Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Харченко Анна Викторовна

Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов
<
Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Харченко Анна Викторовна. Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов : Дис. ... канд. техн. наук : 25.00.20 : Москва, 2004 130 c. РГБ ОД, 61:04-5/2866

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние исследований в области контроля нарушенности горного массива 8

1.1. Основные типы нарушенности угольных пластов 8

1.2. Геофизические методы исследования горного массива 9

1.2.1. Скважинные геофизические методы 10

1.2.2. Бесскважинные геофизические методы 12

1.3. Математическое моделирование 14

1.4. Обработка и интерпретация данных 19

1.5. Выводы и постановка задач исследований. 29

2. Теоретические исследования влияния реологических и физико-механических свойств горных пород на параметры сеисмоакустических волновых полей 32

2.1. Математическая модель волнового поля 32

2.1.1. Конечно-разностные схемы оптимального уравнения SH-волн и Лява для двумерного случая 34

2.1.2. Решение системы двумерных оптимальных уравнений для P,SV- волн и волн Релея методом конечных разностей 37

2.2. Зависимость параметров волнового поля от источника колебаний 39

2.3. Влияние геологического строения и физико-механических свойств углепородного массива на структуру волнового поля и параметры отдельных типов волн 42

2.4. Исследование факторов отрицательно влияющих на регистрируемый колебательный процесс и ввод поправок 58

2.5 Зависимость физико-механических и сейсмоакустических свойств 62

2.6. Выводы 68

3. Экспериментальные исследования изменения параметров волнового поля и физико-механических свойств массива горных пород в плане выемочного столба 71

3.1. Экспериментальные исследования на ш. им. 50-летия Октября... 71

3.2. Экспериментальные исследования на ш. «Первомайская» 91

3.3. Методика проведения сейсморазведочных работ в шахтных условиях 109

3.4. Выводы 114

Заключение 116

Список использованных источников 118

Приложение 129

Введение к работе

Актуальность работы. Добыча полезных ископаемых во все времена являлась и будет являться в будущем одним из важнейших факторов промышленного развития многих стран мира. Развитие подземной добычи угля на шахтах России и стран ближнего зарубежья будет обеспечиваться в основном за счет использования современных высокопроизводительных технологий ведения горных работ на ныне действующих и строящихся шахтах при дальнейшем увеличении глубины разработки угольных пластов, что влечет за собой усложнение условий горных работ.

Эффективная отработка угольных месторождений возможна при детальном и достоверном прогнозе горно-геологических условий выемки угольных пластов. На сегодняшний день разработано достаточно много технических средств наблюдения за геомеханическими процессами, происходящими в массиве горных пород при эксплуатации горного предприятия, однако эффективность прогноза все еще незначительна. Современные геологические, геомеханические и геофизические методы прогнозирования нарушенности углепородного массива не обеспечивают должной надежности. Это вызывает необходимость совершенствования аппаратуры, методов и методики наблюдений, а также методов обработки их результатов, направленных на полное извлечение информации из уже полученных данных.

В настоящее время сейсмоакустический метод исследования свойств и состояния горного массива в горнодобывающей отрасли нашел наиболее широкое применение. Однако, сейсмоакустической информации недостаточно для последующей эффективной и достоверной интерпретации. Необходимо рассматривать также и физико-механические свойства углепородного массива. Поэтому разработка алгоритмов и методики обработки, анализа и интерпретации данных шахтных сейсмических исследований является актуальной научной задачей.

Цель работы - создание алгоритмов и методики оценки строения, на-рушенности и физико-механических свойств угольного пласта и вмещающих пород с учетом нелинейных эффектов взаимодействия сейсмоакусти-ческих колебательных процессов с многофазными анизотропными горными породами.

Основная идея работы заключается в использовании динамических и кинематических параметров сейсмоакустических волновых полей при оценке физико-механических и реологических свойств угольного пласта и вмещающих пород, для повышения достоверности прогнозирования нару-шенности углепородного массива.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

сейсмогеологическая модель угольного пласта и вмещающих пород, позволяющая уже на этапе моделирования учитывать их геологическое строение и изменение упругих и реологических свойств (константы Ламе, пористость, плотность, время и постоянную релаксации);

математическая модель, алгоритмы компьютерной реализации с использованием методов конечных разностей и результаты расчетов показывающие влияние строения, нарушенности, изменения упругих и реологических свойств горных пород на структуру волновых полей, кинематические и динамические параметры отдельных типов волн;

