Способ впередизабойной локации

Способ впередизабойной локации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в инженерной сейсморазведке , в частности в шахтной внутрипластовой сейсморазведке, для обнаружения тектонических нарушений угольных пластов и старых горных выработок впереди забоя. Сущность изобретения расстановка четырех трехкомпонентных сейсмоприемников образует сочлененные с перекрытием на два сейсмоприемника две линейные группы , каждая из трех сейсмоприемников. Возбуждают последовательно упругие колебания в центрах каждой из упомянутых групп; регистрируют в режиме накопления волновые картины тремя сейсмоприемниками. Последние установлены в каждой из точек возбуждения и симметрично группе. Выравнивают амплитуды усиленных сигналов после их покомпонентной селекции и высокочастотной фильтрации в диапазоне фазы Эйри каналовых волн Выполняют разновременное суммирование воловных картин , изменяя наклон линии суммирования. Выделяют на суммолентах разрастания амплитуд , обусловленные отраженными волнами . По их параметрам строят глубинный разрез массива впереди забоя горной выработки . 2 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУГЛИК (5! ) 5 G 01 V 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Вйм ОЮЗНЮ

Ийя Р .. - T ;., ;1;,, ГОЙЕЙ

° - ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 5005940/25 (22) 02.07.91 (46) 30.06.93. Бюл. N". 24 . (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ю.Г,Мясников, А.С.Трифонов, Н,Я.Азаров. А.В.Анциферов и M.Ã.Òèðêåëü (56) Авторское свидетельство СССР

М 1603318, кл. 6 01 V 1/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N.. 1157492, кл. G 01 V 1/00, 1983. (54) СПОСОБ ВПЕРЕДИЗАБОЙНОЙ ЛОКАЦИИ (57) Использование: в инженерной сейсмоI разведке, в частности в шахтной внутрипластовой сейсморазведке, для обнаружения тектонических нарушений угольных пластов и старых горных выработок впереди забоя.

Сущность изобретения: расстановка четырех трехкомпонентных сейсмоприемников

Изобретение относится к инженерной сейсморазведке и может быть использовано в шахтной внутрипластовой сейсморазведке для обнаружения, преимущественно, тектонических нарушений угольных пластов и старых пластовых горных выработок впереди забоя горной выработки, а также найти применение при проходке тоннелей и шахтных стволов.

Цель изобретения — повышение достоверности способа эв счет уменьшения погрешности в определении скоростей распространения.каналовых волн и положения объектов разведки относительно забоя горной выработки.. Ж,, 1824605 А1 образует сочлененные с перекрытием на два сейсмоприемника две линейные группы, каждая иэ трех сейсмоприемников. Возбуждают последовательно упругие колебания в центрах каждой иэ упомянутых групп; регистрируют в режиме накопления волновые картины тремя сейсмоприемниками. Последние установлены в каждой из точек возбуждения и симметрично группе.

Выравнивают амплитуды усиленных сигналов после их покомпонентной селекции и высокочастотной фильтрации в диапазоне фазы Эйри каналовых волн. Выполняют разновременное суммирование воловных картин, изменяя наклон линии суммироваНия.

Выделяют на суммолен ах разрастания амплитуд, обусловленные отраженными волнами. По их параметрам строят глубинный разрез массива впереди забоя горной выработки. 2 ил.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1) прием сейсмических сигналов четырьмя сейсмоприемниками, образующими со член нные с перекрытием на два сейсмоприемника две линейные группы, каждая из которых состоит из трех сейсмоприемников, 2) возбуждение упругих волн последовательно в центрах каждой иэ сочлененных групп;

3) регистрация волновых картин тремя сейсмоприемниками, один из которых установлен в точке возбуждения а два других симметрично ей;

1824605

4) выравнивание амплитуд усиленных сигналов поспе их покомпонентной селекции и высокочастотной фильтрации вдиапазоне фазы Эйри канаповых волн Лява и

Релея и разновременное суммирование волновых картин с изменением наклона линии суммирования с последующим выделением на суммолентах разрастаний амплитуд, обусловленных отраженными волнами, и определением их параметров, Иэображение поясняется чертежами: на фиг.1 показано расположение точек возбуждения и приема сейсмических волн в угольном пласте в забое горной выработки (1 — горная выработка, 2 — угольный пласт, 3 — срединная плоскость, 4, 5, 6, 7 — устья шпуров 8 для размещения сейсмоприемников 10), на фиг.2 — изображен ход сейсмических лучей отраженных волн, возбуждаемых последовательно в,точках 5 и 6 и принимаемых сейсмоприемниками в точках 4, 5. 6 и 5, б, 7 (11 — положение отражающего объекта относ тельно забоя горной выработки, 12 и

13 — центры элементарных отражающих площадок).

