RU2467171C1 - Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing - Google Patents

Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing Download PDF

Info

Publication number
RU2467171C1
RU2467171C1 RU2011122345/03A RU2011122345A RU2467171C1 RU 2467171 C1 RU2467171 C1 RU 2467171C1 RU 2011122345/03 A RU2011122345/03 A RU 2011122345/03A RU 2011122345 A RU2011122345 A RU 2011122345A RU 2467171 C1 RU2467171 C1 RU 2467171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
coal
emission
gas
development
Prior art date
Application number
RU2011122345/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Сергеевич Ефимов (RU)
Аркадий Сергеевич Ефимов
Вячеслав Александрович Куликов (RU)
Вячеслав Александрович Куликов
Ольга Марковна Сагайдачная (RU)
Ольга Марковна Сагайдачная
Леонид Анатольевич Максимов (RU)
Леонид Анатольевич Максимов
Борис Петрович Сибиряков (RU)
Борис Петрович Сибиряков
Евгений Андреевич Хогоев (RU)
Евгений Андреевич Хогоев
Марк Леонидович Шемякин (RU)
Марк Леонидович Шемякин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья" (ФГУП "СНИИГГиМС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ), Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН), Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья" (ФГУП "СНИИГГиМС") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority to RU2011122345/03A priority Critical patent/RU2467171C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467171C1 publication Critical patent/RU2467171C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: set of inventions relates to safe deep mining of solid hydrocarbons. Proposed method proceeds from continuous ground monitoring of geodynamic state of massif and seismic activity of bed roof and bed working on surface area covering bed headway in real time by passive prospecting seismology methods. Obtained results are automatically processed to isolate zones with abnormally-high seismic energy emission, define their area and depth coordinates so that map of anomalies of seismic emission. Maximum magnitudes of seismic emission are used to define coordinates of slope ratio of coal bed fracturing well. Development of main cracks is forecast from the well by the method of double refraction of transverse waves from surface excitation source. After fissuring, direction of main crack development in face bulk is controlled. Area is drilled from surface in directions of main crack development to pump methane out from the wells. With seismic emission decreasing, possibility to extract coal is forecast.
EFFECT: higher safety and intensity of coal extraction.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим безопасную подземную добычу твердых углеводородов шахтным способом. Предлагаемый способ может найти применение в области строительства новых подземных выработок и открытых карьеров с целью извлечения полезных ископаемых на поверхность и прогнозировать появление опасных ситуаций в шахтах и карьерах, находящихся долгое время в эксплуатации.The invention relates to technologies for the safe underground mining of solid hydrocarbons by a mine method. The proposed method can be used in the construction of new underground workings and open pits in order to extract minerals to the surface and predict the occurrence of dangerous situations in mines and quarries that have been in operation for a long time.

Метод добычи угля шахтным способом, основанный на извлечении полезных ископаемых на поверхность земли с помощью системы подземных выработок, известен давно. Объемы подземных выработок в шахтах достигают десятков млн тонн. Глубины добычи угля этим способом доходят до 1,3-1,5 км. Длина подземных выработок составляет десятки километров. В технологических схемах горнодобывающего предприятия шахта решает задачи рациональной отбойки и выемки угля от массива горной породы, закладки выработанного пространства, крепления призабойного пространства, управления горным давлением, вентиляции, водоотлива и охраны окружающей среды. Постоянный рост интенсивности техногенного воздействия на геосреду при добыче полезных ископаемых и возрастание глубины проникновения в земную толщу и соответствующее усложнение геологического и тектонического строения горного массива предопределяет активизацию энергообменных и деформационных процессов в породных структурах. Высокий уровень напряженности, возникающей в массиве горных пород при их выемке, приводит к выходу накопленной потенциальной энергии деформирования в виде быстро протекающих динамических процессов (горные удары, газодинамические явления и масштабных обрушений горных пород на глубине). Проблема создания мониторинговых систем, ориентированных на прогнозирование катастрофических природных и техногенных событий, особенно актуальна при отработке месторождений, находящихся в геодинамически активных регионах с высокой концентрацией шахт и рудников.The method of coal mining by the mine method, based on the extraction of minerals to the surface of the earth using a system of underground workings, has long been known. The volume of underground workings in mines reaches tens of millions of tons. The depths of coal mining in this way reach 1.3-1.5 km. The length of underground workings is tens of kilometers. In the technological schemes of the mining enterprise, the mine solves the problems of rational breaking and extraction of coal from the rock mass, laying the mined-out space, securing the bottom-hole space, controlling rock pressure, ventilation, drainage and environmental protection. A constant increase in the intensity of technogenic impact on the geomedium during mining and an increase in the depth of penetration into the earth's thickness and the corresponding complication of the geological and tectonic structure of the massif determine the activation of energy exchange and deformation processes in rock structures. The high level of tension arising in the rock mass during its excavation leads to the release of the accumulated potential energy of deformation in the form of rapidly occurring dynamic processes (rock impacts, gas-dynamic phenomena and large-scale rock collapse at depth). The problem of creating monitoring systems focused on predicting catastrophic natural and technological events is especially relevant when developing deposits located in geodynamically active regions with a high concentration of mines and mines.

Существующие методы прогноза базируются на анализе признаков, характеризующих основные факторы, обусловливающие данные явления: горное давление, заключенный в угле газ, физико-механические свойства продуктивного пласта и пород его вмещающих. В наибольшей степени разработаны и нашли практическое применение методы прогноза внезапных выбросов угля, газа, отжимов и обрушений, а также прогноз горных ударов.Existing forecast methods are based on the analysis of signs characterizing the main factors that determine these phenomena: rock pressure, gas enclosed in coal, physical and mechanical properties of the reservoir and the rocks enclosing it. The methods for predicting sudden emissions of coal, gas, wringes and caving, as well as the forecast of rock blows are most developed and found practical application.

По своему назначению прогноз подразделяется на: региональный, перед вскрытием пластов, локальный и текущий. Региональный прогноз проводится на стадии геологоразведочных работ. Прогноз перед вскрытием пластов заключается в определении критической глубины, при достижении которой возникают условия для появления горных ударов.According to its purpose, the forecast is divided into: regional, before the discovery of layers, local and current. The regional forecast is carried out at the stage of exploration. The forecast before opening the strata is to determine the critical depth, upon reaching which conditions arise for the appearance of rock blows.

