Сейсмический способ выявления геологических неоднородностей в угольных пластах

Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть использовано для прогноза геологических условий эксплуатации угольных месторождений. Предложен сейсмический способ выявления геологических неоднородностей в угольных пластах, включающий регистрацию сейсмических волновых полей в широкополосном, высокочастотном диапазоне. Автономные регистраторы синхронизируют между собой. Регистрацию времен начала возбуждения осуществляют одним из автономных регистраторов (отметчиком времени возбуждения), связанным с источником возбуждения, путем формирования нормированных по длительности и по амплитуде импульсов. Далее осуществляют визуальный анализ данных, полученных с остальных автономных регистраторов, после чего формируют сейсмограммы общего пункта возбуждения (или общего пункта приема) и осуществляют обработку указанных сейсмограмм с построением сейсмотомографических скоростных разрезов, по аномалиям которых судят об особенностях геологического строения угольного пласта. Технический результат изобретения: повышение высокоточной регистрации момента возбуждения, что позволяет выполнить достоверную идентификацию и временную привязку отметок возбуждения, а также обеспечить системы наблюдений с большим количеством пунктов приема сейсмических данных. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к области сейсмических исследований, а именно к области шахтной сейсморазведки, и может быть использовано для определения физико-механических параметров угольного пласта и прогноза геологических условий эксплуатации угольных месторождений, включая и обеспечение рентабельности горных предприятий и безопасности работающего персонала.

Известны способы шахтных сейсмических исследований, основанные на возбуждении каналовых волн непосредственно на обнажении угольного пласта либо в шпуре, регистрации упругих волн с последующим анализом аномальных изменений кинематических и динамических характеристик волновых процессов (Азаров Н.Я., Яковлев Д.В. «Сейсмоакустический метод прогноза горно-геологических условий эксплуатации угольных месторождений». - М.: «Недра», 1988, стр.148-162). Согласно известному способу, в частности, используют импульсный способ возбуждения каналовых волн, при котором инициирование упругих колебаний осуществляют с помощью ударного источника (специальным молотом, кувалдой). Удар производят по металлическому клину, размещенному на стенке горной выработки. Регистрацию каналовых волн осуществляют сейсмоприемниками, которые преимущественно располагают в средней части (по толще) угольного пласта. Осуществляют, по крайней мере, двухкомпонентную регистрацию волнового поля с последующим анализом преобладающей компоненты. Как отмечают авторы данного способа, регистрируемые в шахтных условиях целевые волны в значительной степени осложняются влиянием волн - помех, имеющих сходные спектральные характеристики. Предлагается подавлять регулярные волны помехи выбором оптимальных параметров систем наблюдений. В качестве основных характеристик угленосных отложений используют скорости распространения каналовых в угольном пласте, а также значения плотности угля и вмещающих пород.

Известны работы по сейсмическому просвечиванию угольных пластов с использованием автономных станций «РОСА-А» (О.М.Сагайдачная, К.А.Дунаева, А.С.Сальников, П.В.Потапов, С.А.Гриценко. Сейсмические работы по просвечиванию угольных пластов с использованием автономных станций РОСА-А, «Приборы и системы разведочной геофизики», №4, 2008, с.35-37, прототип). Перед началом работы указанные автономные станции на дневной поверхности синхронизуют по мировому времени через спутниковые сигналы, регистрируемые встроенным GPS - приемником. Сейсмические наблюдения осуществляют с использованием систем многократных перекрытий. Регистрация сейсмических волн осуществлялась в рабочей полосе частот до 500 Гц. Профиль (линию) приема и профиль (линию) возбуждения располагают в разных (параллельных) штреках. Например, станции устанавливают в вентиляционном штреке, а возбуждение упругих колебаний производят, например, из конвейерного штрека с использованием источника возбуждения ударного типа (например, кувалдой). Организованная высокоточная временная синхронизация автономных регистраторов вне приема спутниковых сигналов на основе использования высокоточного термостабильного генератора тактовой частоты обеспечивает синхронность их работы в автономном режиме в условиях шахт и получение, таким образом, качественного сейсмического материала. Существенным преимуществом данного технического решения является также отсутствие проводных связей между пунктами возбуждения и сейсмостанциями на пунктах приема. При этом регистрацию отметки начала момента возбуждения в данном способе осуществляют одним из штатных автономных регистраторов, поэтому данная отметка времени является величиной относительной (условной), что не может обеспечить необходимую детальность сейсмических исследований.