зависимости структуры полного волнового поля и отдельных типов регистрируемых волновых пакетов (волны Р, SV, SH, Лява, Релея) от геологического строения, физико-механических, реологических и акустических свойств угольного пласта и вмещающих пород, а также от амплитудно-частотного спектра источника колебаний;

зависимости вида Р(К) = A^RFe^, передающие комплексное влияние негативных факторов (расстояний «источник-приемник», диаграмм направленности источников и приемников, неидентичности условий приема и возбуждения сейсмоакустических колебаний) на значения информа-

тивных параметров при обработке экспериментальных материалов, дающие возможность учета систематической ошибки в значениях каждого параметра;

методика сейсмоакустического прогнозирования физико-механических свойств, строения и нарушенности углепородного массива, в которой учитывается комплекс физико-механических, реологических и акустических свойств горных пород, позволяющая повысить достоверность оконтуривания аномальных зон на 15-17%.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработано математическое описание влияния реологических
свойств горных пород на динамические и кинематические параметры
сейсмоакустических волновых полей, регистрируемых в шахтных услови
ях;

установлены теоретические зависимости между реологическими и сейсмоакустическими свойствами угольного пласта и вмещающих пород;

установлены тип и вид зависимостей учитывающих влияние негативных факторов на кинематические и динамические информативные параметры регистрируемых волновых пакетов;

разработаны алгоритмы и методика расчета физико-механических и реологических свойств угольных пластов и вмещающих пород на основе сейсмоакустических свойств, позволяющие выделять аномальные зоны и повысить. надежность геолого-геофизической интерпретации строения и нарушенности углепородного массива.

Достоверность разработанных научных положений и выводов подтверждается представительным объемом выборок экспериментальных данных (до 1200 значений по объекту), использованных в качестве исходного материала для расчетов, а также применением современных компьютерных технологий при моделировании и расчетах.

Практическая ценность диссертации состоит в разработке на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований методики проведения сейсморазведочных работ в шахтных условиях, которая позволит повысить достоверность интерпретации данных и надежность прогноза, что важно для производства.

Реализация работы. Полученные зависимости, методика и результаты обработки данных использованы:

при разработке «Методических указаний по технологии прогнозирования горно-геологических условий на базе геофизических методов на участках пластов, отрабатываемых с использованием высокоэффективных технологий», 1998 г.

при разработке технического задания на разработку «Системы комплексного мониторинга безопасности - СКМБ, обеспечивающей оперативное распознавание и предотвращение взрывов метано-пылевоздушной смесей, контроль и прогноз гео- и газодинамических проявлений на горных предприятиях», 2001.

в лекционном и лабораторном курсах дисциплины «Обработка и интерпретация результатов геофизических измерений и неразрушающего контроля» на физико-техническом факультете МГГУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2001,2002 гг.), на XIII сессии РАО (Москва, 2003 г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 4 печатные работы, три из которых опубликованы в соавторстве. Доля участия автора в данных работах составляет 40%.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и содержит 130 страниц машинописного текста, в том числе 43 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 96 наименований и приложение.

Геофизические методы исследования горного массива

Геофизические методы имеют ряд несомненных преимуществ, из ко торых следует выделить возможность получения оценки пространственных характеристик строения и состояния массива, технологичность, возможность контроля объемов массива различного масштабного уровня.

Основными геофизическими методами являются следующие /1,2,3,39/: тензометрический /4-9/, электрометрический /12-16, 29, 30/, сейсмический, электромагнитный /31-34/, радиоволновой /25-28/, тепловой, причем каждый из них может быть скважинным и бесскважинным. Недостатком всех скважинных методов является необходимость выполнения буровых работ. Остановимся подробнее на некоторых из них.

Сейсмический метод. Метод основан на измерении времени распространения продольной волны от запускающего датчика, расположенного в одной скважине, до стопорящего датчика-приемника, расположенного в другой скважине. Возбуждение сигнала - ударом кувалды /17/.

Возможные схемы прозвучивания массива приведены в работе Е.С. Ватолина /17/. При прозвучивании по горизонтали расстояние между скважинами 1 должно удовлетворять условию:где Сі - скорость продольной волны в угле;h - наименьшее расстояние от устья шпура до кровли или почвы;С2 - скорость продольной волны в кровле или почве.

Выполнение этого соотношения позволяет в первых вступлениях регистрировать продольные волны, распространяющиеся по углю.

