Sposób okreslania ciaglosci grubosci i elementów strukturalno- -tektonicznych warstw skalnych, zwlaszcza pokladów weglowych, oraz tuklad do stosowania tego sposobu i 2 Przedmiotem wynalazku jest sposób jakoscio¬ wego i ilosciowego okreslania ciaglosci grubosci i elementów strukturalno-tektonicznych warstw skalnych, zwlaszcza pokladów weglowych, oraz uklad do stosowania tego sposobu. 5 Znany jesit odbiciowe sejsmiczny sposób okres¬ lania dyslokacji i zaburzen w , plaszczyznach warstw skalnych, zwlaszcza w chodnikach weglo¬ wych o mniejszej grubosci za pomoca fal gra- l0 nicznych, które powstaja i przemieszczaja sie na granicy pokladu weglowego ze stropem i spagiem.Przy falach tego rodzaju, skladowe ruchu drgaja prostopadle do plaszczyzny chodnika wegdowego, równolegle do kierunku strumienia glównego fal 15 i symetrycznie wzgledem srodka pokladu weglo¬ wego. Wzbudzenie fal granicznych nastepuje w srodku pokladu weglowego, na skutek czego po¬ wstaja fale rodzaju symetrycznego. Przy dalszym rozwijaniu opisanego sposobu stwierdzono, ze do 20 rejestrowania i oceniania wyników pomiaru moz¬ na stosowac równiez nie symetryczne fale gra¬ niczne. Zródlo wzbudzenia dla fal tego rodzaju jest usytuowane ekscentrycznie w jednej z plasz¬ czyzn podzialowych. 25 Przy obu wymienionych sposobach geofony umieszcza sie przy plaszczyznach granicznych po¬ kladu weglowego a rejestracje skladowych ruchu przeprowadza sie za pomoca par geofonów, które sa umieszczone w dwóch poziomach i sa parami *° sprzezone wzgledem pokladu weglowego oraz spolaryzowane w przeciwfazie.Wyniki ustalen odnosnie dyslokacji tektonicz¬ nych, uzyskanych za pomoca wymienionych spo¬ sobów, objete sa analiza statystyczna, przy czym prawdopodobienstwo- poprawnosci wyników wy¬ nosi 60 procent. Stosowanie sposobu odbiciowo sejsmicznego ograniczone jest jedynie do zakresu glebokosci 100 razy wiekszej od grubosci pokladu weglowego. Dalszym ograniczeniem stosowania te¬ go sposobu jak wynika z doswiadczen, jest to, ze nachylenie dyslokacji tektonicznej w stosunku do plaszczyzny pokladu weglowego musi wynosic wiecej niz 30 stopni aby uzyskac odbicie mozliwe do zarejestrowania. Odbicia od dyslokacji których kat jest mniejszy niz 30 stopni sa malo wyrazne.Dalsza wada wymienionych sposobów jest to, ze nie zawsze uzyskuje sie wyrazne odbicie fal, które czasami zaklócane sa przez skomjplifcowane zjawiska interferencji, powstajace w parami sprzezonych i spolaryzowanych przeciwfazowo geofonach na skutek strat fazowych fal granicz¬ nych, które przebiegaja w stropie i w spagu po¬ kladu weglowego po torach o róznych dlugos¬ ciach, uwarunkowanych nachyleniami dyslokacji tektonicznej. Przez utrudnione ustalenie faz fal odbitych obnizona zostaje dokladnosc okreslenia polozenia elementu odbijajacego w przestrzeni.Jako wartosc srednia bledu okreslenia, polozenie elementu odbijajacego w stosunku do glebokosci 82 043s 81 OM 4 podaje sie blad wiekszy lub równy ± 10—.15 pro¬ cent.Oba wymienione sposoby nadaja sie jedynie do mierzenia pokladów weglowych o malej grubosci.W przypadkach grubszych pokladów weglowych, które nie umozliwiaja równoczesnego dostepu do stropu i spagów w celu osadzenia par geofonów bezposrednio z chodnika, co odnosi sie do pokla¬ dów weglowych grubszych miz 3 metry, wymie¬ nione sposoby nie moga byc stosowane.Celem wynalazku jest usuniecie wyzej wymie¬ nionych wad.Cel ten