RU2587521C1 - Method and scheme for analysis of geological structure and relative changes of stress in layers located over openings of underground mine - Google Patents

Method and scheme for analysis of geological structure and relative changes of stress in layers located over openings of underground mine Download PDF

Info

Publication number
RU2587521C1
RU2587521C1 RU2015101763/28A RU2015101763A RU2587521C1 RU 2587521 C1 RU2587521 C1 RU 2587521C1 RU 2015101763/28 A RU2015101763/28 A RU 2015101763/28A RU 2015101763 A RU2015101763 A RU 2015101763A RU 2587521 C1 RU2587521 C1 RU 2587521C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
mine
frequency
low
data
Prior art date
Application number
RU2015101763/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Збигнев ИСАКОВ
Пшемыслав СИЕРАДЗКИ
Зенон ПИЛЕЦКИ
Казимир СИЦИНЬСКИ
Рафал ЧАРНЫ
Original Assignee
Инстытут Техник Инновацыйных Эмаг
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 Инстытут Техник Инновацыйных Эмаг filed Critical Инстытут Техник Инновацыйных Эмаг
Application granted granted Critical
Publication of RU2587521C1 publication Critical patent/RU2587521C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30—Analysis
    • G01V1/303—Analysis for determining velocity profiles or travel times
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30—Analysis
    • G01V1/306—Analysis for determining physical properties of the subsurface, e.g. impedance, porosity or attenuation profiles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/12—Signal generation
    • G01V2210/123—Passive source, e.g. microseismics
    • G01V2210/1236—Acoustic daylight, e.g. cultural noise
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/61—Analysis by combining or comparing a seismic data set with other data
    • G01V2210/612—Previously recorded data, e.g. time-lapse or 4D
    • G01V2210/6122—Tracking reservoir changes over time, e.g. due to production
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/61—Analysis by combining or comparing a seismic data set with other data
    • G01V2210/612—Previously recorded data, e.g. time-lapse or 4D
    • G01V2210/6122—Tracking reservoir changes over time, e.g. due to production
    • G01V2210/6124—Subsidence, i.e. upwards or downwards
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/62—Physical property of subsurface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/62—Physical property of subsurface
    • G01V2210/622—Velocity, density or impedance
    • G01V2210/6222—Velocity; travel time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: there is provided a method for analyzing geological structure consisting in that the stationary data processing center (1) data is transmitted from the mobile measurement data recorder (3) and the shaft of the central station seismic system (10). Then the registered measurement data to be processed using the method of seismic interferometry to record sound and passive seismic velocity and/or amplitude tomography for records of mine tremors. After that, on this basis, are determined for the investigated area of the rock mass (7) contour shear velocity, as well as the contours of speed and/or attenuation of longitudinal wave by the method of passive seismic velocity and/or amplitude tomography. Also, a system in which fixed data center (1) is connected with one side, preferably via modem communications GSM, mobile recorder measurement data (3), and on the other side of the central station of the shaft seismic system (10) which is connected clock (GPS) and imaging-extinguishing unit (11) and through the intrinsically safe circuits for digital transmission (12) and shaft teletransmission network (13) with ground seismometric stations (14) and/or seismic geophone stations (15).
EFFECT: high accuracy and reliability of obtained data.
3 cl, 2 dwg

Description

Предметом изобретения является способ и схема для анализа геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над выработками подземной шахты, предназначенные для определения состояния опасности для инфраструктуры поверхности, вытекающего из возможности возникновения толчков, вызванных горными разработками в рассматриваемом районе.The subject of the invention is a method and circuit for analyzing the geological structure and relative changes in stresses in the layers located above the underground mine workings, designed to determine the danger state for surface infrastructure arising from the possibility of tremors caused by mining in the area under consideration.

В настоящее время выявление геологической структуры слоев, залегающих над эксплуатируемыми горными выработками, реализуется с применением инвазионных методов, заключающихся в возбуждении просвечивающих горный массив сейсмических волн возбудителями большой мощности или зарядами взрывчатых веществ, причем обычно используются инструменты сейсмической томографии. Известны, из публикаций [Dangel S.: Phenomenology of tremor-like signals observed over hydrocarbon reservoirs, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2003, 128 (1-3), s. 135-158, Gorbatikov Α.V., Kalinina Α.V., Volkov V.A. a.o.: Results of Analysis of Data of Microseismic Survey at Lanzarote Island, Canary, Spain, Pure Appl. Geophys., 2004, 161, s. 1561-1578, Boullenger В.: Finite Difference Feasibility Modelling of Time-lapse Seismic Noise Interferometry for CO2 monitoring. TU Delft, Master Thesis, 2012], примеры применения метода низкочастотной пассивной сейсмики LFS и явлений, касающихся шумов регионального характера, вызываемых, как правило, натуральными процессами, например землетрясениями, вулканической активностью, волнами морей и океанов, воздействием морских течений на континенты либо воздействием бурного течения воздушных масс. Местные шумы вызываются колебаниями от движения транспортных средств, работой машин, устройств и людей либо толчками, вызванными горными работами или другой деятельностью. Частота анализируемых сейсмических шумов составляет обычно от 0,1 до 3 Гц в случае регионального шума, а местного шума даже до 30 Гц. Максимальный по глубине радиус рекогносцировки, связанный с частотой анализируемой поверхностной сейсмической волны, может составлять от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. Развитие методов низкочастотной пассивной сейсмики LFS в настоящее время стало возможным благодаря использованию современной технологии в производстве широкодиапазонных датчиков и увеличению расчетной мощности компьютеров путем применения параллельного расчета. В методах LFS используются многочасовые записи данных, что вынуждает создание новых приложений как для регистрации, обработки, так и для интерпретации данных. В методах LFS различают два основных метода: метод сейсмического зондирования MS (англ. microseismi sounding) и метод сейсмической интерферометрии IS (англ. seismic interferometry).Currently, the geological structure of the layers lying above the exploited mine workings is revealed using invasive methods consisting in the excitation of seismic waves transmissive to the rock mass by high-power pathogens or explosive charges, and seismic tomography tools are usually used. Known from publications [Dangel S .: Phenomenology of tremor-like signals observed over hydrocarbon reservoirs, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2003, 128 (1-3), s. 135-158, Gorbatikov Α.V., Kalinina Α.V., Volkov V.A. a.o .: Results of Analysis of Data of Microseismic Survey at Lanzarote Island, Canary, Spain, Pure Appl. Geophys., 2004, 161, s. 1561-1578, Boullenger W.: Finite Difference Feasibility Modeling of Time-lapse Seismic Noise Interferometry for CO2 monitoring. TU Delft, Master Thesis, 2012], examples of the application of the low-frequency passive seismic method LFS and phenomena related to regional noise caused, as a rule, by natural processes, such as earthquakes, volcanic activity, waves of the seas and oceans, the effects of sea currents on the continents or the impact rapid flow of air masses. Local noise is caused by vibrations from the movement of vehicles, the operation of machinery, devices and people, or by shocks caused by mining or other activities. The frequency of the analyzed seismic noise is usually from 0.1 to 3 Hz in the case of regional noise, and local noise even up to 30 Hz. The maximum reconnaissance radius in depth associated with the frequency of the analyzed surface seismic wave can range from several tens to several thousand meters. The development of methods of low-frequency passive seismic LFS is now possible thanks to the use of modern technology in the production of wide-range sensors and an increase in the estimated power of computers through the use of parallel calculation. LFS methods use many hours of data recording, which forces the creation of new applications for both registration, processing and interpretation of data. In LFS methods, two main methods are distinguished: the MS seismic sounding method (microseismi sounding) and the IS seismic interferometry method.