Работы ведутся на разработанной в ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочин-ского аппаратуре типа ПОСВ в искробезопасном исполнении. Результаты интерпретируются построением тарировочной зависимости скорости про дольной волны Сщ, от давления, действующего в направлении ее распространения, выраженного в долях веса столба пород уН. Принцип построения тарировочной кривой, а также значения коэффициентов линейной регрессии для осадочных пород приведены в работе Е.С. Ватолина /17,18/.

К преимуществам метода относится его оперативность и возможность использования простых давильных устройств. Недостаток - необходимость бурения скважин.

Ультразвуковой метод. Основными модификациями ультразвукового метода являются, также как для сейсмического метода, прозвучивание между скважинами, продольное профилирование вдоль стенок выработок и ультразвуковой каротаж (продольное профилирование по скважине).

Ультразвуковые методы /10/, основанные на возбуждении, регистрации и последующем анализе колебаний в частотном диапазоне 10-100 кГц, применяются для определения свойств горных пород и их состояния, как в массиве, так и на образцах. Основными информативными параметрами при использовании ультразвуковых методов являются скорость продольных Vp и поперечных Vs волн, коэффициент затухания для волн Р и S-поляризации, а также частотный состав регистрируемых сигналов.

Ультразвуковой метод оперативен, однако, как и все скважинные методы, весьма трудоемок, кроме того, малая база измерений (до 2 м) не позволяет применять его для исследований значительных площадей горного массива.

Метод сейсмоакустической эмиссии. Сущность метода заключается в регистрации геофонами импульсов акустической эмиссии по мере углубления скважины. При увеличении степени ударовыбросоопасности увеличивается среднее число импульсов, регистрируемых звукоулавливающей аппаратурой.

Значительный вклад в развитие теории и практики использования акустической эмиссии для прогноза динамических явлений внесли М.С. Анциферов, И.М. Лавров и Н.К. Иванов-Шиц. На основе установленной зависимости между временной плотностью акустической эмиссии и вероятностью динамического явления разработана методика прогноза /21-24/. Этими же авторами разработана методика предсказания динамических явлений на основе использования спектральных характеристик. Эта методика позволяет оценивать пространственно- временную изменчивость напряженного состояния массива. Максимум частотного спектра возрастает с ростом напряжений в массиве, что связано, по-видимому, с ростом акустической жестокости массива горных пород и смещением колебательного процесса в область высоких частот.

Метод сейсмоакустической эмиссии не позволяет без бурения скважин определять величину компонент тензора напряжений и глубину расположения их максимума.

Зависимость параметров волнового поля от источника колебаний

Исследования, проведенные Крупиным В.Е. /89/ показывают, что одним из факторов, оказывающих влияние на качество сейсмических записей, являются средства возбуждения колебаний. В настоящее время при проведении шахтных сейсмических наблюдений применяются удар, взрывы зарядов ВВ и детонаторов. Удары осуществляются или устройствами, представляющими металлическую болванку с закругленным концом, или кувалдой непосредственно в поверхность угольного забоя. Это средство является наиболее простым, позволяет многократно дублировать записи. В хороших условиях возбуждения на пластах с невысоким затуханием волн удары используются при относительно небольших интервалах пункт возбуждения - пункт приема (до 150м). В неблагоприятных условиях для получения информации на больших интервалах применяются взрывы в шпурах. При этом обычно используются заряды предохранительных ВВ весом 200-300 г. Длина шпуров составляет 0,6-2.0 м, в качестве забойки используется вязкая глина, полиэтиленовые ампулы с водой. Мощность колебаний при взрыве значительно выше по сравнению с ударами, к тому же колебания, как правило, возбуждаются за пределами влияния зоны горного давления, применение взрывов ВВ требует тщательного выбора схем наблюдений и их рационального использования, поскольку при небольших расстояниях пункт взрыва - пункт приема можно получить очень интенсивную неразрешенную запись. К тому же, при неблагоприятных условиях взрывы ВВ создают длительные дуги волн-помех, на фоне которых нельзя выделить полезные волны. Причинами возникновения помех могут явиться наличие блоков в пласте угля и породы, ограниченных трещинами, расслоение пород кровли, плохое крепление выработок. Установить причину в каждом конкретном случае затруднительно. При этом следует увеличивать количество пунктов возбуждения, что позволит отобрать материал, пригодный для интерпретации. Общей рекомендацией является применение взрывов ВВ на расстояниях пункт взрыва - пункт приема, превышающих 50-100 м в зависимости от условий.ВНИИГИС предложил использовать взрывы электродетонаторов, которые предварительно закатываются в ком глины, досылаются на забой шпура с последующей дополнительной забойкой. Мощность таких взрывов приблизительно в 2-3 раза больше по сравнению с ударами. Повышенная скорость детонации, куммулятивность действия в области нетронутого массива является оптимальными факторами для возбуждения колебаний и образования каналовых волн. Этим объясняется то, что запись колебаний от взрыва детонаторов имеет меньший уровень помех как по сравнению со взрывами ВВ, так и ударами.

