RU2709415C1 - Способ шахтной сейсмической разведки - Google Patents
Способ шахтной сейсмической разведки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709415C1 RU2709415C1 RU2019109747A RU2019109747A RU2709415C1 RU 2709415 C1 RU2709415 C1 RU 2709415C1 RU 2019109747 A RU2019109747 A RU 2019109747A RU 2019109747 A RU2019109747 A RU 2019109747A RU 2709415 C1 RU2709415 C1 RU 2709415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- excitation
- mine
- sections
- lines
- waves
- Prior art date
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
- G01V1/003—Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
-
- 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. analysis, for interpretation, for correction
- G01V1/282—Application of seismic models, synthetic seismograms
-
- 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. analysis, for interpretation, for correction
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/303—Analysis for determining velocity profiles or travel times
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в условиях шахт с целью изучения геологического строения и физических свойств горных пород. Заявлен способ шахтной сейсмической разведки, который включает установку сейсмоприемников в горной выработке, возбуждение колебаний ударами в стенки, кровлю или почву выработки в направлении вдоль ориентации сейсмоприемников по двум линиям возбуждения, разнесенным друг от друга на расстояние в плоскости, перпендикулярной ориентации сейсмоприемников. При этом отраженные поперечные волны, приходящие к линии приема с разных сторон, разделяют в ходе камеральных работ либо путем введения положительных и отрицательных поправок за расстояние между линиями возбуждений и потрассным вычитанием полученных разрезов, либо путем сравнения пикировок одноименных горизонтов, прослеженных на разрезах для первой и второй линий возбуждения, либо с помощью ФВК, в результате чего получают два временных и глубинных разреза, содержащих информацию о геологическом строении с двух сторон относительно выработки, а затем эти разрезы интерпретируют. Технический результат - получение детальной модели геологической среды за счет использования для изучения поперечных волн и способов разделения отраженных волн, пришедших к линии приема с разных сторон. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в условиях шахт с целью изучения геологического строения и физических свойств горных пород.
Известен способ согласно которому при установке сейсмоприемников в кровлю выработки и при возбуждении упругих колебаний ударами в кровлю выработки, регистрируются отраженные поперечные волны (High-resolution seismic reflections in a potash mine/D.J. Gendzwill, R. Brehm//Geophysics. - №5. - 1993. - P. 741-748).
Недостаток данного способа в том, что для изучения геологического строения горных пород используют продольные волны, а поперечные волны возникают в результате обменных процессов на границе целик-выработка, где их регистрируют.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ согласно которому верхнее полупространство изучают поперечными волнами, которые возбуждают вертикально-направленными ударами и регистрируют вертикально-ориентированными сейсмоприемниками (Пространственные интерференционные системы сейсмоакустических наблюдений в условиях горных выработок калийных рудников/А.И. Бабкин. - ГИАБ. - №1. - 2010. - С. 261-267).
Недостатком предложенного способа является возбуждение поперечной волны с плоскостью поляризации, развернутой относительно нужной на 90°, и регистрация отраженных поперечных волн вертикально-ориентированным сейсмоприемником, при этом его ось чувствительности не совпадает с направлением движения частиц во фронте поперечных волн, приходящих сверху. Это приводит к низкой чувствительности всей системы наблюдения к поперечным волнам, приходящим в вертикальном направлении. Так же указанный способ не предусматривает возможность разделения отражений, пришедших к сейсмоприемникам с разных направлений относительно горной выработки.
Техническим результатом изобретения является получение детальной модели геологической среды за счет использования для ее изучения поперечных волн и способов разделения отраженных волн, пришедших к линии приема с разных сторон.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом фиг. 1, где а - зондирование вверх и вниз относительно горной выработки; б - зондирование вправо и влево относительно горной выработки; в - зондирование под углом 45° к горизонту.
