Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания

Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания

Показана можливість пошуку порушення шахтного пласта з використанням тривалості сейсмічного імпульсу.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2011
Hauptverfasser: Тиркель, М.Г., Селяков, Б.И., Компанец, А.И., Базеева, Р.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2011
Schriftenreihe:Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99659
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания / М.Г. Тиркель, Б.И. Селяков, А.И. Компанец, Р.П. Базеева // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 99-107. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99659
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-996592025-02-10T01:43:33Z Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания Тиркель, М.Г. Селяков, Б.И. Компанец, А.И. Базеева, Р.П. Показана можливість пошуку порушення шахтного пласта з використанням тривалості сейсмічного імпульсу. Possibility of hunting mine seam discontinuity using seismic wavelet duration is shown. 2011 Article Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания / М.Г. Тиркель, Б.И. Селяков, А.И. Компанец, Р.П. Базеева // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 99-107. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99659 550.834:622.12 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Показана можливість пошуку порушення шахтного пласта з використанням тривалості сейсмічного імпульсу.
format Article
author Тиркель, М.Г.
Селяков, Б.И.
Компанец, А.И.
Базеева, Р.П.
spellingShingle Тиркель, М.Г.
Селяков, Б.И.
Компанец, А.И.
Базеева, Р.П.
Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet Тиркель, М.Г.
Селяков, Б.И.
Компанец, А.И.
Базеева, Р.П.
author_sort Тиркель, М.Г.
title Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
title_short Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
title_full Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
title_fullStr Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
title_full_unstemmed Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
title_sort использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate 2011
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99659
citation_txt Использование длительности сейсмического импульса для прогноза нарушенности угольного пласта методом сейсмического просвечивания / М.Г. Тиркель, Б.И. Селяков, А.И. Компанец, Р.П. Базеева // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 99-107. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv AT tirkelʹmg ispolʹzovaniedlitelʹnostiseismičeskogoimpulʹsadlâprognozanarušennostiugolʹnogoplastametodomseismičeskogoprosvečivaniâ
AT selâkovbi ispolʹzovaniedlitelʹnostiseismičeskogoimpulʹsadlâprognozanarušennostiugolʹnogoplastametodomseismičeskogoprosvečivaniâ
AT kompanecai ispolʹzovaniedlitelʹnostiseismičeskogoimpulʹsadlâprognozanarušennostiugolʹnogoplastametodomseismičeskogoprosvečivaniâ
AT bazeevarp ispolʹzovaniedlitelʹnostiseismičeskogoimpulʹsadlâprognozanarušennostiugolʹnogoplastametodomseismičeskogoprosvečivaniâ
first_indexed 2025-12-02T13:38:58Z
last_indexed 2025-12-02T13:38:58Z
_version_ 1850403967671992320
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 99 УДК 550.834:622.12 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА ДЛЯ ПРОГНОЗА НАРУШЕННОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА МЕТОДОМ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ Тиркель М. Г., Селяков Б. И., Компанец А. И., Базеева Р. П. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Показана можливість пошуку порушення шахтного пласта з використанням тривалості сейсмічного імпульсу. Possibility of hunting mine seam discontinuity using seismic wavelet duration is shown. В угледобывающей промышленности, как ни в какой другой сфере производства, рентабельность, технология, эффективность и безопасность труда зависят от геологических условий разра- ботки месторождений. Это предопределяется разнообразием и изменчивостью горно-геологических условий и вытекающими из них осложнениями при ведении эксплуатационных горных работ и состоянием техники безопасности. В последние годы в связи с повышением глубины разработки и осложнением горно-геологических условий добычи угля, обу- словленного отработкой участков угольных пластов с наличием разного типа геологических нарушений, внезапная встреча кото- рых резко снижает эффективность и безопасность ведения добыч- ных работ, возникла необходимость в детальной и надежной ин- формации об условиях залегания угольного пласта и вмещающих пород, наличия и характера геологических нарушений, их типов и параметров в массиве горных пород. Повышение достоверности и надежности прогноза геологи- ческой нарушенности углепородного массива и зон, опасных по Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 100 выделению