Информативность динамических параметров высокочастотных составляющих упругих волн при сейсмическом просвечивании углевмещающего массива Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© А.С. Трифонов, Я.М. Юфа, В.В. Туманов, 2007

УДК 550.834:622.12

А.С. Трифонов, Я.М. Юфа, В.В. Туманов

ИНФОРМАТИВНОСТЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ УПРУГИХ ВОЛН ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ПРОСВЕЧИВАНИИ УГЛЕВМЕЩАЮЩЕГО МАССИВА

Семинар № 3

Современный уровень аппаратурного, методического и программного обеспечения шахтной сейсморазведки геотектонической состояния углевмещающего массива определяет высокую диагностическую достоверность получаемой информации, позволяющей оптимизировать планирование очистных работ [1]. Используемые при «просвечивании» угольных столбов томографические технологии делают возможным картирование нарушений, соизмеримых по амплитуде с мощностью исследуемого угольного пласта. Повышение чувствительности сейсмических методов ведется в направлении более пристального исследования динамических параметров сейсмического сигнала, заметно превосходящих по чувствительности кинематические характеристики. Проблемным моментом динамических параметров является сложность их оценки с учетом вариации характеристик упругих колебаний в источнике возбуждения из-за различия состояния краевой части угольного пласта [2, 3]. Усреднение условий возбуждения наращиванием количества пунктов возбуждения малопродуктивно и не избавляет от получения неоднозначной оценки исследуемого массива. Устранение такого рода не-

однозначности возможно только при рассмотрении относительных значений динамических показателей сигнала, в которых устраняется проявление вариации параметров колебаний в источнике.

В этом отношении представляется достаточно чувствительным показателем геотектонического состояния горного массива относительная оценка высокочастотной части спектра сейсмического сигнала. Рассмотрение высокочастотных составляющих упругого поля достаточно понятно в виду их наибольшей чувствительности к изменению физико-механического состояния горных пород и применительно к маломощным угольным пластам наиболее предпочтительно использовать каналовые волны, распространяющиеся непосредственно в угольном пласте. В условиях отсутствия таких волн (затухание каналовых волн на малых базах из-за несимметричности волновода) представляется возможным анализировать высокочастотный диапазон упругого поля, формируемого вмещающими породами.

Такие исследования были проведены на шахте ЧПП «Горняк 95» (г. Макеевка, Украина) при сейсмическом «просвечивании» угольного

200 250 300 350 400 450 Гц

Рис. 1. Фрагменты спектров сейсмических сигналов по ненарушеному массиву (а) и через нарушенную область (б)

пласта к5 на участке 5-й северной лавы с использованием цифровой суммирующей двенадцати канальной сейсмостанции М8Б12. Прием сейсмических сигналов осуществлялся электродинамическими приемниками БМ-4/7 (Голландия), установленными в метровых шпурах в угольном пласте. Сейсмическая информация регистрировалась в частотном диапазоне 10- 500 Гц (частота дискретизации 2000 Гц) при возбуждении упругих колебаний ударным источником с десятикратным накоплением.

Рис. 2. Соотношение спектров сейсмических сигналов по ненарушенному и нарушенному массиву

На рис. 1 показаны нормированные к среднему уровню высокочастотные части спектров сейсмического сигнала, зарегистрированные по ненарушенному массиву и при прохождении сейсмического луча через известное нарушение в виде метровой флексуры.

Эти спектры неоднозначные по характеру изменения энергии в низкочастотной области (200-320 Гц), достаточно наглядно разнятся в высокочастотной области (370-440 Гц) в отношении заметного снижения энергии в этой части диапазона при попадании сейсмического луча в нарушенную область. Значительно более наглядно проявляется изменение энергии высокочастотной части сигнала при относительной оценке этих спектров, показанное на рис. 2.

Этот график получен соотношением нормированных (к среднему

1. Анциферов А. В. Теория и практика шахтной сейсморазведки. - Донецк: «Алан», 2002. - 312 с.

2. Анциферов А.В. Использовании на практике комплексирования наземных и подземных сейсморазведочных методов. -Сборник научных трудов № 9 (Проблемы

значению по всему диапазону) спектров показанных на рис. 1 и характеризует степень изменения энергии сейсмического сигнала по частотному диапазону. Выраженное изменение интенсивности в высокочастотной области (380-400 Гц) отражает высокую чувствительность этого показателя к изменению физико-механических характеристик углевмещающего массива в нарушенной области.

Рассматриваемый показатель может использоваться как диагностический критерий при поиске малоамплитудной тектоники, размывов пласта и, возможно, при выявлении зон повышенных напряжений, опасных по геодинамическим явлениям. Предпочтительность этого показателя заключается также в его формализуемости и возможности использования для построения томографических карт исследуемого массива.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

горного давления), Донецк, ДонГТУ, 2003. - 258 с.

3. Гликман А. Г. О физических принципах спектральной сейсморазведки // Г ео-логия, геофизика и разработка нефтяных месторождений. - 1998. - № 12. - С. 19-24.

— Коротко об авторах-------------------------------------------

Трифонов А.С., Юфа Я.М., Туманов В.В. - УкрНИМИ НАН Украины, Донецк.