Известен способ текущего прогноза выбросоопасности по начальной скорости газовыделения и выходу бурового штыба (Устройство для прогноза выбросоопасности пластов. Авторское свидетельство СССР №1245715, БИ №27, 1986) [1]. Этот метод прогноза применяется на угольных шахтах около 30 лет. Однако данный метод нельзя считать надежным, поскольку ему присущи следующие недостатки:A known method for the current forecast of outburst hazard according to the initial gas release rate and drill hole output (Device for predicting outburst hazard of formations. USSR author's certificate No. 1245715, BI No. 27, 1986) [1]. This forecasting method has been used in coal mines for about 30 years. However, this method cannot be considered reliable, since it has the following disadvantages:

1) начальная скорость газовыделения неоднозначно связана с выбросоопасностью, так как одновременно характеризует газоносность призабойной части пласта и его проницаемость, что не может распространяться на весь угольный пласт; в случае высокой газопроницаемости можно получить критические значения начальной скорости газовыделения на низкогазоносном пласте или участке; в случае низкой газопроницаемости получают неопасные значения скорости газовыделения на высокогазоносном пласте, что, в конечном счете, приводит к авариям;1) the initial gas release rate is ambiguously associated with the outburst hazard, since it simultaneously characterizes the gas content of the bottom of the formation and its permeability, which cannot be applied to the entire coal seam; in the case of high gas permeability, it is possible to obtain critical values of the initial gas release rate in a low-gas-bearing formation or section; in the case of low gas permeability, non-hazardous values of the gas release rate on the high-gas reservoir are obtained, which, ultimately, leads to accidents;

2) выбросы угля и газа происходят в процессе проведения добычи угля или проведения выработок, то есть выбросы формируются в активной фазе технологического цикла горных работ, что также не учитывается прогнозом по начальной скорости газовыделения;2) emissions of coal and gas occur in the process of coal mining or mining, that is, emissions are formed in the active phase of the mining cycle, which is also not taken into account by the forecast for the initial gas release rate;

3) прогноз опасной зоны пласта зависит от оператора, не поддается автоматизации и является субъективным.3) the forecast of the danger zone of the formation depends on the operator, is not amenable to automation and is subjective.

Известен способ прогноза горных ударов по параметрам фазово-физического состояния (ФФС) пласта, склонного к быстропротекающему хрупкому разрушению (Способ определения выбросоопасности пластов. Авт. Свид. СССР №1384789, БИ №12, 1988) [2]. Сущность способа заключается в том, что угольный пласт рассматривается как трехфазная система (твердая часть - водонасыщенная часть - газообразная часть), в которой по отношению к жидкой фазе выделяются три характерных показателя: максимальная гигроскопическая влажность Wм.г, характеризующая сорбционный объем пор угля; показатель структуры порового пространства Gм. г, соответствующий доли сорбционного объема в общей пористости пласта угля; естественная влажность Wв и показатель естественного водонасыщения Gв. Измерение этих четырех показателей проводят на образцах угля, отобранных в шахте, в лабораторных условиях. Критериями, по которым определяется выбросоопасность пластов угля, служат следующие соотношения: при Wв≤Wмг или Gв≤См.г пласты считают склонными к горным ударам. При Ge≤0,5 и We≤Wм.г пласты угля считаются склонными к внезапным выбросам.There is a method for predicting mountain impacts according to the parameters of the phase-physical state (FFS) of the formation, prone to brittle fracture rapidly (Method for determining the outburst hazard of the formations. Auth. Certificate. USSR No. 1384789, BI No. 12, 1988) [2]. The essence of the method lies in the fact that the coal seam is considered as a three-phase system (solid part - water-saturated part - gaseous part), in which three characteristic indicators are distinguished with respect to the liquid phase: maximum hygroscopic humidity W mg , characterizing the sorption pore volume of coal; the pore space structure index G m g , corresponding to the fraction of the sorption volume in the total porosity of the coal seam; natural humidity W in and the index of natural water saturation G in . The measurement of these four indicators is carried out on coal samples taken in the mine, in laboratory conditions. The criteria by which the outburst hazard of coal seams is determined are the following relationships: at W in ≤W mg or G in ≤C mg, the seams are considered prone to mountain impacts. At G e ≤0.5 and W e ≤W mg, coal seams are considered prone to sudden emissions.

Основными недостатками способа являются его трудоемкость и дискретность измеряемых показателей и несоответствие условий залегания образцов угля в лаве и тех условий, при которых производятся измерения прогнозных характеристик. Поэтому прогноз по таким показателям не является достоверным.The main disadvantages of the method are its complexity and discreteness of the measured parameters and the discrepancy between the conditions of occurrence of coal samples in the lava and those conditions under which the measurements of the predicted characteristics are made. Therefore, the forecast for such indicators is not reliable.

Известен способ оценки сейсмической опасности в шахтах, включающий измерение распределений по времени и по энергии ряда сейсмических событий - предвестников сильных сотрясений (Способ акустического прогноза выбросоопасности угольных пластов. Авт. Свид. СССР №1222853, БИ №13, 1986) [3]. Для проведения прогноза используют коэффициент направления временного тренда зарегистрированных сейсмических событий, среднеквадратичное значение дисперсии событий и статистический коэффициент сейсмической диффузии.A known method for assessing seismic hazard in mines, including measuring the time and energy distributions of a number of seismic events - precursors of strong shocks (Acoustic forecast method for outburst hazard of coal seams. Auth. Svid. USSR No. 1222853, BI No. 13, 1986) [3]. To carry out the forecast, the directional coefficient of the time trend of recorded seismic events, the rms value of the variance of the events, and the statistical coefficient of seismic diffusion are used.

Основными недостатками способа является его трудоемкость и зашумленность техногенными помехами от механизмов, работающих в лаве. При этом этот способ не отвечает на вопрос: почему происходят выбросы газа в шахтах, продуцирующие подземные пожары и гибель людей, вследствие отравления продуктами горения газа и угля. Одними способами оценки сейсмической опасности в этих тяжелых случаях обойтись невозможно, поскольку они показывают на поведение кровли выработок и никакого отношения к газонасыщенности лавы не имеют.The main disadvantages of the method is its complexity and noise caused by technogenic interference from mechanisms operating in the lava. However, this method does not answer the question: why do gas emissions occur in mines, producing underground fires and deaths due to poisoning by gas and coal products of combustion. It is impossible to manage with seismic hazard assessment methods alone in these severe cases, since they show the behavior of the roof of the workings and have no relation to the gas saturation of the lava.

Известен способ акустического прогноза выбросоопасности угольных пластов и устройство для его осуществления (Способ прогноза выбросоопасности в очистном или подготовительном забое. Авт. Свид. СССР №1696729, БИ №45, 1991) [4]. Способ основан на регистрации событий сейсмоакустической эмиссии (САЭ), в котором прогноз осуществляют по превышению амплитуд сигналов заданного амплитудного порога в течение некоего интервала времени. Полученное значение активности сравнивается с критическим уровнем, установленным экспериментально и для конкретной лавы в месторождении.There is a method of acoustic forecasting the outburst hazard of coal seams and a device for its implementation (A method for forecasting outburst hazard in a treatment or preparatory face. Auth. Certificate. USSR No. 1696729, BI No. 45, 1991) [4]. The method is based on recording events of seismic acoustic emission (SAE), in which the forecast is carried out by exceeding the amplitudes of the signals of a given amplitude threshold for a certain time interval. The obtained activity value is compared with a critical level established experimentally for a specific lava in the field.

Основным недостатком этого способа является разнообразие критических уровней, для которых необходимо проводить каждый раз экспериментальные исследования каждого угольного пласта, поскольку не установлена региональная зависимость информативных параметров акустической эмиссии на стадии подготовки к выбросоопасной ситуации в шахте, где изменяются условия залегания пластов угля.The main disadvantage of this method is the variety of critical levels for which it is necessary to conduct experimental studies of each coal seam each time, since the regional dependence of the informative parameters of acoustic emission at the stage of preparation for an outburst hazardous mine, where the conditions of occurrence of coal seams, is not established.