метана, возможно при использовании геофизических методов. Масштабное изучение зон геологической нарушенности, а также исследование их физических характеристик средствами геофизики, позволит значительно повысить безопасность и эффек- тивность разработки угольных месторождений на основе исполь- зования геофизических методов прогнозирования горно- геологических условий отработки угольных пластов. Анализ и оценка разрешающей способности методов шахт- ной геофизики показывает, что даже наиболее эффективные ме- тодики нуждаются в безотлагательном последующем развитии и обобщении. Главным направлением исследований является раз- работка критериев определения типа и параметров нарушений, что позволит разделять аномалии разной природы и получать прогнозную информацию с необходимой для угледобывающей промышленности детальностью. При трассировании и оконтуривании разрывных нарушений, подсеченных горными работами, используется оценка изменения кинематических, динамических и спектральных параметров про- ходящих сейсмических волн [1 – 3]. При этом предполагается, что лучи просвечивания проходят как через область нарушения, так и через «чистый», ненарушенный участок. Однако, в случае распространения разрывного нарушения вдоль всего профиля ис- следования, то есть когда все или большая часть сейсмических лучей проходят только через разрывное нарушение, выявление его обычными методами обработки и интерпретации [4] зачастую проблематично. На рис. 1 приведен план горных работ по лаве 1049 шахты «Днепровская». Указанными методами нарушение было выявлено частично. Однако, при ведении горных работ за- фиксированы многочисленные разрывные нарушения по всей длине лавы. Из этого следует, что необходим дополнительный способ обработки результатов сейсморазведки. Идея предлагаемого способа заключается в использования того факта, что глубина проникновения в отражающий слой пре- ломленной волны превышает амплитуду разрывных нарушений. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 101 Рис. 1. План горных работ по лаве 1049 шахты «Днепров- ская». Знаком ● обозначено положение нарушения, рассчитанное предлагаемым способом, I - зона рас- пространения тектонической нарушенности с ампли- тудой смещения выше мощности пласта по геофизи- ческим данным При используемых в шахтной сейсморазведке частотах 50- 200 Гц и соответствующих длинах волны – от 10 м и выше сейс- мический импульс практически не “чувствует” мелкие и средние тектонические нарушения. Типичный одиночный импульс пре- ломленной волны представлен на рис. 2 а. Если имеются две преломляющие границы, распложенные по обе стороны от угольного пласта и расстояние от которых до пласта не сильно отличается, преломленные волны интерфери- руют, и длительность сигнала увеличивается (рис. 2 б). Зная гео- метрию залегания угольного пласта и длительность исходного сейсмического импульса (который практически совпадает с им- пульсом 2 а) можно оценить длительность интерференционного импульса 2 б. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 102 Рис. 2. Примеры сейсмических импульсов: а – одиночный импульс; б - интерференция двух импульсов, пре- ломленных на верхней и нижней отражающих грани- цах; в - интерференция трех преломленных импуль- сов; г - хаотичный импульс, присущий многочислен- ным нарушениям Теперь рассмотрим регистрируемый сигнал при наличии нарушения (рис. 3). Рис. 3. Распространение сейсмических волн при наличии нарушения Поскольку залегание угольного пласта и вмещающих пород весьма неоднородно ограничимся приближенным рассмотрением при помощи геометрической акустики. В рассматриваемой гео- метрии преломленная волна Р1 (рис. 3), распространяющаяся в верхнем отражающем слое практически не “чувствует” наруше- ние (будет в дальнейшем распространяться как обычная прелом- ленная волна Р, поскольку попадает в ту же среду) и регистри- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 103 руемый сигнал будет аналогичным представленному на рис. 2 а. Распространение преломленной волны невозможно в слое, в ко- тором отношение мощности слоя к длине волны меньше 0.2 (т.е. глубина проникновения преломленной волны в слой, больше ве- личины смещения нарушения). Другими словами, преломленная волна, распространяющаяся в нижнем отражающем слое Р2, раз- деляется границей на две волны. В нижней части слоя Р2 волна будет продолжать двигаться как преломленная волна Р2 и даст увеличение длительности импульса так же как и на рис. 2 б. В верхней части слоя Р2 преломленная волна Р2 превратится в пря- мую волну Р3 со скоростью, присущей вешележащей среде. По- скольку в этом слое скорость значительно ниже скорости в отра- жающем горизонте, то регистрируемый импульс будет значи- тельно длиннее, чем на рис. 2 б (см. рис. 2 в) за счет интерферен- ции трех волн. Таким образом, длительность регистрируемого импульса свидетельствует о наличии нарушения. Если удается выявить момент вступления t верхней