Мов. Давыдов сейсмика. Малоглубинной сейсморазведки для изучения подработанных
 Скачать 6.47 Mb.
|
1 2  ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГИДРОГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКАУДК 550.834 ПРИМЕНЕНИЕ МАЛОГЛУБИННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОДРАБОТАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ В. А. Д АВЫ Д О В ИнститутгеофизикиУральского отделения РАН Описывается методика совместного применения сейсморазведки методом преломленных волн(МПВ)имногоканального анализаповерхностных волн(MASW)cполучением скоростных сейсмических разрезов продольных ипоперечных волн,атакжераспределения коэффициента Пуассона. Рассмотрена информативностьполученных разрезов сцельюидентификации пустотного пространства подземныхгорных выработок. Ключевые слова: сейсморазведка, методпреломленных волн,анализ поверхностныхволн,идентификация пустот. Themethodsofjointuseofseismicmeasurementsbymeansofthemethodofrefractionwavemethod(RWM)andmulti-channel analysisofsurfaceofwaves(MASW)withspeedseismiccutsoftransversalandcompressionwavesandthePoissonratio havebeendescribed.Informational contentofthecuts forthepurposeofidentificationofvoidsof undergroundworkingshasbeenregarded. Key words:seismicmeasurements,refractionwavemethod,analysisofsurfaceofwaves,identificationofvoids. Добыча полезных ископаемых в России ведется уже более трех веков. Многие города, в особенности на Урале, построены в непосредственной бли зости от разрабатываемых месторождений. Некоторые из них уже полностью отработаны и не представляют интереса для горнодобывающей промышлен ности, другие продолжают работать, все больше приближаясь к расширяю щимся городам. Территории муниципальных образований постепенно захва тывают области, подвергшиеся горной подработке. Поэтому при проектиро¬ вании строительства в данных местах остро встает вопрос о точном положе¬ нии и состоянии подземных выработок. Бурение инженерно-геологических скважин при изыскательских работах не способно ответить на данные вопро¬ сы из-за малой глубины и недостаточной детальности исследований. При отсутствии архивных материалов добывающего предприятия единственной альтернативой могут служить геофизические исследования участка строи¬ тельства. Одними из основных методов геофизики являются сейсмические методы разведки. При изучении малых глубин обычно используется сейсморазведка методом преломленных волн (МПВ), позволяющая получать скоростной раз рез и преломляющие границы вдоль исследуемого профиля. Обычная практи¬ ка направлена на использование только продольных сейсмических волн (/?-волн), изредка дополнительно привлекаются поперечные (s-волны) и об менные волны, однако это требует существенного изменения методики на блюдений со снижением производительности работ [1]. З а рубежом получил развитие новый метод сейсморазведки — многоканальный анализ поверхно стных волн (MultichannelAnalysisofSurfaceWaves—MASW),позволяющий по-  лучать скоростной разрез поперечных волн по дисперсионным кривым по¬ верхностных волн Релея [2]. Недостатком метода MAS W является невысокое горизонтальное разрешение, однако, применив специально разработанную технологию обработки, его можно повысить до приемлемого уровня. Таким образом, можно получить скоростные разрезы продольных v и поперечных vsволн, используя стандартную методику наблюдений МП В без снижения производительности. Зная распределение скоростей р - и s-волн, довольно просто рассчитать коэффициент Пуассона |1 (коэффициент поперечной де¬ формации), характеризующий упругие свойства среды.Основные задачи данного исследования: опробование новой методики наблюдения и совместной обработки МПВ и MAS W с построением разрезов по разным сейсмическим пара¬ метрам (vp,vs, определение информативности данных разрезов с целью идентифика¬ ции пустотного пространства подземных горных выработок. Материалы сейсморазведочных работ на шахтных полях угольного и зо¬ лоторудного месторождений использованы в качестве примеров. Буреинскийкаменноугольныйбассейн(ДальнийВосток).Участок работ находится в Верхне-Буреинском районе Хабаровского края, вблизи пос. Чег- домын и относится к Ургальскому месторождению Буреинского угольного бассейна. Уголь залегает среди песчаников, алевролитов и аргиллитов позд- неюрского-раннемелового возраста в виде сложной серии пластов и прослоев с углом падения 10...150 . Разработка ведется комбинированно: верхняя часть запасов разрабатывается открытым способом, нижняя — подземным спосо бом со вскрытием месторождения наклонными стволами. Всего вскрыто бо лее 35 пластов мощностью 1...6 м, в настоящее время подземная добыча ве дется по пластам В12 и В26. Рыхлые отложения на участке представлены элювиально-делювиальны¬ ми глинами и суглинками мощностью 5.1 0 м, долины рек сложены