CC BY
60
ВЫСОКОГОРАЗРЕШАЮЩАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ РАЗВЕДКА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Анастасия Александровна Белая
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, исполняющий обязанности заведующего лабораторией, тел (383) 22226-87, e-mail:n.zabortseva@gmail.com
Ирина Игоревна Иванова
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, инженер 2 категории, тел (383) 222-26-87, e-
mail:anisimovaii@yandex.ru
Евгений Николаевич Крупнов
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, инженер, тел (383) 222-26-87
Николай Иогансович Паули
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, исполняющий обязанности заведующего лабораторией, тел (383) 22226-87, e-mail: pauli@sniiggims.ru
Георгий Михайлович Тригубович
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, заместитель генерального директора по науке, доктор технических наук, профессор, тел (383) 222-26-87, e-mail: tgm@sniiggims.ru
Марат Рафаэлевич Халиуллин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский научный
исследовательский институт геологии геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск, Красный проспект, 67, инженер-геофизик, тел (383) 222-26-87
В статье рассмотрено возможность применения технологии многоразносных зондирований становлением поля высокого разрешения для детальной разведки месторождений каменного угля.
Ключевые слова: ЗСБ-зондирования становлением поля в ближней зоне,
многоразносные зондирования М-ЗСБ, 3Б-геоэлектрической модель, технология ЭМ-сканирования, угольные пласты.
Anastasiya А. Belaya
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, act. laboratory chief, phone (383) 222-26-87, e-mail:n.zabortseva@gmail.com
Irina I. Ivanova
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, engineer of 2 category, phone (383) 222-26-87, e-mail:anisimovaii@yandex.ru
Evgeniy N. Krupnov
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, engineer, phone (383) 222-26-87
Nikolay I. Pauli
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, act. laboratory chief, phone (383) 222-26-87, e-mail: pauli@sniiggims.ru
George М. Trigubovich
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, deputy general director in science, doctor of engineering science, professor, phone (383) 222-26-87 e-mail: tgm@sniiggims.ru
Marat R. Haliullin
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources», Novosibirsk, Kr. prospekt, 67, engineer-geophysicist, phone (383) 222-26-87
In article there is reviewed a possibility of technology application of multispacing soundings by field formation of high resolution for detail exploration of black coal’s deposits.
Key words: sounding by field formation in near zone, multispacing soundings, 3D-geoelectric model, technology of EM-scanning, coal layers.
Основой для постановки электроразведки являются достаточно хорошие электрофизические предпосылки решения задач расчленения геоэлектрического разреза и пространственного картирования угольных пластов. В основном каменный уголь Кузбасса обладает повышенным электрическим сопротивлением более 500 Омм и достаточно хорошо дифференцируется с вмещающими, более низкоомными породами, обладающими сопротивлением около 100 Омм. Ограничения применения ЗСБ в традиционной постановке для решения задач угольной разведочной геологии заключались в корректной регистрации быстропротекающих процессов становления поля, малая пространственно-временная плотность измерений, а также латеральная неоднородность объекта изучения, осложненная тектоническими нарушениями. Для преодоления этих ограничений в настоящее время разработана новая
технология и оборудование серии «Импульс-Д», что позволяет решать поставленные задачи на принципиально более высоком уровне. [1]. Кроме обеспечения высокой пространственно-временной плотности регистрации электромагнитных сигналов, технология позволяет интерпретировать данные, полученные в условиях горизонтально-неоднородных сред.
На исследуемой площади сигналы вихревых токов регистрируют системой приемных датчиков. Датчики размещают вдоль профилей, находящихся в зоне взаимного влияния, чтобы сигнал измеренный на ближайшем профиле зависил от распределения проводимости окрестности точки измерения на другом профиле. При этом, приемные датчики располагаются вблизи источника поля и на удалении за пределы его проекции. Определяют по измеренным компонентам электромагнитного поля геоэлектрические параметры среды, используя, одномерные, двух - , трех-мерные математические модели отклика на аналогичное возбуждение горизонтально-слоистой среды , путем сопоставления измеренных и расчетных значений компонент поля при заданных параметрах этих математических моделей, в каждой точке регистрации компонент индуцированного электромагнитного поля. После этого определяют невязку или среднеквадратическое отклонение зарегистрированных и расчетных значений при заданных параметрах математической модели, определяют плановое положение точек регистрации с невязкой, превышающей допустимый уровень, проводят без изменения положения источника электромагнитного поля дополнительные измерения в окрестности предыдущих точек регистрации в которых невязка превышает допустимый уровень. В процессе анализа невязки решения обратной задачи в рамках, например, слоистой математической модели вмещающей геологической среды можно выделить следующие основные этапы:
1. Определение участков, соответствующих нормальному полю (полю вмещающей среды, которое в общем случае может отличаться от горизонтально-неоднородной).
