Введение к работе
Актуальность темы. Общий прогресс в теории и практике гравиметрический исследований позволяет попользовать указанный метод для решения многих геологических, горно-технических и экологических задач, которые возникают при разработке месторождений. От качества их решения Ео многом зависит и безопасность проведения горных работ.
Так, недостаточное внимание к проблеме геофизического обеспечения не позволило своевременно обнаружить и предотвратить возникшую на одном из рудников Берхнекамского месторождения (БКРУ-2) опасность затопления.
Для предупреждения подобных аварий рядом научных организаций России проводятся исследования по разработке рационального комплекса геофизических методов, направленного на изучение строения водозащитной и надсоляной толщи Берхнекамского месторождения солей (ЕКМС). В рамках этой программы в Горком институте УрО РАН разработаны и прошли проверку на практике методы наземно-подземной гравиметрической съемки (НПГС) и "векторной геофизики".
Основная цель диссертации: разработка оптимального алгоритма обработки результатов наземно-подземной гравиметрической съемки, усовершенствование метода векторной обработки; определение возможностей НПГС и векторного сканирования при проведении специальных геофизических исследований.
Основные задачи:
-
Изучение влияния рельефа земной поверхности и выработанного пространства на результаты высокоточных гравиметрических, исследований.
-
Совершенствование процедуры обработки результатов наземно-подземной гравиметрической съемки и разработка способа вычисления поправки за влияние пород промежуточного слоя с переменным значением плотности (при подземной съемке);
-
Создание программы комплексной обработки результатов НПГС.
-
Совершенствование метода векторной обработки геофизических данных.
Защищаемые положенім диссертационной работы:
-
Алгоритм построения оптимальной сети дискретизации для вычисления поправки за рельеф, позволяющий создавать наиболее эффективную конструкцию сети расчета поправок при проведении НПГС.
-
Оптимальный алгоритм определения поправки за влияние выработанного пространства, который предусматривает учет гравитационно-
го влияния каждой горной выработки, находящейся в радиусе до 60-80 м от точки наблюдения. Гравитационный эффект, создаваемый удаленными горными выработками (в радиусе до 150-180 м), определяется как влияние прямоугольного параллелепипеда, которым аппроксимируется группа этих выработок.
-
Способ вычисления поправки за негоризонтальность подземного профиля с переменным значением плотности пород промежуточного слоя. Данный способ дает возможность устранять искажающие эффекты, возникающие при проведении стандартной обработки, и обеспечивает высокую точность определения аномалий.
-
Векторное сканирование - метод обработки результатов площадной гравиметрической съемки, позволяющий решать задачи обнаружения и локализации плотноотных неоднородностеи в геологическом пространстве.
Научная новизна:
1. Оценено влияние рельефа земной поверхкс-сти на результаты наблюдения в горных выработках и на земной поверхности; разработан алгоритм построения оптимальной сети дискретивации и составлена схема введения соответствующих поправок, применительно к условиям Верхнекамского месторождения солей (ВКМС).
Е. Предложена процедура учета влияния рельефа земной поверхности в центральной зоне (при наземной съемке) путем аппроксимации рельефа поверхностями неправильной формы.
-
Изучено влияние горных выработок, находящихся на различном удалении от точки наблюдения; предложена оптимальная схема определения соответствующей поправки при проведении НПГС.
-
Составлена программа комплексной обработки результатов НПГС.
-
Разработана методика обработки результатов подземной гравиметрической съемки с использованием переменной плотности пород промежуточного слоя.
-
Предложена схема количественной интерпретации результатов наземно-подземной гравиметрической съемки.
-
Усовершенствована методика векторной обработки геофизических данных - векторное сканирование.
Практическая ценность. Применение усовершенствованных способов обработки данных наземно-подземной съемки значительно повышает надежность этого метода. НПГС может использоваться на стадии деталь-
ных исследований самостоятельно и в комплексе -с другими геолого-геофизическими методами. В результате повышения детальности съемки и точности обработки появляется возможность выделения небольших, низкоамплитудных аномалий. Метод использовался на ряде участков Верхнекамского месторождения солей для уточнения строения верхней части осадочного чехла.
Применение метода векторного сканирования, обладающего отчет-диво выраженными разделительными свойствами, позволяет более эффективно проводить содержательный анализ при определении морфологии плотностной неоднородности геологического разреза и разделении эффектов близко расположенных аномальных, масс га счет селекции по направлению. Проведение векторного сканирования позволяет решить ре важные задачи гравиразведки: обнаружить и локализовать з пространстве плотностные неоднородности. Векторное сканирование использовалось при выявлении потенциально опасных для разработки зон на рудниках СКРУ-2, СКРУ-3 и БКЗ-4 Верхнекамского месторождения солей.
Реализация работы. Указанные, методики использованы при обрз-5отке результатов гравиметрической и магнитометрической съемок. Результаты вошли в научные отчеты Горного института УрО РАН. Разработанная автором программа комплексной обработки результатов НПГС '6RAVIC" передана в АО "Уралкалий".
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на семинаре "Экологическая безопасность зон градопромышленных агломераций Западного Урала" (Пермь, 1993). іаучной конференции "Геология и минеральные ресурсы Западного Ура-іа" (Пермь, 1993), VI Международном семинаре "Горнач геофизика" [Пермь, 19S3), Научно-технической конференции "Построение физи-;о-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований" (Пермь, 1993) и на Международном їимпозиуме SPM-95 "Проблемы безопасности при эксплуатации местором-[ений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций" [Москва-Пермь, 1995).
Публикации. По теме диссертации имеется 10 публикаций.
Объем работы. Работа состоит из введения, трех глаз, заключе-[ия (142 с, 73 рисунка, 13 таблиц) и списка литературы из 96 наименований.
При написании диссертационной работы автором использовались результаты собственных полевых исследований, материалы гравиметри-
ческих съемок, проводимых специалистами Горного института УрО РАН, а также написанные ка их основе статьи и отчеты. Автор виражає1] глубокую признательность своему научному руководителю В.М.Новосе-лицкому и сотрудникам лаборатории горной геофизики В.П.Юзваку, Г.П.Щербининой, М.С.Чапаеву, Н.Ю.Плотниковой и О.Х.Вольфсону за оказанную помощь и. содействие в подготовке и написании работы.