Известен способ сейсмической диагностики геодинамического состояния горного массива. Способ основан на использовании сейсмических волн, просвечивающих основную кровлю в области очистных работ в шахте, и по результатам сейсмической регистрации строятся модели поведения горного массива, в котором учитываются особенности распределения физических параметров горных пород в зависимости от типа тектонических нарушений и аномальных изменений упругих характеристик в зонах их влияния (Устройство автоматического контроля выбросоопасности пласта при его выемке. Авт. Свид. СССР №1359205, БИ №15,1990) [5].A known method of seismic diagnostics of the geodynamic state of a rock mass. The method is based on the use of seismic waves that shine through the main roof in the area of mine cleaning, and seismic registration results in building models of the rock mass, which takes into account the distribution of physical parameters of rocks depending on the type of tectonic disturbances and anomalous changes in elastic characteristics in the zones their influence (Device for automatic control of the outburst hazard of a formation during its excavation. Auth. St. USSR No. 1359205, BI No. 15.1990) [5].

Способ имеет ряд существенных недостатков: слабая помехозащищенность от шумов горного оборудования; отдельные пласты имеют слабый уровень сейсмической активности, что требует большого количества накоплений для повышения отношения полезный сигнал-помеха; контролируемая активность сейсмической эмиссии характеризует не остаточный ресурс устойчивости массива, а интенсивность раскрытия трещин; контроль сейсмической активности пласта не позволяет оценить газовый фактор выбросоопасности.The method has a number of significant disadvantages: low noise immunity from noise of mining equipment; individual layers have a weak level of seismic activity, which requires a large number of accumulations to increase the useful signal-to-noise ratio; the controlled activity of seismic emission characterizes not the residual stability resource of the array, but the intensity of crack opening; control of seismic activity of the reservoir does not allow to estimate the gas factor of outburst hazard.

Известна адаптивная автоматизированная система контроля и прогноза газопроявлений в угольных шахтах. Система предназначена для непрерывного контроля метанообильности, суфляро- и выбросоопасности горных выработок, забоев и комплексного прогноза всех видов газопроявлений. Система включает в себя: методику и программу оценки углеметановых ресурсов в горных блоках; метанообильности подготовительных выработок и выемочных участков; контроль газодинамической опасности призабойной части пласта; оценку ресурсов метана на отработанных полях; устройства кумулятивного пакера для гидроразрыва пласта. Основные направления модернизации в извлечении каменного угля связаны с широким применением вычислительной техники и новых методов обработки больших объемов информации, которая строится как информационно-измерительные и диагностические системы угольных шахтKnown adaptive automated system for monitoring and forecasting gas occurrences in coal mines. The system is designed for continuous monitoring of methane mobility, soufflare and outburst hazard of mine workings, faces and a comprehensive forecast of all types of gas occurrences. The system includes: a methodology and a program for assessing carbon resources in mountain blocks; methane abundance of preparatory workings and excavation sites; control of the gasdynamic hazard of the bottom of the formation; Estimation of methane resources in waste fields; cumulative packer fracturing devices. The main directions of modernization in the extraction of coal are associated with the widespread use of computer technology and new methods for processing large amounts of information, which is built as information-measuring and diagnostic systems of coal mines

Вместе с тем эта адаптивная система не лишена существенных недостатков, связанных в основном с тем, что эта система работает в шахте, где идут непрерывные технологические процессы разработки угольных пластов и прочее. Сбор и обработка информации требует дополнительных процедур фильтрации сигналов для снижения помех, которые приводят к встряхиванию датчиков и обрабатывающих технических систем. На процедуры фильтрации требуется дополнительное и довольно значительное время, поэтому контроль и прогноз опасных ситуаций система, хотя и обеспечивает, но не в режиме реального времени.At the same time, this adaptive system is not without significant drawbacks, mainly due to the fact that this system works in a mine, where there are continuous technological processes for developing coal seams and so on. The collection and processing of information requires additional signal filtering procedures to reduce interference, which leads to shaking of sensors and processing technical systems. Filtration procedures require additional and quite considerable time, therefore the system, although it provides, does not provide real-time monitoring and forecasting of dangerous situations.

Известен способ управления газовыделением при отработке свиты угольных пластов. Способ заключаются в следующем. Пласты в свите отрабатывают в нисходящем порядке длинными столбами по простиранию с отводом выделяемого газа исходящей струей выемочного участка, создают газосборную емкость, в качестве которой используют выработанное пространство пласта или сеть дренажных выработок и формируют пути перетока газа из нижележащего пласта в газосборную емкость фильтрацией. Пути фильтрации газа создают бурением скважин через междупластья или бурением в междупластья с последующим образованием направленных трещин, выходящих в газосборную емкость и зону обрушения кровли нижележащего пласта. Метановоздушную смесь собирают в верхней части свода обрушения кровли и за счет перепада давления газ фильтруется по скважинам естественным путем через трещины гидроразрыва в газосборную емкость на вышележащем пласте, откуда удаляется газоотсасывающими установками. Способ сейсмоакустической диагностики геодинамического состояния угольного пласта в очистной выработке. Патент Украины №25374, БИ №12, 2007 [6].A known method of controlling gas during the development of a coal seam suite. The method is as follows. The formations in the formation are worked out in a descending order with long columns along strike along with the discharge of the emitted gas by the outgoing stream of the extraction section, a gas collection tank is created, which is used as the worked out space of the formation or a network of drainage workings and the gas flows from the underlying formation into the gas collecting tank are filtered. Gas filtration paths are created by drilling wells through inter-layers or by drilling into inter-layers, with the subsequent formation of directed cracks emerging into the gas collection tank and the collapse zone of the roof of the underlying formation. The methane-air mixture is collected in the upper part of the roof collapse arch and, due to the pressure drop, the gas is filtered through the wells in a natural way through hydraulic fractures into a gas collection tank on an overlying formation, from where it is removed by gas-suction plants. Method for seismic-acoustic diagnostics of the geodynamic state of a coal seam in a treatment mine. Patent of Ukraine No. 25374, BI No. 12, 2007 [6].

К недостаткам способа управления газовыделением относятся следующие признаки:The disadvantages of the gas emission control method include the following features:

1) для управления газовыделением в способе устраивают газосборную емкость, которая является выработанным пространством в шахте, куда собирается смесь метана и воздуха, что является взрывоопасной смесью;1) to control gas evolution in the method, a gas collection container is arranged, which is the worked out space in the mine, where the mixture of methane and air is collected, which is an explosive mixture;

2) для удаления этой смеси необходимо проводить операции по бурению дополнительных скважин и устраивают гидроразрыв пласта с направлением трещин в емкость газосборника;2) to remove this mixture, it is necessary to carry out operations to drill additional wells and arrange hydraulic fracturing with the direction of cracks in the gas reservoir capacity;

3) давление газа в выработанном пространстве шахты, повышенное по сравнению с атмосферным, поэтому газ должен поступать в эту емкость принудительно, а не естественным образом по трещинам, где скорость поступления связана с фильтрационными потоками метана через трещины, которая может быть и низкой. По этой причине газ в большинстве своего объема будет оставаться не в газосборной емкости, а в угольном пласте, что не ликвидирует опасность его выброса вместе с породой.3) the gas pressure in the mined-out space of the mine, increased compared to atmospheric, so the gas must be forced into this tank, and not naturally, through cracks, where the flow rate is associated with the filtration flows of methane through the cracks, which can be low. For this reason, gas in most of its volume will not remain in the gas collection tank, but in the coal seam, which does not eliminate the danger of its release along with the rock.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего с большой вероятностью диагностировать и предупреждать возникновение опасных ситуаций при подземной добыче твердого топлива, тем самым обеспечивать безопасную подземную добычу твердых углеводородов шахтным способом.The objective of the invention is to provide a method that is very likely to diagnose and prevent the occurrence of dangerous situations during underground mining of solid fuels, thereby ensuring safe underground mining of solid hydrocarbons by the mine method.

