Qualitative Relationship of Seismic Activity with Vertical Displacements of Terrain After Mine Closure with the Use of Dinsar Technology

Abstract

The liquidation process of mines is very complex and long. It relates to various hazards, including post-mining seismicity and deformations of ground surface. The above issues are the subject of the research project under which the monitoring of ground surface movements is carried out in the area of the closed coal mine “Kazimierz-Juliusz”, which is currently being flooded. The monitoring is carried out using the GNSS technique and satellite radar interferometry (InSAR). The project makes use of radar data from the Copernicus project, which is being implemented by the European Commission in cooperation with the European Space Agency (ESA). InSAR monitoring started in December 2020. Additionally, we analyzed the impact on ground surface of 5 rock tremors of the energy not exceeding 6.5E + 05 J (tremor magnitude Mw = 2.1), which were reported in the investigated area in 2018–2020. The article presents the results of qualitative analysis involving the relationship between seismic activity and vertical movements of ground surface. To investigate potential changes in altitude, DInSAR technology was applied. On the basis of interferometric images generated from radarograms in the periods before and after the tremor, in January 2019, it was found that vertical movements of ground surface were possible to occur. Altitude changes can be characterized with the values in the range of single millimeters, which are only slightly beyond the accuracy range of the InSAR method. The analysis of interferograms, comprising wider time databases, indicated that the impact of the tremor on the deformations of ground surface is incidental. ZWIĄZKI JAKOŚCIOWE AKTYWNOŚCI SEJSMICZNEJ Z PRZEMIESZCZENIAMI PIONOWYMI TERENU PO ZAMKNIĘCIU KOPALNI Z WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII DInSAR Proces likwidacji kopalń jest bardzo złożony i długotrwały. Towarzyszą mu różne zagrożenia, wśród których można wymienić sejsmiczność pogórniczą oraz deformacje powierzchni terenu. Problematyka ta jest przedmiotem projektu badawczego, w ramach którego wykonywany jest monitoring ruchów powierzchni na terenie nieczynnej już kopalni „Kazimierz-Juliusz”, która jest obecnie zatapiania. Monitoring realizowany jest z wykorzystaniem techniki GNSS oraz satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR). W projekcie wykorzystywane są dane radarowe z projektu Copernicus, który realizowany jest przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA – European Space Agence). Monitoring techniką InSAR rozpoczęto w grudniu 2020 roku. Dodatkowo przeanalizowano powierzchniowe skutki pięciu wstrząsów górotworu o energii nieprzekraczającej wartości 6,5E+05 J (magnituda wstrząsu Mw = 2,1), które zarejestrowano w rejonie badań w latach 2018–2020. W artykule przedstawiono wyniki analizy jakościowej związków aktywności sejsmicznej z ruchami pionowymi powierzchni terenu. W celu zbadania potencjalnych zmian wysokościowych wykorzystano technologię DInSAR. Na podstawie obrazów interferometrycznych wygenerowanych z radarogramów w okresach przed i po wstrząsie, w styczniu 2019 roku, stwierdzono możliwość wystąpienia pionowych ruchów powierzchni terenu. Zmiany wysokościowe scharakteryzować można wartościami w zakresie pojedynczych milimetrów, wykraczających tylko nieznacznie poza zakres dokładności metody InSAR. Analiza interferogramów, obejmujących szersze bazy czasowe, wskazała na incydentalny wpływ wstrząsu na deformacje powierzchni terenu.