DE1174519B

DE1174519B - Reflexionsseismisches Verfahren zur Ermittlung von Verwerfungen und Stoerungen in Lagerstaetten und Schichten unter Tage

Info

Publication number: DE1174519B
Application number: DES78369A
Authority: DE
Inventors: Theodor Krey
Original assignee: Seismos GmbH
Current assignee: Seismos GmbH
Priority date: 1962-03-07
Filing date: 1962-03-07
Publication date: 1964-07-23
Also published as: US3352375A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: G Ol c

Deutsche Kl.: 42 c-42

Nummer: 1174519

Aktenzeichen: S 78369IX b / 42 c

Anmeldetag: 7. März 1962

Auslegetag: 23. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung von Verwerfungen und Störungen in flächenhaft ausgebildeten, geringmächtigen Lagerstätten und Schichten unter Tage, insbesondere in Kohleflözen. Die Lösung der Aufgabe soll auf reflexionsseismischem Wege erfolgen und besonders für den Kohlebergbau geeignet sein.

Für die direkte Erfassung von Störflächen mit geringer Versetzung im Kohlebergbau ist die normale Untertage-Reflexionsseismik, die mit Körperwellen arbeitet, wenig geeignet, da die Störungsflächen meist keinen genügenden Geschwindigkeits- oder Dichtekontrast aufweisen.

Hingegen bietet sich die Verwendung von Grenzschichtwellen als eine Möglichkeit an, wenn man für die Führung derartiger Wellen die Kohleflöze selbst benutzt. Die Dichte und die Elastizität der Flöze unterscheiden sich im allgemeinen merklich von denen des Nebengesteins, so daß in den Flözen geführte Wellen, sogenannte Grenzschichtwellen, sich gut entwickeln können. Derartige Grenzschichtwellen werden an Störflächen, an denen das Flöz um seine ganze Mächtigkeit oder um einen wesentlichen Prozentsatz derselben versetzt wird, gut reflektiert. Aus der zeitlichen Beobachtung der Grenzschichtwellen durch an sich bekannte seismische Registrierungen ist es daher möglich, von einem Untertageabbau her Störungen rechtzeitig zu erkennen, bevor der Abbau an die Störung herangekommen ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß unter den möglichen Grenzschichtwellen eine Art besonders gut geeignet ist, um derartige Reflexionen zu erkennen. Diese Wellenart weist eine starke Bewegungskomponente auf, die senkrecht zum Flöz und symmetrisch zur Flözmitte verläuft. Erfindungsgemäß wird daher als Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, durch das zu untersuchende Flöz in Flözrichtung verlaufende symmetrische Grenzschichtwellen hindurchzuschicken und die an Flözverwerfungen und -Störungen reflektierten Wellen zu registrieren und auszuwerten.

Es ist ein weiteres Merkmal dieser Erfindung, die seismische Energiequelle so anzuordnen, daß die symmetrische Grenzschichtwelle besonders gut erzeugt wird. Zu dem Zweck wird die Energiequelle, z. B. Hammerschlag oder Sprengungen, in der Mitte des Flözes angebracht. Um die symmetrische Grenzschichtwelle von den übrigen Störwellen unterscheiden zu können, werden die Geophone vorzugsweise paarweise in der Nähe der Oberkante und Unterkante der Grenzfläche angebracht. Zweckmäßig sollen dabei die Geophonachsen senkrecht zur Flöz-

Reflexionsseismisches Verfahren zur
Ermittlung von Verwerfungen und Störungen
in Lagerstätten und Schichten unter Tage

Anmelder:

SEISMOS G. m. b. H.,
Hannover, Wilhelm-Busch-Str. 4

Als Erfinder benannt:
Theodor Krey, Hannover

grenzfläche stehen und die Geophonachsen der an der unteren Begrenzung des Flözes angeordneten Geophone denen an der oberen Begrenzung des Flözes entgegengesetzt gerichtet sein.

Dabei empfiehlt es sich, ein Geophon von der oberen Begrenzung des Flözes mit einem darunter befindlichen Geophon von der unteren Begrenzung des Flözes zusammen an einen der seismischen Verstärker zu legen. Es kann aber auch eine Gruppe von Geophonen, die in der Nähe der oberen Begrenzungsfläche angebracht ist, zusammengesehaltet werden mit einer entsprechenden gegenüberliegenden Gruppe von der unteren Grenzfläche des Flözes. Durch diese Schaltungsanordnung wird die erwähnte symmetrisehe Grenzschichtwelle verstärkt, während eventuelle störende Körperwellen oder asymmetrische Grenzschichtwellen ausgelöscht werden.

