Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема

Показані недоліки способу загальної глибинної точки (ЗГТ) та переваги способу загального пункту збудження та прийому (ЗПЗ та ЗПП) в шахтній сейсморозвідці. Розроблено нове уявлення лінійного поздовжнього годографа ЗПЗ для цифрової обробки сейсмограм ЗПЗ. In article the drawbacks of common-depth-poin...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Date:	2013
Main Authors:	Анциферов, А.В., Сухинина, Е.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57134
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема / А.В. Анциферов, Е.В. Сухинина // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 31-50. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860182307153903616
author	Анциферов, А.В. Сухинина, Е.В.
author_facet	Анциферов, А.В. Сухинина, Е.В.
citation_txt	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема / А.В. Анциферов, Е.В. Сухинина // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 31-50. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
description	Показані недоліки способу загальної глибинної точки (ЗГТ) та переваги способу загального пункту збудження та прийому (ЗПЗ та ЗПП) в шахтній сейсморозвідці. Розроблено нове уявлення лінійного поздовжнього годографа ЗПЗ для цифрової обробки сейсмограм ЗПЗ. In article the drawbacks of common-depth-point method and the advantages of the method common-shot-point (reception) in underground seismic exploration are given. A new representation of the linear longitudinal hodograph CSP for digital seismograms CSP was developed.
first_indexed	2025-12-07T18:02:54Z
format	Article
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 31 УДК 550.834:622.12 ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА В БЛИЖНЕЙ К ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ЗОНЕ НА ОСНОВЕ СУММИРОВАНИЯ СЕЙСМОТРАСС ОБЩЕГО ПУНКТА ВОЗБУЖДЕНИЯ ИЛИ ПРИЕМА Анциферов А. В., Сухинина Е. В. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Показані недоліки способу загальної глибинної точки (ЗГТ) та переваги способу загального пункту збудження та прийому (ЗПЗ та ЗПП) в шахтній сейсморозвідці. Розроблено нове уявлен- ня лінійного поздовжнього годографа ЗПЗ для цифрової обробки сейсмограм ЗПЗ. In article the drawbacks of common-depth-point method and the advantages of the method common-shot-point (-reception) in under- ground seismic exploration are given. A new representation of the lin- ear longitudinal hodograph CSP for digital seismograms CSP was developed. Разведка и уточнение положения тектонических нарушений угольных пластов имеет большое значение при разработке уголь- ных месторождений. При разведке мелкоамплитудных нарушений угольных пла- стов в основном используется шахтная сейсморазведка отражен- ными волнами (МОВ). Причем основной объем исследований МОВ выполняется в модификации общей глубинной точки (МОГТ) [1]. МОГТ был разработан как наземный метод и более полувека успешно применяется во всем мире для разведки с поверхности земли глубоких сейсмогеологических границ. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 32 Шахтная сейсморазведка выполняется внутри массива по- род из горных выработок и имеет свои особенности. В шахтной сейсморазведке отражающие границы имеют другой характер. В отличие от слабонаклонных глубоких отра- жающих границ (поверхностей напластования пород), для иссле- дования которых был разработан МОГТ, целевые отражающие границы (тектонические нарушения) в шахтной сейсморазведке расположены под любыми углами от 0 до 90 градусов и на любом расстоянии от сейсмического профиля в горной выработке. Но первые десятки метров от линии сейсмического профиля относятся к зоне неуверенного прогноза. Ограничение сейсмо- разведки в ближней зоне вызвано тем, что: – упругие волны распространяются в угольном пласте и вмещающих породах в форме широкого волнового пакета; – в ближней зоне снижается