Способ шахтных сейсмических исследований на угольных пластах

(51) 01 1/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей предполагаемого изобретения является разработка эффективного способа шахтных сейсмических исследований на угольных пластах. Способ шахтной сейсморазведки на угольных пластах, заключающийся в возбуждении и регистрации отраженных и проходящих волн,отличающийся тем, что регистрация проходящих волн производится одновременно методом общей глубинной точки (МОГТ) при одновременной регистрации прошедших через углепородный массив упругих колебаний в одном или двух пунктах, расположенных в другой горной выработке(или скважине) с последующим восстановлением регистрируемого волнового поля с использованием методов сейсмической голографии. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении технологичности шахтных сейсмических работ путем упрощения процесса сейсмических наблюдений за счет одновременной регистрации приемниками отраженных и проходящих волн и информативности сейсмического прогноза зон нарушении углепородного массива за счет применения методов сейсмической голографии.(72) Кенжин Болат Маулетович Смирнов Юрий Михайлович Саттаров Сапар Слямиянович Ахметов Бауржан Абжалиевич Мустафин Рахат Кузембаевич Журунова Майраш Ахмедиевна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью МашЗавод 1(54) СПОСОБ ШАХТНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ(57) Изобретение относится к области шахтной сейсморазведки и может быть использовано при сейсмическом прогнозе аномальных зон углепородного массива (тектонические нарушения,зоны размывов и изменения мощности угольного пласта, зоны высоких (низких) механических напряжений и др.),не выявленных по геологическим данным и являющихся потенциально опасными по газодинамическим явлениям.(возбуждение и регистрация упругих колебаний в угольном пласте) в горной выработке проводятся методом отраженных волн в модификации общей глубинной точкой (МОГТ) при одновременной регистрации прошедших через углепородный массив упругих колебаний в одном или двух пунктах, расположенных в другой горной выработке(или скважинах) с последующим восстановлением зарегистрированного волнового поля при использовании методов сейсмической голографии. Известен способ сейсмической разведки,включающий возбуждение сейсмических колебаний и регистрацию отраженных волн в одиночной горной выработке (Анциферов А.В. Теория и практика шахтной сейсморазведки. Донецк, ООО Алан, 2003, с. 151-152). Изобретение относится к области шахтной сейсморазведки и может быть использовано при сейсмическом прогнозе аномальных зон углепородного массива (тектонические нарушения,зоны размывов и изменения мощности угольного пласта, зоны высоких (низких) механических напряжений и др.),не выявленных по геологическим данным и являющихся потенциально опасными по газодинамическим явлениям. Недостатком этого способа является отсутствие возможности изменять параметры систем возбуждения и приема для разных глубин залегания отражающих границ сейсмической волны, в результате чего снижается направленность полевой интерференционной системы, уменьшается ее помехоустойчивость и соответственно эффективность сейсморазведочных работ в целом. Вынос источника, где- глубина разведки, м ср - средняя пластовая скорость, м/с- скорость волныпомехи, м/с. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ сейсмической разведки,заключающийся в возбуждении упругих колебаний, и регистрации колебаний, прошедших через массив горных пород.(А.В. Анциферов Теория и практика шахтной сейсморазведки. Донецк, ООО Алан, 2003,с.152). В пределах сейсмического луча точка возбуждения - точка приема проводится выявление зон нарушений углепородного массива на основе анализа динамических и кинематических параметров регистрируемых волн различного типа. Границы (контура) зоны нарушения определяются по совокупности сейсмических лучей прошедших через зону нарушения и ненарушенный горный массив (веерная методика). Поэтому для увеличений размеров исследуемой области и повышения детальности исследований, проходящие волны регистрируют при различных положениях точек возбуждения и приема. Это значительно осложняет 2 технологию проведения шахтных сейсмических исследований, так как требует возбуждение и регистрацию проходящих волн в различных точках горных выработок. Задачей предполагаемого изобретения является разработка эффективного способа шахтных сейсмических исследований на угольных пластах. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении технологичности шахтных сейсмических работ путем упрощения процесса сейсмических наблюдений за счет одновременной регистрации приемниками отраженных и проходящих волн и информативности сейсмического прогноза зон нарушении углепородного массива за счет применения методов сейсмической голографии. Способ осуществляется следующим образом, что при проведении сейсмических исследований методом отраженных волн в модификации общей глубинной точки(МОГТ) одновременно регистрируются проходящие горный массив волны(МСП) в дополнительных точках приема (одна или две), располагающихся в другой горной выработке или скважине. Сейсмический прогноз зоны нарушений углепородного массива проводится путем комплексного анализа данных интерпретации МОГТ и результатов восстановления зарегистрированного дополнительными точками приема волнового поля с использованием методов сейсмической голографии (фиг.1). Описанный способ шахтной сейсморазведки был опробован в сложных сейсмогеологических условиях шахты им. Калинина (пласт 10). Геологической задачей сейсмических исследований являлось