При использовании метода сейсмического зондирования регистрация осуществляется на нескольких перемещаемых в течение времени измерительных точках и постоянной референтной точке, а для интерпретации используется главным образом вертикальная составляющая сейсмического шума. Запись осуществляется в каждой точке в течение не менее 1 часа так, чтобы обеспечить его стационарность.When using the seismic sensing method, registration is carried out at several measuring points moved over time and at a constant reference point, and for interpretation, the vertical component of the seismic noise is mainly used. Recording is carried out at each point for at least 1 hour so as to ensure its stationarity.

При использовании метода сейсмической интерферометрии запись осуществляется непрерывно с шагом дискретизации, выбираемым для конкретного задания, без перемещения датчиков. Чем меньше радиус рекогносцировки слоев, тем шаг дискретизации меньше. Запись может производиться с использованием вертикальной составляющей поверхностной волны типа Рэлея и/или горизонтальной волны Лява. Продолжительность записи зависит от: характеристики волнового поля исследуемого района, в том числе доминирующей частоты и направления распространения, а также от вида реализуемого задания, например мониторинг изменений, локализация зон ослабления, изучение строения среды.When using the method of seismic interferometry, recording is carried out continuously with a sampling step selected for a specific task, without moving the sensors. The smaller the reconnaissance radius of the layers, the smaller the sampling step. Recording can be made using the vertical component of a surface wave of the Rayleigh type and / or horizontal Love wave. The recording time depends on: the characteristics of the wave field of the studied area, including the dominant frequency and direction of propagation, as well as on the type of task being implemented, for example, monitoring changes, localizing zones of weakening, studying the structure of the medium.

Известен, из патентного описания WO 2012044480 (А2), способ обработки данных по методу сейсмической интерферометрии для исследования геологической структуры морского дна, с помощью низкочастотных сейсмических датчиков, протаскиваемых по морскому дну исследовательским судном. Способ позволяет получить трехмерную картину геологической структуры под морским дном. Расчеты в этом способе выполняются с использованием функции Грина.Known from the patent description WO 2012044480 (A2), a method for processing data by the method of seismic interferometry to study the geological structure of the seabed using low-frequency seismic sensors dragged along the seabed by a research vessel. The method allows to obtain a three-dimensional picture of the geological structure under the seabed. Calculations in this method are performed using the Green function.

Известны, из описания US 2011069580 (А1), способы модифицирования направленности сейсмической интерферометрии при определении геологической структуры Земли.Known from the description of US 2011069580 (A1), methods for modifying the directivity of seismic interferometry in determining the geological structure of the Earth.

Известен, из описания US 2010315902 (А1), способ отображения структуры под земной поверхностью с помощью пассивной сейсмической томографии путем применения сейсмической интерферометрии, регистрирующей сейсмические сигналы, генерируемые сейсмическими явлениями, происходящими в горном массиве Земли.It is known, from the description of US 2010315902 (A1), a method for displaying a structure below the earth's surface using passive seismic tomography by using seismic interferometry that records seismic signals generated by seismic phenomena occurring in the Earth’s massif.

Известен также, из публикации Чарны Р.: «Обзор применения метода сейсмической интерферометрии», Горный журнал, 2014, №7 [Czarny R.: "Przegląd zastosowania metody interferometrii sejsmicznej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7], метод сейсмической интерферометрии, заключающийся в отображении импульсного ответа среды (функция Грин) между парой датчиков, с помощью операции взаимной корреляции или деконволюции зарегистрированных сейсмических сигналов на этих датчиках. Этот метод открывает очень широкие возможности применения, от отображения глубинных структур земной коры, мониторирования происходящих в них изменений, до геоинженерного применения.Also known from the publication of Czarny R .: "Overview of the application of the method of seismic interferometry", Mountain Journal, 2014, No. 7 [Czarny R .: "Przegląd zastosowania metody interferometrii sejsmicznej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7], the method of seismic interferometry, consisting in displaying the pulse response of the medium (Green function) between a pair of sensors, using the operation of cross-correlation or deconvolution of recorded seismic signals on these sensors. This method opens up very broad applications, from displaying the deep structures of the earth's crust, monitoring the changes occurring in them, to geoengineering.

В другой публикации, Марцак X., Пилецки З., Исаков З.: «Возможности применения метода сейсмической интерферометрии в горном деле», Горный журнал, 2014, №7 [Marcak H., Pilecki Ζ. Isakow Ζ. Czarny R.: "Możliwości wykorzystania metody interferometrii sejsmicznej w górnictwie", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7], описаны тенденции использования этого метода в горной геофизике, а также представлены результата анализа шумов, вызываемых в результате выполнения горных работ, которые могут быть использованы для проведения исследований методами сейсмической интерферометрии. Представлены также математические и физические основы этого метода. В методе сейсмической интерферометрии запись осуществляется непрерывно с шагом дискретизации, выбираемым каждый раз индивидуально для конкретных горно-геологических условий. Чем мельче залегают исследуемые структуры, тем шаг дискретизации меньше. Запись производится с использованием вертикальной составляющей поверхностной волны типа Рэлея и/или горизонтальной волны Лява. Продолжительность записи зависит от: характеристики волнового поля исследуемого района, в том числе доминирующей частоты и направления распространения, а также от вида реализуемого задания, например мониторинг изменений, локализация зон ослабления, изучение строения среды.In another publication, Martzak X., Pilecki Z., Isakov Z .: “Possibilities of using the seismic interferometry method in mining”, Mining Journal, 2014, No. 7 [Marcak H., Pilecki Ζ. Isakow Ζ. Czarny R .: "Możliwości wykorzystania metody interferometrii sejsmicznej w górnictwie", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7], describes the trends in the use of this method in mining geophysics, and also presents the results of the analysis of noise caused by mining operations that can be used for research using seismic interferometry methods. The mathematical and physical foundations of this method are also presented. In the method of seismic interferometry, recording is carried out continuously with a sampling step selected each time individually for specific mining and geological conditions. The finer the studied structures occur, the smaller the sampling step. Recording is made using the vertical component of a surface wave of the Rayleigh type and / or the horizontal Love wave. The recording time depends on: the characteristics of the wave field of the studied area, including the dominant frequency and direction of propagation, as well as on the type of task being implemented, for example, monitoring changes, localizing zones of weakening, studying the structure of the medium.

В свою очередь, в публикации Исаков З., Пилецки З., Серодзки П. «Современная система LOFRES низкочастотной пассивной сейсмики», Горный журнал, 2014, №7 [Isakow Ζ. Pliecki Ζ., Sierodzki. P., "Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7] представлена система LOFRES, предназначенная для исследований, по методу низкочастотной пассивной сейсмики LFS, околоповерхностных геологических слоев, с использованием сейсмического шума. Система ввиду своих измерительных функций приспособлена для проведения исследований по методу сейсмического зондирования и по методу сейсмической интерферометрии. Система состоит из стационарного центра обработки данных, соединенного при помощи беспроводной связи с модулем мобильной регистрации измерительных данных и последовательно, посредством автономных пунктов доступа WiFi, с измерительными станциями и с референтной станцией. Низкочастотные трехмерные измерительные станции оборудованы низкочастотными сейсмическими датчиками, соединенными посредством аналогово-цифрового преобразователя с микропроцессором, и оборудованы внутренним запоминающим устройством большой емкости, приемником GPS, схемой беспроводной связи и питающим аккумулятором. Запись данных осуществляется во внутренней энергонезависимой памяти датчиков, емкостью более десяти гигабайтов. Синхронизацию времени обеспечивает подключенный к каждой измерительной станции приемник GPS. Автономные пункты доступа WiFi, работающие в режиме WDS, увеличивают радиус связи WiFi.In turn, in the publication Isakov Z., Pilecki Z., Serodzki P. “The modern LOFRES system of low-frequency passive seismic”, Mining Journal, 2014, No. 7 [Isakow Ζ. Pliecki Ζ., Sierodzki. P., "Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7] presents the LOFRES system, designed for studies using the method of low-passive seismic LFS, near-surface seismic noise, with The system, due to its measuring functions, is adapted for research using the seismic sounding method and the seismic interferometry method. The system consists of a stationary data center connected wirelessly to the module for mobile recording of measurement data and sequentially, via stand-alone WiFi access points, with measuring stations and with a reference station. Low-frequency three-dimensional measuring stations are equipped with low-frequency seismic sensors connected via an analog-to-digital converter with a microprocessor and are equipped with an internal mass storage device, a GPS receiver, a wireless communication circuit, and a supply battery. Data is recorded in the internal non-volatile memory of sensors with a capacity of more than ten gigabytes. Time synchronization is provided by a GPS receiver connected to each measuring station. Standalone WiFi access points operating in WDS mode increase the WiFi communication range.

