Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов
У цій роботі на прикладі оброблення результатів сейсмічних досліджень пласта с₁₀в у лаві № 1086 на шахті «Дніпровська» доведена доцільність використання дифрагованих хвиль для прогнозу структури масиву гірських порід. In this paper by the case study of seismic exploration data processing for the sea...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2015
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99572 |
| 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: | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов / А.А. Глухов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 79-87. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860223451377172480 |
|---|---|
| author | Глухов, А.А. |
| author_facet | Глухов, А.А. |
| citation_txt | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов / А.А. Глухов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 79-87. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | У цій роботі на прикладі оброблення результатів сейсмічних досліджень пласта с₁₀в у лаві № 1086 на шахті «Дніпровська» доведена доцільність використання дифрагованих хвиль для прогнозу структури масиву гірських порід.
In this paper by the case study of seismic exploration data processing for the seam с₁₀в in No. 1086 longwall of Dneprovskaya Mine paracticability of using diffracted waves to predict the structure of rock mass has been proved.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:19:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
79
УДК 550.834:622.12
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИФРАГИРОВАННЫХ ВОЛН ДЛЯ
ПРОГНОЗА ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Глухов А. А.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У цій роботі на прикладі оброблення результатів сейсміч-
них досліджень пласта с10
в у лаві № 1086 на шахті «Дніпровсь-
ка» доведена доцільність використання дифрагованих хвиль для
прогнозу структури масиву гірських порід.
In this paper by the case study of seismic exploration data pro-
cessing for the seam с10
в in No. 1086 longwall of Dneprovskaya Mine
paracticability of using diffracted waves to predict the structure of
rock mass has been proved.
Среди методов прогноза малоамплитудной тектонической
нарушенности угольных пластов подземная сейсморазведка
наиболее результативна. Однако основной проблемой метода яв-
ляется выделение волновых пакетов, несущих информацию о
геологических нарушениях [1,4]. Как правило, это отраженные
волны, которые в сложных горно-геологических условиях, а так-
же в условиях локальных геологических аномалий малого разме-
ра, составляют недостаточную для проведения эффективного
анализа часть сейсмического поля. Вследствие этого надежность
метода не отвечает требованиям современного производства.
В качестве решения проблемы предлагается использовать
закономерности формирования и распространения дифрагиро-
ванных волн. Теоретические основы подхода были опубликованы
ранее [2, 3].
В данной работе пример практического использования ме-
тода рассмотрен для участка угольного пласта с10
в в 1086 лаве на
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
80
шахте «Днепровская» ОАО «Павлоградуголь» в западном Дон-
бассе.
Основной задачей исследований было определение степени
тектонической нарушенности угольного пласта в 1086 лаве.
Угольный пласт с10
в мощностью от 0,9 м до 1,1 м разбит мелкими
(до 0,5 м) и малоамплитудными (от 1,1 м до 7,5 м) тектонически-
ми нарушениями, которые были вскрыты при проходке горных
выработок. В 1086 сборном штреке вскрыта серия мелких поло-
гих надвигов с амплитудой смещения 0,4 м и сброс с амплитудой
2,6 м. В 1086 сборном штреке были встречены крутопадающие
взбросы и сбросы с амплитудой смещения от 1,1 м до 4,8 м.
В зонах тектонических нарушений с такими параметрами
можно ожидать наличие резких акустических границ в самом
угольном пласте и во вмещающих породах.
Поставленная задача была решена с использованием прохо-
дящих и отраженных сейсмических волн. Отделом эколого-
геофизических исследований (ОЭГИ) УкрНИМИ НАНУ были
выполнены исследования методом сейсмического просвечивания
(МСП) и методом общих глубинных точек (ОГТ).
Для возбуждения и приема сейсмических волн в угольном
пласте были пробурены шпуры глубиной от 0,3 м до 0,5 м с ша-
гом 15 м. Участок исследований МСП и МОГТ показан на выко-
пировке с плана горных выработок на рисунке 1. Исследования
МОГТ выполнены в одной выработке, в 1086 бортовом штреке.
Волны возбуждались ударами тампера весом 8 кг по метал-
лической штанге. Для приема волн были использованы одноком-
понентные высокочастотные электромагнитные датчики.
Направленность возбуждения и приема совпадает с Y направле-
нием (перпендикулярно оси горной выработки и вдоль пласта).
Для регистрации волн использовалась портативная 12 канальная
накапливающая сейсмостанция, разработанная в УкрНИМИ. В
каждой точке возбуждения было выполнено 20 ударов.