2. Решение обратной задачи для каждой точки регистрации в рамках математической модели соответствующей нормальному полю.
3. Расчет невязки решения обратной задачи и аномальных полей в каждом пункте регистрации относительно выбранного нормального поля.
4. Выбор и пространственная локализация всех точек регистрации в которых невязка или ошибка решения обратной задачи превысила установленный уровень, например, 30 % .
5. Проведение дополнительных измерений на выделенных площадях аномальных полей, превышающих установленный уровень 30 %, корректировка модели нормального поля.
6. Построение аномальных полей и локализация более слабых аномалий на поздних временах. Подбор глубинных объектов.
7. Построение объемной 3Б-геоэлекгрической модели, согласованной с априорной информацией и геолого-геофизическими данными.
Математический аппарат и программный комплекс ЕМ-Ба1а-Ргосеввог [2] позволяет по профильно-площадным данным определять положение и геометрические параметры объекта исследований.
Приведен пример прослеживания пластов каменного угля, с целью уточнения границ горных выработок по изложенной выше технологии на одном из участков в Кузбассе. Участок перекрыт горными отвалами, мощностью от 15 до 45 м. Требуемая глубинность опоискования составляла 100-120м. Пласты угля располагались в верхней части кемеровской свиты верхнебалахонской подсерии и залегали в мощной преимущественно песчаной пачке. Работы проводились при помощи беспроводной телеметрической аппаратуры «Импульс-Д ». Размер фиксированного источника в виде квадратной генераторной петли 100х100 м . позволил провести исследование геоэлектрического разреза до глубин более чем 200 м. Измерения проводились по системе квазипараллельных профилей. Расстояние между профилями - 20 м, расстояние между точками измерений - 10 м.
На рис. 1 представлены геоэлектрические разрезы вдоль трех профилей, где прослежены угольные пласты. На профиле Р0, Р1 четко прослеживаются 2 пласта на глубине 50 и 100м. На профиле Р2 верхнего пласта не наблюдается, что подтверждено бурением Результаты электроразведочных работ хорошо соответствуют данными бурения Погрешность определения геометрии не превышает 5 %. Кроме того с хорошей точностью отбивается нижняя граница горных отвалов.
8(8)*
Н(гл)А
Р.
ОИт
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Профиль р1
Пласт 1
Пласт 2
3000
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
70
50
40
30
10
3
0
Пласт 2
Рис. 1 Геоэлектрические разрезы с графиками интервальной суммарной продольной проводимость по данным М-ЗСБ вдоль 3 профилей наблюдения
Характерной особенностью одной из площадей в Завьяловском районе является то, что угольные пласты могут иметь как повышенное, так и пониженное электрическое сопротивление. Работы проводились по технологии многоразносного профилирования ВП, с использованием встречных трехэлектродных расстановок. Эта технология успешно себя зарекомендовала при детальной разведке поляризующихся объектов пластового типа угля находящихся в системе синклинальных и антиклинальных складок [3]. Однако при проведении работ и сопоставления результатов исследования с данными бурения было установлено наличие поляризующихся горизонтов в разрезе не связанных с углем. Работами М-ЗСБ, удалось выделить маркирующий горизонт, подстилающий угольные пласты , произвести идентификацию угольных пластов , выделив на участке 60% перспективных площадей.
р>
ОИгп
74
-50 л»
44
Е '26 ^2
13.6: 12 9
348000 348500 349000 349500 350000 350500 351000
Рис. 2. Геоэлектрический разрез полученный по данным М-ЗСБ и технологии
ЭМ-сканирования
Таким образом применение современной технологии многоразносных зондирований М-ЗСБ на плотных пространственно-временных сетях наблюдений позволяет решать задачи картирования и глубинного изучения угольных пластов на этапе детальной разведки, что значительно увеличивает эффективность импульсной индуктивной электроразведки и разведочного процесса в целом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Тригубович Г.М. «Инновационные поисково-оценочные технологии
электроразведки становлением поля воздушного и наземного базирования» // Разведка и охрана недр. - 2007. - № 8-С. 80-87.
2. Свидетельство о гос регистрации программы для ЭВМ № 2011611248, ЕМ-Оа1аРгосе83ог, ЗАО «Аэрогеофизическая разведка», 07-02-2011.
3. Моисеев В.С., Паули Н.И., Токарева М.Г. Объемное изучение поляризационных объектов повышенного и пониженного сопротивления // Материалы научного конгресса «ГЕ0-Сибирь-2005». - Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 127 -130.
© А. А. Белая, И. И. Иванова, Е.Н. Крупнов, Н.И. Паули, Г.М. Тригубович, М.Р. Халиуллин, 2012