Вид функции источника и его спектр определяются в соответствии с типом источника (удар, взрыв) и акустическими параметрами среды, в которой моделируется волновое поле. Функция источника определяет в явном виде величину упругого смещения углепородного массива в точке источника и действует априорно заданный промежуток времени.

Для выбора спектрального состава источника и получения основных типов волн (боковые Р, SV и SH-волны, каналовые волны Лява и Релея) соизмеримых по амплитуде и пригодных для анализа необходимо учитывать их механизм формирования, а также мощность угольного пласта, резкость акустических границ в кровле и почве, величину диссипативного затухания угля, расстояние между источником и приемником. Проведенные исследования /90/ показали, что наиболее существенное влияние на параметры волнового поля оказывают частота максимума и ширина спектра функции источника, оптимальным является функция источника с широким частотным диапазоном.

Учитывая все выше сказанное, выбираем для моделирования функцию источника, представленную на рис. 2.1

В реальных горно-геологических условиях угольный пласт расположен между вмещающими породами с мощностью от нескольких сантиметров до десятков метров. Для подавляющего большинства вариантов угольные пласты залегают в слоистом горном массиве, мощность которых соизмерима с мощностью пород в кровле и почве. Вмещающие породы могут быть представлены алевролитами, аргиллитами, песчаниками, сланцами, реже известняками. Угольные пласты могут состоять как из одной, так и нескольких пачек, разделенных пропластками, которые представляются выше названными типами вмещающих пород. Однако в большинстве случаев пропластками являются различные типы сланцев, а также алевролиты.

Сложная для интерпретации волновая картина была получена при расчете полного волнового поля в пл. /; на ш. им. Засядько, ПО "Донецк-уголь". Состав и физико-механические свойства пород модели приведены в таблице 2.1, база просвечивания 150м. Угольный пласт мощностью 1,0 -1,2 м залегает между сланцами, мощность которых соответственно в почве пласта 5,0м, в кровле пласта 2,0м. Далее как в почве, так и в кровле залегают мощные и акустически жесткие песчаники. Такое соотношение мощностей пород и резкости акустических границ приводит к появлению в угольном пласте нескольких пакетов боковых волн с близкой интенсивностью и частотным составом одного порядка, перекрывающихся во времени и тяжело разделимых.Y-компонента полного волнового поля (рис.2.2) визуально может быть разделена на два волновых пакета, первый из которых является боко

Исследование факторов отрицательно влияющих на регистрируемый колебательный процесс и ввод поправок

В связи с большим объемом обрабатываемой информации и наличием различных факторов, не все из которых можно учесть необходимо ввод поправок и применение статистической обработки экспериментального материала.

Для того чтобы учесть влияния расстояния (различная база просвечивания), диаграмму направленности источника и приемника, неидентичность при возбуждении и регистрации сейсмоакустических колебаний, а также помехи от внешних источников (отбойные молотки, шум кабеля, вентилятора и т.д.) применяем аппроксимацию параметра зависимостью видагде R - длина луча, Ао, р, ос- коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов.

Такая зависимость взята на основании ранее проведенных исследований. Она показывает хорошие результаты при применении для различных параметров, так как для каждого параметра рассчитываются свои коэффициенты. Аппроксимационная кривая корректно передает функциональную зависимость поведения и влияния на параметр различных внешних факторов, о которых говорилось выше.

Эта процедура, как бы убирает зависимость параметра от длины луча, т.е. различное влияние среды на разном расстоянии (рис.2.10). Наличие такого вида зависимости искажает поле экспериментальных данных, внося так называемую систематическую ошибку в значения каждого параметра.