uzyskano wedlug wynalazku którego istota polega na tym, ze w obszarze srodkowym grubosci pokladu weglowego umieszcza sie w wieloladunkowej bazie strzalowej ladunki w linii, która z kierunkiem strumienia glównego fali po¬ przecznej .tworzy kat 45°—'135°, przy czym przez równoczesne odpalanie ladunków na granicy ze stropem i na granicy ze spagiem wzbudza sie zwierciadlanie symetryczne wzgledem srodka gru¬ bosci pokladu weglowego skutek przeciwnie skierowanych faz tych fal po¬ wstaja obszary zwiekszonego naprezenia w obsza¬ rze srodkowym pokladu weglowego równolegle do czola fal Rayleigha, przy czym w miejscach przetwarzania zwiekszonego naprezenia w skla¬ dowe ruchu w kierunku poprzecznym, które drga¬ ja w plaszczyznie pokladu weglowego równoleglej do czola fali Rayleigha, w obszarze srodkowym pokladu weglowego na brzegu wolnej powierzch¬ ni, powstalej przez czesciowe przerwanie pokladu weglowego przez chodnik, umieszcza sie odbior¬ niki sejsmiczne przeznaczone do rejestrowania drgan poprzecznych masy pokladu weglowego.Istota ukladu do stosowania tego sposobu pole¬ ga na tym, ze zapalniki ladunków polaczone sa z generatorem drgan, który jest nastepnie pola¬ czony z wejsciem wzmacniacza sejsmicznego, z którego drugim wejsciem polaczone jest' zródlo pradu stalego. Z dalszymi wejsciami wzmacnia¬ cza sejsmicznego polaczone sa grupy odbiorników sejsmicznych, rozmieszczonych na bazie rejestra¬ cyjnej. Wyjscie wzmacniacza sejsmicznego pola¬ czone jest z przyrzadem rejestrujacym, który jest polaczony z zegarem. Przyrzad rejestrujacy i ze¬ gar sa polaczone ze zródlem zasilania. Osie ma¬ ksymalnej czulosci geofonów na bazie rejestracyj¬ nej tworza z kierunkiem strumienia glównego bezposredniej i odbitej fali poprzecznej kait 45°— 135° i sa równoczesnie równolegle do plaszczyzny pokladu weglowego. Geofony sa w odbiorniku sejsmicznym umieszczone w dwóch ukladach tak, ze osie maksymalnej czulosci geofonów jednego ukladu czesciowego sa prostopadle do osi maksy¬ malnej czulosci geofonów drugiego ukladu czes¬ ciowego.Zalety sposobu wedlug wynalazku i ukladu we¬ dlug wynalazku polegaja przede wszystkim na mozliwosci okreslania ciaglosci grubosci i po¬ szczególnych elementów strukturalno^tektonicznych budowy wewnetrznej warstwy skalnej, zwlaszcza pokladu weglowego. Przez wykorzystanie fal po¬ przecznych, których rozróznialnosc i czulosc re¬ akcji na elastyczne niejednorodnosci zaklócajace ciaglosc lub grubosc pokladu weglowego sa wiefc* sze niz dla znanych fal granicznych, zwiekszono dokladnosc wyników. Fala poprzeczna umozliwia sledzenie zaburzen tektonicznych tworzacych z • plaszczyzna pokladu weglowego dowolny kat na¬ wet mniejszy niz 30 stopni. Mozliwe jest ponadto uzyskiwanie odbic równiez od (plaskich przesu¬ niec, od brzegów obszaru wyraznej zmiany gru¬ bosci pokladu weglowego lub od obszarów wy¬ raznej zmiany elastycznosci masy pokladu weglo¬ wego, gdzie nie ma prawdziwego zaburzenia tektonicznego. Dalsza zaleta jest mozliwosc mie¬ rzenia pokladu weglowego o dowolnym nachyle¬ niu i dowolnej grubosci pod warunkiem utwo¬ rzenia dolnej powierzchni w czesci grubosci po¬ kladu weglowego w miejscu usytuowania bazy rejestrowej. Znaczne zwiekszenie dokladnosci wy¬ ników umozliwia lepsza czytelnosc fal poprzecz¬ nych przez wykluczenie niekorzystnych zjawisk interferencyjnych, które powstaja w ukladach geo¬ fonów sprzezonych parami i spolaryzowanych w przeciwfazie. Przez wyrazne zwiekszenie odstepu sygnalu od szumu i czulosci rejestracji uzyskano zwiekszenie zasiegu do odcinka równego 400 gru¬ bosciom mierzonego pokladu weglowego przy spo¬ sobie odbiciowym.- Przy mierzeniu fal przechodza¬ cych zasieg jest wiekszy niz 1000 grubosci pokladu weglowego.Dalsza zaleta wynalazku jest uproszczenie umieszczania i laczenia geofonów. Poniewaz geofo¬ ny sa umieszczane tylko w jednym poziomie odpa¬ da polaryzowanie ich w przeciwfazie. Korzystnym jest równiez zmniejszenie ilosci potrzebnych geo¬ fonów, na skutek czego uzyskano mniejsza sklon¬ nosc do zaklócen, mniejsza pracochlonnosc, czaso¬ chlonnosc oraz mniejsze koszty prac przygoto¬ wawczych i wiertniczych.Przedmiot wynalazku zostanie wyjasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 i 2 przed¬ stawiaja zasade powstawania, przebiegu i pojawia¬ nia sie fal poprzecznych, fig. 3, 4, 5, 6 i 7 przed- stwiaja umieszczenie ladunków w pokladzie weglo¬ wym w celu wywolania fal poprzecznych w wa¬ runkach róznic grubosci pokladu weglowego i róz¬ nych wzajemnych polozen chodników oraz obsza¬ ru srodkowego pokladu weglowego, fig. 8, 9, 10 i 11 przedstawiaja optymalna wieloladunkowa baze strzalowa, zorientowana kierunkowo, przeznaczona do wzbudzania fali poprzecznej o maksymalnej energii w pozadanym kierunku, fig. 12 i 13 przed¬ stawiaja optymalne usytuowanie przestrzenne od¬ biornika sejsmicznego i osi maksymalnej czulosci geofonów, fig. 14 (przedstawia przyklad wykorzy¬ stania fali poprzecznej do okreslenia ciaglosci po¬ kladu weglowego w bloku ograniczonym przez chodniki przy jednoczesnym sledzeniu struktury tektonicznej przez wykonywanie pomiarów w jed¬ nym chodniku, fig. 15 przedstawia schematycznie uklad do okreslenia ciaglosci pokladu weglowego i do sledzenia zaburzen tektonicznych, a fig. 16 przedstawia zasade odbiornika sejsmicznego.W celu okreslenia ciaglosci grubosci oraz struk¬ turalno technicznych elementów ukladu weglowe¬ go i przebiegu oraz jakosci zaburzen tektonicznych w pokladzie wzbudzi sie wedlug wynalazku fale 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6082 04J 5 6 poprzeczna 14 (fig. 1) w zadanym kierunku, która powstaje przez przeciwfazowe dzialanie energetycz¬ ne lustrzanie symetrycznych fal Rayleigha stropu 9 i spagu 10, które to fale przemieszczaja sie wzdluz granicy 7 stropu i granicy 8 spagu pokla¬ du weglowego 1. Weglowy poklad 1 o grubosci 2 jest usytuowany w masywie skaly weglowej po¬ miedzy stropem 3 i spagiem 4. Przez nastepujace w punkcie 5 obszaru srodkowego 6 weglowego po¬ kladu 1 wzbudzenie na granicy 7 ze stropem i na granicy 8 ze spagiem wytwarzane sa stropowa fa¬ la Rayleigha 9 i spagowa fala Rayleigha 10 o przeciwnej biegunowosci skladowych ruchu, przy czym fale te drgaja przeciwfazowo prostopadle do plaszczyzny weglowego pokladu 1 równoleglej .do wspólrzednej i symetrycznej wzgledem obszaru srodkowego 6 tego weglowego pokladu 1 i prze¬ mieszczaja sie wzdluz granicy 7 ze stropem i wzdluz granicy 8 ze spagiem w kierunku strumie¬ nia glównego 24 fali poprzecznej 14 równolegle do wspólrzednej dlugosci.W obszarze zgeszczenia 11, przede wszystkim w obszarze zgeszczenia utworzonym przez czolo 15 fali stropowej 9 i fali spagowej 10, powstaja z jed¬ nej strony skladowe ruchu 12 w kierunku wzdluz¬ nym, które drgaja równolegle do plaszczyzny po¬ kladu weglowego i w kierunku