Цель изобретения - повышение информативности прогноза опасных ситуаций при шахтном способе добычи каменных углей.The purpose of the invention is to increase the information content of the forecast of dangerous situations in the mine method of coal mining.

Поставленная задача решается тем, что в автоматизированном способе диагностики опасных ситуаций, возникающих при добыче каменного угля, используют наземный сейсмический мониторинг геодинамического состояния горного массива по наблюдениям за сейсмической активностью кровли пласта и его выработки, который ведут на поверхности земли на площади, перекрывающей выработку пласта, в непрерывном режиме реального времени методом пассивной сейсморазведки. Полученный материал автоматически обрабатывают, выделяя зоны аномально высокой энергии сейсмической эмиссии на площади наблюдений, определяют их площадные и глубинные координаты по алгоритму сейсмической томографии и строят карту распределения аномалий сейсмической эмиссии на площади наблюдений; по максимальным значениям энергии сейсмической эмиссии определяют координаты заложения скважины для гидроразрыва угольного пласта. Из скважины с помощью аппаратно-программного комплекса (например, «Зонд»), который обладает независимой ориентацией сейсмоприемников, расположенных ортогонально в каждом скважинном приборе, прогнозируют развитие магистральных трещин методом двойного лучепреломления поперечных волн от поверхностного источника возбуждения. После гидроразрыва осуществляют контроль направлений развития магистральных трещин в объеме лавы методом микросейсмической активности (МСА), с поверхности разбуривают площадь по направлениям развития магистральных трещин и ведут откачку газа метана из скважин.The problem is solved in that in an automated method for diagnosing dangerous situations that occur during coal mining, ground-based seismic monitoring of the geodynamic state of the rock mass using observations of the seismic activity of the roof of the formation and its production, which are conducted on the surface of the earth on an area that overlaps the formation, is used in real-time continuous mode using passive seismic exploration. The resulting material is automatically processed, selecting zones of abnormally high energy of seismic emission on the observation area, determine their areal and depth coordinates using the seismic tomography algorithm and build a map of the distribution of seismic emission anomalies on the observation area; the maximum values of the energy of seismic emission determine the coordinates of the well for hydraulic fracturing of a coal seam. From a well using a hardware-software complex (for example, "Probe"), which has an independent orientation of geophones located orthogonally in each downhole tool, the development of main cracks by the method of birefringence of transverse waves from a surface excitation source is predicted. After hydraulic fracturing, the directions of development of main cracks in the volume of lava are monitored by microseismic activity (MSA), the area is drilled from the surface along the directions of development of main cracks, and methane gas is pumped from wells.

После того как сейсмическая эмиссия выйдет на более низкий уровень, определяющий не опасную концентрацию оставшегося в пласте газа, прогнозируют возможность извлечения каменного угля, при этом, продолжая регистрировать методом МСА сейсмическую эмиссию, генерируемую угольным пластом и кровлей покрывающей толщи, включая непрерывную обработку полученного материала по выявлению последующих зон аномально высокой энергии сейсмического шума.After the seismic emission reaches a lower level, which determines the non-hazardous concentration of the gas remaining in the reservoir, the possibility of extraction of coal is predicted, while continuing to record the seismic emission generated by the coal seam and the roof of the overburden by the MSA method, including continuous processing of the obtained material by the identification of subsequent zones of abnormally high energy of seismic noise.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:The technical result of the invention is as follows:

во-первых, наряду с каменным углем производится добыча газовой компоненты (метана), которая может быть использована для нужд энергетики вместо природного газа и для химической промышленности, поскольку цена метана значительно ниже стоимости природного газа, вследствие того, что скважины для его добычи разбуривают на меньшие глубины;firstly, along with coal, a gas component (methane) is produced, which can be used for energy needs instead of natural gas and for the chemical industry, since the price of methane is much lower than the cost of natural gas, due to the fact that wells are drilled for its production shallow depths;

во-вторых, обеспечивается безопасная добыча каменного угля по причине ликвидации главной опасности для работающего в шахтах персонала большой концентрации метана в углях высокой марки;secondly, safe mining of coal is ensured due to the elimination of the main danger for personnel working in mines with a high concentration of methane in high-grade coals;

в-третьих, можно повысить интенсивность добычи каменного угля в лавах посредством использования более производительной техники по проходке и выемки угля.thirdly, it is possible to increase the intensity of coal mining in lavas through the use of more productive techniques for the sinking and extraction of coal.

Все эти мероприятия ведут к существенному повышению производительности шахты, как отдельного горнодобывающего предприятия, так и всей отрасли в целом.All these measures lead to a significant increase in the productivity of the mine, as a separate mining enterprise, and the industry as a whole.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На площади развития еще не выработанных угольных пластов проводят пассивные сейсморазведочные работы по технологии МСА, то есть наблюдают сейсмическую эмиссию на этой площади в режиме реального времени расстановками трехкомпонентных сейсмоприемников. Проводят обработку данных наблюдений в пакете «SAN-MCS», определяя скоростные характеристики рассеянных волн в пределах угольного пласта и глубину заложения источников сейсмической эмиссии, и находят объекты, насыщенные газом (Б.П.Дьяконов, О.Л.Кузнецов, О.Г.Раевский, И.С.Файзуллин, И.А.Чиркин, С.И.Шленкин. Способ сейсмической разведки горных пород. Патент РФ №2008697) [7].Passive seismic surveys using MSA technology are carried out on the area of development of coal deposits that have not yet been developed, that is, seismic emission on this area is observed in real time by the arrangement of three-component geophones. Processing the observation data in the SAN-MCS package, determining the velocity characteristics of the scattered waves within the coal seam and the depth of the seismic emission sources, and finding objects saturated with gas (B.P. Dyakonov, O.L. Kuznetsov, O.G. .Raevsky, I. S. Fayzullin, I. A. Chirkin, S. I. Shlenkin. Method of seismic exploration of rocks. RF patent No. 2008697) [7].

Далее по этим выделенным аномальным зонам проводят обычную сейсморазведку на группе линейных профилей с расстоянием между ними 500 м. Длина каждого профиля не менее 1,5 км. Расстояние между сейсмоприемниками не более 10 м.Then, along these distinguished anomalous zones, a conventional seismic survey is carried out on a group of linear profiles with a distance between them of 500 m. The length of each profile is at least 1.5 km. The distance between the geophones is not more than 10 m.

