Об алгоритме сейсмической томографии при прогнозе геологических нарушений угольных пластов

Описан алгоритм обработки данных сейсмического просвечивания, позволяющий по системе критериев распознать тип и оценить характеристики геологических аномалий. В рамках алгоритма выполняются процедуры создания паспорта профиля, расчета амплитудных спектров, спектров скоростей, фильтрации, построения годографов. Далее выполняется расчет кинематических и динамических параметров в выделенных скоростных окнах и статистическая обработка. Основными процедурами алгоритма являются томографическое восстановление параметров волнового поля в плоскости выемочного столба, выделение и интерпретация аномальных зон с использованием критериев прогноза определения типа нарушения. Показано, что томографию в плоскости выемочного столба целесообразно проводить в скоростных окнах выделенных волновых пакетов последовательно для основных информативных параметров. Анализ распределения скорости максимума модуля амплитуды обеспечивает высокую точность в плане выделения участков. Данный параметр характеризуется относительной независимостью от случайных факторов. Анализ отклонений характерной частоты волнового пакета является ключевым фактором, позволяющим судить не только о наличии нарушения, но и о его типе. Учет распределения амплитуд волновых пакетов характеризуется высокой точностью в плане выделения аномальных участков, однако его использование осложнено зависимостью от множества случайных факторов. Другие параметры обладают значительно меньшей информативностью и могут быть использованы как вспомогательные. Алгоритм реализован в программном обеспечении, способном автоматизировать наиболее трудоемкие операции. Его использование проиллюстрировано на примере анализа и интерпретации результатов сейсмических исследований на участке лавы 37К10-В ш. Кузембаева (Казахстан).

1. Dresen L. Seismic Coal Exploration, Part B, Seismics: Handbook of Geophysical Exploration, Section I. Seismic Exploration / L. Dresen, H. Rüter. – Pergamon, 1994. – 486 p.

2. Азаров Н.Я. Сейсмоакустический метод прогноза горно-геологических условий эксплуатации угольных месторождений / Н.Я. Азаров, Д.В. Яковлев. - М.: Недра, 1988. – 199 с.

3. Dresen L. Rayleigh - channel waves for the in-seam seismic detection of discontinuities / L. Dresen, S. Freystatter // Geophysics. – 1976. – Vol. 42. – Pp. 111-129.

4. Анциферов А.В. Теория и практика шахтной сейсморазведки / А.В Анциферов. – Донецк: ООО «Алан», 2002. – 312 с.

5. Анциферов А.В. Математическое моделирование в шахтной сейсморазведке / А.В. Анциферов, А.А. Глухов. – Киев: Наукова думка, 2012. – 255 с.

6. Захаров В.Н. Сейсмоакустическое прогнозирование и контроль состояния и свойств горных пород при разработке угольных месторождений / В.Н. Захаров. - М.: ФГУП ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского, 2002. – 172 с.

7. Buchanan D.J. Coal geophysics / D.J. Buchanan, P.J. Jackson // In Geophysics Reprint Series of the Society of Exploration Geophysics. - 1986. - Vol. 6. – P. 275-385.

8. Regueiro J. Seam waves: What are they? / Regueiro J. // The Leading Edge. - 1990. - Vol. 19. - Pp 19-23.

9. Анциферов А.В. Влияние резкости акустических границ на формирование акустического сигнала при применении метода сейсмопросвечивания / А.В. Анциферов // Физико-технические проблемы горного производства. - 2001. - Вып. 4. - С. 55-63.

10. Глухов А.А. Сейсмические волновые поля, регистрируемые на угольных пластах Донбасса при решении задач шахтной сейсморазведки / А.А. Глухов // Зб. наук. праць Національного гірничого університету. – 2006. – Т. 1. – № 26. – С. 65–74.

11. Глухов А.А. Физико-математические модели горно-геологических условий залегания угольных пластов / А.А. Глухов // Наук. вісник Національного гірничого університету. - 2003. - № 8. - С. 33-35.

12. Antsyferov A. Review of seismograms typical for an in-seam seismic technique in conditions of different coal basins / A. Antsyferov, A.O. Glukhov // Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining. Taylor & Francis Group. – 2014. – Pp. 61-64.

13. Глухов А.А. Прогноз геологических неоднородностей углепородного массива методами шахтной пластовой сейсморазведки / А.А. Глухов, А.И. Компанец, В.В. Трофимов, М.А. Педченко, В.А. Анциферов // Наук. пр. УкрНДМІ НАН України: зб. наук. пр. – 2010. – № 6. – С. 301–312.

14. Mason I. Fault location by underground seismic survey/ Mason I., Buchanan D., Booer A. // Institution of Electrical Engineers. - 1980. - Vol. 127. - Pp. 322–336.

15. Friedel Michael J. Mining applications of seismic tomography / Michael J. Friedel, Darel R. Tweeton, M.J. Jackson, J.A. Jossop, S. Billington // 62nd Annu. Int. SEG Meet. - 1992. - Vol. 4. – Pp. 58-62.

16. Waclawik P. Utilization of innovation of the ISS. In Seam seismic method at the CSM Mine / P. Waclawik, W. Schott // Gornicze zagrozenia naturalne. - 2011. - Vol. 2. - Pp. 517-524.

17. Шепе Ф. Исследование геологического строения пластов каменного угля сейсмическим методом с помощью аппаратуры SUMMIT II EX / Ф. Шепе // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2012. – № 10. – С. 145-154.

18. Belisle J. In-seam GPR and 2-C seismic investigations at the Goderich / Jill Belisle, Robert R. Stewart // Ontario salt mine CREWES Research Report. In-seam techniques, 1996. - Vol. 8. – Pp. 351-355.

19. Lawrence M. Gochioco Advances in seismic reflection profiling for US coal exploration, Geophisics: The leading edge of exploration/ Lawrence M. // Consolidation Coal Company Library , Pensylvania. - 1991. – Pp. 24-29

20. Schott W. On the quantitative determination of coal seam thickness by means of in-seam seismic surveys / W. Schott, P. Waclawik // Canadian Geotechnical Journal. - 2015. – Vol. 52. – Pp. 1-9.

21. Schott W. Investigation of seam thickness and seam splitting within a longwall panel by an in-seam seismic survey / W. Schott, K. Brandt // 22nd International Conference on Ground Control in Mining. – 2003. – Vol. 2. - Pp. 152-156.

22. Räder D. Calculation of dispersion curves and amplitude-depth distributions of Love channel waves in horizontally-layered media / D. Räder, W. Schott, L. Dresen, H. Rüter // Geophysical Prospecting. - 1985. – Vol. 33. – Pp. 80-86.