В целом к недостаткам данного технического решения следует отнести то, что в нем не в полной мере решена задача возможности работы по системе наблюдений с заданной высокой кратностью, необходимой для уменьшения влияния регулярных волновых помех и случайного шума и получения в конечном итоге достоверного прогноза локализации аномальных участков в структуре угольного пласта.

Задачей изобретения является повышение достоверности прогноза локализации аномальных участков в структуре угольного пласта.

Технический результат изобретения выражается в создании технологии равномерного акустического освещения (сейсмического просвечивания) исследуемого угольного пласта с высокоточной регистрацией момента возбуждения, что позволяет осуществлять достоверную идентификацию и временную привязку отметок возбуждения, а также обеспечить системы наблюдений с большим количеством пунктов приема сейсмических данных, что необходимо для исследования объекта с заданной детальностью.

Указанный технический результат достигается тем, что в сейсмическом способе выявления геологических неоднородностей в угольных пластах путем их сейсмопросвечивания, включающим возбуждение упругих колебаний в исследуемой зоне, регистрацию времен начала возбуждения, регистрацию волновых полей с помощью синхронизованных автономных регистраторов сейсмических сигналов, визуализацию и обработку полученных записей, согласно изобретению регистрацию волновых полей осуществляют в широкополосном, высокочастотном диапазоне, при этом указанные автономные регистраторы синхронизируют между собой на месте проведения исследований, для чего один из указанных автономных регистраторов назначают главным, который на своем синхронизирующем выходе с заданной точностью генерирует посылку импульсов, содержащую текущее время и эталонный импульс, указанные сигналы подают на синхронизирующие входы остальных автономных регистраторов, которые устанавливают свои внутренние часы по времени ведущего автономного генератора и синхронизируют свой внутренний генератор с генератором главного автономного регистратора, после чего автономные регистраторы с подключенными к ним сейсмоприемниками устанавливают на исследуемом участке, согласно выбранной системе наблюдений обеспечивая просвечивание на проходящих сейсмических волнах исследуемого участка угольного пласта, при этом регистрацию времен начала возбуждения осуществляют одним из указанных автономных регистраторов (отметчиком времени возбуждения), связанным с источником возбуждения, путем формирования нормированных по длительности и по амплитуде (идентичных между собой) импульсов, с подготовкой при последующей начальной обработке сейсмических записей с данного автономного регистратора «списка» отметок времен начала возбуждения для каждого сеанса регистрации, с учетом которого осуществляют визуальный анализ данных, полученных с остальных автономных регистраторов, после чего формируют сейсмограммы общего пункта возбуждения (или общего пункта приема) и осуществляют обработку указанных сейсмограмм с построением сейсмотомографических скоростных разрезов (по значениям скоростей однотипных волн), по аномалиям которых судят об особенностях геологического строения угольного пласта.

Преимущественно возбуждение и регистрацию сейсмических колебаний осуществляют по системе многократных, с заданной кратностью, сейсмических наблюдений, расположенной равномерно, преимущественно по периметру исследуемого участка угольной шахты, в том числе с инверсией пунктов возбуждений и пунктов приема.

Заявленный технический результат достигается также тем, что регистрацию сейсмических волновых полей осуществляют в полосе частот от 0 до 1200 Гц.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показаны примеры возможных расстановок (схем наблюдений) при реализации способа; в зависимости от поставленной задачи и обустройства (технологического цикла шахтных работ) шахты, где представлены возможные расстановки: а - участок исследований ограничен двумя протяженными штреками, без поперечных штреков; б - участок исследований дополнительно включает поперечный штрек; в - участок исследований включает два поперечных штрека; г - схема наблюдений согласно примеру реализации способа; на фиг.2 приведена структурная схема автономной системы сбора сейсмических данных, используемая при реализации способа согласно изобретению; на фиг.3 представлена структурная схема отметчика времени момента возбуждения; фиг.4 - фиг.10 иллюстрируют пример сейсмических исследований, согласно изобретению.