Далее проводят обработку данных профилей, определяя положение структурных границ на площадках выявленных аномалий интенсивности сейсмической эмиссии.Next, these profiles are processed, determining the position of the structural boundaries at the sites of detected anomalies in the intensity of seismic emission.

Далее строят геологические модели трещиноватых сред и определяют упругие модули разреза по скоростям распространения продольных и поперечных волн и их отношению (коэффициент Пуассона). Строят модель распределения напряженного состояния пород на глубине залегания угольных пластов. По этим двум моделям определяют координаты заложения скважины для гидроразрыва угольных пластов и осуществляют гидроразрыв.Next, geological models of fractured media are built and the elastic moduli of the section are determined by the propagation velocities of longitudinal and transverse waves and their ratio (Poisson's ratio). A model of the distribution of the stress state of rocks at a depth of coal seams is built. These two models determine the coordinates of the well for hydraulic fracturing of coal seams and carry out hydraulic fracturing.

После гидроразрыва осуществляют контроль направлений развития магистральных трещин в объеме лавы методом МСА, с поверхности разбуривают площадь по направлениям развития магистральных трещин и ведут откачку газа метана из скважин. После того как сейсмическая эмиссия выйдет на более низкий уровень, определяющий не опасную концентрацию оставшегося в пласте газа, прогнозируют возможность извлечения каменного угля, при этом, продолжая регистрировать методом МСА сейсмическую эмиссию, генерируемую угольным пластом и кровлей покрывающей толщи, включая непрерывную обработку полученного материала по выявлению последующих зон аномально высокой энергии сейсмического шума.After hydraulic fracturing, the directions of development of main cracks in the volume of lava are monitored by the MSA method, the area is drilled from the surface along the directions of development of main cracks and methane gas is pumped from wells. After the seismic emission reaches a lower level, which determines the non-hazardous concentration of the gas remaining in the reservoir, the possibility of extraction of coal is predicted, while continuing to record the seismic emission generated by the coal seam and the roof of the overburden by the MSA method, including continuous processing of the obtained material by the identification of subsequent zones of abnormally high energy of seismic noise.

Методика прогноза параметров зон трещиноватости, образованной гидроразрывом пластаMethod for predicting the parameters of fracture zones formed by hydraulic fracturing

Физическими основами новой методики прогноза является закон Доплера, устанавливающий зависимость динамических параметров волнового импульса от скорости и направления движения источника и приемника излучения. В данном случае в качестве источника излучения рассматривается фронт магистральных трещин, который распространяется вдоль простирания продуктивного пласта от нагнетательной скважины. Поскольку фронт трещиноватости распространяется по породе со скоростью гораздо меньшей, чем скорость продольной сейсмической волны, то излучение упругих волн в околоскважинное пространство будет происходить от движущегося источника. На сейсмограммах это движение отобразится в виде изменения формы годографа. Если зафиксировать годограф продольной волны сначала от неподвижного источника, расположенного в пределах мощности пласта, подвергаемого гидроразрыву, а затем такой же годограф от движения фронта трещиноватости, то разность координат сейсмоприемников, на которых регистрируется минимальное время, покажет расстояние от нагнетательной скважины до остановки фронта разрыва. В дальнейшем спектральный анализ сейсмической волны на ветвях годографов, центры которых лежат на оси нагнетательной скважины, в соответствии с эффектом Доплера, покажет, что преобладающая частота излучения упругой волны при движении источника (трещины) от скважины в сторону возрастания пикетов профиля будет увеличиваться, и наоборот уменьшаться на противоположной ветви годографа. Эта вариация частот пропорциональна отношению скоростей распространения фронта трещин и упругой продольной волны, которую излучает разрушающаяся порода.The physical basis of the new forecasting technique is the Doppler law, which establishes the dependence of the dynamic parameters of the wave pulse on the speed and direction of movement of the radiation source and receiver. In this case, the front of the main cracks is considered as a radiation source, which propagates along the strike of the reservoir from the injection well. Since the fracture front propagates through the rock at a speed much lower than the velocity of a longitudinal seismic wave, the emission of elastic waves into the near-wellbore space will occur from a moving source. On seismograms, this movement will be displayed as a change in the shape of the hodograph. If we fix the hodograph of a longitudinal wave first from a stationary source located within the thickness of the formation subjected to hydraulic fracturing, and then the same hodograph from the movement of the fracture front, then the difference in the coordinates of the geophones, which record the minimum time, will show the distance from the injection well to the stop of the fracture front. In the future, spectral analysis of the seismic wave on the hodograph branches, the centers of which lie on the axis of the injection well, in accordance with the Doppler effect, will show that the prevailing frequency of the elastic wave radiation when the source (crack) moves from the well towards the increasing pickets of the profile will increase, and vice versa decrease on the opposite branch of the hodograph. This frequency variation is proportional to the ratio of the velocity of propagation of the crack front and the elastic longitudinal wave emitted by the crumbling rock.

ν=ν0(1-cosφvи/cр)/(1-cosφvc/cр),ν = ν 0 (1-cosφv and / c p ) / (1-cosφv c / c p ),

где ν - наблюдаемая частота сигнала; ν0 - частота сигнала от неподвижного источника; φ - угол между расстановкой сейсмоприемников и направлением движения источника; vи, с - скорости относительного движения источника и сейсмоприемника; ср - скорость распространения продольной волны в исследуемой не разрушенной среде.where ν is the observed frequency of the signal; ν 0 is the frequency of the signal from a fixed source; φ is the angle between the arrangement of the geophones and the direction of motion of the source; v and , with - the speed of the relative motion of the source and the geophone; with p is the velocity of propagation of the longitudinal wave in the investigated non-destroyed medium.

В условиях технологии гидроразрыва пласта сейсмоприемники не меняют своих пространственных координат, т.е. vc=0. Из формулы, приведенной выше, следует, что при удалении от скважины vи=-v0, φ=π,Under the conditions of hydraulic fracturing technology, geophones do not change their spatial coordinates, i.e. v c = 0. From the formula above it follows that when moving away from the well v and = -v 0 , φ = π,

ν10/(1+v0р);ν 1 = ν 0 / (1 + v 0 / s p );

а при приближении к регистрирующим датчикам: vи=v0, а φ=0, т.е.and when approaching the recording sensors: v and = v 0 , and φ = 0, i.e.

ν20/(1-v0/cр).ν 2 = ν 0 / (1-v 0 / c p ).

При сравнении доминирующих частот на двух ветвях годографа либо для каждого канала, либо усредненных по всей длине половины расстановки будем иметь:When comparing the dominant frequencies on two branches of the hodograph, either for each channel or averaged over the entire length of half the arrangement, we will have:

Δν=ν210/(1+v0/cр)-ν0/(1-v0/cp)=2ν0(v0/cp).Δν = ν 21 = ν 0 / (1 + v 0 / c p ) -ν 0 / (1-v 0 / c p ) = 2ν 0 (v 0 / c p ).