эффективность интерференци- онной обрабатывающей системы вследствие малого расстояния до отражающей границы по сравнению с длиной волны [2]; – в ближней зоне прямые и отраженные волны не разделя- ются на временных разрезах ОГТ. Первые два ограничения частично снимаются повышением частоты волн. Для понимания третьей проблемы нужно рассмотреть пре- образование годографов отраженных и прямых волн ОГТ и ОПВ в процессе обработки. Времена прихода первых вступлений отраженной волны от точек возбуждения к точкам приема на сейсмическом профиле, расположенном в горной выработке, описываются линейным продольным годографом отраженной волны. Продольный годограф ОПВ отраженных волн [3, 4, 5] рас- считывается по формуле: 2 22 sin44)( v hllhlt α±+ = . (1) Продольный годограф ОГТ отраженных волн [3, 4, 5] рас- считывается по формуле: Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 33 2 222 0 cos4) 2 ( v lhlt α+ = , (2) где t – время прихода отраженной волны к точке приема; l – расстояние между источником и приемником волн; h – кратчайшее расстояние до отражающей границы (эхо глубина) от точки возбуждения волн; h0 – кратчайшее расстояние до отражающей границы (эхо глубина) от срединной точки между источником и приемником волн; α – угол наклона границы к линии профиля; знак + для точек приема волн, отстоящих от источника по падению границы, знак – для точек приема волн, отстоящих от источника по восстанию границы; v – скорость распространения боковых волн в шахтной сей- сморазведке либо эффективная скорость в наземной сейсмораз- ведке. Времена прихода прямых волн к точкам профиля в коорди- натах сейсмограмм ОПВ и ОГТ определяются простыми выраже- ниями. Годограф ОПВ прямой волны имеет вид: повv llt =)( . (3) Годограф ОГТ прямых волн выглядит так: повv llt =) 2 ( , (4) vпов – скорость распространения волны вдоль линии сейсми- ческого профиля по поверхности горной выработки либо поверх- ности земли. Годографы ОПВ и ОГТ, совмещенные с изображением от- ражающей границы и схемой сейсмических лучей, показаны на рисунке 1. Начало координат совпадает с точкой возбуждения волн в годографе ОПВ, либо с общей глубинной (срединной) точкой в годографе ОГТ. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 34 1 – ис т оч ни к уп ру ги х во лн ; 2 – м ни мы й ис т оч ни к во лн , о т но си т ел ьн о от ра ж аю щ ей г ра ни цы , з ал ег аю щ ей по д уг ло м a к с ей см ич ес ко му п ро ф ил ю н а эх о гл уб ин е h от т оч ки в оз бу ж де ни я во лн ; 3 – т оч ка п ри ем а во лн ; 4 – се йс ми че ск ие л уч и; 5 – г од ог ра ф п ря мы х во лн в ш ах т но й се йс мо ра зв ед ке ; 6 – г од ог ра ф п ря мы х во лн в н аз ем но й се йс мо ра зв ед ке ; 7 – го до гр аф о т ра ж ен ны х во лн . Ри с. 1 . Г од ог ра фы О П В , О ГТ п ря мы х и от ра ж ен ны х во лн н а пр од ол ьн ом с ей см ич ес ко м пр о- фи ле Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 35 Увеличение скорости распространения волн с глубиной ти- пично для наземной сейсморазведки, поэтому значение скорости vпов намного меньше значения эффективной скорости в покрыва- ющей толще v. Асимптоты годографа отраженной волны, пред- ставленные линиями эффективной скорости, это математическая абстракция. Интенсивная низкоскоростная поверхностная волна приходит намного позже отраженной волны к сейсмическому профилю (см. рис.1). В шахтной сейсморазведке при расположении точек воз- буждения и приема волн в шпурах в массиве пород, наблюдается относительное равенство значений v и vпов. В этом случае линии годографа прямой волны совпадают с асимптотами гиперболиче- ского годографа отраженной волны. Чем меньше расстояние до отражающей границы, тем раньше по l годограф отраженных волн начинает приближаться к своим асимптотам – реально су- ществующим прямым волнам. Причем интенсивность прямых волн намного превосходит уровень полезных отраженных волн, регулярных и случайных помех, что показано на рисунке 2. Рис. 2. Типичные