На чертежах обозначены: 1 - горная выработка; 2 - сейсмоприемник; 3 - стенка горной выработки; 4 - подошва горной выработки; 5 - кровля горной выработки; 6 - горизонтально-направленные удары; 7 - вертикально-направленные удары; 8 - наклонные удары; 9 - направление распространения волны; 10 - линия приема; 11 - линия возбуждения; 12 - направление прихода волны.
Способ осуществляется следующим образом.
Для изучения геологического строения с разных сторон относительно горной выработки 1 шахтная сейсморазведка осуществляется на поперечных волнах.
Сейсмоприемники 2 для зондирования устанавливают в отверстия, просверленные в стенке 3, подошве 4 либо кровле 5 горной выработки. Сейсмоприемники выбирают горизонтально-направленные для зондирования вверх и вниз относительно горной выработки (Фиг. 1, а), вертикально-направленные для зондирования вправо и влево (Фиг. 1, б), всенаправленные или трехкомпонентные для зондирования в направлении, отличном от горизонтального и вертикального, например, под углом 45° к горизонту (Фиг. 1, в).
Возбуждение колебаний (поперечных волн) выполняется горизонтально-направленными ударами 6 вдоль линий возбуждения 11, например, молотком или кувалдой в стенку выработки 3 для зондирования вверх и вниз относительно горной выработки (Фиг. 1, а), вертикально-направленными ударами 7 в подошву 4 выработки для зондирования вправо и влево (Фиг. 1, б) и наклонными ударами 8 в кровлю 5 для зондирования в направлении, отличном от горизонтального и вертикального, например, под углом 45° к горизонту (Фиг. 1, в). Поперечные волны при этом распространяются в направлении 9, радиальном относительно оси ударов, а отраженные поперечные волны приходят к линии приема 10 в направлении 12, в результате чего будет регистрироваться интерференционная картина, содержащая информацию о геологическом строении пород сразу с двух сторон относительно горной выработки 1.
Для регистрации и разделения волн, приходящих к линии приема 10 с разных сторон, предлагается следующий подход, состоящий из двух этапов - полевого и камерального.
На полевом этапе возбуждение поперечных волн выполняется, в зависимости от направления зондирования, ударами в стенку 3, подошву 4 или кровлю 5 выработки по двум линиям возбуждения 11, разнесенным друг от друга в плоскости перпендикулярной ориентации сейсмоприемников. Такой подход даст разницу прихода поперечных волн с разных сторон во времени порядка 1-2 мс, в зависимости от геологических условий, чего вполне достаточно для определения направления прихода упругой волны. Линии возбуждения 11 разнесены друг от друга на расстояние, которое зависит от длины волны и позволяет разделять отраженные волны наилучшим образом.
На камеральном этапе сначала получают первичные разрезы известным способом, характерным для MOB МОГТ. Каждый из первичных разрезов содержит отражения, пришедшие к приемной линии 10 с разных сторон, однако, эти отражения будут сдвинуты относительно друг друга за счет расстояния между линиями возбуждения 11.
Далее отраженные поперечные волны, приходящие с разных сторон, разделяют, в результате чего получают два временных и глубинных разреза для поперечных волн, содержащих информацию о геологическом строении в двух направлениях, в зависимости от выбранного на полевом этапе направления зондирования.
Способы разделения отраженных поперечных волн, пришедших к линии приема с разных сторон:
1. Произвольно присваивают линиям возбуждения 11 номера - первая и вторая линия возбуждения. В разрез для первой линии пунктов возбуждения вводятся отрицательные временные или глубинные поправки за расстояние между первой и второй линиями пунктов возбуждения. Полученный разрез потрассно вычитается из разреза для второй линии пунктов возбуждения. В итоге получается окончательный разрез, преимущественно содержащий отражения, приходящие со стороны первой линии возбуждения.