Таким образом, независимо от состояния горной породы на глубине при наличии источника, движущегося со скоростью меньше, чем перемещение фронта упругой волны в единицу времени, сейсмоприемники будут фиксировать колебательный процесс последовательно изменяющейся частоты при удалении от нагнетательной скважины. При этом возможны два случая: первый - распространение фронта разрыва в изотропной первоначально среде, а второй - соответственно в азимутально анизотропной.Thus, regardless of the state of the rock at a depth in the presence of a source moving at a speed less than the movement of the elastic wave front per unit time, the geophones will record the oscillatory process of a successively changing frequency with distance from the injection well. In this case, two cases are possible: the first is the propagation of the discontinuity front in an initially isotropic medium, and the second, respectively, in an azimuthally anisotropic medium.

Для первого случая Δν=ν21=0, что говорит об удалении фронта разрыва от центра скважины с постоянной скоростью независимо от направления. ОднакоFor the first case, Δν = ν 21 = 0, which indicates the removal of the fracture front from the center of the well at a constant speed regardless of direction. However

ν120/(1+v0/cp), для любого направления и сейсмоприемников, пространственные координаты которых одинаковы относительно оси нагнетательной скважины.ν 1 = ν 2 = ν 0 / (1 + v 0 / c p ), for any direction and geophones, the spatial coordinates of which are the same relative to the axis of the injection well.

Во втором случае Δν=ν21>0 по некоторым направлениям, где 1v02v0. Фронт разрыва имеет тенденцию распространяться в тех направлениях, где 1cр<2cp, трансформируясь из цилиндрического в эллипсоидальный. Эксцентриситет такого эллипса характеризует анизотропию пласта, а разница частот эффекта Доплера, которая будет наблюдена, составит в этом случае:In the second case, Δν = ν 2 −ν 1 > 0 in some directions, where 1 v 02 v 0 . The rupture front tends to spread in those directions where 1 c p < 2 c p , transforming from cylindrical to ellipsoidal. The eccentricity of such an ellipse characterizes the anisotropy of the formation, and the frequency difference of the Doppler effect, which will be observed, will be in this case:

Δν=ν210/(1-2v0/2cp)-ν0/(1+1v0/1cp)=2ν0(2v0/2cp)(1-Δcp/2cp)[1+ξ(1+η/2],Δν = ν 2 = ν 10 / (1- v 2 0/2 c p)0 / (1 + v 1 0/1 c p) = 2ν 0 (v 0 2/2 c p) ( 1-Δc p / 2 c p ) [1 + ξ (1 + η / 2],

где 2v0, 2cp - минимальные величины распространения скоростей фронта разрушения и упругой волны соответственно; η=(1v0-2v0)/2v0 - показатель анизотропии скоростей распространения фронта разрыва в пласте; ξ=Δср/2cр - показатель анизотропии скоростей распространения продольных волн в пласте. Последние формулы получены путем разложения функции (1±v/с)-1 в бином с удержанием первых членов при условии, что (v/с)<1.where 2 v 0 , 2 c p are the minimum values of the propagation of the velocities of the fracture front and the elastic wave, respectively; η = ( 1 v 0 - 2 v 0 ) / 2 v 0 is the anisotropy index of the propagation velocity of the fracture front in the formation; ξ = Δс p / 2 c p is the anisotropy index of the propagation velocity of longitudinal waves in the reservoir. The last formulas are obtained by expanding the function (1 ± v / s) -1 in a bin with retention of the first terms, provided that (v / s) <1.

Таким образом, элементарный анализ ситуации с гидроразрывом пластов показывает, что, используя весь арсенал сейсмических методов и технологий регистрации упругих сейсмических волн, можно дать прогноз трещиноватых зон в динамике их развития на основе использования эффекта Доплера. Однако, для более или менее достоверного прогноза необходимо иметь в распоряжении данные о скоростных характеристиках разреза и его анизотропных свойствах на основе поляризационного сейсмического профилирования скважин. Параметры геолого-геофизической модели залежи, построенные по данным ГИС и поляризационного сейсмического профилирования скважин (ПСПС), дадут возможность использовать метод расчета напряженного состояния до и после гидроразрыва для точного прогноза параметров трещиноватой зоны, а, в конечном счете, и управлять технологией увеличения продуктивности малодебитных месторождений газа метана.Thus, an elementary analysis of the situation with hydraulic fracturing shows that, using the entire arsenal of seismic methods and technologies for recording elastic seismic waves, it is possible to predict fractured zones in the dynamics of their development based on the use of the Doppler effect. However, for a more or less reliable forecast, it is necessary to have available data on the velocity characteristics of the section and its anisotropic properties based on polarized seismic profiling of the wells. The parameters of the geological and geophysical reservoir model, based on well log data and polarized seismic profiling of wells (PSPS), will make it possible to use the method of calculating the stress state before and after hydraulic fracturing to accurately predict the parameters of the fractured zone, and, ultimately, to control the technology for increasing the productivity of low-yield methane gas deposits.

Основной эффект, на котором основан прогноз развития магистральной трещиноватости при гидроразрыве пласта, основан на принципах двойного лучепреломления обменных волн PS (поперечных Sv).The main effect, on which the forecast of the development of the main fracturing during hydraulic fracturing is based, is based on the principles of birefringence of PS exchange waves (transverse Sv).

Ha Рис.1 представлены фрагменты полевых записей эффекта двойного лучепреломления поперечной обменной PS волны на кровле пород венда поперечной волны Sh.Ha Fig. 1 shows fragments of field records of the birefringence effect of the transverse exchange PS wave on the roof of the Vendian shear wave Sh.

Этот эффект возможно наблюдать только скважинными приборами, обладающими гироскопической ориентацией, которая не зависит от свойств геологических пород, слагающих прискважинное пространство.This effect can only be observed with downhole tools that have a gyroscopic orientation, which does not depend on the properties of geological rocks that make up the borehole space.

На рис.2 показаны выкопировки сейсмограмм ПСПС скважины с распределением скоростей распространения продольных и поперечных волн по глубине, полученные аппаратно-программным комплексом цифровой скважинной аппаратуры с гироскопической ориентацией «ЗОНД». Интервал глубин 43-86 м характеризуется резкой анизотропией и проявлением эффекта двойного лучепреломления поперечной волны на быструю Sv и медленную Sh.Fig. 2 shows a copy of the seismograms of the well PSPD with the distribution of the longitudinal and transverse wave propagation velocities in depth, obtained by the hardware-software complex of digital sounding equipment with gyroscopic orientation “ZOND”. The depth interval 43-86 m is characterized by sharp anisotropy and the manifestation of the effect of birefringence of the transverse wave on fast Sv and slow Sh.

По этим данным с особой точностью определяют скоростные характеристики горных пород для последующего расчета напряженного состояния.Using these data, with high accuracy, the rock velocity characteristics are determined for the subsequent calculation of the stress state.

На рис.3 приведена карта распределения пластового давления (МПа) в продуктивном пласте.Figure 3 shows a map of the distribution of reservoir pressure (MPa) in the reservoir.