Außerdem kann man auch die an der oberen und unteren Flözbegrenzung senkrecht zum Flöz aufgestellten Geophone mit ihren Achsen in gleicher Weise gerichtet anbringen und dann die Geophone der oberen Grenzfläche umgekehrt polen wie die der unteren. Man erzielt dadurch die gleiche Wirkung wie die der vorhergehenden Anordnung.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Das Kohleflöz 1 ist in das härtere Gestein 2 eingebettet. In der Mitte des Flözes befindet sich die Energiequelle 3. An der oberen Grenze des Flözes sind zwei Geophone 4 angebracht, deren Achsen nach oben gerichtet sind, während an der unteren Flözbegrenzung, gegenüber den Geophonen 4, zwei weitere Geophone 5 angebracht sind, deren Achsen nach unten weisen. Alle vier Geophone sind durch das zweiadrige Kabel 6 zusammengesehaltet. Das Kabel 6 führt zu dem zugehörigen Verstärker 7 der seismischen Registrier-

409 637/135

apparatur, mit der die Erschütterung aufgezeichnet wird. Weitere derartige Geophongruppeh und ihre Verkabelung sind durch 4', 5', 6' angedeutet. Bei 8 ist eine Verwerfung angezeigt, welche das Flözl in die neue Lage 1' bringt und die erzeugte Gre.nzschichtwelle reflektiert. Es ist angenommen, daß die Strecke zwischen 4', 5' einerseits und 8 andererseits noch nicht aufgefahren ist.

Der Grundgedanke der Erfindung ist aus der Zeichnung leicht erkennbar. Bei 3 wird eine seismische Erschütterung erzeugt, die besonders die symmetrische Grenzschichtwelle anregt. Die vertikale Komponente dieser Grenzschichtwelle ist besonders groß im oberen und unteren Flözrand. Sie wird hier durch die Geophonpaare 4 und 5 und 4' und 5' registriert. Genauso vorteilhaft wird auch die von der Verwerfung 8 reflektierte Grenzschichtwelle registriert;

Hingegen werden Iongjtudinale und transversale Körperwellen offenbar von den Geophonanordnun- ao gen nicht registriert. Das gleiche gilt für Körperwellen, die von flözparallelen Flächen oberhalb und unterhalb des Flözes reflektiert werden.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung gemäß der Erfindung ist vorzüglich geeignet, an Verwerfungen oder Störungen reflektierte, im Flöz geführte Grenzschichtwellen zu registrieren, ohne daß die Aufnahme durch anders geartete Wellen gestört wird.

Wenn auch die vorbeschriebene Meßmethode auf den konkreten Fall eines Kohleflözes ausgerichtet und dargestellt ist, so soll jedoch die Erfindung nicht auf ein Kohleflöz oder Kohlelagerstätten beschränkt sein. An die Stelle eines Kohleflözes kann jede geringmächtige, flächenartige Einlagerung in einem sonst nahezu homogenen Gebirge treten, die sich bezüglich ihrer Dichte oder Elastizität vom Nebengebirge unterscheidet.

Claims

Patentansprüche:

1. Reflexionsseismisches Verfahren zur Ermittlung von Verwerfungen und Störungen in geringmächtigen, flächenhaft ausgebildeten Lagerstätten und Schichten unter Tage, insbesondere in Kohleflözen, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Flöz in Flözrichtung verlaufende symmetrische Grenzschichtwellen hindurchgeschickt und die an Verwerfungen oder Störungen reflektierten Wellen registriert und ausgewertet werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle zur Erzeugung der symmetrischen Grenzschichtwellen in der Flözmitte zwischen Hangendem und Liegendem angeordnet ist.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schallaufnehmenden Geophone paarweise an der Ober- und Unterkante des Flözes angebracht werden.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geophonachsen senkrecht zur Flözrichtung stehen und daß die an der Flözoberkante angeordneten Geophone entgegengesetzt zu den Geophonen an der Flözunterkante gerichtet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Geophon von der Flözoberkante mit einem Geophon von der Flözunterkante zu einem Geophonpaar zusammengeschaltet wird oder daß Gruppen solcher Geophonpaare zusammengeschaltet und an einen Verstärker gelegt werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen aller Geophone senkrecht zur Flözrichtung stehen und alle Geophone gleichgerichtet sind, daß jedoch jeweils ein Geophon der Unterkante mit einem der Flözoberkante entgegengesetzt gepolt zusammengeschaltet und an einen Verstärker gelegt wird bzw. Gruppen solcher entgegengesetzt gepolter Geophonpaare zusammengeschaltet und an einen Verstärker gelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen