RU1802119C - Способ определени положени ослабленных контактов в массиве горных пород - Google Patents

Description

ных на окружности с центром в точке креплени  сейсмоприемника, при этом угол смещени  точек возбуждени  целесообразно прин ть кратным 45°.

На фиг. 1 приведены амплитудные спектры сейсмоакустических сигналов при импульсном возбуждении массива горных пород на дневной поверхности. Спектр 1 и спектр 2 - результаты возбуждени  колебаний соответственно по лини м б и а (см.фиг.2) ортогонально зоне трещиновато- сти и вдоль нее. Спектры на фиг. 1(а)получены вдали от зоны повышенной трещиноватости, а спектры на фиг, 1(6)- в пределах этой зоны. На фиг. 2 приведена схема реализации способа - план расположени  пунктов приема 1 и возбуждени  2 на лини х 3, одна из которых ориентирована вдоль зоны повышенной трещиноватости пород 4.

Способ осуществл ют следующим образом .

В точке приема 1 закрепл ют сейсмоп- риемник(СП). Пункты возбуждени  2 располагают на лини х 3 на равном рассто нии от СП Одну линию направл ют вдоль предполагаемой трещиноватости горных пород или вдоль простирани  пород, преобладающего направлени  тектонических структур, а вторую линию - ортогонально первой. При недостаточном объеме информации о направлении зон трещиноватости, возбуждение колебаний осуществл ют & точках, лежащих на окружности с центром в точке креплени  сейсмоприемника, на лини х, направлени  которых составл ют угол 45е. В намеченных пунктах, вначале на одной линии, а затем на других, на равном рассто нии QT СП, возбуждают упругие колебани , регистрируют сейсмоакуетический сигнал, определ ют его амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и резонансные частоты. Резонансные частоты определ ют при помощи аппаратуры Резонанс или путем регистрации и последующего анализа сигнала на ЭВМ, примен   быстрое преобразование Фурье. Сопоставл ют амплитуды резонансных частот, полученные при возбуждении на одинаковых рассто ни х от СП, но расположенных на разных лини х. Дл  определени  мощности слоев и построени  разреза используют АЧХ с максимальными амплитудами и по ним рассчитывают добротность Дл  определени  положени  слоев в геологическом разрезе осуществл ют анализ сигнала в переменном временном интервале. Параметры перемещаемого временного интервала: величину временного интервала (A t), шаг перемещений (д t), количество перемещений (п). определ ют из формул:

(D,

(2),

(3),

где fp - значение резонансной частоты ;

v - скорость продольных волн в массиве; .. . . :; . .;, .. . ...:.

h - требуема  глубина исследований. Дл  каждой резонансной частоты вычисл ют параметры по формулам 1-3. При каждом перемещении временного интервала At на величину д t по сейсмограмме импульсного сигнала определ ют амплитуду Ар на этой частоте. Из набора п амплитуд выбирают максимальную и определ ют врем  tp, соответствующее этой амплитуде

tp np , (4)

где Пр - номер; перемещени , дл  которого зафиксирована максимальна  Ар.

Величину At/2 используют дл  определени  очередности расположени  слоев и построени  геологического разреза. Пред- лагаемый способ дает возможность дополнительно оценить степень трещиноватости пород в слое и их обводненность. Эта задача актуальна не только в горном деле, но и в инженерной геологии и гидрогеологии. Ре- щение ее осуществл ют следующим обра- зом. В трех-п ти точках массива с известной степенью трещиноватости и обводненности горных пород, например, возле разведочных скважин, возбуждают и регистрируют упругие колебани  в соответствии с предлагаемым способом. Сопоставл ют спектры колебаний, полученные при их возбуждении на двух ортогональных лини х, и наход т те. резонансные частоты, на которых амплитуды измен ютс  максимально. Выдел ют в геологическом разрезе массива слои, которые соответствуют этим частотам, и вычисл ют дл  них коэффициент, пропорциональный степени из анизотропии, из соотношени 

(5)

Аб

где Аа и Аб- амплитуды сигнала на определенной резонансной частоте при возбуждении колебаний соответственно на линии, направленной вдоль трещиноватости, и ортогонально ей.

Между величиной коэффициента К и сте- пенью трещиноватости, обводненности (по данным бурени ) наход т осредненную зависимость . Затем, на участке, где необходимо оценить степень трещиноватости или обводненности пород, выполн ют операции способа. Дл  определенных слоев по формуле (5) вычисл ют коэффициент К, а по установленной осредненной зависимости делают вывод о степени трещиноватости и обводненности пород.

Предлагаемый способ опробован на поле ш-ты Моспинскэ  ПО Донецкуголь. Прюфиль, на котором расположены точки регистрации, пересекает обводненную зону повышенной трещиноватости в районе ПК 14. Упругие колебани  возбуждали по двум лини м: лини  (б) совпадала с направлением профил , а лини  (а)- направлена вдоль трещиноватости. Рассто ние между сейсмоприемником и пунктом возбуждени  5 м. Регистраци  сейсмоакустического сиг- нфа осуществл лась при помощи магнйт- нс|го регистратора РАМШ. Обработка сейсмоакустического сигнала выполнена на персональной ЭВМ ДВК-3 при помощи спе- щ/|альной программы РОМК, в основе кото- лежит быстрое преобразование Фурье. На фиг. 1 представлены третьоктавные спектры, полученные в точках вдали от зоны трещиноватых пород (а) и в пределах ее (б). Спектр 2 - результат возбуждени  колебаний на линии, направленной вдоль трещи- нфватости, а спектр 1 - ортогонально ей. Из анализа кривых АЧХ на ПК 14 (б)следует, что с/)ой горных пород, резонирующий на час-, тоде 190 Гц, имеет ослабленные механические контакты с вмещающими породами, не обличающиес  от других участков, напри- мёр ПК 24. Добротность колебательного процесса на этой частоте при возбуждении нЈ линии (б) резко уменьшаетс  вследствие пЬвышени  трещиноватости пород сло . С другой стороны, анализ кривых 1 и 2 позвол ет сделать вывод о том. что породы всех

слоев обладают повышенной трещиновато- стью, но особенно она велика дл  сло  пород мощностью 13,2 м, расположенного на глубине около 10м. Коэффициент К дл  это- гр сло  на ПК 14 равен 4,7. Этот слой представлен песчаниками, по которым развита трещиноватость вблизи разрывного нарушени . Трещиноватые породы, как показало бурение, обильно обводнены. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

повышаетс  точность выделени  резонирующих слоев и оценки состо ни  контак- то в между ними:

позвол ет оценить степень трещиноватости и обводненности выделенных резонирующих слоев и массива в целом;

позвол ет вы вл ть зоны повышенной трещиноватости и обводненности горных пород.

Claims (2)

1. Способ определени  положени  ослабленных контактов в массиве горных пород , включающий импульсное возбуждение упругих колебаний, регистрацию сейсмоакустического сигнала, определение его амплитудно-частотной характеристики,

выделение резонансных частот и определение мощности и положени  слоев горных пород в массиве, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет учета анизотропии массива, колебани  возбуждают в точках, расположенных по окружности с центром в точке регистрации сейсмоакустического сигнала при неизменном ее положении, выдел ют сигналы с наибольшей амплитудой резонансных частот

и по ним определ ют положение ослабленных контактов и направление максимальной анизотропии.

2. Способ по п.. 1, отличающийс  тем, что колебани  возбуждают в точках, углы между которыми кратны 45°.

60 юв ж мт зоо ц.ъгц

фиг. 1

Ф

а

-х

Ш

- о;-KI

фиг 2