Основным недостатком применяемых до настоящего времени способов и схем анализа геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над горными выработками, является их неудобство применения, связанное с применением инвазионных методов, особенно на территориях, где на поверхности шахты в наблюдаемом районе имеется жилищная или промышленная застройка, а также связанная с этими застройками техническая инфраструктура.The main drawback of the methods and schemes used to date to analyze the geological structure and relative changes in stresses in the layers located above the mine workings is their inconvenience of application associated with the use of invasive methods, especially in areas where there is a housing or industrial surface on the surface of the mine in the observed area development, as well as the technical infrastructure associated with these developments.

Представленный в публикации Исаков З., Пилецки З., Серодзки П. «Современная система LOFRES низкочастотной пассивной сейсмики», Горный журнал, 2014, №7 [Isakow Z. Pilecki Z., Sierodzki. P., "Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7] метод низкочастотной пассивной сейсмики, используемый для выявления геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над определенными наблюдаемыми горными выработками в версии сейсмического зондирования MS, хотя безынвазионный и с хорошей разрешающей способностью по горизонтали (около 3,5% длины волны), является малоэффективным и неудобным в практическом применении, так как требует устройства референтной станции на территории, не подвергающейся влиянию горных разработок, а также чувствителен к нестационарности просвечивающего низкочастотного шума. Метод MS характеризуется также низкой разрешающей способностью обнаружения по вертикали (около 30% длины волны). Метод в версии сейсмической интерферометрии IS, хотя и нечувствителен к нестационарности шума и удобный в длительном пользовании в полевых условиях, также характеризуется малой разрешающей способностью обнаружения по вертикали и в этом, известном, виде непригоден для анализа геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над горными выработками подземной шахты.Presented in the publication Isakov Z., Pilecki Z., Serodzki P. “Modern LOFRES system of low-frequency passive seismic”, Mining Journal, 2014, No. 7 [Isakow Z. Pilecki Z., Sierodzki. P., "Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej", Przegląd Górniczy, 2014, nr 7] is a low-frequency passive seismic method used to detect the geological structure and relative changes in stresses in the layers located above certain observable mine rock tunnels in non-invasive and with good horizontal resolution (about 3.5% of the wavelength), it is ineffective and inconvenient in practical use, since it requires the installation of a reference station in the territory without the influence of mining, and is also sensitive to the unsteadiness of translucent low-frequency noise. The MS method is also characterized by low vertical resolution (about 30% of the wavelength). The method in the IS version of seismic interferometry, although insensitive to noise instability and convenient for long-term use in the field, is also characterized by low vertical resolution and, in this known form, is not suitable for analyzing the geological structure and relative changes in stresses in layers located over the mine workings of an underground mine.

Целью изобретения является разработка нового, обладающего более высокой достоверностью, способа и схемы, предназначенных для безынвазионного выявления геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях над выбранными шахтными выработками, по методу низкочастотной пассивной сейсмики, для обеспечения возможности предупреждать периодически или постоянно о состояниях возникновения геологических аномалий и увеличенной концентрации относительных изменений напряжений, предшествующих тектоническим региональным толчкам.The aim of the invention is the development of a new, with higher reliability, method and circuit designed for the non-invasive detection of the geological structure and relative changes in stresses in the layers above the selected mine workings, by the method of low-frequency passive seismic, to provide the ability to warn periodically or constantly about the occurrence of geological anomalies and increased concentration of relative stress changes preceding the tectonic regional impact cam.

Способ, являющийся предметом изобретения, характеризуется тем, что в стационарный центр обработки данных передаются данные из мобильного регистратора измерительных данных, а также из центральной станции шахтной сейсмической системы, получаемые в результате строго коррелированной по времени регистрации низкочастотного шума из поверхностной системы, а также сейсмических толчков, генерированных горными разработками. Затем зарегистрированные измерительные данные, во временных окнах продолжительностью лучше всего 30 с, в виде трехмерных записей низкочастотного сейсмического шума и сейсмических толчков, генерируемых горными разработками, подлежат обработке с применением метода сейсмической интерферометрии для записей шума и пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии для записей шахтных толчков. На этом основании определяются для исследуемого пространства горного массива изолинии скорости поперечной волны, а также изолинии скорости и/или затухания продольной волны, по методу пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии, которые в конечном итоге отображают усредненное состояние относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над горными выработками. При этом в момент возникновения горного толчка происходит корреляция параметров локализации координат, рассчитанного времени возникновения этого в очаге, с временем вступления продольной волны, генерируемой им и регистрируемой в записях низкочастотных измерительных трехмерных измерительных станций на поверхности, а также соответствующих им величин времени нарастания сигнала от момента вступления продольной волны до момента достижения регистрируемым сигналом первого максимума. В свою очередь, состояние относительных изменений напряжений в слоях исследуемого пространства горного массива над шахтными выработками подвергается текущему сравнительному анализу в стационарном центре обработки, с принятыми пороговыми допускаемыми величинами относительных изменений напряжений для исследуемого участка горного массива. В случае увеличения измеряемых в текущем порядке относительных изменений напряжений выше пороговых значений происходит сигнализация мест, в которых возникло такое состояние, а затем реализуется передача трехмерного результата томографии, выполняемой по методу сейсмической интерферометрии, а также усредненной томографии, от стационарного центра обработки данных, в центральную станцию шахтной сейсмической системы, где в визуализационно-сигнализационном модуле осуществляется визуализация исследуемых относительных изменений напряжений.The method, which is the subject of the invention, is characterized in that the data from the mobile measurement data recorder, as well as from the central station of the mine seismic system, obtained as a result of strictly correlated time recording of low-frequency noise from the surface system, as well as seismic shocks, are transmitted to a stationary data processing center generated by mining. Then, the recorded measurement data, in time windows with a duration of best of 30 s, in the form of three-dimensional records of low-frequency seismic noise and seismic shocks generated by mining, are processed using the seismic interferometry method for noise records and passive seismic speed or amplitude tomography for mine shake records . Based on this, the shear wave velocity isolines, as well as the longitudinal and / or longitudinal wave velocity isolines, are determined for the studied space of the mountain massif by the method of passive seismic velocity or amplitude tomography, which ultimately reflect the average state of relative changes in stresses in the layers located above the mountain workings. In this case, at the moment of the occurrence of the mountain push, the coordinates of the localization coordinates, the calculated time of occurrence of this in the focus, correlate with the time of arrival of the longitudinal wave generated by it and recorded in the records of low-frequency measuring three-dimensional measuring stations on the surface, as well as the corresponding values of the signal rise time from the moment the entry of a longitudinal wave until the registered signal reaches its first maximum. In turn, the state of the relative changes in stresses in the layers of the studied massif over the mine workings is subjected to ongoing comparative analysis in a stationary processing center, with the accepted threshold allowable values of the relative changes in stresses for the studied section of the massif. In the case when the relative changes in the voltages measured in the current order increase above the threshold values, the places where this state occurred are signaled, and then the three-dimensional result of tomography, performed by the seismic interferometry method, as well as averaged tomography, is transmitted from the stationary data center to the central station of a mine seismic system, where the relative changes in voltage are visualized in the visualization-alarm module Nij.