Способ согласно изобретению может быть реализован с помощью автономной системы сбора сейсмических данных, содержащей n автономных регистраторов 1 сейсмических сигналов, каждый из которых включает контроллер 2. Первые входы (входы данных) указанного контроллера 2 связаны с выходами регистрирующих каналов 3, включающих соединенные последовательно, по меньшей мере, один коммутатор, по меньшей мере, один предварительный усилитель, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь и многоканальный цифровой фильтр (не показаны). Первые, управляющие, выходы контроллера 2 связаны с управляющими входами указанных регистрирующих каналов 3. Тактовый вход контроллера 2 связан с выходом высокостабильного генератора 4 тактовой частоты. Первый вход - выход контроллера 2 связан с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 5. Синхронизирующий вход контроллера 2 связан с выходом приемопередатчика 6, вход которого связан с синхронизирующим выходом контроллера 2. Вход - выход приемопередатчика 6 соединен с разъемом 7, который является синхронизирующим входом - выходом автономного регистратора 1. Для синхронизации работы n автономных регистраторов 1 может быть использована как проводная связь 8, так и беспроводная связь 9, что определяется типом используемого приемопередатчика 6.

Регистрирующие каналы 3 автономных регистраторов 1 через разъемы 10 связаны с сейсмоприемниками 11.

Второй вход - выход котроллера 2 автономного регистратора 1 связан с разъемом 12 и является информационным (считывания данных и ввода режимов работы) входом - выходом автономного регистратора 1. Через разъемы 12 автономные регистраторы 1 подключаются к внешнему блоку управления, управляющему компьютеру (не показано).

Отметчик 13 момента возбуждения (фиг.3), выполненный по существу как описанный выше автономный регистратор 1, включает контроллер 14, по меньшей мере, один регистрирующий канал 15, высокостабильный генератор 16 тактовой частоты, ПЗУ 17, приемопередатчик 18. При этом отметчик 13 момента возбуждения дополнительно включает формирователь 19 импульса момента возбуждения, вход которого связан с включающим, например пьезоэлектрический датчик удара, источником возбуждения 20, а выход - с четвертым (синхронизирующим) входом контроллера 14.

Регистрирующий канал 15 датчика 13 момента возбуждения через разъем 21 связан с сейсмоприемником 22.

Второй вход-выход отметчика 13 момента возбуждения является информационным (входом-выходом считывания данных и ввода режимов работы) блока и через разъем 23 подключается к внешнему блоку управления, управляющему компьютеру (не показан). Через разъем 24, связанный с приемопередатчиком 18, осуществляется синхронизация отметчика 13 момента возбуждения.

Автономные регистраторы 1 и отметчик 13 момента возбуждения снабжены также часами 25 реального времени, связанными соответственно с входом-выходом установки реального времени контроллеров 2 и контроллера 14.

Полоса частот регистрации сейсмических сигналов регистрирующих каналов 3 и 15 составляет 0-1200 Гц.

Питание всех блоков устройства осуществляется от встроенного источника питания, питаемого аккумуляторной батареей (не показаны).

ПЗУ 5 и ПЗУ 17 исполнены на SD/SDHC карте и могут быть выполнены съемными.

Сейсмические системы наблюдений, построенные с использованием описанной выше автономной системы сбора сейсмических данных, могут состоять из достаточно большого количества пунктов приема, в том числе распределенных с переменной плотностью.

Способ согласно изобретению осуществляется в следующей последовательности операций.

Перед установкой автономной системы сбора сейсмических данных на исследуемой территории, согласно той или иной выбранной системе наблюдений (фиг.1), осуществляют синхронизацию внутренних часов, реализованных программно в каждом из контроллеров 2 n автономных регистраторов 1 (в том числе и в контроллере 14 отметчика 13 момента возбуждения). Для этого один из указанных блоков назначают главным. При наличии в автономных регистраторах 1 часов 25 реального времени при включении питания внутренние часы контроллера 2 ведущего автономного регистратора 1 однократно синхронизируются с указанными часами 25 реального времени. После включения питания всех автономных регистраторов 1 и прогрева термостатов генераторов 4 выполняется процедура синхронизации часов и генераторов ведомых устройств и ведущего. Главное устройство генерирует на своем выходном разъеме 7 значение текущего времени и точный секундный импульс.