совре¬ менными песчано-галечными аллювиальными отложениями. Комплексные геофизические работы входили в состав инженерно-гео¬ логических изысканий на территории промышленных площадок ОА О «Ур- галуголь» с целью изучения элементов геологического строения для обос нования выбора участка строительства обогатительной фабрики. Исследо вания велись над подземными горными выработками, представляющими собой отработанные механизированным способом лавы по пластам В12, В26 и В31-32 Ургальского месторождения. Особый интерес представляет то, как выработанное пространство отображается на сейсмических разре¬ зах. Сейсмические измерения проводились 24-канальной портативной цифро вой сейсмостанцией «Синус-24М» (ИГФ Ур О РАН, г. Екатеринбург) с твердо тельной памятью (Flash-диском) [3]. В качестве детекторов сейсмических ко лебаний использованы вертикальные сейсмоприемники GS-20DX (f0 = 10 Гц) производства OYO-GE O Impulse (г. Уфа) с установкой через 2 м. Наблюдения осуществлялись по системе встречных и нагоняющих годографов с 7 пункта ми возбуждения (ПВ) на одну стоянку, что обеспечило непрерывное просле¬ живание сейсмических границ МПВ. При возбуждении колебаний в центре и на краях косы использовалась кувалда, при выносах ПВ на расстояния 48 и 96 м от края косы применялись взрывы стограммовых шашек аммонита в двухметровых скважинах. Отметка момента осуществлялась от пьезодатчика при ударах кувалдой или «на разрыв провода» — при взрывах. Накопление сигналов не производилось, для исключения промышленных помех включал ся режекторный фильтр частотой 50 Гц. Перед началом работы на каждой стоянке контролировался микросейсмический фон. Качество полученных сейсмограмм проверялось непосредственно в поле, при необходимости прово¬ дились повторное возбуждение и запись колебаний.  Полученные полевые записи сейсмических трасс переписывались из памя ти сейсмостанции в компьютер, где подвергались дальнейшей обработке. Об работка сейсмических данных разделялась на два этапа в соответствии с ти пом целевых волн. Для получения информации по продольным волнам сейс мограммы фильтровались, выделялись и прослеживались первые вступления головных волн, по которым проводилось построение годографов. Годографы пересчитывались способом времени задержки для построения сейсмических преломляющих границ и томографическим способом (как рефрагированные волны) для получения скоростных разрезов продольных волн. Вторым типом целевых волн являлись волны Релея, к которым применялся измененный ва риант суммирования поверхностных волн в скользящем окне с получением более контрастных дисперсионных кривых, которые затем конвертировались в скоростной разрез поперечных волн. Таким образом, по каждому профилю получены конфигурация преломляющих границ и скоростные сейсмические разрезы продольных и поперечных волн, по которым рассчитывались коэф¬ фициенты Пуассона.a 0 -10 -20 -30 0 -10 -20 -30 0 -10 -20 -30 0 100 150 200 250 300 350 Рис. 1. Сейсмические разрезы над отработанной лавой пласта В31 (Ургальский каменноуголь ный бассейн): а— скоростной разрез продольных волн (vp,м/с); б— скоростной разрез поперечных волн (vs,м/с); в— распределение коэффициента Пуассона (ц, отн. ед.). Жирной сплошной линией показана преломляющая граница, пунктирная линия соответствует положению подземных выработок В качестве примера выбрана часть профиля 1, проходящего с запада на восток над отработанной угольной лавой пластов В31-32 на глубине от 9 до 65 м от поверхности. По результатам сейсморазведки МПВ разрез интерпре тируется как двухслойный: верхняя часть представлена рыхлыми отложения¬ ми, залегающими на плотном основании (коренных породах). Положение гра¬ ниц и сейсмические разрезы представлены на рис. 1, соотношение вертикаль¬ ного масштаба к горизонтальному составляет 2 : 1, размерность осей — в ме-  трах. Граница коренных пород является преломляющей для сейсмических волн, в результате чего можно достаточно уверенно разделить оба слоя при нормальных условиях залегания. Так, в начале профиля преломляющая гра ница залегает приблизительно на глубине 5.. .7 м, однако при приближении к вы работанному пространству происходит перепад границы до глубины 15...20 м. Перепад скорости сейсмических волн еще более крутой, причем наблюдается угловой наклон изолиний в западном направлении, характерном для падения пород в данном районе. Определить точное положение выработок на скоро¬ стных разрезах довольно затруднительно, в то же время пустотные области достаточно показательно выделяются аномально низкими значениями коэф фициента Пуассона (ц < 0,2 и вплоть до отрицательных значений). Из других структурных элементов уверенно идентифицируется область охранного цели ка в интервале профиля 320...340 м по относительному повышению ц. Глуб же 25 м положение лавы на разрезах 1 2 |