Возможности сейсморазведочной методики и технологии связаны в первую очередь с новейшими отечественными разработками в области телеметрических систем сбора сейсмической информации, не обладающих существующими ныне ограничениями канальности и объемами памяти. Бескабельные системы сбора информации разработки ФГУП СНИИГГиМС позволяют проводить фактически круглосуточную регистрацию сейсмических событий независимо от площади работ. Этот метод приобретает решающее значение при прогнозе параметров гидроразрыва пласта, поскольку обеспечивает регистрацию динамики развития фронтов разрушений в режиме реального времени, например, с использованием четырехканального полевого модуля «Роса-А», работающего в автономном режиме без вмешательства оператора. Аппаратура синхронизируется по времени включения каждого регистратора относительно временного пояса Гринвичского меридиана.The capabilities of the seismic survey technique and technology are primarily associated with the latest domestic developments in the field of telemetric systems for collecting seismic information that do not have the current channel limitations and memory volumes. The cordless data collection systems developed by FSUE SNIIGGiMS allow virtually round-the-clock recording of seismic events regardless of the area of work. This method is crucial in predicting hydraulic fracturing parameters, since it provides real-time monitoring of the dynamics of fracture fronts development, for example, using the Rosa-A four-channel field module operating in stand-alone mode without operator intervention. The equipment is synchronized by the turn-on time of each recorder relative to the time zone of the Greenwich meridian.

Источники информацииInformation sources

1. Устройство для прогноза выбросоопасности пластов. Авт. Свид. СССР №1245715, БИ №27, 1986.1. Device for predicting outburst hazard. Auth. Testimonial. USSR No. 1245715, BI No. 27, 1986.

2. Способ определения выбросоопасности пластов. Авт. Свид. СССР №1384789, БИ №12, 1988.2. A method for determining the outburst hazard of formations. Auth. Testimonial. USSR No. 1384789, BI No. 12, 1988.

3. Способ акустического прогноза выбросоопасности угольных пластов. Авт. Свид. СССР №1222853, БИ №13, 1986.3. The method of acoustic forecasting the outburst hazard of coal seams. Auth. Testimonial. USSR No. 1222853, BI No. 13, 1986.

4. Способ прогноза выбросоопасности в очистном или подготовительном забое. Авт. Свид. СССР №1696729, БИ №45, 1991.4. A method for predicting outburst hazard in a treatment or preparatory face. Auth. Testimonial. USSR No. 1696729, BI No. 45, 1991.

5. Устройство автоматического контроля выбросоопасности пласта при его выемке. Авт. Свид. СССР №1559205, БИ №15, 1990.5. The device automatically controls the outburst hazard of the formation when it is removed. Auth. Testimonial. USSR No. 1559205, BI No. 15, 1990.

6. Способ сейсмоакустической диагностики геодинамического состояния угольного пласта в очистной выработке. Патент Украины №25374, БИ №12, 2007.6. A method for seismic-acoustic diagnostics of the geodynamic state of a coal seam in a treatment mine. Patent of Ukraine No. 25374, BI No. 12, 2007.

7. Б.П.Дьяконов, О.Л.Кузнецов, О.Г.Раевский, И.С.Файзуллин, И.А.Чиркин, С.И.Шленкин. Способ сейсмической разведки горных пород. Патент РФ №2008697.7. B.P. Dyakonov, O.L. Kuznetsov, O.G. Raevsky, I.S. Fayzullin, I.A. Chirkin, S.I. Shlenkin. Method for seismic exploration of rocks. RF patent No. 2008697.

8. Способ сейсмической диагностики геодинамического состояния горного массива. Патент Украины №26538, БИ №1, 2007.8. A method for seismic diagnostics of the geodynamic state of a rock mass. Patent of Ukraine No. 26538, BI No. 1, 2007.

Claims (3)

1. Способ диагностики опасных ситуаций при подземной добыче каменного угля, включающий наземный сейсмический мониторинг геодинамического состояния горного массива, автоматическую обработку полученных данных с выделением зон аномально высокой энергии сейсмической эмиссии на площади наблюдений, построение геологических моделей, отличающийся тем, что сейсмический мониторинг геодинамического состояния горного массива осуществляют методом пассивной сейсморазведки, по максимальным значениям энергии сейсмической эмиссии определяют координаты заложения скважины для гидроразрыва угольного пласта, из скважин прогнозируют развитие магистральных трещин методом двойного лучепреломления поперечных волн, от поверхностного источника возбуждения и их приема с помощью аппаратно-программного комплекса, который обладает независимой ориентацией сейсмоприемников, расположенных ортогонально в каждом скважинном приборе, после гидроразрыва осуществляют контроль направлений развития магистральных трещин в объеме лавы методом микросейсмической активности для последующего процесса отбора из лавы газа, с поверхности разбуривают площадь по направлениям развития магистральных трещин и ведут откачку газа метана из скважин, после того как сейсмическая эмиссия выйдет на более низкий уровень, определяющий не опасную концентрацию оставшегося в пласте газа, прогнозируют возможность извлечения каменного угля, при этом продолжая регистрировать методом микросейсмической активности сейсмическую эмиссию, генерируемую угольным пластом и кровлей покрывающей толщи, включая непрерывную обработку полученного материала по выявлению последующих зон аномально высокой энергии сейсмического шума.1. A method for diagnosing dangerous situations in underground mining of coal, including ground-based seismic monitoring of the geodynamic state of the rock mass, automatic processing of the data with the allocation of zones of abnormally high energy of seismic emission in the observation area, the construction of geological models, characterized in that the seismic monitoring of the geodynamic state of the rock the massif is carried out by the method of passive seismic exploration; the maximum values of the energy of seismic emission determine the ordinates of the hole for fracturing a coal seam from wells predict the development of main cracks by the method of birefringence of shear waves from a surface source of excitation and their reception using a hardware-software complex that has independent orientation of geophones located orthogonally in each downhole tool, after hydraulic fracturing control of the directions of development of main cracks in the volume of lava by microseismic activity for subsequent gas extraction process, the area is drilled from the surface along the directions of development of the main cracks and the methane gas is pumped out from the wells, after the seismic emission reaches a lower level, which determines the non-hazardous concentration of the gas remaining in the reservoir, the possibility of coal recovery is predicted, while continuing to record the method of microseismic activity of seismic emission generated by the coal seam and the roof of the overburden, including continuous processing of the obtained material to identify subsequent zones of abnormally high energy of seismic noise. 2. Методика прогноза параметров зон трещиноватости, образованной гидроразрывом пласта, используемая в способе по п.1, основанная на зависимости динамических параметров волнового импульса от скорости и направления движения источника и приемника излучения, состоящая в том, что осуществляют запись годографа продольной волны сначала от неподвижного источника, расположенного в пределах мощности пласта, подвергаемого гидроразрыву, а затем такого же годографа от движения фронта трещиноватости, и по разности координат сейсмоприемников, на которых регистрируется минимальное время, определяют расстояние от нагнетательной скважины до остановки фронта разрыва.2. The methodology for predicting the parameters of fracture zones formed by hydraulic fracturing, used in the method according to claim 1, based on the dependence of the dynamic parameters of the wave pulse on the speed and direction of movement of the radiation source and receiver, which consists in recording the hodograph of the longitudinal wave first from the stationary a source located within the thickness of the formation subjected to hydraulic fracturing, and then of the same travel time curve from the movement of the fracture front, and by the difference in the coordinates of the geophones, on oryh recorded minimum time determined distance from the injection well to stop the front gap. 3. Методика по п.2, отличающаяся тем, что схему распределения трещин в пласте строят по показателю анизотропии распространения продольных волн в угольном пласте. 3. The method according to claim 2, characterized in that the distribution pattern of cracks in the formation is built according to the anisotropy of the propagation of longitudinal waves in the coal seam.
RU2011122345/03A 2011-06-01 2011-06-01 Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing RU2467171C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122345/03A RU2467171C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122345/03A RU2467171C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467171C1 true RU2467171C1 (en) 2012-11-20