После включения питания внутренние часы контроллера 2 главного автономного регистратора 1 сразу начинают считать с 00 часов, 00 минут, 00 секунд, первого месяца, первого дня или с текущего момента времени, установленного в контроллере 2 с помощью часов 25 реального времени. Для формирования точного времени используется указанный выше высокостабильный генератор 4. Приемопередатчик 6 принимает от контроллера 2 сигналы точного времени, значение текущего времени и формирует физические сигналы последовательного интерфейса синхронизации. Таким образом, на выходной разъем 7 главного автономного регистратора 1 поступает сигнал текущего состояния внутренних часов и синтезированный импульс точного времени.

Проводной связью 8 (или беспроводной связью 9) главный автономный регистратор 1 подключают к разъемам 7 остальных (ведомых) автономных регистраторов 1, входящих в систему регистрации, в том числе и к отметчику 13 времени возбуждения. Приемники каждого из приемопередатчиков 6 (и 18) принимают полученные сигналы синхронизации, выделяют из полученной посылки текущее время, сигналы точного времени и передают их на синхронизирующий вход контроллеров 2 (14), которые производят синхронизацию ведомых устройств с точностью до 10-9. Таким образом, осуществляется временная синхронизация всех n автономных регистраторов 1, входящих в систему регистрации. Перед началом синхронизации часы главного устройства могут быть установлены в любое значение по команде оператора вручную или автоматически с любой заданной точностью через разъем 12.

Далее автономные регистраторы 1 с подключенными к ним сейсмоприемниками 11 размещают на исследуемой подземной территории. Отметчик 13 момента времени возбуждения сейсмических сигналов располагают в непосредственной близости от места возбуждения (например, непосредственно в точке расположения (в рюкзаке) оператора, осуществляющего механическое воздействие на поверхность исследуемой среды).

Далее в исследуемой среде в заданных пунктах возбуждения (ПВ) осуществляют возбуждение упругих колебания путем механического воздействия (удара) источником возбуждения, например по установленным металлическим штырям (штангам). В качестве источника возбуждения используют кувалду (весом 10-15 кг), на которой закрепляют пьезодатчик, связанный с формирователем 19 импульсов. На каждом пункте возбуждения осуществляют не менее 6 ударов (актов возбуждения) с интервалом 2-3 с.

В процессе движения по пунктам возбуждения (ПВ) осуществляют заполнение рапорта оператора, в котором отмечают номер ПВ, соответствующее число ударов, время прохождения данного ПВ, а также при необходимости описание возникшей внештатной ситуации.

Сейсмоприемники 11, установленные в пунктах приема (ПП), регистрируют сейсмические сигналы. По регистрирующим каналам 3 автономных регистраторов 1 данные наблюдений от сейсмоприемников 11 поступают на контроллер 2. Режимы оцифровывания, предварительное усиление и частота квантования задаются настройками, поступающими от ПЗУ 5. Контроллер 2 считывает расписание работы и настройки из ПЗУ 5, анализирует их и, в соответствии с расписанием приступает к работе. По мере достижения часами очередного сеанса наблюдения контроллеры 2 всех автономных регистраторов 1 одновременно запускают оцифровывание данных с сейсмоприемников 11. Пакет данных записывается в ПЗУ 5.

В отметчике 13 момента возбуждения в контроллер 14 данные наблюдений поступают от сейсмоприемника 22. Одновременно по другому каналу записи от импульсного датчика, связанного с источником возбуждения 20, через цифровой формирователь 19 импульса момента возбуждения на другой вход контроллера 14 отметчика 13 момента возбуждения поступает цифровой сигнал, содержащий запись времен моментов возбуждения. Контроллер 14 формирует пакет данных, который включает данные датчиков 22 и 20, текущее время и прочие данные. Пакет данных записывается в ПЗУ 17.

По окончании работы данные, находящиеся в ПЗУ 5 и в ПЗУ 17, могут быть считаны во внешний компьютер двумя способами - либо через коммутационные разъемы 12, 23 либо непосредственным вычитыванием SD/SDHC карт ПЗУ 5 и ПЗУ 17 в универсальном устройстве чтения, например CardReader.

Процесс дальнейшей компьютерной обработки полевых сейсмических записей включает следующие основные процедуры.

1. Автоматическое определение временных отметок начальных моментов возбуждений по записям отметчика моментов возбуждения - подготовка списка времен начальных моментов возбуждения.

2. Формирование первой разбивки сейсмических записей в формате Seg-Y (трассами, длительностью в несколько секунд с перекрытиями по времени) из записей автономных регистраторов, объединение таких сейсмических трасс в сейсмограммы по признаку общего времени регистрации в соответствии с расстановкой регистраторов на профиле.