В схеме для применения способа согласно изобретению стационарный центр обработки данных соединен с одной стороны, лучше всего посредством модуля связи GSM, с мобильным регистратором измерительных данных, а с другой стороны с центральной станцией шахтной сейсмической системы, которая соединена с синхронизирующими время часами и с визуализационно-сигнализационным модулем, а также посредством системы искробезопасной цифровой связи с шахтной сетью связи не менее чем с четырьмя подземными сейсмометрическими станциями и/или не менее чем с четырьмя сейсмическими геофонными станциями.In the scheme for applying the method according to the invention, the stationary data center is connected on the one hand, best of all via a GSM communication module, with a mobile data logger, and on the other hand with a central station of a mine seismic system, which is connected to a time-synchronizing clock and to visualization signaling module, as well as through an intrinsically safe digital communication system with a mine communication network with at least four underground seismometric stations and / or at least with Four seismic geophonic stations.

Положительным эффектом изобретения является создание возможности проводить в текущем порядке эффективный анализ относительных изменений напряжений в слоях над горными выработками путем коррелированного применения пассивного метода низкочастотной сейсмической интерферометрии и метода пассивной сейсмической томографии с использованием сейсмических толчков, генерируемых горными разработками, что повышает функциональность, разрешающую способность и точность проводимой рекогносцировки на определенном горном отводе подземной шахты. Являющееся предметом изобретения решение позволяет раньше выявлять места с увеличенной концентрацией напряжений, предшествующей региональным тектоническим толчкам, что имеет существенное значение для применения соответствующей профилактики в районах, где на поверхности имеется жилищная и/или промышленная застройка, а также техническая инфраструктура. Анализ относительных изменений напряжений позволяет предупредительно сигнализировать состояние опасности. Изобретение обеспечивает глубокую, достигающую нескольких сот метров, безынвазионную пенетрацию геологических слоев, без необходимости применения методов возбуждения искусственной сейсмической волны с помощью детонирования зарядов взрывчатого вещества. Измерение требует только монтажа датчиков и устройства, соединенного с шахтной сейсмической системой, схемы для измерения низкочастотной пассивной сейсмики. Существенное значение имеет сокращение временных интервалов между очередными анализами, благодаря использованию метода сейсмической интерферометрии, в которой, учитывая коррелирование записей шума, не требуется стационарность регистрируемого шума.A positive effect of the invention is the creation of the ability to conduct an effective analysis of relative changes in stresses in the layers above the mine workings by correlating the use of the passive method of low-frequency seismic interferometry and the method of passive seismic tomography using seismic shocks generated by mining, which increases the functionality, resolution and accuracy ongoing reconnaissance at a specific mining allotment of an underground mine s. The solution of the invention makes it possible to earlier identify places with an increased stress concentration preceding regional tectonic shocks, which is essential for the application of appropriate prophylaxis in areas where there is housing and / or industrial development on the surface, as well as technical infrastructure. Analysis of the relative changes in voltage allows you to pre-alarm the danger state. The invention provides a deep, reaching several hundred meters, non-invasive penetration of geological layers, without the need to use methods of exciting an artificial seismic wave using detonation of explosive charges. Measurement requires only the installation of sensors and a device connected to a mine seismic system, a circuit for measuring low-frequency passive seismic. Reducing the time intervals between successive analyzes is essential due to the use of the seismic interferometry method, in which, given the correlation of noise records, the stationarity of the recorded noise is not required.

Предмет изобретения, пример исполнения, представлен на чертежах, где на Фиг. 1 представлена, в упрощенном виде, измерительная схема, вместе с взаимным расположением ее блоков на поверхности и в подземной части шахты, в аксонометрическом изображении, на Фиг. 2 представлена блок-схема измерительной схемы.An object of the invention, an exemplary embodiment, is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows, in a simplified form, a measuring circuit, together with the relative position of its blocks on the surface and in the underground part of the mine, in a perspective view, in FIG. 2 is a block diagram of a measurement circuit.