Family

ID=47323268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122345/03A RU2467171C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467171C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594917C1 (en) * 2014-10-30 2016-08-20 Инстытут Техник Инновацыйных Эмаг Method and circuit for detecting and minimizing methane hazard in area of mining face
RU2661498C1 (en) * 2017-09-13 2018-07-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) Coal beds outburst hazard spectral-acoustic forecasting method
CN110851983A (en) * 2019-11-12 2020-02-28 湘潭大学 Novel method for searching large-range unstable fracture dislocation surface of stope in complex environment
CN111047216A (en) * 2019-12-27 2020-04-21 辽宁工程技术大学 Coal mine rock burst hazard evaluation method based on critical stress index method
CN113550734A (en) * 2020-04-07 2021-10-26 中国石油天然气集团有限公司 Shale gas horizontal well earthquake tracking method and device while drilling
RU2759071C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-09 Акционерное общество "СУЭК-Кузбасс" Automated mine emergency forecasting system and method for automated mine emergency forecasting
CN115749713A (en) * 2022-10-14 2023-03-07 中国矿业大学 Rock stratum frequency conversion pulse fracture network fracturing method and equipment
CN117192605A (en) * 2023-09-15 2023-12-08 山西华煜智能科技有限公司 Method, device, equipment and medium for detecting development characteristics of three zones of coal mining

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008697C1 (en) * 1991-04-22 1994-02-28 Малое предприятие "Геоакустик" Method of seismic prospecting of rocks
RU2278401C1 (en) * 2004-12-27 2006-06-20 Ирина Яковлевна Чеботарева Method for microseismic monitoring of spatial distribution of emission sources and scattered radiation and device for realization of said method
UA25374U (en) * 2007-03-06 2007-08-10 Ukrainian State Scient Res And Method of seismic-acoustic testing of the geodynamical state of a coal bed in an excavation
RU2319982C2 (en) * 2002-01-15 2008-03-20 Вестернджеко, Л.Л.С. Definition of characteristics of inclined cracks with the aid of exchanged reflected waves in combination with the process of consistent exclusion of influence of the superposed layers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008697C1 (en) * 1991-04-22 1994-02-28 Малое предприятие "Геоакустик" Method of seismic prospecting of rocks
RU2319982C2 (en) * 2002-01-15 2008-03-20 Вестернджеко, Л.Л.С. Definition of characteristics of inclined cracks with the aid of exchanged reflected waves in combination with the process of consistent exclusion of influence of the superposed layers
RU2278401C1 (en) * 2004-12-27 2006-06-20 Ирина Яковлевна Чеботарева Method for microseismic monitoring of spatial distribution of emission sources and scattered radiation and device for realization of said method
UA25374U (en) * 2007-03-06 2007-08-10 Ukrainian State Scient Res And Method of seismic-acoustic testing of the geodynamical state of a coal bed in an excavation

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594917C1 (en) * 2014-10-30 2016-08-20 Инстытут Техник Инновацыйных Эмаг Method and circuit for detecting and minimizing methane hazard in area of mining face
RU2661498C1 (en) * 2017-09-13 2018-07-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) Coal beds outburst hazard spectral-acoustic forecasting method
CN110851983A (en) * 2019-11-12 2020-02-28 湘潭大学 Novel method for searching large-range unstable fracture dislocation surface of stope in complex environment
CN111047216A (en) * 2019-12-27 2020-04-21 辽宁工程技术大学 Coal mine rock burst hazard evaluation method based on critical stress index method
CN111047216B (en) * 2019-12-27 2023-04-07 辽宁工程技术大学 Coal mine rock burst hazard evaluation method based on critical stress index method
CN113550734A (en) * 2020-04-07 2021-10-26 中国石油天然气集团有限公司 Shale gas horizontal well earthquake tracking method and device while drilling
RU2759071C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-09 Акционерное общество "СУЭК-Кузбасс" Automated mine emergency forecasting system and method for automated mine emergency forecasting
CN115749713A (en) * 2022-10-14 2023-03-07 中国矿业大学 Rock stratum frequency conversion pulse fracture network fracturing method and equipment
CN117192605A (en) * 2023-09-15 2023-12-08 山西华煜智能科技有限公司 Method, device, equipment and medium for detecting development characteristics of three zones of coal mining

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2467171C1 (en) Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing
Ghosh et al. Application of underground microseismic monitoring for ground failure and secure longwall coal mining operation: A case study in an Indian mine
Xue et al. A permeability and compliance contrast measured hydrogeologically on the San Andreas Fault
Lu et al. Microseismic signals of double-layer hard and thick igneous strata separation and fracturing
US6947843B2 (en) Microseismic signal processing
Dohmen et al. Microseismic magnitudes and b-values for delineating hydraulic fracturing and depletion
Zhou et al. Formation process and mechanism of seepage channels around grout curtain from microseismic monitoring: a case study of Zhangmatun iron mine, China
CN102906600B (en) Method of prospecting directly for free gas in stratum
Cao et al. The role of mining intensity and pre-existing fracture attributes on spatial, temporal and magnitude characteristics of microseismicity in longwall coal mining
Smith et al. Illinois Basin–Decatur Project pre-injection microseismic analysis
Ren et al. Microseismic signals in heading face of tengdong coal mine and their application for rock burst monitoring
Khan et al. Geophysical characterization of mining-induced complex geological deformations in a deep coalmine
CN113914932B (en) Method for identifying coal and gas outburst dangerous area by using vibration wave tomography
RU2708536C2 (en) Method of seismic monitoring of development of ultra-viscous oil deposits
Maxwell et al. The potential role of passive seismic monitoring for real-time 4D reservoir characterization
RU2526096C2 (en) Method for seismoacoustic investigations during oil extraction
Scott Geophysical methods to detect stress in underground mines
Choudhary et al. Perceiving geological risk using Tunnel Seismic Prediction during tunnelling in weak sedimentary rocks
RU2222698C2 (en) Method determining zones of gas seepage when rock mass is underworked by breakage face
Gupta et al. Integrated Monitoring Volume: A Summary of Monitoring Studies Conducted in Niagaran Carbonate Pinnacle Reefs During Enhanced Oil Recovery with CO2
Dickmann Perceiving Geological Risk Using Tunnel Seismic Prediction During Tunnelling In Weak Sedimentary Rocks Kripal Choudhary
Kusumo et al. The conceptual method of crosswell seismic reflection for underground coal mine planning in Indonesia
Luo et al. Microseismic monitoring of rock fracturing under aquifers in longwall coal mining
Zhao et al. Elastic wave prospecting of water-conducting fractured zones in coal mining
Hidayat et al. 4D time lapse tomography for monitoring cave propagation and stress distribution in Deep Mill Level Zone (DMLZ) PT Freeport Indonesia