3. Визуальный просмотр (например, с использованием программы SeiSee) полученных в п.2 сейсмограмм с одновременным анализом списка начальных времен возбуждений из п.1. Выделение времен начальных моментов возбуждений, которым соответствуют «хорошие» отклики на полученных сейсмограммах, выбраковывание неудачных, зашумленных откликов, случайных возбуждений и исключение, таким образом, из последующего рассмотрения неинформативных сейсмических записей и соответствующих им отметок времен начала возбуждения.

4. Привязка списка выделенных (в п.3) начальных времен возбуждений к пунктам возбуждения в соответствии с рапортом оператора.

5. Формирование сейсмических трасс (в формате Seg-Y) из записей автономных регистраторов в соответствии со сформированным в п.4 списком выделенных времен возбуждений (с началом сейсмических трасс в указанные моменты возбуждения).

6. Суммирование сейсмических трасс, полученных от разных ударов на одном ПВ (накопление); объединение суммированных сейсмических трасс в сейсмограммы общего пункта возбуждения (или общего пункта приема).

7. Построение годографов времен прихода (пикирование) волн разного типа (продольные и поперечные волны, распространяющиеся по углевмещающим породам, каналовые волны, распространяющиеся по угольному пласту).

8. Сейсмотомографическая обработка: построение сейсмотомографических скоростных разрезов (по значениям скоростей однотипных волн).

9. Построение разрезов физико-механических характеристик исследуемого объекта.

Нижеследующий пример приведен на базе работ, выполненных в соответствии со способом согласно настоящему изобретению на участке шахты «Байкаимская» (Кемеровская обл.). Участок выемочного столба лавы размерами 340×242 м2 был ограничен вентиляционным штреком, конвейерным штреком и демонтажной камерой (фиг.1г). По предварительным геологическим данным исследуемый участок содержит песчаный врез с неопределенной локализацией, которую необходимо уточнить.

Пункты приема (ПП) сейсмических колебаний размещались с шагом 10 м по борту конвейерного штрека (всего было отработано 30 ПП). Сейсмоприемники помещались в горизонтально пробуренные в угольном пласте шпуры глубиной ~1,0 м. Ось максимальной чувствительности сейсмоприемников ориентирована перпендикулярно боковой стенке конвейерного штрека.

Пункты возбуждения (ПВ) упругих колебаний размещались с шагом 10 м на борту вентиляционного штрека (всего 27 ПВ) и с шагом 5 м на стенке демонтажной камеры (45 ПВ). Возбуждение упругих колебаний осуществлялось путем удара кувалдой по металлическому штырю, помещаемому в горизонтально пробуренные в угольном пласте шпуры глубиной ~1,5 м. На каждом ПВ проводилось 6-8 ударов с интервалом 2-3 с.

Реализована система наблюдений, схематично показанная на фиг.1г.

Для регистрации использовалась описанная выше автономная система сбора сейсмических данных, включающая шесть синхронизированных между собой четырехканальных автономных сейсмических станций РОСА-А: пять модулей для регистрации сейсмических данных (фиг.2) и один модуль в качестве отметчика моментов возбуждения (фиг.3). К формирователю 19 импульсов отметчика 13 момента возбуждения был подключен пьезодатчик, закрепленный непосредственно на кувалде 20.

Схема наблюдений по всей линии приема была реализована в две расстановки. Для каждой расстановки были отработаны все ПВ. Затем в процессе обработки получены объединенные сейсмограммы по всему профилю (для двух расстановок).

Продолжительность рабочего сеанса записи составляла около часа, в течение которого отрабатывалось несколько ПВ. Частота дискретизации сейсмических записей составила 0,5 мс.

На фиг.4а показан фрагмент (восьмисекундный) сейсмической записи сигнала с отметчика 13, содержащий пять отметок моментов возбуждения. На фиг.4б показан соответствующий по времени фрагмент объединенной сейсмограммы, полученный из записи пяти регистраторов 1. В целом, фиг.4 иллюстрирует этап 3 процесса обработки полевых сейсмических записей.

