uwagi na wykorzystanie całej przestrzeni danych pomiarowych. W rozdziale 4 przedstawiono przykład wykorzystania programów do identyfikacji parametrów odpowiedzialnych zarówno za opis stanu asymptotycznego deformacji : {a, tgβ, d}, jak też i współczynnika prędkości osiadania {c}. W ramach tego przykładu posłużono się wynikami pomiarów geodezyjnych z linii obserwacyjnej B-L, z terenu byłej kopalni „Dębieńsko”. Lokalizację linii obserwacyjnej w stosunku do wybranego pola przedstawiono na rys. 6, natomiast na rys. 7 pokazano porównanie profili niecek asymptotycznych: uzyskanej z pomiarów oraz określonej na drodze teoretycznej, przy wykorzystaniu wartości parametrów otrzymanych w procesie identyfikacji. W drugim etapie wyznaczono współczynnik prędkości osiadania, wykorzystując do tego celu własną metodykę, o której wspomniano powyżej w punkcie 3. Fragment wyników z procesu identyfikacji przestawiono w tabeli 1