strumienia glów¬ nego 24 fali poprzecznej 14 wzdluz wspólrzednej dlugosci x, a z drugiej strony powstaje obszar zwiekszonego naprezenia w masie weglowego po¬ kladu 1, który jest usytuowany wokól obszaru srodkowego 6 równolegle do czól fali 15a, 15b fali stropowej 9 i fali spagowej 10 (fig. 2) oraz do plaszczyzny weglowego pokladu 1 i prostopadle do kierunku strumienia glównego 24a, 24b fali po¬ przecznej 14, równolegle do skladowej poprzecznej 7, przy czym obszar ten przemieszcza sie w kie¬ runku wspólrzednej dlugosci x z predkoscia równa predkosci rozchodzenia sie fali stropowej 9 i fali spagowej 10. Na krawedziach wolnych plaszczyzn, które powstaly przez czesciowe przerwanie weglo¬ wego pokladu 1 przez chodnik lOm w miejscu prze¬ prowadzania pomiarów 17, ma miejsce przemiana stanu naprezen w skladowe ruchu 13a, 13b kierun¬ ku poprzecznego, które drgaja w plaszczyznie we¬ glowego pokladu 1 prostopadlej do kierunku stru¬ mienia glównego swa skladowa poprzeczna y, przy czym maksymalne amplitudy drgan wystepuja w srodku obszaru zgeszczania U.Fala poprzeczna 14 odbija sie od zaburzenia tektonicznego 18 które przerywa weglowy poklad 1. Ladun|ki 19 (fig. 3^7) przeznaczone do wzbu¬ dzenia fali umieszcza sie w obszarze srodkowym 6 weglowego pokladu 1 w otworach 20, wywierco¬ nych z chodnika 16 pod takim katem 21 by spot¬ kaly sie w obszarze srodkowym 6 weglowego pod¬ kladu 1. Otwory 20a, 20b (fig. 8) sa wykonane tak, ze ladunki 19a, 19b fazy strzalowej 22a, 22b usy¬ tuowane sa na liniach 23a, 23b, które sa prostopa¬ dle do kierunku strumienia glównego 24a fali bez¬ posredniej lub strumienia glównego 24b fali od¬ bitej 14, lub tez tworza z tymi kierunkami kat 21a, 21b o wartosci 45°—(135° zaleznie od zalozenia usy¬ tuowania zaburzenia tektonicznego 18. W celu skierowania strumienia glównego 24 fali poprzecz¬ nej 14 w zadanym kierunku wybiera sie optymal¬ ny uklad rozlozenia otworów 20 (fig. 9-^11) wielo- ladunkowych baz strzalowych 22. Wlasciwe zasto¬ sowanie takiego lub innego ukladu jest zwiazane z konkretnym stopniem skomplikowania warun¬ ków sejsmiczno geologicznych i z trudnosciami ro¬ zwiazywanego problemu.Maksymalna zdolnosc rozdzielcza zapisu z pun¬ ktu widzenia kierunku przyjscia strumienia glów¬ nego 24 fali poprzecznej 14 uzyskiwana jest przez umieszczenie odbiorników sejsmicznych 25 w ob¬ szarze srodkowym 6 weglowego ukladu 1 tak, ze osie 32a, 32b maksymalnej czulosci geofonów 26a, 26b {fig. 12, 13) sa równolegle do plaszczyzny we¬ glowego pokladu 1 a równoczesnie tak, ze stru¬ mien glówny 24 fali poprzeczne] 14 pada na osie 32a, 32b maksymalnej czulosci geofonów prosto¬ padle lub pod katem 45°—U35° wzgledem tych osi.Warunki dla przychodzenia strumienia glównego 24 fali poprzecznej 14 z dowolnego kierunku na osie 32a, 32b maksymalnej czulosci geofonów 26a, 26b zapewnia sie przez zastosowanie odbiorników sejsmicznych 25, których geofony 86a, 26b sa umie¬ szczone w dwóch ukladach tak, ze os Sza maksy¬ malnej czulosci geofonu 28a przebiega prostopadle do osi 32b maksymalnej czulosci geofonu 26b dru¬ giego ukladu czesciowego, przy czym do zalpisu wlaczony jest uklad geofonu 26a lub 26b, na któ¬ rego osie 32a lub 32b maksymalnej czulosci pada strumien glówny 24 fali poprzecznej 14 pod ka¬ tem 45°—135°.Wykorzystywanie fali poprzecznej 14 do okres¬ lenia ciaglosci weglowego .pokladu weglowego blo¬ ku 30, ograniczonego