В разрез для первой линии пунктов возбуждения вводятся положительные временные или глубинные поправки за расстояние между первой и второй линями пунктов возбуждения. Из полученного разреза потрассно вычитается разрез для второй линии пунктов возбуждения. В итоге получается окончательный разрез, преимущественно содержащий отражения, приходящие со стороны второй линии возбуждения.
Равноценна обратная операция с тем же результатом, когда поправки вводятся в разрез для второй линии пунктов возбуждения, и из него вычитается разрез для первой линии пунктов возбуждения.
В итоге получают два окончательных временных или глубинных разреза для поперечных волн, содержащих информацию о геологическом строении со стороны первой и со стороны второй линий возбуждения. Далее в полученные разрезы может быть введены поправки за рельеф горной выработки, выполнена привязка к данным бурения, и выполнена интерпретация в рамках MOB МОГТ.
2. Произвольно присваивают линиям возбуждения 11 номера - первая и вторая линия возбуждения. Из первичных разрезов попарно выбираются трассы с одинаковыми координатами общей глубинной точки, в окне рассчитывается ФВК между этими трассами, причем сдвиг при расчете ФВК делается и положительный, и отрицательный. Далее отыскивается сдвиг, на котором находится максимум ФВК, и по знаку сдвига - отрицательный или положительный, определяется направление прихода волны - со стороны первой или со стороны второй линии возбуждения. Исходя из принятого решения, сигнал записывается в окончательный разрез либо для отражений, пришедших со стороны первой линии возбуждения, либо в разрез для отражений, пришедших со стороны второй линии возбуждения. После этого окно сдвигается, и операция повторяется до конца интервала анализа. Анализ может выполняться как по всей длине трасс, так и в определенном интервале. Анализ и интерпретация полученных разрезов выполняется в рамках MOB МОГТ.
3. Произвольно присваивают линиям возбуждения 11 номера - первая и вторая линия возбуждения. Направление прихода отражения определяется либо визуально, по результатам анализа двух первичных разрезов, либо по пикировкам одноименных отражающих горизонтов для этих же разрезов. Решение о направлении прихода отражения принимается на основе следующего положения: отражения, пришедшие со стороны первой линии возбуждения, на разрезах для первой линии пунктов возбуждения будут находиться на меньшем времени или глубине, чем на разрезах для второй линии пунктов возбуждения. И наоборот, отражения, пришедшие со стороны второй линии возбуждения, на разрезах для первой линии пунктов возбуждения будут находиться на большем времени или глубине, чем на разрезах для первой линии пунктов возбуждения. Анализ и интерпретация полученных разрезов выполняется в рамках MOB МОГТ.
Таким образом способ шахтной сейсмической разведки, основанный на использовании поперечных волн, как более информативных в условиях шахт позволяет получить детальные данные об особенностях геологического строения среды, и обеспечить повышение разрешающей способности метода. Разделение отражений позволяет изучать геологическую среду в нужном направлении, преодолевая явление интерференции отражений, пришедших к линии приема с разных сторон.