На фиг.5а показан пример сейсмических записей, получаемых на этапе 5 процесса обработки. Сейсмограмма из четырех трасс содержит односекундную запись с четырех каналов регистрации одного автономного регистратора 1 (для одного удара). Фиг.5б показывает пример объединенной (для всех ПП) сейсмограммы с накоплением (по всем ударам для одного ПВ), получаемой на этапе 6 процесса обработки.

На фиг.6 показан пример сейсмограммы с выделением трех групп волн: продольные волны PУВ, распространяющиеся по вмещающим угольный пласт породам (в кровле или подошве угольного пласта); поперечные волны SУВ, распространяющиеся по вмещающим угольный пласт породам (в кровле или подошве угольного пласта); каналовые волны S, распространяющиеся по угольному пласту. На фиг.6 показан также пример пикировки этих волн по признаку синфазности волн различного типа (этап 7).

На фиг.7 приведены системы годографов tPУВ, tSУВ и tSУ, построенные для всех точек приема и возбуждения сейсмических колебаний. Данные годографы и координаты всех точек приема и возбуждения сейсмических колебаний являются исходным материалом для получения двухмерного изображения поля скоростей сейсмических волн.

Далее, используя известные методы сейсмотомографии, осуществляют построение полей скоростей VPУВ, VSУВ и VSУ по продольным и поперечным волнам, распространяющимся в кровле и подошве угольного пласта и по волноводным (каналовым) волнам, по которым определяют особенности строения угольного пласта и углевмещающих пород (фиг.8-фиг.10).

В поле скоростей VPУВ (фиг.8а) выделены два участка: I участок характеризуется пониженными значениями скоростей (VPУВ=3,1÷3,35 км/с), II участок характеризуется повышенными значениями скоростей (VPУВ=3,35÷3,6 км/с). В поле скоростей VSУВ (фиг.8б) также выделяются два участка: I участок характеризуется пониженными значениями скоростей (VSУВ=1,4÷1,65 км/с), II участок характеризуется повышенными значениями скоростей (VSУВ=1,65÷1,9 км/с). Различия в значениях скоростей VPУВ и VSУВ на участках I и II могут быть обусловлены изменением литологического состава углевмещающих пород. Повышенные значения скоростей VPУВ, VSУВ для участка II указывают на увеличение песчанистости (плотности) углевмещающих пород на этом участке.

Сейсмотомографический разрез по отношениям скоростей VSУВ/VPУВ (фиг.9а) также подтверждает разделение углевмещающих пород на два участка. Их разграничительная линия фиксируется контрастной полосой повышенных значений параметра VSУВ/VPУВ (0,50-0,54). Эта полоса может соответствовать дизъюктивной дислокации типа сдвига или малоамплитудного сброса либо некоторой локальной зоне напряженного состояния среды (предразломное состояние). В поле значений коэффициента Пуассона µ (фиг.9б) выделяется узкая контрастная полоса пониженных значений (0,28-0,34), положение которой совпадает с полосой повышенных значений отношения VSУВ/VPУВ.

На сейсмотомографическом разрезе по скоростям волноводных (каналовых) волн VSУ (фиг.10) значения последних находятся в диапазоне 1,1÷1,3 км/с, что соответствует значениям скоростей каналовых поперечных волн, распространяющихся по угольному пласту. При этом в поле значений скоростей VSУ уверенно выделяется высокоскоростной (VSУ≥1,25 км/с) участок, который можно соотнести прогнозным песчаным врезом. При этом полученный разрез позволяет локализовать прогнозные данные в части по его местоположению и глубине (глубина вреза составляет величину менее 50 м). Полученные данные при реализации способа согласно изобретению были подтверждены в дальнейшем при проходке данного участка (с точностью до 2 м).

Как показали работы, результаты которых здесь не приводятся, расстановку пунктов возбуждения и пунктов приема согласно фиг.1а целесообразно проводить только для ориентировочных, предварительных обследований угольных пластов, так как в этом случае локализуются особенности только центральной части обследуемого участка, а наиболее полную информацию позволяют получать сейсмические исследования при расстановке пунктов возбуждения и приема, охватывающей весь периметр исследуемого участка, как это показано на фиг.1в.

Кроме того, для получения более полной сейсмической информации при реализации способа целесообразно также осуществлять инверсию пунктов возбуждения и приема.

