CC BY
20
© P.M. Гайсин, В В. Набатов, Д.С. Буянова, 2013
УДК.550.8:624.191.6
P.M. Гайсин, В.В. Набатов, Д.С. Буянова
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧАСТКОВ МАССИВА, ИМЕЮЩИХ КОНТРАСТНЫЕ ГРАНИЦЫ
Рассмотрено физическое моделирование электроразведочных измерений объектов ограниченных контрастными границами. Приводится сравнение результатов обработки стандартным и относительным методами.
Ключевые слова: электротомография, контрастные границы, кажущееся сопротивление, аномальные объекты, отношение сопротивлений.
Электроразведка методом сопротивлений в настоящее время, с развитием методов компьютерной обработки, получила мощный импульс. Использование электротомографии, основанной на модифицированной методике метода сопротивлений, позволяет получать трехмерные геоэлектрические разрезы сложнопо-строенных сред, что немаловажно при решении задач малоглубинных исследований.
Одним из основных параметров, использующихся в методе сопротивлений, является кажущееся сопротивление рк. Расчет кажущихся сопротивлений производится с учетом коэффициента установки. Как известно, значение коэффициента установки связано с геометрическими параметрами (расстояния между токовыми и измерительными электродами). Полученное значение рк соответствует удельному сопротивлению однородных полупространств (при наземных измерениях) или пространств (при скважинных, подземных измерениях). Соответственно, программы обработки и построения геоэлектрического
разреза по измеренным данным основаны на этом положении. В реальных условиях, при проведении геофизических исследований, объект измерения не всегда представляет собой полупространство (пространство), например измерение вдоль оси насыпи, вдоль края обрыва, в ограниченном выработками или подземными сооружениями массиве и т.д. Задачи исследования таких объектов очень часто возникают в условиях городской застройки (рядом с фундаментами глубокого заложения, подземными сооружениями и т.п.), подземной добычи полезных ископаемых (в районах пересечения горных выработок, границы «целик-обрушенное пространство»).
В этом случае использование существующих программ расчета приводит к появлению ложных аномалий. Влияние границ, в первую очередь контрастных, находящихся на расстояниях, сравнимых с размерами профиля наблюдений и вычленяющих исследуемый объект из общего массива, можно учесть вводом поправок. Например, при расчетах электрического поля в массиве можно воспользоваться мето-
Рис. 1.- Модель георазреза
дом зеркальных изображений. Для этого необходимо точно знать пространственное расположение контрастных границ и вносить поправки при каждом изменении положения токовых электродов, что само по себе является непростой задачей.
Для решения задачи выявления аномальных объектов в ограниченном массиве было проведено физическое моделирование. Физическая модель, использовавшаяся в исследовании, представляет собой емкость, наполненную песком. В качестве аномальных объектов (мишеней), имитирую-
щих разуплотнения (полости) в массиве, использовались пенопластовые образцы в форме параллелипеда (размерами 5x7x2 см - малая мишень, и 5x7x5 см -большая мишень). Они помешались на глубине 5 см в центре электродного поля (рис.1).
Электродное поле фиксированный набор электродов, расположенных в узлах сетки 8x6 с шагом 2,5 см. Глубина установки электродов составила 2,5 см. Измерения проводились по двухэлектрод-ной схеме («pole-pole», AMB<»N<»). Токовый электрод А фиксировался в определенной точке, измерения потенциала (электрод М) проводились последовательно на всех остальных (47) электродах. Электроды В и N располагались на максимально возможном удалении от электродного поля. Значения измеренных тока (I), напряжения (U), а также координат электродов записывались в текстовый
Рис. 2. Геоэлектрический горизонтальный разрез (послойно). Прямоугольником выделено положение мишени (пунктиром - проекция, сплошной линией - положение в модели)
Рис. 3. Геоэлектрический горизонтальный разрез (послойно) (а) и вертикальный разрез (послойно) (б). Прямоугольником выделено положение мишени (пунктиром - проекция, сплошной линией - положение в модели)
файл. С этой целью была составлена программа, которая управляла переключением электродов, измерениями тока и напряжения, записывала координаты и значения тока и напряжения. Количество точек измерения в одном опыте составило 2256.
Была проведена серия опытов: измерения без аномальных объектов (мишеней), измерения с малой мишенью, измерения с большой мишенью. Сначала для всех случаев были рассчитаны кажущиеся сопротивления в соответствии с выбранной методикой
измерений. Файл с исходными данными - координатами электродов и значениями кажущихся сопротивлений - был обработан с помощью программы RES3DINV. Полученные геоэлектрические разрезы приведены на рис. 2. Затем в файл с исходными данными вместо значений кажущихся сопротивлений были введены отношения Ран/Рнорм, где рнорм U/I -для измерений без мишеней, ран= U/I - для измерений с мишенью. Результаты, обработанные программой, приведены на рис. 3.
Сравнивая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что в случае прямого следования методике влияние ограниченности модели не позволяет выделить аномальные объекты. Если же вместо рассчитанных по стандартной методике кажущихся сопротивлений использовать отношение сопротивлений, когда нет необходимости определять коэффициент установки, то по-
является возможность выявлять аномальные объекты.
Таким образом, для ограниченных объектов контроля можно предложить использовать стандартные программы обработки данных. При этом необходимо провести измерения на участке с известным строением и в дальнейшем полученные данные на других участках с подобной геометрией сравнивать с эталонным участком, гттез
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Гайсин Роберт Мударисович - кандидат технических наук, доцент, Набатов Владимир Вячеславович - кандидат технических наук, доцент, Буянова Дарья Сергеевна - аспирант кафедры ФТКП Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ИНФРАСТРУКТУРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ГОРНО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ
Романов Сергей Михайлович - профессор, доктор экономических наук, зав. кафедрой
«Организации и управления в горной промышленности»,
Хелая Ираклий Теймуразович, Дьячкова Анна Юрьевна, Ильина Валентина Александровна - аспиранты, Московский государственный горный университет.
В сборник вошли статьи научных сотрудников, преподавателей и аспирантов Московского государственного горного университета, посвященные организационным, горнотехническим, экономическим и экологическим проблемам развития угольной промышленности, угледобывающих регионов и топливно-энергетического комплекса России в целом.
Ключевые слова: угле-энергетические комплексы, энергоэффективные технологии, эко-логичность, нерудные строительные материалы, щебень, молибден, производство, рынок, прогноз, эколого-экономическая эффективность
ECONOMIC AND INFRASTRUCTURE PROBLEMS OF MINING
INDUSTRY IN RUSSIA
RomanovS.M., Khelaya I.T., Diachkova A.Yu., Ulna V.A.
The collection holds research papers by scientists, professors and doctoral students of the Moscow State Mining University, concerned with organizational, geotechnical, economical and ecological problems of progress in coal mining industry of coal producing regions and the whole fuel-and-energy complex of Russia.
Key words: coal-power complexes, energy-efficient technologies, ecological properties, nonmetallic building materials, road metal, molybdenum, production, market, forecast, ecological-and-economic efficiency.