части нижней головной волны, то легко рассчитать расстояние до нарушения. Одним из способов выделения момента вступления волны Р3 может быть следующий: записывается форма и длительность исходного сейсмического импульса недалеко от пункта возбуж- дения, создается «маска» этого импульса, нормируется по началу выделенного пакета волн на сейсмотрассе а затем последователь- но вычитается из пакета до проявления волны Р3. При известном t расстояние х от пункта приема до наруше- ния по линии пункт возбуждения – пункт приема можно вычис- лить по формуле: 1 1 1 )(11/ VV SVtV VVV Stx k k kk − −⋅⋅ =      −      −= где S – расстояние по трассе, м; Vк – кажущаяся скорость преломленной Р волны, м/с; V1 – скорость прямой Р3 волны, м/с. К сожалению, рассчитать расстояние до нарушения возмож- но только при единичном нарушении, однако, если сигнал длите- лен (длиннее, чем на рис. 2 б) и хаотичен (рис. 2 г) это свидетель- ствует о наличии множественных нарушений. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 104 К, примеру, при исследовании на наличие нарушения в лаве 1049 шахты «Днепровская» (рис. 1) сигналы типа 2 в приходили из пунктов возбуждения 7, 16 и 27 к сейсмоприемникам 13, 14 и 14 соответственно. Знаком ● отмечены расчетные точки полож е- ния нарушения. Все остальные сигналы были типа 2 г, что свиде- тельствует о наличии неоднократных нарушений. Если аппрок- симировать полученные точки положения нарушения прямой ли- нией, то её положение приблизительно совпадет с положением нарушений. На поле лавы 1086 той же шахты (рис. 4) этим методом вы- делен сектор, очерченный прямыми линиями, где наблюдается нарушение, и его рассчитанное положение. Рис. 4. Результаты расчетов предлагаемым методом поло- жения нарушения на поле лавы 1086 На рис. 5 приведены результаты отработки угольного пласта в 113-й лаве шахты «Должанская-Капитальная», совпадающие с геофизическим прогнозом при стандартной обработке данных. Для этой же лавы (рис. 6) без расчетов простой визуальный ана- лиз сейсмограмм на основе предлагаемого метода позволяет ука- зать область наличия геологических нарушений. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 105 Рис. 5. Результаты отработки угольного пласта в 113-й лаве шахты «Должанская-Капитальная»: 1 - частичный размыв угольного пласта; 2 - зона ослабленных тре- щиноватых пород и угля при максимальном расщеп- лении пласта; 3 - расщепление пласта Рис. 6. Зона нарушений в плане лавы 113 шахты «Должан- ская-Капитальная» по визуальному анализу сейсмо- грамм на основе предлагаемого метода На рис. 7 и рис. 8 сравниваются результаты обработки дан- ных в 18-й западной лаве шахты им. А. Ф. Засядько стандартны- ми методами и предложенным способом. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 106 Рис. 7. Результаты сейсморазведочных работ в 18-й запад- ной лаве шахты им. А. Ф. Засядько: 1 – зона тектони- ческой нарушенности; 2 – изменение физических свойств углевмещающего массива Рис. 8. Положение нарушения (знак ●) в 18-й западной лаве шахты им. А. Ф. Засядько, рассчитанное предложен- ным способом Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011 107 Таким образом, можно сделать вывод о том, что предложен- ный метод обработки сейсмических данных может быть допол- нением к уже существующим а, в некоторых случаях, единствен- ным методом, позволяющим получить необходимые данные о наличии тектонических нарушений углепородного массива при подземной отработке угольных пластов. Комплексная обработка и интерпретация материалов шахт- ных геофизических работ различными методами, позволит повы- сить точность и достоверность применяемых методов прогноза, а также избежать неоднозначности интерпретации полученных ре- зультатов. Использование материалов геофизического прогноза позволит уменьшить непроизводительные затраты при проходке горных выработок, а также повысить безопасность ведения гор- ных работ в результате заблаговременного применения меро- приятий при подходе к зонам тектонической нарушенности. СПИСОК ССЫЛОК 1. Тиркель М.Г., Глухов А.А. Теоретическое обоснование ново- го способа описания аномалий при сейсмическом прогнозе строения горного массива // Зб. наукових праць “Проблеми гірського тиску”. – Донецьк: ДонНТУ, 2004. – № 11. – С.29 – 41. 2. Азаров Н.Я., Анциферов А.В., Тиркель М.Г., Компанец А.И. Применение шахтной сейсморазведки для прогноза малоам- плитудной тектонической нарушенности угольных пластов // Науковий вісник Національного гірничого університету, № 11, Дніпропетровськ, 2007. С. 56 – 62. 3. Азаров Н.Я., Тиркель М.Г., Компанец А.И., Анциферов А.В. Использование амплитудно-частотных характеристик упру- гих волн для прогноза геологических неоднородностей угольных пластов // Зб. наукових праць “Проблеми гірського тиску”. – Донецьк: ДонНТУ, 2008. – № 16. – С. 5 – 25. 4. Анциферов А.В. Теория и практика шахтной сейсмораз- ведки. – Донецк: ООО “Алан”, 2003. – 311 с.

Ähnliche Einträge