Claims (4)
1. Способ шахтной сейсмической разведки, включающий выполнение полевых и камеральных работ, установку сейсмоприемников в горной выработке, возбуждение колебаний ударами в стенки, кровлю или почву выработки, отличающийся тем, что в ходе полевых работ возбуждение поперечных волн выполняют по двум линиям возбуждения, разнесенным друг от друга в плоскости, перпендикулярной ориентации сейсмоприемников, при этом отраженные поперечные волны, приходящие к линии приема с разных сторон, разделяют в ходе камеральных работ либо путем введения положительных и отрицательных поправок за расстояние между линиями возбуждений и потрассным вычитанием полученных разрезов, либо путем сравнения пикировок одноименных горизонтов, прослеженных на разрезах для первой и второй линий возбуждения, либо с помощью ФВК, в результате чего получают два временных и глубинных разреза, содержащих информацию о геологическом строении с двух сторон относительно выработки, а затем эти разрезы интерпретируют.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возбуждение волн выполняют около кровли и подошвы выработки ударами в стенку выработки, при этом используют горизонтально-направленные сейсмоприемники, которые крепят на стенку выработки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возбуждение волн выполняют по двум линиям возбуждения, расположенным около стен выработки, ударами в подошву выработки, при этом используют вертикально направленные сейсмоприемники, которые крепят на подошву выработки.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возбуждение волн выполняют по двум линиям ударами в кровлю, стену или подошву выработки, при этом используют всенаправленные или трехкомпонентные сейсмоприемники, которые крепят на кровлю, стену или подошву выработки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109747A RU2709415C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Способ шахтной сейсмической разведки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109747A RU2709415C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Способ шахтной сейсмической разведки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2709415C1 true RU2709415C1 (ru) | 2019-12-17 |
Family
ID=69006673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109747A RU2709415C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Способ шахтной сейсмической разведки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2709415C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126984C1 (ru) * | 1998-07-16 | 1999-02-27 | Глоговский Владимир Маркович | Способ определения глубинно-скоростных параметров среды и построения ее изображения по сейсмическим данным - система prime |
CN103217703A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-24 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种以掌子面放炮为震源的隧道超前地质预报方法及装置 |
-
2019
- 2019-04-02 RU RU2019109747A patent/RU2709415C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126984C1 (ru) * | 1998-07-16 | 1999-02-27 | Глоговский Владимир Маркович | Способ определения глубинно-скоростных параметров среды и построения ее изображения по сейсмическим данным - система prime |
CN103217703A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-24 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种以掌子面放炮为震源的隧道超前地质预报方法及装置 |
Non-Patent Citations (4)
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7796468B2 (en) | Prediction of shallow drilling hazards using seismic refraction data | |
Ashida | Seismic imaging ahead of a tunnel face with three-component geophones | |
KR101547508B1 (ko) | 전방 지질 예측 시스템 및 그 방법 | |
JP5985371B2 (ja) | トンネル掘削中の地質探査方法 | |
JP6393100B2 (ja) | トンネル切羽前方探査方法 | |
JP6420054B2 (ja) | 弾性波速度測定方法 | |
CN112415589A (zh) | 一种隧洞tbm破岩震源超前地质探测成像方法与系统 | |
Luo et al. | Tomographic imaging of rock conditions ahead of mining using the shearer as a seismic source—a feasibility study | |
US7178626B2 (en) | Method of seismic evaluation of subterranean strata | |
JP5940303B2 (ja) | トンネル切羽前方探査方法 | |
CN102520441B (zh) | 一种井巷定向探测地震勘探数据采集方法 | |
RU2709415C1 (ru) | Способ шахтной сейсмической разведки | |
JP5097974B2 (ja) | P&s地震波測定システムおよび測定方法 | |
CN110850472B (zh) | 一种基于冲击波激发震源的可变偏移距超前探测断层方法 | |
JP2001099945A (ja) | 切羽前方探査装置および記録媒体 | |
JP2006275914A (ja) | 反射法地震探査による地下構造イメージング方法 | |
JP4187042B2 (ja) | 地中挿入管を用いた地震波深部伝達方法 | |
CN111025383B (zh) | 一种基于绕射横波定性判断隧道前方溶洞充水情况的方法 | |
JP3308478B2 (ja) | トンネル切羽前方探査方法 | |
von Ketelhodt et al. | Elastic parameters from compressional and shear wave tomographic survey: A case study from Kuala Lumpur, Malaysia | |
Gomo et al. | Integrated geophysical methods for boulder delineation to improve mining | |
Power et al. | Geophysical strategies for kimberlite exploration in northern Canada | |
Greenwood et al. | Hydrophone VSP Imaging in the Agnew–Wiluna Belt, Western Australia | |
RU2727317C1 (ru) | Способ прогноза горного удара в шахтах и рудниках | |
Cosma et al. | High Resolution 3D Tunnel Seismic Reflection at Olkiluoto, Finland |