Способ, являющийся предметом изобретения, реализуется с использованием метода сейсмической интерферометрии при помощи, лучше всего сорока, низкочастотных трехмерных измерительных станций 5-5i, расположенных с самого начала измерений в пяти измерительных линиях "k". Метод сейсмической интерферометрии заключается в отображении импульсного ответа среды, т.наз. функции Грина с помощью взаимной корреляции или деконволюции сейсмических сигналов, зарегистрированных парами низкочастотных трехмерных измерительных станций 5. Для непрерывности контроля по методу сейсмической интерферометрии необходимо обеспечение непрерывности их питания безопасным напряжением от блока питания 8 постоянным током, а также беспроводного приема данных с использованием беспроводной сети передачи данных WiFi с местными автономными точками доступа WiFi 4 и мобильного регистратора измерительных данных 3, регистрирующего данные и передающего их, лучше всего, системой пакетной передачи данных GPRS, посредством модема связи GSM 2, в стационарный центр обработки данных 1. Зарегистрированные измерительные данные во временных окнах, лучше всего продолжительностью 30 с, в виде трехмерных низкочастотного сейсмического шума Dn.cz. от низкочастотных трехмерных измерительных станций 5 подлежат обработке с применением метода сейсмической интерферометрии. В свою очередь, генерируемые горной разработкой сейсмические толчки Dw.cz., зарегистрированные низкочастотными трехмерными измерительными станциями 5, обрабатываются по методу пассивной сейсмической томографии с использованием для этой цели автоматически определяемого времени прохода сейсмической волны вдоль трасс сейсмических лучей от места возникновения толчков W до места их регистрации на поверхности низкочастотными трехмерными измерительными станциями и на этой основе составляются для данного участка горного массива 7 изолинии скорости продольной и поперечной волны, которые отображают состояние относительных изменений напряжений ΔΝΡ в слоях над шахтными выработками В, расположенными над исследуемым участком горного массива 7. При этом в момент возникновения толчка W, с целью автоматического определения времени прохода сейсмической волны вдоль трасс сейсмических лучей, необходимого для определения скорости распространения волны в этих направлениях, происходит корреляция параметров локализации координат X, Y i Ζ и рассчитанного времени То в очаге горного толчка W с временем Тр вступления продольной волны, регистрируемым записями низкочастотных трехмерных измерительных станций 5 на поверхности шахты А. Кроме того, с целью обеспечения возможности дополнительно применять метод пространственной пассивной сейсмической амплитудной томографии, также идентифицирующие относительные изменения напряжений, после идентификации низкочастотными трехмерными измерительными станциями 5 появления записи сигнала толчка, определяется автоматически время нарастания сигнала с момента Тр вступления продольной волны, вызванной толчком, до первого максимального значения регистрируемого сигнала. В методе сейсмической интерферометрии используются поверхностные волны, которые несут информацию об устройстве и свойствах геологической среды, представляемую в виде графиков дисперсии. Обработка в стационарном центре обработки данных 1 охватывает: контроль качества данных путем устранения тенденций и ошибок записей, фильтрацию поверхностных волн в диапазоне от 0,2 Гц до 15 Гц, однобитовую нормализацию, корреляцию данных для каждой пары измерительных станций, отбор коррелограмм с наилучшим отношением полезного сигнала к уровню шума, идентификацию кривых дисперсии фазовой скорости волн Рэлея, инверсию графиков дисперсии на модели 1D скорости поперечной волны, составление модели 2D поля скоростей поперечной волны, а при использовании данных из многих измерительных профильных линий "k" низкочастотных трехмерных измерительных станций 5 - составление модели 3D поля скоростей поперечной волны. Программное обеспечение позволяет выполнять измерения и обработку их результатов в текущем порядке с использованием методов сейсмической интерферометрии, для нужд которой разработаны соответствующие алгоритмы и программное обеспечение. В результате обработки получают пространственное изображение контролируемого пространства в виде изолиний скорости распространения поперечной волны. Для разрыхленных участков, с более низкими значениями напряжений, наблюдается уменьшение амплитуд скорости поперечной волны, а для более плотных участков, с более высокими значениями напряжений - увеличение амплитуд.The method that is the subject of the invention is implemented using the seismic interferometry method using, best of all, forty, low-frequency three-dimensional measuring stations 5-5 i , located from the very beginning of the measurements in five measuring lines "k". The method of seismic interferometry is to display the pulse response of the medium, the so-called. Green functions by means of cross-correlation or deconvolution of seismic signals recorded by pairs of low-frequency three-dimensional measuring stations 5. For continuous monitoring by the seismic interferometry method, it is necessary to ensure the continuity of their supply with a safe voltage from a direct current power supply unit 8, as well as the wireless reception of data using a wireless transmission network WiFi data with local autonomous WiFi 4 access points and a mobile measurement data logger 3 recording Data and transmitting them, it is best GPRS packet data transmission system by GSM modem connection 2, to a stationary data processing center 1. Registered measurement data in time windows, the best of 30 s, in the form of three-dimensional seismic noise baseband D n.cz . from low-frequency three-dimensional measuring stations 5 to be processed using the method of seismic interferometry. In turn, the generated mining seismic tremors D w.cz. recorded by low-frequency three-dimensional measuring stations 5 are processed by the method of passive seismic tomography using for this purpose an automatically determined time of passage of the seismic wave along the seismic ray paths from the point of occurrence of the shocks W to the place of their registration on the surface by low-frequency three-dimensional measuring stations and, on this basis, are compiled for of this section of the mountain massif 7 isolines of the velocity of the longitudinal and transverse waves, which display the state of relative changes in the stresses ΔΝΡ in the layers above the mine workings B located above the investigated section of the rock mass 7. In this case, at the moment of the push W, in order to automatically determine the time of passage of the seismic wave along the seismic ray paths necessary to determine the wave propagation velocity in these directions, there occurs a correlation between the parameters of the localization of the coordinates X, Y i Ζ and the calculated time T0 in the source of the rock shock W with the time Tp of the arrival of the longitudinal wave recorded by the records 3-frequency three-dimensional measuring stations 5 on the surface of mine A. In addition, in order to provide the possibility of additionally applying the method of spatial passive seismic amplitude tomography, which also identify relative changes in voltage, after identification of the occurrence of a push signal recording by low-frequency three-dimensional measuring stations 5, the signal rise time is automatically determined from moment T of the arrival of the longitudinal wave caused by the shock to the first maximum value of the register signal being sent. The method of seismic interferometry uses surface waves that carry information about the device and the properties of the geological environment, presented in the form of dispersion graphs. Processing in a stationary data center 1 covers: data quality control by eliminating trends and recording errors, filtering surface waves in the range from 0.2 Hz to 15 Hz, one-bit normalization, data correlation for each pair of measuring stations, selection of correlograms with the best ratio of useful signal to noise level, identification of dispersion curves of the phase velocity of Rayleigh waves, inversion of dispersion graphs on a 1D shear wave velocity model, compilation of a model of a 2D shear wave velocity field, and when using lzovanii data from many measuring core lines "k" low-frequency three-dimensional measuring stations 5 - Preparation of 3D models of the field shear wave velocities. The software allows you to measure and process their results in the current order using seismic interferometry methods, for the needs of which the corresponding algorithms and software have been developed. As a result of processing, a spatial image of the controlled space is obtained in the form of contours of the shear wave propagation velocity. For loosened sections, with lower stress values, a decrease in the amplitudes of the shear wave velocity is observed, and for denser sections, with higher stress values, an increase in the amplitudes.

В способе, являющемся предметом изобретения, локализованные шахтные толчки с известными координатами Χ, Υ, Ζ и рассчитанным временем То в очаге, а также идентифицированное время Тр вступления генерируемой ими волны в записях измерительных станций 5, расположенных в узлах измерительной сети Ρ на поверхности шахты, используются для пространственной пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии. Результаты этой томографии дополняют низкочастотную томографию и после коррелирования полученных томографических карт увеличивают достоверность анализа. В свою очередь, реализуется пространственное распределение скоростей распространения поперечных волн вдоль отдельных профильных линий "k", из усредненных карт низкочастотной томографии, полученных по методу сейсмической интерферометрии на основе регистрируемого на поверхности низкочастотного шума, а также реализуется пространственное распределение скорости распространения продольных волн, получаемое путем применения пассивной сейсмической скоростной и/или амплитудной томографии, использующей горные толчки W, которая отображает состояние относительных изменений напряжений ΔΝ в слоях исследуемого участка горного массива 7 над шахтными выработками В. Затем относительные изменения напряжений ΔΝΡ подвергают в стационарном центре обработки данных 1 текущему сравнительному анализу, сопоставляя с принятыми пороговыми допускаемыми относительными изменениями напряжений ΔNPgr для исследуемого участка горного массива 7 и в случае увеличения, измеряемых в текущем порядке, относительных изменений напряжений ΔΝΡ выше пороговых значений, т.е. когда ΔΝΡ≥ΔNPgr, происходит сигнализация и передача пространственного результата обеих томографий, а также усредненной томографии из центра обработки данных 1, в центральную станцию шахтной сейсмической системы 10, где в подключенном к ней визуализационно-сигнализационном модуле 11 реализуется визуализация исследуемых относительных изменений напряжений ΔΝΡ.In the method that is the subject of the invention, localized mine shocks with known coordinates Χ, Υ, Ζ and the calculated time T0 in the source, as well as the identified time Tp of the arrival of the wave they generate in the records of the measuring stations 5 located in the nodes of the measuring network Ρ on the surface of the mine, used for spatial passive seismic velocity or amplitude tomography. The results of this tomography supplement low-frequency tomography and, after correlation of the obtained tomographic maps, increase the reliability of the analysis. In turn, the spatial distribution of the shear wave propagation velocities along individual profile lines “k” is realized from the averaged low-frequency tomography maps obtained by the seismic interferometry method based on the low-frequency noise recorded on the surface, and the spatial distribution of the longitudinal wave propagation velocity obtained by application of passive seismic velocity and / or amplitude tomography using rock tremors W, which displays with the state of the relative changes in the stresses ΔΝ in the layers of the investigated section of the rock mass 7 above the mine workings B. Then, the relative changes in the stresses ΔΝΡ are subjected to the current comparative analysis in the stationary data center 1, comparing with the accepted threshold allowable relative changes in the stresses ΔNPgr for the studied section of the rock mass 7 and in the case of an increase, measured in the current order, of relative changes in the voltages ΔΝΡ above threshold values, i.e. when ΔΝΡ≥ΔNPgr, the signaling and transmission of the spatial result of both tomographies, as well as the average tomography from the data center 1, to the central station of the mine seismic system 10, where visualization of the studied relative changes in the voltage Δ реали is implemented, is realized, and the average tomography is transmitted from the data center 1.