Способ осуществляют следующим о6раэом:

1) предварительно по сейсмогеопогической модели углевмещающего массива выполняют расчеты дисперсионных кривых каналовых волн Лява и Релея, по которым выделяют их фазы Эйри, определяют соответствующие им частотные диапазоны и фаэовые скорости каналовых волн, по которым рассчитывают длины упругих волн Лява и

Релея и по условию оптимальной фазовой корреляции. — расстояния между точками приема;

2) Из забоя горной выработки 1 (фиг.1, 2) в угольном пласте 2. в пределах его в срединной плоскости 3 в точках 4. 5, 6, 7 перпендикулярно линии забоя бурят четыре шпура 8 глубиной 1,5 — 2,0 м эа границу 13 зоны дробления пород 9, обусловленную изменением напряженного состояния массива горных пород в связи с проходкой горной выработки, в каждом иэ которых на границе

9 зоны дробления устанавливают трехкомпонентные Х, У, 2 сейсмоприемники 10, при этом продольную Х-ось сейсмоприемника

10 ориентируют параллельно оси горной выработки 1, ось У вЂ” в срединной плоскости 3 угольного пласта 2, э ось Z — по нормалй к напластованию угольного пласта 2: расстановка сейсмоприемников 10 образует две сочлененные в точках 9. 6 и две линейные группы 4, 5, б и 5, 6, 7 с перекрытием на два сейсмоприемника 5 и 6;

3) последовательно, в точках 5 и 6 механическими ударами по обнажению угольного пласта 2 в горной выработке 1 возбуждают упругие волны и регистрируют их, соответственно, сейсмоприемникам 4, 5, 6 и 5, 6, 7 выходы которых подключают на вход, например, 12-ти канальной шахтной цифровой сейсмостанции ШСС-1 "Дружба"; регистрацию выполняют с задержкой для подавления прямых волн в режиме накопления, начиная со второго возбуждения;

4} обработку сейсмозаписей на Э ВМ выполняют в следующей последовательности: а) выполняют покомпонентную Х, У, 2 селекцию сейсмозаписей, после чего осуществляют полосовую высокочастотную фильтрацию в диапазонах фаз Эйри каналовых волн Лява и Релея: б) выполняют разновременное (т.е. с различными временными задержками) суммирование сейсмозаписей по МРНП; т.к, его выполняют на малых базах. это позволяет считать фронты приходящих отраженных волн плоскими; центры беэ суммирования совмещают с точками 6 (дпя первой группы) и 5 (для второй группы), т.е. с взаимными точками наблюдений. Относительный сдвиг суммирования принимают кратным 1, 2, 3 времени дискретизации цифровой регистрации волновых картин; при этом при совпадении наклона линии суммирования с наклоном оси синфазности отраженной волны на суммоленте формируется запись с максимальной амплитудой, т.е. "разрастание" амплитуд;

e) для каждого разрастания амплитуд измеряют их параметры: видимую амплитуду А . время прихода волны к центру базы суммирования ti и разность прихода волны к крайним сейсмоприемникам базы суммирования д1ь равныи д tt = t< — tZ (для первой группы) и ä12 = 15 13 (для второй группы); временные сдвиги могут быть как положительными, так и отрицательными и зависят от направления прихода отраженных волн, т.е, от положения объекта разведки относительно оси горной выработки — справа или слева от нее; в обоих случаях знак временного сдвига должен быть одинаковым: если же он различен, это означает, что группами зарегистрированы отражения от различных объектов, расположенных впереди забоя горной выработки: г) вычисляют эффективную скорость flo формуле ..„=/y d

t< . где у — расстояние от источника до центра базы суммирования;

1824605

ti — время регистрации волны в центре базы суммирования;

Ai — временной сдвиг волны на базе суммирования Г.