После этого производится статистическая обработка данных.Статистическая обработка для данных условий применяется в следующем виде.Вначале следует убедиться в том, что в данных не присутствует грубая ошибка. Для этого нужно выполнить следующую оценку для всех измеренных величин /91/: где ХІ - измеряемая величина; х - среднее значение; - среднеквадратиче-ское отклонение; t - коэффициент Стьюдента; п - количество измерений; Ро - доверительная вероятность.

Если это условие выполняется, то грубых ошибок нет. Если какое-либо измерение не укладывается в эти пределы, то его можно считать ошибочным и отбрасывать.

Далее устанавливаем наличие или отсутствие зависимости между Р и R по критерию Фишера, для чего рассчитывается несмещенные оценки дисперсии Sj , j = 1, ..., М, а также несмещенная оценка дисперсии всего набора значений параметра s2.

Зависимость между Р и R считается существующей, если для всех, sf і - 1,..., М ыполняется условие:где F(N, п, ро) - критерий Фишера, определяемый из таблиц для N значений параметра по всему набору, п - количество значений ву -й группе. Далее находим доверительный интервал /92/

Оценка разброса параметров выполняется с помощью анализа коэффициента вариации.После отбраковки еще раз рассчитываются коэффициенты функции аппроксимации, а также оцениваются среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации.

На рис.2.10 показаны значения параметра и аппроксимация до (рис.2.10а) и после отбраковки (рис.2.106).

Из рисунка 2.10 видно, что после статистической обработки интервал разброса амплитуды сузился, т.к. максимальное значение амплитуды до обработки равнялось 538,98, а после обработки стало 262,88.

Аппроксимационная кривая проходит ближе к нижней границе разброса параметра, т.к. она строится через наблюдаемое «облако» точек, а большинство точек расположено именно в нижней части зоны.Коэффициент вариации снизился с 90% до отбраковки до 70,6% после отбраковки.

Данный пример показывает необходимость ввода поправок и статистической обработки для достижения повышения точности обработки и интерпретации.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования Азаровым Н.Я., Тиркелем М.Г., Захаровым В.Н., Анциферовым А.В. и др. показывают, что сейсмоакустические параметры могут изменяться в следующих пределах: амплитуда Р-волн до 150%, скорость Р-волн до 40%, частота Р-волн до 70%, амплитуда S-волн до 220%, скорость S-волн до 20%, частота S-волн до 28%.

Этот разброс зависит от различной геологической ситуации, различных типов нарушений угольного пласта, а также различных физико-механических свойств массива. Для того чтобы интерпретация была точнее, нужно знать и физико-механические свойства горных пород. Поэтому предлагаемая методика позволяет от сейсмоакустических параметров перейти к физико-механическим свойствам массива и направлена на повышение достоверности интерпретации данных шахтной сейсморазведки.

Функциональные зависимости сейсмоакустических параметров волновых пакетов с физико-механическими и реологическими параметрами горных пород получены в результате анализа уравнений описывающих распространение волновых полей в анизотропных.— поглощающих, многофазных средах (модели Максвела и Кельвина - Фойгта) /93/. Предлагаемая методика позволяет определить свойства массива исходя из использования декремента поглощения энергии колебательного процесса по следующему алгоритму: 1. Декремент поглощения энергии колебательного процесса в пласте (0):

Экспериментальные исследования на ш. «Первомайская»