На сейсмических записях не были обнаружены каналовые
волны. На записях МСП видны продольные P и поперечные S
волны. Скорость P волн изменяется от 2,0 м/с до 2,6 м/с, скорость
S волн – от 1,3 м/с до 1,65 м/с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
81
На исходных записях МОГТ видны только прямые S волны
со скоростью 1,5 м/с. Амплитуда Р волн почти не превышает фон
помех. Типичная сейсмограмма МОГТ показана на рисунке 2.
1 – тектонические нарушения, встреченные горными выра-
ботками;
2 – профиль МОГТ;
3 – крайние лучи МСП
Рис. 1. Участок сейсмических исследований пласта с10в в
1086 лаве на шахте «Днепровская»
Рис. 2. Типичная сейсмограмма МОГТ в 1086 бортовом
штреке пласта с10
в на шахте «Днепровская»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
82
Обработка по классической схеме была выполнена ОЭГИ
отдельно для P и S волн, которые распространяются по вмещаю-
щим породам вдоль угольного пласта. Для построения способом
окружностей отражающих границ на плане пласта рассматрива-
лись итоговые разрезы без миграции.
Глубинные разрезы МОГТ показаны на рисунке 3. На разре-
зах были выделены оси синфазности волн, которые рассматрива-
лись как отражения от границ в угольном пласте и в непосред-
ственной кровле и почве пласта.
Рис. 3. Разрезы МОГТ в 1086 бортовом штреке пласта с10
в на
шахте «Днепровская»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
83
Пологая часть оси синфазности волн 2-2 на разрезе S волн
больше похожа на отражение от гладкой акустической границы.
Существует вероятность того, что было получено отражение S
волн, поляризованных в горизонтальной плоскости, от литологи-
ческой границы на контакте обводненных песков палеогенового
возраста и пород карбона на вертикальном разрезе.
Отражения 3-3 представлены только Р волнами, так как лу-
чи отраженных Р волн подходят к датчикам в направлении близ-
ком к Y. Эти отражения прослежены на коротком интервале и в
начальной части профиля отсутствуют. Отражения 4-4 на разрезе
Р волн представлены S волнами, которые распространяются
вдоль бортового штрека 1086 и отражаются от зоны выхода тек-
тонических нарушений в горную выработку. Отражения 5-5 по-
лучены, скорее всего, от противоположной горной выработки,
1086 сборного штрека, что говорит об отсутствии значительных
нарушений пласта на участке исследований МОГТ.
В процессе совместной интерпретации результатов МОГТ и
МСП было установлено положение зон тектонических наруше-
ний 1-1, 2-2 и 3-3, что показано на рисунке 4.
Переобработка результатов сейсмических работ по методике
построения изображений на основе учета дифрагированных волн
проводилась в два этапа. На первом этапе был промоделирован
процесс распространения сейсмических колебаний в углепород-
ном массиве с тектоническим нарушением предполагаемой апри-
ори конфигурации. Результаты моделирования были обработаны
по схеме учета дифрагированных волн [2, 3] с целью получения
теоретических сейсмических изображений модели (см. рис. 5 и
рис. 6).
На втором этапе проводилась непосредственно переобра-
ботка материалов сейсмических наблюдений программным ком-
плексом. В качестве исходной информации по ш. «Днепровская»
было использовано 20 файлов 12-канальных сейсмограмм в фор-
мате I4. На начальном этапе стандартными методами [4] был
проведен анализ распределения информативных параметров в
плоскости исследуемого участка: максимума модуля амплитуды
(ММА), скорости ММА, характерной частоты в спектре сигнала
(для открытого канала) и других параметров, а также для соот-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
84
ношений между этими параметрами в отдельных скоростных ок-
нах. Были определены информативные значения характерной ча-
стоты (200 Гц), скорости ММА (2400 м/с).
1 – профиль МОГТ;
2 – зоны тектонических нарушений по данным сейсмораз-
ведки МОГТ;
3 – крайние лучи МСП;
4 – зона тектонических нарушений с амплитудой смещения,
превышающей мощность пласта по данным сейсморазведки
МСП;
5 – зона тектонических нарушений с амплитудой меньшей
мощности пласта
Рис. 4. Подтверждение геофизического прогноза тектониче-
ской нарушенности пласта с10
в горными работами в
1086 лаве на шахте «Днепровская»
Далее переобработка проводилась по алгоритмам использо-
вания дифрагированных волн. Последовательно использовались
процедуры автоматического регулирования уровня записи (АРУ),
нормирования (при необходимости), полосовой фильтрации при
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
85
базовом значении 200Гц, миграции до суммирования с использо-
ванием скоростей миграции от 2100м/с до 2700м/с. В результате
было получено итоговое сейсмическое изображение тектониче-
ского нарушения (рис. 7).
