Методологические основания применения геофизических способов для изучения угольных пластов
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
?ипов присутствуют в решениях для сред любой сложности, а скорости их распространения определяют значения скоростей волн иных типов. Разделение упругой волны на две независимо распространяющиеся составляющие можно провести и в случае произвольной волны, распространяющейся в безграничном пространстве.
Поверхностные волны. Для ограниченной среды среди решений волнового уравнения важное место играют поверхностные волны, описанные Рэлеем (1900 г.) и представляющие собой волну, распространяющуюся вдоль границы среды и экспоненциально затухающую при удалении от нее. Поверхностные волны являются интерференционными, т.е представляют собой сумму элементарных волн. Часто они отмечаются в виде протяженных цугов колебаний, обладающих достаточно широким спектром. Как правило, используется два типа поверхностых волн, различающихся по ориентации плоскости поляризации: волны Рэлея и Лява.
В ограниченной изотропной среде, в качестве которой можно рассматривать как угольный, так и любой из породных пластов, необходим учет граничных условий. Теория поверхностных волн подробно описана Л.М. Бреховских. Хотя глубина их проникновения внутрь угольного пласта (или вмещающей породы) составляет доли длины волны, благодаря тому, что рабочие длины волн шахтной сейсморазведки превышают мощности исследуемых пластов, интерференция волн Релея формирует достаточно мощные волновые пакеты. Скорость распространения поверхностных волн зависит только от скоростей поперечных и продольных волн в породах и теоретически лежит в пределах от 0,874 до 0,955 от величины Vs. Поэтому их иногда называют замедленными волнами. В наземной сейсморазведке эти волны достаточно широко известны и находят широкое применение.
Каналовые волны. В практике сейсмического просвечивания довольно часто встречается случай тонкого (по сравнению с длиной волны) слоя с пониженной скоростью распространения упругих колебаний, который является волноводом, т.е. средой канализирующей энергию волны. В нем распространяются так называемые каналовые волны, возникшие в результате интерференции многократно отраженных от границ слоя волн. Как правило, в шахтной сейсморазведке угольный пласт и является таким волноводом.
Каналовые волны разделяются на нормальные моды (образованные в результате интерференции отраженных от границ слоя за критическим углом) и просачивающиеся моды (интерферирующие волны, отраженные в докритической области). По типу волн и особенностям их поляризации выделяют волны типа лява (L), которые образуются при интерференции плоских SH волн (волны данного типа поляризованы в плоскости параллельной к плоскости волновода в направлении перпендикулярном к линии источник - приемник), а также волны типа рэлея (R), образующиеся в результате интерференции плоских продольных Р - и поперечных SV - волн, поляризованных в плоскости перпендикулярной к плоскости волновода и проходящей через линию источник - приемник.
Для каналовых волн в волноводе характерна зависимость скорости от частоты. Групповые и фазовые скорости каналовых волн с увеличением частоты стремятся к скорости VS в волноводе, а с уменьшением частоты - к скорости поперечных волн в окружающей среде. По этим признакам каналовые волны достаточно уверенно выделяются на сейсмограммах при исследованиях методом сеймического просвечивания (МСП).
В практике шахтной сейсморазведки особое место занимают два типа волн. Первый - так называемые каналовые волны или, по терминологии принятой в физике слоистых сред - нормальные. Каналовые волны заняли прочное место инструмента шахтной сейсморазведки, так как распространяются непосредственно по угольному пласту и несут в себе основную информацию о его структуре.
Боковые волны. Наряду с каналовыми особое место в шахтной сейсморазведке занимают боковые (или головные) волны. Главная часть пути таких волн проходит вдоль границы раздела двух слоев, их времена пробега зависят от физических свойств горных пород и элементов залегания пластов. В шахтной сейсморазведке головные волны несут информацию о составе и структуре среды, вмещающей угольный пласт. Схема распространения головных волн представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Лучевая схема распространения боковой волны (OSDP)
Методика начальной обработки сейсмических записей (preprocessing)
Целевой задачей первичной обработки полевых сейсмических материалов, зарегистрированных автономной станцией РОСА-А (глава 3), является формирование сейсмограмм общего пункта возбуждения (ОПВ) при использовании невзрывного источника упругих колебаний ударного типа (кувалда).
Автономной сейсмостанцией РОСА-А по заданному (программируемому) расписанию в каждом пункте приема (ПП) были получены сейсмические записи длительностью около часа. Во время регистрации этих часовых сеансов проводилось возбуждение упругих колебаний путем нескольких (до 12) ударов кувалдой на заданных пунктах возбуждения (ПВ). В результате было записано соответствующее волновое поле (в виде последовательности отсчетов в формате PCA).
Для определения отметок моментов времени возбуждений, на кувалде был закреплен пьезодатчик, сигнал с которого записывался в канал регистрации автономного регистратора РОСА-А (далее - отметчик). Исходный материал с отметчика представляет собой такие же длительные записи (запрограммированные с тем же расписанием), содержащие зарегистрированные отметки моментов в виде записи специальной формы, облегчающе