Реализованная в данном способе запись сигналов начала (момента) возбуждения упругих колебаний с помощью одного из автономных сейсмических регистраторов (отметчика времени возбуждения), работающего синхронно с автономными регистраторами, расположенными в пунктах приема, осуществляемая с высокой идентичностью формы регистрируемых импульсов, обеспечивает достоверную идентификацию (в автоматическом режиме) и высокоточную временную привязку отметок моментов возбуждения к соответствующим участкам записи отклика исследуемой среды.

В целом, сейсмический способ выявления геологических неоднородностей в угольных пластах, согласно заявленной формуле изобретения, позволяет выявить и с высокой степенью достоверности локализовать и оценить имеющиеся в угольных пластах неоднородности, что повышает рентабельность горных работ и их безопасность.

1. Сейсмический способ выявления геологических неоднородностей в угольных пластах путем их сейсмопросвечивания, включающий возбуждение упругих колебаний в исследуемой зоне, регистрацию времен начала возбуждения, регистрацию волновых полей с помощью синхронизованных автономных регистраторов сейсмических сигналов, визуализацию и обработку полученных записей, отличающийся тем, что регистрацию волновых сейсмических полей осуществляют в широкополосном, высокочастотном диапазоне, при этом указанные автономные регистраторы синхронизируют между собой на месте проведения исследований, для чего один из указанных автономных регистраторов назначают главным, который на своем синхронизирующем выходе с заданной точностью генерирует посылку импульсов, содержащую текущее время и эталонный импульс, указанные сигналы подают на синхронизирующие входы остальных автономных регистраторов, которые устанавливают свои внутренние часы по времени ведущего автономного генератора и синхронизируют свой внутренний генератор с генератором главного автономного регистратора, после чего автономные регистраторы с подключенными к ним сейсмоприемниками устанавливают на исследуемом участке, согласно выбранной системе наблюдений, обеспечивая просвечивание исследуемого участка угольного пласта, на проходящих сейсмических объемных и каналовых волнах, при этом регистрацию времен начала возбуждения осуществляют одним из указанных автономных регистраторов (отметчиком времени возбуждения), связанным с источником возбуждения, путем формирования нормированных по длительности и по амплитуде (идентичных между собой) импульсов, с подготовкой при последующей начальной обработке сейсмических записей с данного автономного регистратора «списка» отметок времен начала возбуждения для каждого сеанса регистрации, с учетом которого осуществляют визуальный анализ данных полученных с остальных автономных регистраторов, после чего формируют сейсмограммы общего пункта возбуждения (или общего пункта приема) и осуществляют обработку указанных сейсмограмм с построением сейсмотомографических скоростных разрезов (по значениям скоростей однотипных волн), по аномалиям которых судят об особенностях геологического строения угольного пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возбуждение и регистрацию сейсмических колебаний осуществляют по системе многократных, с заданной кратностью, сейсмических наблюдений, расположенной равномерно, преимущественно, по периметру исследуемого участка угольной шахты, в том числе с инверсией пунктов возбуждений и пунктов приема.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регистрацию волновых сейсмических полей осуществляют в полосе частот от 0 до 1200 Гц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям геофизических и геохимических исследований и может быть использовано при поиске и разведке месторождений нефти и газа. .

Изобретение относится к областям геофизических и геохимических исследований и может быть использовано при поиске и разведке месторождений нефти и газа. .

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для построения изображений сложно построенных сред в виде динамического глубинного K(х, h) и/или тотального (совокупного) временного разреза Т(х, t).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания как продольных, так и поперечных сейсмических волн. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании подземных формаций. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при морской сейсморазведке. .

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений со сложно построенными трещинно-кавернозными коллекторами.

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к способам обнаружения возможности наступления катастрофических явлений преимущественно на море и может быть использовано при решении следующих фундаментальных задач:изучение строения земной коры в акваториях мирового океана, исследование совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана, исследование состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений, оперативная оценка сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий, а также при заблаговременным оповещении о землетрясениях и цунами.

Изобретение относится к области сейсмологии, а именно к способам определения предвестника цунами, а более конкретно к способам регистрации преимущественно акустических сигналов, предвестников цунами

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе морской сейсмической разведки

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано при сейсмической разведке в процессе бурения

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано при сейсмической разведке в процессе бурения

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для генерации сложных зондирующих сигналов

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсмической разведке полезных ископаемых невзрывными источниками

Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть использовано для прогноза геологических условий эксплуатации угольных месторождений

Наверх