Рис. 5. Типичная схема расчетной модели для лавы 1086
пласта с10
в шахты «Днепровская». Нарушение 1-1
Рис. 6. Теоретическое сейсмическое изображение тектони-
ческого нарушения 1-1 для модели участка лавы
1086 угольного пласта с10
в на ш. «Днепровская»
Прогноз был подтвержден результатами проходки 1086 раз-
резной печи, которая была пройдена через два года после выпол-
нения сейсмических исследований (рис. 8). На расстоянии 126 м
и 129 м от 1086 бортового штрека были встречены два сброса с
амплитудами смещения 0,8 м и 0,92 м. Сбросы падают под угла-
Нарушение
1-1
24СП ПВ
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
86
ми 65 0 и 70 0. На расстоянии от 134 м до 138 м от 1086 бортового
штрека были вскрыты три тектонические трещины с амплитуда-
ми смещения 0,4 м, 0,06 м и 0,09 м.
Рис. 7. Сейсмическое изображение реального тектоническо-
го нарушения 1-1 на участке лавы 1086 угольного
пласта с10
в ш. «Днепровская»
Рис. 8. Результат проходки лавы 1086 пласта с10
в совмещен-
ный с изображением реального тектонического
нарушения 1-1
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
87
Таким образом, реализованные в алгоритмах обработки ре-
зультатов сейсмических экспериментов положения теории ис-
пользования дифрагированных волн для прогноза структуры мас-
сива горных пород доказывают свою работоспособность.
Данная работа выполнена в рамках НИР «Розробка теорети-
чних основ застосування дифрагованих хвильових полів для про-
гнозу структури масиву гірських порід методом сейсмічної лока-
ції», проводимой УкрНИМИ по заказу НАН Украины.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Анциферов А. В. Математическое моделирование в шахтной
сейсморазведке / А. В. Анциферов, Глухов А. А. – Киев: Нау-
кова думка, 2012. – 255 с.
2. Глухов А. А. О перспективных методах прогноза геологичес-
ких аномалий методами шахтной пластовой сейсморазведки /
Глухов А. А., Бородин Д. С. // Наукові праці УкрНДМІ НАН
України: зб. наук. пр. – Донецьк, 2012.– №11.– С. 210-218
3. Глухов А. А. Об использовании миграции до суммирования
при построении сейсмических изображений углепородных
массивов методами пластовой сейсморазведки / Глухов А. А.,
Бородин Д. С. // Наукові праці УкрНДМІ НАН України: зб.
наук. пр. – Донецьк, 2014. – № 14. – С. 376 – 383
4. Анциферов А. В. Теория и практика шахтной сейсморазведки.
– Донецк: ООО “Алан”, 2002. – 312 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99572 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:19:04Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Глухов, А.А. 2016-04-30T13:35:56Z 2016-04-30T13:35:56Z 2015 Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов / А.А. Глухов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 79-87. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99572 550.834:622.12 У цій роботі на прикладі оброблення результатів сейсмічних досліджень пласта с₁₀в у лаві № 1086 на шахті «Дніпровська» доведена доцільність використання дифрагованих хвиль для прогнозу структури масиву гірських порід. In this paper by the case study of seismic exploration data processing for the seam с₁₀в in No. 1086 longwall of Dneprovskaya Mine paracticability of using diffracted waves to predict the structure of rock mass has been proved. Данная работа выполнена в рамках НИР «Розробка теоретичних основ застосування дифрагованих хвильових полів для прогнозу структури масиву гірських порід методом сейсмічної локації», проводимой УкрНИМИ по заказу НАН Украины. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов Using diffracted waves to predict coal seam faults Article published earlier |
| spellingShingle | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов Глухов, А.А. |
| title | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| title_alt | Using diffracted waves to predict coal seam faults |
| title_full | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| title_fullStr | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| title_full_unstemmed | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| title_short | Использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| title_sort | использование дифрагированных волн для прогноза тектонических нарушений угольных пластов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99572 |
| work_keys_str_mv | AT gluhovaa ispolʹzovaniedifragirovannyhvolndlâprognozatektoničeskihnarušeniiugolʹnyhplastov AT gluhovaa usingdiffractedwavestopredictcoalseamfaults |