Аналогичные исследования проводились на ш. "Первомайская" Кузбассуголь. В таблице 3.4 представлены литологическая колонка и основные физико-механические и акустические свойства угля и вмещающих пород на данном участке. Схема экспериментальных исследований приведена на рис.3.16. но 3 косы сейсмоприемнков (СП). На первую косу (СП с 1 по 12) излучение производилось с 1 по 37 излучатель, на вторую косу (СП с 13 по 24) прием осуществлялся с 8 по 46 излучатель, третья коса (СП с 25 по 36) принимала сигнал с 33 по 45 излучатель. В итоге было получено 97 записей (сейсмограмм), которые в дальнейшем визуализируются с помощью комплекса программ обработки и интерпретации «Крот», а также «Геотомо». После перебора фильтров с различной шириной и значениями частотных интервалов мы добились четкого разделения волновых пакетов (рис.3.18.). Частотная фильтрация производилась, так же как и в предыдущий раз, трапециевидным фильтром. После визуализации проводим выделение амплитуды максимума огибающей Р- и S- волн, а так же формируем файл времени прихода волн. Используя программу TALG и ПК "Крот", получаем сечения томографического распределения в среде исследуемых параметров (амплитуда, скорость, частота максимума амплитудного спектра). Далее производим статистическую обработку данных, а также аппроксимацию, для учета влияния расстояния и других внешних факторов (раздел 2.6). Результаты статистической обработки представлены в таблице 3.5. Чтобы отбросить грубую ошибку для каждого параметра рассчитаем следующий интервал по формуле (2.12), где t(p0, п) = 1,96; t\$[p , п) = 3,3 п = 765; а среднеквадратиче-ское отклонение (s) берется из табл.3.5: После того, как были отбракованы все грубые ошибки, данные статистической обработки выглядят следующим образом (табл. 3.6) Анализируя поведение параметров в зависимости от длины луча (рис 3.19-3.24) и данные статистической обработке можно сделать следующие выводы: После проведения статистической обработки можно сказать, что наибольшее влияние внешние факторы, которые мы учитываем проводя отбраковку, оказывают на амплитуду как Р-, так и S-волн, а так же на частоту S-волн. Разброс данных по этим параметрам снизился на 0,5-1,5 % Амплитуда и частота Р- и S-волн уменьшается с увеличением расстояния (рис. 3.19, 3.21, 3.22, 3.24), а скорость (рис.3.20, 3.23) с увеличением расстояния увеличивается. Это доказывает правильность выбранной апраксимационной зависимости. Далее производим визуализацию с помощью ПК «Геотомо» и «Surfer»o6pa6oTaHHbix данных. На рис 3.25 - 3.26 показаны результаты томографического восстановления строения массива в лаве 726 пласта XXVII шахты Первомайской. В качестве информативного параметра взята скорость максимума огибающей и амплитуда поперечных волн соответственно. Максимальное отклонение этих параметров от среднего позволяет достаточно четко выделить границы нарушений.

Для того, чтобы более точно определить местоположение и тип нарушения рассчитаем, используя методику описанную в 2.6., физико-механические и реологические параметры угольного пласта и вмещающих пород. Применяя томографическое восстановление, получаем распределение этих параметров в плане лавы. На рис.3.27 - 3.29 представлено соответственно распределения относительной плотности скелета, коэффициента пористости и упругой постоянной Ламе (ji). Анализируя все полученные томограммы можно сделать вывод о том, что положительные аномальные зоны можно интерпретировать, как зоны повышенного горного давления, а отрицательные - зоны трещиноватости.исследования, позволяют разработать методику выполнения сейсморазведочных работ по прогнозу интегрально усредненных в блоках на плане лавы сейсмоакустических параметров, физико-механических и реологических свойств угольного пласта и вмещающих пород. Методика объединяет несколько взаимосвязанных этапов, которые представлены на рис.3.30. в виде структурной схемы. Первый этап всего комплекса работ является подготовительным. На данном этапе проводится сбор и анализ априорной информации о геологическом строении углепородного массива в зоне планируемых исследований и за ее пределами (соседние лавы, выше и ниже лежащие угольные пласты). По кадастрам, геологическим каталогам, данным бурения и исследованиям свойств пород в скважинах, собирается информация о типовых нарушениях и физико-механических свойствах угля и вмещающих пород данного участка шахтного поля, как в спокойном залегании, так и в зонах нарушений. Используются результаты ранее проводимых сейсмоисследований на соседних объектах.

На втором этапе работ вся имеющаяся информация подвергается систематизации с целью разработки обобщенной сейсмогеоло-гической модели объекта исследований при наличии нарушения и без нарушения. Проводится математическое моделирование и анализ теоретического волнового поля с целью изучения структуры колебательного процесса (количество волновых пакетов и их поляризационный состав), спектрального состава отдельных типов волн, подбор этап Сбор и анализ априорной информации о строении и свойствах массива і 2 этап Математическое моделирование и анализ волнового поля і 3 этап Разработка методики шахтных сейсмоисследований 4 этап Шахтные сейсмические измерения 5 этап Визуализация и первичная обработка сейсмограмм + этап Расчет сейсмических параметров, ввод поправок, построение томограмм, выделение atrr\»/raTn.WLTV чг\ы + 7 этап Расчет физико-механических параметров, построение томограмм 8 этап Сопоставление полученных томограмм с геологическими и горнотехническими данными Необходимо уточнение ± нет Построение аномальных зон в плане лавы

Похожие диссертации на Разработка методики прогнозирования нарушенности и свойств углепородного массива при сейсмопросвечивании выемочных столбов