В схеме (Фиг. 1, Фиг. 2), являющейся предметом изобретения, стационарный центр обработки данных 1 соединен сетью беспроводной связи WiFi посредством модемов GSM 2 с мобильным регистратором измерительных данных 3 и, следовательно, посредством двух автономных точек доступа WiFi в конфигурации Mesh, с цифровыми выходами сорока стационарных низкочастотных трехмерных измерительных станций 5, сгруппированных в пять измерительных панелей 6, расположенных вдоль профильных линий "k".In the diagram (Fig. 1, Fig. 2), which is the subject of the invention, the stationary data center 1 is connected by a WiFi wireless network via GSM 2 modems to a mobile measurement data recorder 3 and, therefore, by means of two standalone WiFi access points in the Mesh configuration, with digital outputs of forty stationary low-frequency three-dimensional measuring stations 5, grouped into five measuring panels 6, located along the profile lines "k".

Число измерительных узлов 3 измерительной сетки, в которой установлены низкочастотные трехмерные измерительные станции 5 (SP), а также число измерительных панелей 6-6k, размещаемых над исследуемым участком горного массива 7, определяется каждый раз в зависимости от размеров этого участка. При этом низкочастотные трехмерные измерительные станции 5 размещаются в грунте и питаются от блока питания постоянного тока 8 посредством защищаемых громоотводными устройствами подземных телетехнических кабельных линий. Каждая из низкочастотных трехмерных измерительных станций 5 оборудована низкочастотными трехмерными сейсмическими датчиками 5а, соединенными посредством аналого-цифрового преобразователя 5b с микропроцессором 5с с внутренней энергонезависимой памятью 5d большой емкости. Микропроцессор 5с соединен с аккумулятором 5е и через автоматическое зарядное устройство 5f с блоком питания постоянного тока 8 и часами GPS. В свою очередь, стационарный центр обработки данных 1 соединен также сетью типа ETHERNET 9 с центральной станцией шахтной сейсмической системы 10, оборудованной часами GPS, а также визуализационно-сигнализационным модулем 11. В свою очередь, центральная станция шахтной сейсмической системы 10 посредством искробезопасной схемы цифровой передачи данных 12 соединена шахтной телетрансмиссионной сетью связи 13 с цифровыми выходами подземных сейсмометрических станций 14 и с сейсмическими геофонными станциями 15. Низкочастотные трехмерные измерительные станции 5 регистрируют непрерывно, синхронно с временем часов GPS, измерительные данные из низкочастотных трехмерных сейсмических датчиков 5а в виде низкочастотного сейсмического шума (Dn.Cz.) после его преобразования микропроцессором 5с с аналого-цифровым преобразователем 5b в цифровую величину и регистрируют в своей внутренней энергонезависимой памяти 5d большой емкости. Затем низкочастотные трехмерные измерительные станции 5 передают указанные выше измерительные данные на расстояние до нескольких сот метров посредством автономных точек доступа WiFi 4, увеличивающих радиус передачи, в мобильный регистратор измерительных данных 3, где они хранятся и откуда периодически или непрерывно передаются, лучше всего с помощью модема связи GSM 2 или, альтернативно, проводной сетью Интернет в стационарный центр обработки данных 1.The number of measuring nodes 3 of the measuring grid, in which the low-frequency three-dimensional measuring stations 5 (SP) are installed, as well as the number of measuring panels 6-6 k placed above the studied section of the mountain massif 7, is determined each time depending on the size of this section. At the same time, low-frequency three-dimensional measuring stations 5 are located in the ground and are powered by a direct current power supply 8 through underground teletechnical cable lines protected by lightning rods. Each of the low-frequency three-dimensional measuring stations 5 is equipped with low-frequency three-dimensional seismic sensors 5a, connected via an analog-to-digital converter 5b with a microprocessor 5c with a large non-volatile internal memory 5d. The microprocessor 5c is connected to the battery 5e and through an automatic charger 5f with a DC power supply 8 and a GPS clock. In turn, the stationary data processing center 1 is also connected by an ETHERNET 9 network to the central station of the mine seismic system 10, equipped with a GPS clock, as well as the visualization-alarm module 11. In turn, the central station of the mine seismic system 10 through an intrinsically safe digital transmission scheme 12 is connected by a mine television transmission network 13 with digital outputs of underground seismometric stations 14 and with seismic geophonic stations 15. Low-frequency three-dimensional measurements e stations 5 register continuously, synchronously with the GPS clock time, the measurement data from the low-frequency three-dimensional seismic sensors 5a in the form of low-frequency seismic noise (D n.Cz. ) after its conversion by the microprocessor 5c with the analog-to-digital converter 5b to a digital value and register in its high-capacity internal non-volatile memory 5d. Then, the low-frequency three-dimensional measuring stations 5 transmit the above measurement data to a distance of several hundred meters via autonomous WiFi 4 access points that increase the transmission radius to the mobile measurement data recorder 3, where they are stored and from where they are periodically or continuously transmitted, best with a modem GSM 2 or, alternatively, a wired Internet network to a stationary data center 1.

Список обозначений:List of designations:

1 (CP) - стационарный центр обработки данных,1 (CP) - stationary data center,

2 (MGSM) - модем связи GSM,2 (MGSM) - GSM communication modem,

3 (MR) - мобильный регистратор измерительных данных,3 (MR) - mobile data logger,

4 (АР) - автономные точки доступа WiFi,4 (AR) - standalone WiFi access points,

5 (SP) - низкочастотные трехмерные измерительные станции,5 (SP) - low-frequency three-dimensional measuring stations,

5а (CZ) - низкочастотный трехмерный сейсмический датчик,5a (CZ) is a low-frequency three-dimensional seismic sensor,

5b (АС) - аналого-цифровой преобразователь,5b (AC) - analog-to-digital Converter,

5с (MK) - микропроцессор,5s (MK) - microprocessor,

5d (FL) - внутренняя энергонезависимая память (флеш-память),5d (FL) - internal non-volatile memory (flash memory),

5е (AK) - аккумулятор,5e (AK) - battery,

5f (LD) - автоматическое зарядное устройство,5f (LD) - automatic charger,

6 (РР) - измерительная панель,6 (PP) - measuring panel,

6k - измерительная панель в профильной линии "k" с измерительными станциями,6 k - measuring panel in the profile line "k" with measuring stations,

7 (OG) - исследуемый участок горного массива,7 (OG) - the investigated area of the mountain range,

8 (ZC) - блок питания постоянного тока,8 (ZC) - DC power supply,

9 (ET) - сеть типа ETHERNET9 (ET) - type ETHERNET network

10 (KS) - центральная станция шахтной сейсмической системы,10 (KS) - the central station of the mine seismic system,

11 (MW) - визуализационно-сигнализационный модуль,11 (MW) - visualization and signaling module,

12 (IT) - схема искробезопасной цифровой передачи,12 (IT) - intrinsically safe digital transmission scheme,

13 (KT) - шахтная телетрансмиссионная сеть,13 (KT) - a mine television transmission network,

14 (S) - сейсмические сейсмометрические станции,14 (S) - seismic seismometric stations,

15 (G) - сейсмические геофонные станции,15 (G) - seismic geophonic stations,

Ρ - узел измерительной сетки,Ρ - node measuring grid,

А - поверхность шахты,A is the surface of the mine,

В - горные выработки,In - mine workings,

W - горный толчок,W - mountain push

WI-FI - система беспроводной связи,WIFI - wireless communication system,

GPS - часы GPS,GPS - GPS watch,

k - профильные линии,k - profile lines,

То - время возникновения горного толчка в его очаге,That is the time of occurrence of the mountain tremor in its center,

Тр - время вступления волны Р, в записях измерительных станций,Tr is the time of arrival of the wave P, in the records of the measuring stations,

Dn.cz. - низкочастотный сейсмический шум,D n.cz. - low frequency seismic noise,

Dw.cz. - высокочастотные сейсмические толчки, генерируемые горными разработками.D w.cz. - high-frequency seismic shocks generated by mining.

Claims (3)

1. Способ анализа геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над горными выработками подземной шахты, заключающийся в измерении свойств структуры этих слоев по методу сейсмической интерферометрии путем трехмерной регистрации сейсмического шума с использованием установленных на поверхности над исследуемым участком горного массива автономных низкочастотных измерительных станций по колебаниям горного массива и передаче этих данных к мобильному регистратору измерительных данных, отличающийся тем, что в стационарный центр обработки данных (1) передаются данные из мобильного регистратора измерительных данных (3), а также из центральной станции шахтной сейсмической системы (10), получаемые в результате тесно коррелированной по времени регистрации низкочастотного сейсмического шума (Dn.cz.) из поверхностной системы, а также сейсмических толчков, генерируемых горными разработками (Dw.cz.), а затем зарегистрированные измерительные данные во временных окнах, лучше всего продолжительностью 30 с, в виде трехмерных записей низкочастотного сейсмического шума (Dn.cz.) и сейсмических толчков, генерируемых горными разработками (Dw.cz.), подлежат обработке с применением метода сейсмической интерферометрии для записей шума, а также пассивной сейсмической скоростной и/или амплитудной томографии для записей сейсмических толчков, и на этой основе определяются для данного участка горного массива (7) изолинии скорости поперечной волны, а также изолинии скорости и/или затухания продольной волны по методу пассивной сейсмической скоростной и/или амплитудной томографии, которые в конечном итоге отображают усредненное состояние относительных изменений напряжений (ΔΝΡ) в слоях, расположенных над горными выработками (В), причем в момент возникновения горного толчка (W) происходит корреляция параметров локализации координат (Χ, Y, Z) и рассчитанного времени (То) его возникновения в очаге с временем вступлений (Тр) генерированной им продольной волны, в записях низкочастотных трехмерных измерительных станций (5), регистрируемых на поверхности шахты, а также соответствующих им величин времени нарастания сигнала от вступления продольной волны до момента достижения регистрируемым сигналом записи толчка (W) первого максимума в каждой измерительной станции (5).1. A method of analyzing the geological structure and relative changes in stresses in the layers located above the mine workings of an underground mine, which consists in measuring the structure properties of these layers by the method of seismic interferometry by three-dimensional recording of seismic noise using autonomous low-frequency measuring stations installed on the surface above the investigated section of the rock massif according to the fluctuations of the massif and the transmission of this data to a mobile data logger, different in that the stationary data processing center (1) data is transmitted from the mobile measurement data recorder (3) and of the central station of the shaft seismic system (10) resulting from time-correlated closely registration low frequency seismic noise (D n.cz . ) from the surface system, as well as seismic shocks generated by mining (D w.cz. ), and then the recorded measurement data in time windows, best of 30 seconds, in the form of three-dimensional low-frequency records seismic noise (D n.cz. ) and seismic shocks generated by mining (D w.cz. ) are to be processed using the seismic interferometry method for noise recordings, as well as passive seismic velocity and / or amplitude tomography for seismic shock records, and on this basis are determined for this section massif (7) of the shear wave velocity isoline, as well as the velocity and / or longitudinal wave attenuation contour according to the method of passive seismic velocity and / or amplitude tomography, which ultimately display the average the relative state of the relative changes in stresses (ΔΝΡ) in the layers located above the mine workings (B), and at the moment of the onset of the tremor (W) there occurs a correlation of the localization parameters of the coordinates (Χ, Y, Z) and the calculated time (To) of its occurrence in the source with the arrival times (Tr) of the longitudinal wave generated by it, in the records of low-frequency three-dimensional measuring stations (5) recorded on the surface of the mine, as well as the corresponding values of the signal rise time from the arrival of the longitudinal wave to the moment d stizheniya notifiable push write signal (W) of the first maximum in each measuring station (5). 2. Способ согласно п. 1 формулы изобретения, отличающийся тем, что состояние относительных изменений напряжений (ΔΝΡ) в слоях исследуемого участка горного массива (7) над шахтными выработками (WK) подвергается текущему сравнительному анализу в стационарном центре обработки данных (1) с принятыми пороговыми допускаемыми изменениями напряжений (ΔNPgr) для исследуемого участка горного массива (7) и в случае увеличения измеряемых в текущем порядке относительных изменений напряжений (ΔΝΡ) выше порогового значения (ΔΝΡ≥ΔNPgr) происходит сигнализация мест, в которых возникло такое состояние, а затем реализуется передача пространственного результата томографии, выполненной по методу сейсмической интерферометрии, а также усредненной томографии из стационарного центра обработки данных (1) в центральную станцию шахтной сейсмической системы (10), где визуализационно-сигнализационным модулем выполняется визуализация исследуемых относительных изменений напряжений (ΔΝΡ).2. The method according to claim 1, characterized in that the state of relative changes in stresses (ΔΝΡ) in the layers of the investigated section of the rock mass (7) above the mine workings (WK) is subjected to ongoing comparative analysis in a stationary data center (1) with the accepted threshold permissible changes in stresses (ΔNPgr) for the studied section of the mountain massif (7) and in the case of increasing in the current order the relative changes in stresses (ΔΝΡ) above the threshold value (ΔΝΡ≥ΔNPgr), an alarm occurs eats in which such a condition arose, and then the spatial result of the tomography performed by the seismic interferometry method is transmitted, as well as the averaged tomography from the stationary data center (1) to the central station of the mine seismic system (10), where the visualization and alarm module visualization of the studied relative changes in stresses (ΔΝΡ). 3. Схема для анализа геологической структуры и относительных изменений напряжений в слоях, расположенных над горными выработками подземной шахты, состоящая из стационарного центра обработки данных, соединенного беспроводной связью с модулем мобильной регистрации измерительных данных и последовательно, через автономные точки доступа WiFi с низкочастотными трехмерными измерительными станциями, причем низкочастотные измерительные станции оборудованы низкочастотными трехмерными сейсмическими датчиками, соединенными посредством аналого-цифрового преобразователя с микропроцессором с внутренней энергонезависимой памятью большой емкости, а также оборудованы приемником GPS, схемой беспроводной связи, а также питающим аккумулятором, предназначенная для применения способа, описанного в пп. 1 и 2 формулы изобретения, отличающаяся тем, что стационарный центр обработки данных (1) соединен с одной стороны, лучше всего через модем связи GSM (2), с мобильным регистратором (3) измерительных данных, а с другой стороны с центральной станцией шахтной сейсмической системы (10), которая соединена с часами (GPS) и с визуализационно-сигнализационным модулем (11), а также посредством схемы искробезопасной цифровой передачи (12) и шахтной телетрансмиссионной сети (13) с не менее чем четырьмя подземными сейсмическими геофонными станциями (15). 3. A scheme for analyzing the geological structure and relative changes in stresses in the layers located above the mine workings of an underground mine, consisting of a stationary data center connected wirelessly to the module for mobile measurement data recording and sequentially through autonomous WiFi access points with low-frequency three-dimensional measuring stations moreover, low-frequency measuring stations are equipped with low-frequency three-dimensional seismic sensors connected by analog go-to-digital converter with a microprocessor with internal non-volatile memory of large capacity, and also equipped with a GPS receiver, a wireless communication circuit, as well as a supply battery, designed to apply the method described in paragraphs. 1 and 2 of the claims, characterized in that the stationary data center (1) is connected on the one hand, best of all via a GSM communication modem (2), with a mobile data logger (3), and on the other hand with a central station of a mine seismic system (10), which is connected to the clock (GPS) and to the visualization and signaling module (11), as well as through an intrinsically safe digital transmission circuit (12) and a mine television transmission network (13) with at least four underground seismic geophonic stations (15) )
RU2015101763/28A 2014-10-30 2014-11-07 Method and scheme for analysis of geological structure and relative changes of stress in layers located over openings of underground mine RU2587521C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL409989A PL230219B1 (en) 2014-10-30 2014-10-30 Method and the system for the analysis of the geological structure and relative stresses in the layers situated over the mining headings in the deep mines
PLP.409989 2014-10-30
PCT/PL2014/000128 WO2015002558A2 (en) 2014-10-30 2014-11-07 Method and system for analysis of geological structure and relative changes in stress in the layers located above the workings of an underground mine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2587521C1 true RU2587521C1 (en) 2016-06-20

Family

ID=52004033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015101763/28A RU2587521C1 (en) 2014-10-30 2014-11-07 Method and scheme for analysis of geological structure and relative changes of stress in layers located over openings of underground mine

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN105765408B (en)
PL (1) PL230219B1 (en)
RU (1) RU2587521C1 (en)
UA (1) UA118543C2 (en)
WO (1) WO2015002558A2 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016185223A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Optasense, Inc. Interferometric microseismic imaging methods and apparatus
PL422137A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-14 Pytel Witold Method for forecasting spontaneous seismic effects induced by mining exploitation
GB201818594D0 (en) * 2018-11-14 2018-12-26 Bp Exploration Operating Co Ltd Passive seismic imaging
CN110794460A (en) * 2019-11-15 2020-02-14 中国矿业大学 Two-dimensional mine earthquake full waveform inversion method under stress value change direction constraint
CN112051548B (en) * 2020-08-11 2024-03-22 武汉工程大学 Rock burst monitoring and positioning method, device and system
US11323285B1 (en) 2020-08-28 2022-05-03 Earthsystems Technologies, Inc. Architecture for a multichannel geophysical data acquisition system and method of use
CN112346123B (en) * 2020-11-06 2023-02-10 中国地震灾害防御中心 VIA (visual analysis of seismic data) double-parameter analysis method
US11808797B1 (en) 2021-03-19 2023-11-07 Earthsystems Technologies, Inc. Hemispherical dome electrode configuration and method of use
CN113404523B (en) * 2021-07-05 2023-11-10 淮北市平远软岩支护工程技术有限公司 Rock burst monitoring system based on pressure relief blasting
CN113703046A (en) * 2021-08-31 2021-11-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Underground full-space seismic wave hidden structure identification method and system
CN113985482B (en) * 2021-10-28 2023-11-03 西安科技大学 Ore earthquake focus positioning method based on underground coal mine communication optical cable
CN114895353B (en) * 2022-05-27 2023-03-10 中国矿业大学 Time service alignment method for data collected by monitoring unit of well-ground integrated microseismic monitoring system
CN115542381B (en) * 2022-09-26 2024-02-02 徐州弘毅科技发展有限公司 Mine earthquake well land integrated fusion monitoring system and method based on three-way monitor
CN115933803B (en) * 2023-01-09 2023-06-13 江苏东成工具科技有限公司 Equipment control method, equipment and computer readable medium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100315902A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-16 Chuntao Liang Method for imaging the earths subsurface using passive seismic interferometry and adaptive velocity filtering
US20110069580A1 (en) * 2007-03-01 2011-03-24 Christof Stork Measuring and modifying directionality of seismic interferometry data
US20110082646A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-07 David Fraser Halliday Noise Attenuation in Passive Seismic Data
WO2012044480A3 (en) * 2010-10-01 2012-06-28 Geco Technology B.V. Interferometric seismic data processing for a towed marine survey
US20130003499A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 King Abdulaziz City For Science And Technology Interferometric method of enhancing passive seismic events

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102272631B (en) * 2009-01-09 2015-03-25 埃克森美孚上游研究公司 Hydrocarbon detection with passive seismic data
CN101581789A (en) * 2009-06-23 2009-11-18 刘盛东 Mine working face inter-lane seismic wave CT detection method
CN102597808B (en) * 2009-11-02 2016-08-03 界标制图有限公司 Use the seismic imaging System and method for of the transversely isotropic 3D reversion time skew tilted
US20130191044A1 (en) * 2011-03-21 2013-07-25 Schlumberger Technology Corporation Method and system for presenting stress domain
CN102788995A (en) * 2012-08-02 2012-11-21 中煤科工集团西安研究院 Coal mine working face detecting method with cutting vibration as seismic signal
CN103728655B (en) * 2013-12-24 2016-04-06 天地科技股份有限公司 A kind of coal face shock hazard adopts front pre-evaluation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110069580A1 (en) * 2007-03-01 2011-03-24 Christof Stork Measuring and modifying directionality of seismic interferometry data
US20100315902A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-16 Chuntao Liang Method for imaging the earths subsurface using passive seismic interferometry and adaptive velocity filtering
US20110082646A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-07 David Fraser Halliday Noise Attenuation in Passive Seismic Data
WO2012044480A3 (en) * 2010-10-01 2012-06-28 Geco Technology B.V. Interferometric seismic data processing for a towed marine survey
US20130003499A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 King Abdulaziz City For Science And Technology Interferometric method of enhancing passive seismic events

Also Published As

Publication number Publication date
PL409989A1 (en) 2016-05-09
WO2015002558A3 (en) 2015-09-11
PL230219B1 (en) 2018-10-31
UA118543C2 (en) 2019-02-11
CN105765408A (en) 2016-07-13
WO2015002558A2 (en) 2015-01-08
CN105765408B (en) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2587521C1 (en) Method and scheme for analysis of geological structure and relative changes of stress in layers located over openings of underground mine
US9389325B2 (en) Method of exploring a region below a surface of the earth
RU2431868C1 (en) Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method
NO335879B1 (en) System and method for continuous monitoring of fluid pathways in a producing hydrocarbon reservoir
KR101766916B1 (en) System and method for surveying mirine seismic refraction using unmanned gliders
EP3101450A1 (en) Quick 4d detection seismic survey
EA038823B1 (en) System and method for correction of seismic receiver clock drift
Zeng et al. Field trial of distributed acoustic sensing in an active room‐and‐pillar mine
Xu et al. Optimal design of microseismic monitoring networking and error analysis of seismic source location for rock slope
CN102939547A (en) Method of determining the relative position of two detectors at the bottom of the sea
Maghsoudi et al. Improving the estimation of detection probability and magnitude of completeness in strongly heterogeneous media, an application to acoustic emission (AE)
JP5517258B2 (en) Q factor measurement method using vertical array seismometer
Feng et al. Rockfall localization from seismic polarization considering multiple triaxial geophones and frequency bands
Loginov et al. Joint processing of surface and underground microseismic monitoring data in hard mineral mining
CA2967629A1 (en) Super broadband integrated subsurface seismic, seismicity, ground vibration, topographic data collection, processing, visualization and analysis system
Hanafy et al. Time-lapse monitoring of subsurface fluid flow using parsimonious seismic interferometry
RU2462734C1 (en) Method for determining probability of catastrophic phenomena
JP2019519799A (en) Method of performing an underground characteristic analysis of an area using passive seismic signals and system corresponding thereto
RU2685067C1 (en) Low-noise low-frequency analogue signal recorder
Zhang Multiscale analysis of seismic event source parameter resolution and characterization
Lawton et al. A 3C-3D seismic survey at a new field research station near Brooks, Alberta
Stork et al. Baseline Microseismic Monitoring for CO2 Injection Sites
Valley et al. Rock mass change monitoring in a sill pillar at Vale’s Coleman mine (Sudbury, Canada)
Trabi et al. Seismic while drilling with a diamond drill bit in project DIVE DT-1B borehole in the Ivrea-Verbano Zone (Western Alps, Italy)
RU2469358C1 (en) System for monitoring local surface earthquake precursors