Методологические основания применения геофизических способов для изучения угольных пластов
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
? пород. Принципиальные возможности и основное назначение МОВ заключаются в выявлении из одиночной горной выработки и трассировании тектонических разрывных нарушений и картировании размывов угольного пласта (соответственно с амплитудой смещения или с глубиной эрозионного среза более половины его мощности). Для работы по МОВ в модификации метода общей глубинной точки (МОГТ) с многократным перекрытием необходимо наличие горной выработки, обязательно пройденной по изучаемому угольному пласту. Взаимное расположение этой выработки и исследуемого нарушения должно быть таким, чтобы волна, отражаясь от него, могла бы, соблюдая законы геометрической сейсмики, вернуться к установленным в выработке сейсмоприемникам. Достигнутая по данной методике дальность прогноза нарушений угольного пласта составляет около 250 м. Конкретные объемы работ МОВ, протяженность продольного, вдоль одиночной горной выработки, профиля наблюдений - определяются, при выполнении исследований этим методом, исходя из конкретной горно-геологической ситуации.
Метод сейсмической локации (МСЛ). Метод сейсмической локации впереди забоя выработки заключается в возбуждении и регистрации упругих колебаний непосредственно на груди забоя и в выделении волн различных типов, отраженных от неоднородностей строения массива горных пород. Методология сейсмолокации предназначена для исследований из забоя подготовительной пластовой горной выработки с целью оперативного получения информации о нарушенности углевмещающего массива, обеспечивающей возможность своевременной корректировки проведения горных работ, с учетом выявленных нарушений впереди забоя.
Область применения МСЛ - определение впереди забоя местоположений разрывных нарушений угольного пласта и участков его размывов. Глубинность зондирования разрывных нарушений может составлять до 100 - 120 м по нормали к простиранию плоскости сместителя разрывного нарушения при минимально возможном удалении нарушения от забоя горной выработки 10 - 20 м, при этом простирание плоскости сместителя может составлять угол более 45 к оси проходимой горной выработки. Надежность выявления методом сейсмической локации впереди забоев (на глубину до 60 м) тектонических разрывных нарушений и размывов угольных пластов (соответственно, с амплитудой смещения или глубиной эрозионного среза на полную мощность пласта) составляет порядка 80 - 85 %.
Шахтная сейсморазведочная аппаратура
Основное требование, предъявляемое к шахтной сейсмической аппаратуре - взрывозащита. Это обусловлено тем, что большинство угольных шахт основных угольных бассейнов России относятся к категории опасных по взрыву газа и пыли. Используемая в данном исследовании автономная сейсмическая станция РОСА-А (разработка ФГУП СНИИГГиМС) предназначена для выполнения высокоточных сейсмических измерений, в том числе длительных и программируемых (активного и пассивного мониторинга) в заданных пунктах приёма (рисунок 9) и отвечает всем требованиям, предъявляемым шахтной аппаратуре. Технические решения, реализованные в автономном регистраторе РОСА-А, имеют правовую защиту (патенты RU2331087, 2366981, 90239). Функциональные характеристики и технические параметры сейсмостанции РОСА-А соответствуют лучшим зарубежным аналогам: ION (FireFly), RefractionTechnology, Inc. (Reftek).
Рисунок 9. Структурная схема автономного регистратора РОСА-А
Возбуждение и прием сейсмических волн. Для получения качественных сейсмозаписей, обеспечивающих возможность решения поставленной геологической задачи, на каждом участке перед производственными работами проводят опытные исследования, объем и содержание которых зависят от сейсмогеологических условий и уровня априорных знаний о соотношении сигнал/помеха, размеров зоны малых скоростей (ЗМС) в окрестности горной выработки, условий возбуждения и приема сейсмических колебаний.
В настоящее время применяются следующие способы возбуждения сейсмических волн:
) механические удары темпером (кувалдой) по обнажению угольного пласта в горной выработке;
) механические удары темпером по металлической штанге, установленной в шпуре (точка возбуждения переносится в массив горных пород);
) механические удары по забою шпура с использованием скважинного меха нического ударника (например, пружинного типа);
) взрыв одиночных или связок капсюлей-детонаторов в шпурах;
) взрыв зарядов ВВ в шпурах, пробуренных на заданную глубину (до 2 - 2,5 м).
Система наблюдений определяется технологической схемой эксплуатации угольного месторождения: размерами выемочного столба и зоны нарушения. Основное условие для выбора схемы расстановки источников и приемников - это максимально равномерное просвечивание объекта.
Заключение
Данная работа основана на изучении методологических оснований сейсмических исследований в шахтах с целью оценки особенностей строения угольных пластов и углевмещающих пород. Данный вопрос представляет практический интерес и затрагивает вопросы технологии и эффективности разработки угольных пластов, а также вопросы безопасности труда.
Была освещена существующая теория формирования волновых пакетов в угольных шахтах, проанализированы методы шахтной сейсморазведки, используемые в настоящее время. Были освещены вопросы, связанные с апробацией сейсмических наблюдений в шахтах Кузбасса на проходящих волнах с использованием автономной станции РОСА-А, разработанной в СНИИГГиМС.
Детально рас