шахтные сейсмограммы ОПВ Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 36 Большая часть энергии волны теряется при отражении от акустически шероховатой границы в зоне тектонического нару- шения, поэтому времена прихода слабой отраженной волны к профилю до обработки неизвестны. Для определения неизвестных значений времени прихода отраженной волны, скорости ее распространения и расстояния до отражающей границы создается интерференционная обрабаты- вающая система с нелинейной направленностью [5]. Сейсмотрас- сы ОГТ суммируются по годографам отраженных волн, направ- ление суммирования регулируется значением скорости v. Поло- жения максимумов на результирующих интерференционных кар- тинах (временных разрезах и спектрах скорости) определяют время и скорость распространения волны до нарушения. Рассмотрим детально процесс обработки на этапе суммиро- вания сейсмотрасс по годографу отраженной волны для некото- рого определенного значения регулирующего параметра v. Для суммирования сейсмотрасс по годографу отраженной волны времена отраженных волн приводят к одному значению нормального времени t0 путем ввода в сейсмические записи ки- нематических поправок. Нормальное время t0 определяется через эхо глубину при подстановке значения l = 0 в формулы годографов ОПВ (1) и ОГТ (2): v Ht 2 0 = , (5) где t0 – время прихода отраженной волны на сейсмограммах ОПВ или ОГТ в точку возбуждения волны и в срединную точку соответственно, при совмещении источника и приемника; H – эхо глубина отражающей границы в точке возбуждения волн (h), либо в срединной точке (h0). Для расчета кинематической поправки в процессе цифровой обработки используют формулу [3]: 02 22 2 00 cos),( t v ltlt − ⋅ += ατ . Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 37 Замена и перестановка переменных в выражениях (2) и (5) дает более удобное для анализа представление кинематической поправки, которое в качестве составной части входит в формулу годографа ОГТ отраженных волн, адаптированную для цифровой обработки: 2 22 2 0 cos) 2 () 2 () 2 ( v lltlttlt α⋅ −−+= . (6) Разность второго и третьего членов в формуле (6) равна зна- чению кинематической поправки, после вычитания которой, го- дограф отраженных волн трансформируется в прямую горизон- тальную линию нормального времени. Так как кинематическая поправка вычитается из каждого момента времени сейсмической записи, то годограф прямых волн также трансформируется. Если в выражение для расчета нормального времени в сей- смограмме ОГТ (третье слагаемое в формуле (6)) подставить формулу годографа ОГТ прямой волны (4) получится выражение для трансформированного годографа ОГТ прямой волны: v lt αsin 0 ⋅ = . (7) Ввод кинематической поправки уменьшает крутизну годо- графа прямой волны. Таким образом, в случае наклонного залегания отражающих границ на шахтных сейсмограммах ОГТ после ввода кинематиче- ских поправок присутствуют спрямленные до значения нормаль- ных времен t0 годографы отраженных волн и наклонные годогра- фы прямых волн (рис. 3). В результате суммирования сейсмотрасс ОГТ интенсивные прямые волны проявляются с достаточно высокой остаточной амплитудой в интервале между минимальным и максимальным значениями годографа ОГТ прямых волн. Они практически не отделяются промежутком времени от усиленных за счет синфаз- ного суммирования отраженных волн от неглубоких границ. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 38 1 – источник упругих волн; 2 – мнимый источник волн, относитель- но отражающей границы, залегающей под углом a к сейсмическому про- филю на эхо глубине h0 от срединной точки между источниками и прием- никами волн; 3 – точка приема волн; 4 – сейсмические лучи; 5 – годограф прямых волн в шахтной сейсморазведке; 6 – годограф прямых волн в наземной сейсморазведке; 7 – годограф отраженных волн. Рис. 3. Трансформированные вводом кинематических по- правок годографы ОГТ прямых и отраженных волн Это затрудняет интерпретацию результатов ОГТ в ближней к горной выработке зоне. Ширина ближней зоны определяются при подстановке выражения (5) в (7): 2 sinmax 0 α⋅ ≤ lh , (8) lmax – максимальное расстояние между источником и прием- ником волн на сейсмическом профиле. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 39 Второе ограничение при использовании способа ОГТ в шах- тах связано с прогнозом нарушений, которые пересекают горную выработку в пределах линии сейсмического профиля. Рядом с выходом нарушения в горную выработку годограф ОГТ отра- женных волн теряет физический смысл, так как точки возбужде- ния и приема сейсмических волн находятся по разные стороны от нарушения (отражающей границы). Это значит, что вблизи от выхода нарушения в горную выработку прогноз нарушений спо- собом ОГТ невозможен. Прослеживание нарушения начинает ухудшаться при подходе срединной точки к выходу нарушения, начиная с расстояния, которое определяется формулой: 2 maxlh = . (9) В отличие от сейсмограммы ОГТ, для которой точки воз- буждения и приема волн симметричны относительно срединной точки (ОГТ) при любой системе наблюдений, точки приема в сейсмограмме ОПВ при фланговой системе наблюдений распо- ложены по одну сторону от точки возбуждения. Поэтому ОПВ может приближаться к выходу нарушения в горную выработку сколь угодно близко без потери физического смысла. Третье ограничение связано с низкой кратностью суммиро- вания ОГТ. При сейсмических исследованиях в шахте условия редко позволяют отработать длинный многоканальный профиль. Чаще всего работать приходится на ограниченном пространстве при ограничении времени. Поэтому упругие волны, как правило, принимаются на 12 канальные расстановки приемников. При формировании сейсмограмм ОГТ число каналов в них уменьша- ется в два раза. Результирующая кратность суммирования ОГТ, равная шести, недостаточна для усиления слабых отраженных волн на фоне помех. В отличие от ОГТ сейсмограммы ОПВ со- храняют исходную кратность, равную 12. Максимальная глубина зоны неуверенного прогноза при ис- пользовании способа ОГТ в шахте определяется выражениями (8, 9) и для типичной системы наблюдений составляет 55 м. Так как ширина лавы, в пределах которой прогнозируются тектонические Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 40 нарушения, в среднем равна 200 м, то зона неуверенного прогно- за составляет 25 % от общей площади исследований. Для разделения прямых и отраженных волн в ближней зоне пришлось отказаться от обработки сейсмограмм ОГТ. Идея ис- пользовать сейсмограммы ОПВ и ОПП вместо ОГТ появилась в процессе обработки данных сейсмической локации впереди забоя одиночной горной выработки. Сейсмические наблюдения этим методом выполняются в виде отдельной сейсмограммы ОПВ (расположение источников в забое выработки), либо сейсмо- граммы общего пункта приема ОПП (расположение приемников в забое) [2]. Для синфазного суммирования отраженных волн необходи- мо было привести все точки годографа ОПВ (ОПП) отраженных волн к одному значению. Было замечено, что годограф ОПВ отраженных волн имеет общие точки с годографами ОГТ, центры которых расположены между точками приема и единственной точкой возбуждения в сейсмограмме ОПВ. Значит, точки пересечения годографа ОПВ с годографами ОГТ отраженных волн можно трансформировать в значения нормального времени t0 для каждого из годографов ОГТ вычитанием кинематической поправки ОГТ. Множество годографов ОГТ, имеющих общую координату с годографом ОПВ отраженных волн, показано на рисунке 4. Затем полученные значения t0 ОГТ можно привести к еди- ному значению t0 ОПВ с учетом известной связи между эхо глу- бинами ОПВ и ОГТ плоской наклонной границы [4]: αsin) 2 (0 ⋅±= lhh . (10) Для сравнения годографов ОПВ и ОГТ, необходимо пред- ставить их в единой системе координат с центром в точке воз- буждения сейсмограммы ОПВ. Для упрощения преобразований необходимо заменить расстояние между точками возбуждения и приема волны l на координату точки приема волны х. Углу наклона границы также нужно задать направление, положитель- ное при движении против часовой стрелки от линии профиля. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 41 1 – источник упругих волн; 2 – мнимый источник волн, относитель- но отражающей границы, залегающей под углом a к сейсмическому про- филю на эхо глубине h от точки возбуждения в сейсмограмме ОПВ; 3 – точка приема волн; 4 – сейсмические лучи; 5 – годограф прямых волн в шахтной сейсморазведке; 6 – годограф отраженных волн. Рис. 4. Представление годографа ОПВ отраженных волн точками годографов ОГТ В результате такой замены формула годографа ОПВ отра- женной волны (1) приобретает вид: 2 22 sin44)( v hxxhxt α−+ = , (11) где х – координата точки приема волны. Годограф ОГТ отраженной волны (2) преобразуется к виду: Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 42 2 222 cos)(4)(4)( v axahaxt α−+ =− , (12) где а – координата общей срединной точки в сейсмограмме ОГТ; h(a) – эхо глубина отражающей границы в точке, у которой х координата равна а. Выражение (10) преобразуется к универсальному виду: αsin)( ⋅−= ahah . (13) С учетом (5) выражение (13) принимает вид: v atat αsin2)( 00 ⋅ −= , (14) где t0 (a) – нормальное время в точке, у которой х координа- та равна а; t0 – нормальное время в начале координат. Чтобы найти х координаты точек пересечения годографа ОПВ с годографом ОГТ отраженной волны, нужно решить квад- ратное уравнение, к которому преобразуется равенство между выражениями (11) и (12). Уравнение имеет два корня: 𝑥1 = 2𝑎; 𝑥2 = 4ℎ 𝑠𝑖𝑛𝛼−2𝑎 1−4 𝑐𝑜𝑠2𝛼 . В выражение второго корня входят неизвестные до обработ- ки параметры: эхо глубина и угол наклона отражающей границы. Поэтому для преобразования годографа ОПВ он не подходит. Первый корень содержит единственный параметр, известный до обработки, координату общей срединной точки. Для значения x, равного 2a, значение годографа ОПВ отра- женной волны (11) равно значению годографа ОГТ отраженной волны (12) и выражается формулой: 2 222 cos4)(4)2( v aahat α+ = . (15) С учетом (5) выражение (15) преобразуется к виду: Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 43 2 22 2 0 cos4)2()( v aatat α −= . (16) Выражение (15) с учетом (14, 16) преобразуется к виду: 2 22 2 0 cos4)2()2(sin2)2( v aatat v atat αα −−+−= . (17) Так как рассмотренный годограф ОГТ отраженной волны (12) один из множества годографов ОГТ, имеющих общую х ко- ординату с годографом ОПВ (см. рис. 5), то параметр 2а можно заменить переменной х в выражении (17). В итоге получится общая формула для годографа ОПВ от- раженной волны, адаптированная для цифровой обработки: 2 22 2 0 cos)()(sin)( v xxtxt v xtxt αα −−+−= . (18) Переход к общепринятым в сейсморазведке переменным путем замены координат точек приема волн на расстояние между точками возбуждения и приема и отмены направления угла наклона отражающей границы приводит формулу годографа ОПВ отраженной волны к следующему виду: 2 22 2 0 cos)()(sin)( v lltlt v ltlt αα −−+±= . (19) Время прихода отраженной волны к точкам приема расста- новки ОПВ (19) можно представить в виде суммы трех составля- ющих. Первая часть это нормальное время, связанное с эхо глу- биной отражающей границы в точке возбуждения волны. Вторая выражена линейной функцией одной переменной l. Третья часть представляет собой кинематическую поправку, она выражена не- линейной функцией двух переменных t, l. Когда угол наклона границы равен нулю, линейная часть формулы (19) обращается в ноль, а нелинейная достигает своего максимального значения. Когда граница расположена под углом 90° к линии профиля, в ноль обращается нелинейная часть фор- мулы, а линейная достигает своего максимального значения. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 44 После вычитания кинематической поправки годограф ОПВ отраженных волн принимает вид наклонной линии, причем ее наклон совпадает с наклоном линии годографа прямых волн для случая, когда точки приема в расстановке ОПВ смещены от точки возбуждения в сторону падения отражающей границы. Чтобы привести все точки остаточного годографа ОПВ от- раженных волн к значению нормального времени в точке воз- буждения волн, вычитается линейная поправка, которая опреде- ляется формулой: v lt )sin(α⋅ ±= . При этом остаточный годограф ОПВ отраженных волн при- нимает вид прямой горизонтальной линии. Остаточный годограф прямых волн на участке смещения точек приема от точки воз- буждения по падению границы обращается в ноль, а на участке смещения точек приема от точки возбуждения в сторону восста- ния границы его наклон по отношению к горизонтальной оси увеличивается. Последовательные трансформации годографов ОПВ при вводе поправок показаны на рисунке 5. Интервал годографа ОПВ, где точки приема смещены по восстанию отражающей границы относительно точки возбужде- ния волн, не годится для последующей обработки из-за наличия прямых волн. Поэтому годограф ОПВ рассматривается только в той области, где точки приема смещены в сторону падения гра- ницы. Используя новое представление годографа ОПВ отраженной волны (19) легко построить интерференционную обрабатываю- щую систему с двухкомпонентной направленностью – нелиней- ной и линейной. В шахтной сейсморазведке скорость определяется по годо- графу прямых волн. Направление суммирования регулируется изменением значения угла наклона отражающей границы. На вы- ходе обрабатывающей системы рассчитываются суммоленты в координатах t0, α. Положение максимумов на суммолентах дают искомые значения t0, α. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 45 1 – источник упругих волн; 2 – мнимый источник волн, относитель- но отражающей границы, залегающей под углом a к сейсмическому про- филю на эхо глубине h0 от срединной точки между источниками и прием- никами волн; 3 – точка приема волн; 4 – сейсмические лучи; 5 – годограф прямых волн в шахтной сейсморазведке; 6 – годограф отраженных волн. Рис. 5. Трансформированный вводом кинематической и ли- нейной поправок годограф ОПВ отраженных и пря- мых волн В отличие от метода регулируемого направленного приема МРНП [5], который использует линейную аппроксимацию не- большого участка годографа отраженных волн, предложенный способ обработки опирается на точную формулу годографа ОПВ отраженных волн. Расположение приемников по падению отражающей грани- цы в расстановке ОПВ обеспечивается применением фланговой системы сейсмических наблюдений, которая обычно использует- ся в шахтах. Для случая, когда точки приема смещены от точки возбуж- дения колебаний в сторону восстания границы, вместо сейсмо- грамм ОПВ формируются сейсмограммы общего пункта приема Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 46 (ОПП) из исходного массива сейсмических записей системы мно- гократных перекрытий. В соответствии с принципом взаимности [3] форма годографов при этом не изменится, а точки возбужде- ния волн будут расположены по падению отражающей границы относительно точки приема в расстановке ОПП. Выполненное исследование показывает, что обработка сей- смограмм ОПВ и ОПП на основе преобразованного годографа ОПВ отраженной волны (19) разделяет по времени прямые и от- раженные волны в ближней зоне. Учитывая рассмотренные выше преимущества способа ОПВ (ОПП) по сравнению с ОГТ в условиях ограниченной длины профиля и при наблюдениях в области выхода тектонического нарушения в горную выработку можно сказать, что способ ОПВ эффективнее. Остается один недостаток, который связан с большим раз- бросом точек отражения в сейсмограмме ОПВ (ОПП) относи- тельно точки отражения при совмещенных пунктах возбуждения и приема волн. Разброс точек отражения по наклонной отражающей грани- це при наблюдениях ОПВ определяется формулой: α α sin2 cos lh lhl ± =∆ . (20) Смещение имеет максимальное значение для горизонталь- ных границ (α = 0°), уменьшается для наклонных границ и