уточнение местоположения и трассирование сброса с амплитудой смешения 8,0 м,а также других возможных малоамплитудных тектонических нарушений пласта К 10 в целиковой части шахтного поля на восток от конвейерного бремсберга пл. 10 (фиг.1). Сброс встречен горными работами при проходке конвейерного штрека 11410-Ю с амплитудой смещения 8,4 м и вентиляционного штрека 114-10-Ю с амплитудой смещения 7,0 м и по данным геологоразведочного бурения прогнозировался в целиковой части шахтного поля с амплитудой смещения 8,0 м. Для решения поставленной задачи использован комплекс методов МОВ ОГТ и МСП, проводимых одновременно. Метод МОВ ОГТ проводился в конвейерном бремсберге пласта 10 Параметры системы наблюдения МОВ следующие шаг приема-5 м, взрывной интервал -5 м, база приема - 45 м (10 каналов), вынос источника из-за нерегулярности системы наблюдения менялся от 80 до 110 м. Всего было сделано 44 взрыва (ПК 70 - ПК 27,конвейерный бремсберг). При проведении МОВ ОГТ два канала каждой расстановки геофонов использованы для метода МСП и располагались в вентиляционном штреке 114 К 10-Ю до (2 канал) и после ( канал) нарушений, встреченных этой выработкой. Таким образом, была отработана система наблюдения МОГТ с пятикратным перекрытием и дополнительно получены материалы МСП. Такая система наблюдений позволяет одновременно (от одного источника возбуждения) производить работы МОВ и МСП, что значительно сократило объемы шахтных работ. На фиг.1 показана отражающая площадка 1-5,построенные по данным МОВ ОГТ. Пройденные позже вентиляционный и конвейерный штреки 111 К 10-Ю встретили в этих местах ряд нарушений амплитудой от 1 до 15 м. При обработке данных МСП использованы традиционная(веерная методика) и голографическое восстановление волнового поля. Веерная методика обработки данных МСП заключается в анализе параметров (амплитуда,частота и скорость) боковых и каналовых волн каждой сейсмограммы и выделения сейсмограмм(трасс) с хорошим и плохим прохождением этих волн. По совокупности хороших и плохих трасс (веера) выделяются аномальные зоны углепородного массива. При голографическом восстановлении волнового поля (программа ) профиль взрывов МОВ ОГТ (ПК 27-70,конвейерный бремсберг) на основе принципа взаимности принят за профиль регистрации(голограмма). Восстановление волнового поля проводилось на 11 частотах в диапазоне 60-140 Гц с шагом 8 Гц. Результаты восстановленного поля в ненарушенной части пласта (2 канал) показывают,что на фоне многочисленных локальных максимумов выделяются две наиболее яркие области интенсивности, которые на фиг.1 обозначены как А и В. Как видно область А расположена в районе 2 канала (мнимого источника) и является его сейсмическим изображением. Учитывая результаты интерпретации данных МСП, полученных выше, область В можно интерпретировать как область резкого увеличения мощности пласта от 4 до 8 м,сопровождаемое тектоническим нарушением амплитудой менее половины мощности пласта. Следует отметить, что область В находится в районе скважина 13694 (Н 7,8 м) и е местоположение вполне удовлетворительно объясняет меньшие значения скорости фазы Эйри первого волнового пакета (1000-1020 м/с) по сравнению о теоретическими (1120- 1160 м/с). Так время прихода первого пакета складывается из времени распространения каналовой волна в четырех - пятиметровом пласте от конвейерного бремсберга до области В со скоростью э 1160 м/с и времени е распространения от области В до 2 канала в восьмиметровом пласте со скоростью э 920 м/с. Расчеты показывают удовлетворительную сходимость расчетного и реального времени прихода первого пакета каналовой волны. При восстановлении волнового поля 1 канала(нарушенный пласт) хорошо выделяется область максимума интенсивности поля в центральной часта исследуемого участка (область С, фиг.1). Сопоставление данных горных работ и структуры восстановленного волнового поля показывает, что в этом районе амплитуда тектонического нарушения резко возрастает (до 15 м), при этом, по данным,геологической службы, изменился угол наклона сместителя этого нарушения. Именно этим можно объяснить то, что данный участок пласта является вторичным источником дифрагированных каналовых волн. Более детальный анализ сейсмических записей 1 канала позволил выделить годограф дифрагированной волны. Минимум времени прихода этого годографа приходится на магнитограммы 382-334, соответствующие ПК 3638. Последние расположены напротив области С и для них характерны минимальные расстояния до вторичного источника. Из вышеизложенного следует,что голографическая обработка данных МСП позволила существенно дополнить информацию, полученную с помощью традиционных методов и способов обработка данных МСП и МОВ ОГТ. Таким образом,предлагаемый способ шахтный сейсмических исследований на угольных пластах путем одновременного проведения сейсмоакустических исследований методами МОВ ОГТ и МСП с последующей обработкой данных на основе сейсмической голографии повышает информативность, достоверность и точность сейсмического прогноза при значительном сокращении объема сейсмических работ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ шахтной сейсморазведки на угольных пластах, включающий возбуждение и регистрацию отраженных и проходящих волн, отличающийся тем, что регистрацию проходящих волн производят одновременно способом общей глубинной точки при одновременной регистрации прошедших через углепородный массив упругих колебаний в одном или двух пунктах, расположенных в другой горной выработке или скважине с последующим восстановлением регистрируемого волнового поля с использованием методов сейсмической голографии.