chodnikami 16a, 16b, 16c i sledzenie struktury tektonicznej przez mierzenie z chodnika rozpoznawczego 16c pokazano na fig. 14.Rozpatrujac przemieszczanie sie fali poprzecznej 14 bezposrednio lub po odbiciu od odcinków 28a, 28b i 28d zaburzenia tektonicznego 18 w postaci wycinków strumienia 27a, 27b, 27d, mozna ustalic, ze amplituda spadku zaburzenia tektonicznego 18 w tych odcinkach 28a, 28b i 28d jest wieksza niz 30 procent grubosci weglowego pokladu 1 weglo¬ wego bloku 30 a mniejsza niz calkowita grubosc weglowego pokladu 1. Jezeli w wycinku strumie¬ nia 27c zostanie zaobserwowany niezaklócony od¬ biór fali poprzecznej 14, mozna stwierdzic, ze w obszarze calego wycinka *?c zachowana jest ciag¬ losc grubosci weglowego pokladu 1 weglowego blo¬ ku 30. Jezeli przechwycone zostana elementy od¬ bite 31c, 31d, 31e i 31f fali poprzecznej, odbijane od zaburzenia tektonicznego 18, mozna stwierdzic, ze wielkosc amplitudy ich spadku jest wieksza niz 30 procent grubosci pokladu weglowego 1 w we¬ glowym bloku 30. Elementy odbite 31a, 31b odpo¬ wiadaja odbiciom fali poprzecznej 14 od: brzegu obszaru wyraznej zmiany grubosci weglowego po¬ kladu 1 w obszarze zgeszczenia 29. Jezeli nie za¬ obserwuje sie ani przejscia fali bezposredniej ani przejscia fali poprzecznej 14 odbitej wewnatrz wy¬ cinków strumienia 27e, 27f, mozna stwierdzic, ze amplituda spadku zaburzenia tektonicznego 18 w odcinkach 28e, 28f jest wieksza niz grubosc po¬ kladu 1 lub tez, ze masa weglowego pokladu 1 w wycinku strumienia 271 jest zaklócona przez nieje- 10 15 so 25 30 35 45 50 55 6082048 » 8 dnorodnosci lub przez wyrazne zmniejszenie gru¬ bosci weglowego pokladu 1, które uniemozliwiaja przejscie bezposredniej lub odbitej fali poprzecz¬ nej 14.Stosowanie fali poprzecznej 14 do okreslenia [przebiegu zaburzenia tektonicznego w interesuja¬ cej czesci pola kopalnianego mozliwe jest nie tyl¬ ko jednego chodnika 16c (fig. 14 bez chodników jl6a, 16b). Przy takim zalozeniu mozliwym jest uchwycenie na podstawie rejestrowania 17 elemen¬ tów odbitych 31d, 31e i 31f fali poprzecznej 14, które zostaly odbite od zaburzenia tektonicznego 18 i zostaly wytworzone przez bazy strzalowe 22a, 22b, 22h.Okreslanie ciaglosci weglowego pokladu 1 i prze¬ biegu zaburzen tektonicznych w weglowym bloku 38 wykonuje sie wedlug wynalazku za pomoca ukladu pokazanego na fig. 15, gdzie z zapalnika¬ mi 34 ladunków umieszczonych na bazie strzalo¬ wej 22 w chodniku 16* polaczony jest generator drgan 33, który jest dolaczony do wejscia wzmac¬ niacza sejsmicznego 35. Z drugim wejsciem wzmac¬ niacza sejsmicznego 35 polaczone jest zródlo 36 napiecia stalego. Do dalszych wejsc wzmacniacza sejsmicznego 35 dolaczone sa grulpy odbiorników sejsmicznych, umieszczonych na bazie rejestrowa¬ nia 17 w chodniku 16c. Wyjscie wzmacniacza sejs¬ micznego 35 jest polaczone z przyrzadem rejestru¬ jacym 37, który jest polajczony z zegarem 38. Przy¬ rzad rejestrujacy 37 i zegar 38 polaczone sa ze zródlem zasilania 39.W odbiorniku sejsmicznym 25 (fig. 16) umieszczo¬ ne sa w dwóch ukladach geofony <26a, 26b, tak ze osie 32a maksymalnej czulosci geofonu 26a sa pro¬ stopadle do osi 32b maksymalnej Czulosci geofo¬ nu 26b. Potrzebna czulosc odbiornika sejsmicznego 25 uzyskuje sie przez zwiekszenie ilosci polaczo¬ nych szeregowo geofonów 26a lub 26b z jednakowo zorientowanymi osiami 32* lub 3£b maksymalnej czulosci. PL PL