пре- вращается в ноль для вертикальных границ (α = 90°). Причем смещение меньше для точек отражения, отстоящих от источника в сторону падения границы, чем в сторону восстания. Точки отражения в сейсмограмме ОГТ локализованы отно- сительно точки отражения при совмещении источника и прием- ника волн в срединной точке, соответствующее им смещение описывается формулой: 0 2 4 cossin h ll αα =∆ . Смещение имеет максимальное значение для границ, наклонных к линии профиля под углом α = 45° и превращается в Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 47 ноль для горизонтальных и вертикальных границ (α = 0°, α = 90°). Точки отражения в сейсмограмме ОПВ разбросаны сильнее по отражающей границе, чем в сейсмограмме ОГТ. Исследование функции смещения (20) показало, что в огра- ниченном диапазоне переменных точки отражения достаточно хорошо локализованы. По положению точек приема (возбуждения) этот диапазон ограничен расположением точек по падению границы. Углы наклона ограничены значениями от 45 до 90 градусов. Так как обрабатывается область наблюдений, ограниченная расположением точек наблюдения (приема) по падению границы, и с учетом аппроксимации реальной отражающей границы про- тяженными отрезками прямых наклонных линий можно не учи- тывать разброс точек отражения по этой отражающей границе при обработке сейсмограмм ОПВ (ОПП). В случае профильных наблюдений обработку способом ОПВ (ОПП) лучше выполнять в комплексе с обработкой спосо- бом ОГТ. Способ ОПВ позволяет принимать решения в отноше- нии сомнительных отражений (помеха, или целевое отражение), а также уточняет угол наклона отражающей границы. Суммоленты в случае профильных наблюдений рассчитываются в трех коор- динатах: t0, α и х. Дополнительным к поиску максимума призна- ком целевого отражения служит направление, вдоль которого прослеживаются отраженные волны. Это направление должно соответствовать углу наклона отражающей границы Фрагмент суммоленты по результатам профильных сейсми- ческих исследований на шахте «Червоноградская» показан на ри- сунке 6. Значения нормальных времен на суммоленте были пере- считаны в эхо глубины. Суммировались отраженные P волны, ко- торые наблюдаются на фоне интенсивных прямых S волн. В ин- тервале эхо глубин 120-200 м для угла наклона отражающей гра- ницы 30° прослежено целевое отражение. Лава, в которой про- гнозировались тектонические нарушения, еще не отрабатывалась. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 48 Рис. 6. Фрагмент суммоленты ОПВ по результатам обработ- ки данных профильных наблюдений МОГТ на шахте «Червоноградская» ГП «Львовуголь» Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 49 Обработка сейсмограмм ОПП на основе преобразованного годографа ОПВ отраженных волн была выполнена при обработке данных метода сейсмической локации (МСЛ) из забоя горной выработки на шахте ЧП «Горняк» в центральном Донбассе. Результаты обработки показаны на рисунке 7. На суммоленте ОПП, для которой значения нормальных времен были пересчитаны в эхо глубины, был найден максимум на эхо глубине 24 м для угла наклона отражающей границы 50°. Полученные значения были использованы для построения зоны тектонического нарушения «С». При последующей проход- ке горной выработки было встречено тектоническое нарушение 5-5, которое подтвердило сейсмический прогноз. Рис. 7. Результат обработки способом ОПП данных метода сейсмической локации на шахте ЧП «Горняк» (цен- тральный Донбасс) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013 50 Выводы Разработано новое представление годографа ОПВ (ОПП) отраженных волн для обработки шахтных сейсмических данных способом ОПВ (ОПП), который имеет следующие преимущества по сравнению со способом ОГТ: 1) повышается чувствительность обрабатывающей системы по отношению к углу наклона отражающей границы; 2) появляется возможность прогнозировать тектонические нарушения в ближней к горной выработке зоне; 3) в два раза повышается кратность суммирования, что по- вышает уровень полезных волн на фоне помех. Цифровая обработка способом ОПВ (ОПП) опробована на материалах шахтных сейсмических исследований с положитель- ным результатом. СПИСОК ССЫЛОК 1. Анциферов А. В. Теорія та практика шахтної сейсморозвідки [Текст] / А. В. Анциферов. –– Донецьк : ТОВ «АЛАН», 2003. –– 312 с. 2. Кенжин Б. М., Сухинина Е. В., Компанец А. И., Бородин Д. С. Сейсмические исследования угленосных пород для прогноза геологических неоднородностей угольных пластов. –– Науко- ві праці УкрНДМІ НАН України, Донецьк, 2009 –– № 5 (час- тина 1), С. 395––417. 3. Сейсморазведка [Текст]: справочник Т. 1, 2 : / Под ред. В. П. Номоконова. –– 2-е изд., перераб. –– М. : Недра, 1990. — 736 с. 4. Геофизические методы исследований [Текст] : учеб. пособие / В. К. Хмелевской, Ю. И. Горбачев, А. В. Калинин и др. ; под ред. Н. И. Селиверстова. КГПУ. –– Петропавловск- Камчатский: Университет, 2004. –– 232 с. 5. Гурвич, И. И. Сейсмическая разведка [Текст] : учеб. / И. И. Гурвич, Г. Н. Боганик ; –– М.: Недра, 1980, 551 с.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57134
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1996-885X
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:02:54Z
publishDate	2013
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
record_format	dspace
spelling	Анциферов, А.В. Сухинина, Е.В. 2014-03-04T10:16:31Z 2014-03-04T10:16:31Z 2013 Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема / А.В. Анциферов, Е.В. Сухинина // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 31-50. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57134 550.834:622.12 Показані недоліки способу загальної глибинної точки (ЗГТ) та переваги способу загального пункту збудження та прийому (ЗПЗ та ЗПП) в шахтній сейсморозвідці. Розроблено нове уявлення лінійного поздовжнього годографа ЗПЗ для цифрової обробки сейсмограм ЗПЗ. In article the drawbacks of common-depth-point method and the advantages of the method common-shot-point (reception) in underground seismic exploration are given. A new representation of the linear longitudinal hodograph CSP for digital seismograms CSP was developed. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема Geophysical Prediction of Coal Bed Tectonic Faults Closest to the Mine Working Area Based on Summing of Seismic Traces with Common Shot or Receiving Point Article published earlier
spellingShingle	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема Анциферов, А.В. Сухинина, Е.В.
title	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
title_alt	Geophysical Prediction of Coal Bed Tectonic Faults Closest to the Mine Working Area Based on Summing of Seismic Traces with Common Shot or Receiving Point
title_full	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
title_fullStr	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
title_full_unstemmed	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
title_short	Геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
title_sort	геофизический прогноз тектонических нарушений угольного пласта в ближней к горной выработке зоне на основе суммирования сейсмотрасс общего пункта возбуждения или приема
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57134
work_keys_str_mv	AT anciferovav geofizičeskiiprognoztektoničeskihnarušeniiugolʹnogoplastavbližneikgornoivyrabotkezonenaosnovesummirovaniâseismotrassobŝegopunktavozbuždeniâilipriema AT suhininaev geofizičeskiiprognoztektoničeskihnarušeniiugolʹnogoplastavbližneikgornoivyrabotkezonenaosnovesummirovaniâseismotrassobŝegopunktavozbuždeniâilipriema AT anciferovav geophysicalpredictionofcoalbedtectonicfaultsclosesttothemineworkingareabasedonsummingofseismictraceswithcommonshotorreceivingpoint AT suhininaev geophysicalpredictionofcoalbedtectonicfaultsclosesttothemineworkingareabasedonsummingofseismictraceswithcommonshotorreceivingpoint

Institution

Similar Items