М

Так как у = hx, а ду = 2лх, где hx — 5 расстояние между точками приема, а Й = пЛt, где и = 1,2,3„., а Лг- время дискретизации сейсмоэаписи, то

Чэф =. ч

=- v (2)

ti и г

v> +v2 чэфср — - )

2 (3) 20 определения средней скорости составляет

Чср ll д ll

2 у1г,1з = (4) 30

p = arcsin — - = чк

h r„

arcsln v,, - -- > оI (6) 40

55 среднее значение эффективной скорости определяют, как где vi и чг — значения эффективных скоростей, определенное для первой и второй групп (не должны различаться более чем на

5 о ), д) вычисляют координаты центров элементарных отражающих площадок 12 и 13 (фиг.2):

„г

>n.n= — --2 -- ч ()г (5)

2 Ж

v,ð е) вычисляют углы наклона отражающих элементов (отражающих площадок): где чк — кажущаяся скорость вдоль базы суммирования.

Угол р считается положительным по падению отражающей границы 11, При этом направляющий вектор отражающей площадки (совпадающий с нормалью к ней)должен совпадать с линией, соединяющей точки возбуждения 5 и 6, центры элементар- ных отражающих элементов 12 и 13, соответственно. Соединяя точки 12 и 13, получают положение отражающей площадки (объекта разведки 11) впереди забоя горной выработки 1, Небольшая (1,5-2,0) длина шпуров для установки сейсмоприемников позволяет с высокой точностью (до 1-2 см) контролировать координаты их установки как по глубине так и в вертикальной плоскости (по мощности угольного пласта), что обеспечивает, с одной стороны. прямолинейность приемной базы сейсмоприемников. т е. синфазность разновременного суммирования, с другой стороны, идентичность условий приема одноименных мод каналовых волн, Точность определения эффективной скорости по формуле (1) существенно зависит от погрешности измерения hti, Так как при использовании шахтных цифровых сейсмостанций типа ШСС абсолютная погрешность определения времен на суммолентах не превышает величины времени дискретизации при сейсмоээписи (обычно, ° 0,1250,250 мс), при расстоянии отражающей границы до 100 м от забоя горной выработки и для средних значений скоростей каналовых волн Лява и Релея в 1000 м/с (для условий Донбасса), абсолютная погрешность

0,125-0,25, что позволяет с более высокой, чем в прототипе, достоверностью определить элементы глубинного разреза впереди забоя горной выработки.

Непосредственное. по данным впередизабойной локации, определение величины средней скорости распространения сейсмических волн чср позволяет также уменьшить погрешность в определении положения объекта разведки относительно забоя горной вырабогки, обусловлейную естественным разбросом скоростей распространения сейсмических волн по площади залегания угольного пласта.

Формула изобретения

Способ впередизабойной локации, включающий установку четырех сейсмоприемников, возбуждение упругих волн в угольном пласте, их прием и преоЪразование( сейсмоприемниками С последующим усилением. выравниванием амплитуд усиленных сигналов, суммированием волновых картин и выделением вступлений отраженных волн, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности способа эа счет уменьшения погрешности в определении скоростей распространения каналовых волн и положения объектов разведки впереди забоя горной выработки, установку четырех трехкомпонентных сейсмоприемников осуществляют в виде двух линейных групп с пе екрытифм на два сейсмоприемника, каждая иэ которых содержит три сейсмоприемника, возбуждают последовательно упругие колебания в центрах каждой из сочлененных групп, регистрируют в режиме накопления волновые картины тремя сейсмоприемниками. установленными в каждой из точек возбуждения и симметрично. ей, выравнивают амплитуду усиленных сиг1824605

М4 у и2 °

Составитель Ю. Мясников

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Шароши

Редактор

Заказ 2224 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 нэлов после их покомпонентной селекции и высокочастотной фильтрации в диапазоне фазы Эйри каналовых волн, после чего выполняют разновременное суммирование волновых картин. изменяя наклон линии суммирования, выделяют на суммолентах разрастания амплитуд, обусловленные отраженными волнами, определяют их параметры, по которым строят глубинный разрез

5 массива впереди горной выработки,