Устройство для сейсмической горной разведки

Устройство для сейсмической горной разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 2+у;;--36

ОПИСЯНИ E устройства для сейсмической горной разведки.

К авторскому свидетельству В. С. Воюцкого, заявленному 11 июня

1934 года (спр. о перв. № 147365).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 апреля 1935 года. (374) В настоящее время большое распространение получила сейсмическая IopHBst разведка по методу отраженных волн.

Один из главных приемов осуществления этого метода, как известно, состоит в том, что упругие колебания, возникающие в результате специально произведенного взрыва, отмечаются несколькими электрическими сейсмографами, расположенными на поверхности земли на некотором расстоянии друг от друга. Все сейсмографы находятся на прямой линии, проходящей через места взрыва, а расстояния между ними выбираются такими, что упругие волны, распространяющиеся в поверхностных слоях почвы, доходят до сейсмографов разновременно, отраженные же от глубинных пород — одновременно. Колебания записываются всеми сейсмографами одновременно на одну и ту же ленту, причем каждый из них связан с отдельным индикатором, например, шлейфом осциллографа. Вступления отраженных волн благодаря этому располагаются на ленте по одной вертикальной линии, а вступления волн, распространяющихся в поверхностных слоях почвы, сдвинуты в горизонтальном направлении. Таким образом, получается возможность выделить на сейсмограмме вступления отраженных волн на фоне вступлений волн, прошедших через поверхностные пласты.

Описанный метод имеет ряд преимуществ, к числу которых следует отнести следующие:

1. Глубина практически возможной разведки далеко превышает получаемую при других методах глубину.

2. Большая экономия во взрывчатых веществах.

3. Определенность и ясность результатов разведки и простота их интерпретации.

Однако метод отраженных волн требует полной идентичности элементов аппаратуры, кроме того, на практически получаемых сейсмограммах вступления отраженных волн на фоне сильных колебаний, вызванных поверхностными волнами, находятся с большим трудом.

Согласно настоящему изобретению, с целью увеличения интенсивности вступлений отраженных волн по сравнению с другими, сейсмографы для горной разведки включены таким образом, что э. д. с., возникающие в них, действуют последовательно друг с другом на один и тот же индикатор так, что действия одновременно возникающих и одинаково направленных э. д. с. суммируются.

Изобретение предусматривает видоизменение устройства, в котором один из двух сейсмографов устанавливается на поверхности земли, а другой опущен в яму или скважину так, что волны, распространяющиеся в поверхностных слоях почвы, доходят к сейсмографам одновременно, а отраженные разновременНо. Вторичные обмотки трансформаторов обоих сейсмографов включены последовательно и направлены противоположно друг другу.

На чертеже фиг. 1 изображает схему распространения упругих волн; фиг. 2— схему электрических соединений устройства для георазведки; фиг. 3 — схему расположения сейсмографов; фиг. 4 — диаграмму направленности устройства; фиг. 5 — схему электрических соединений устройства для георазведки с четырьмя сейсморрафами и с переключателями; фиг. б — прием расположения сейсмографов.

Обычно разведка выполняется следующим образом: в точке 1 (фиг. 1) производится взрыв, в результате которого возникают упругие колебания. Упругие волны, распространяющиеся в верхних слоях почвы, попадают в сейсмографы2 разновременно, причем промежуток времени между вступлениями тем больше, чем меньше скорость распространения волн и чем больше расстояние между сейсмографами.

Отраженные от какого-либо глубинного пласта 3 волны попадают в сейсмсграфы приблизительно одновременно; этому способствует заранее опытным путем подобранное небольшое расстояние между местом взрыва и сейсмографами и распространение сейсмических лучей в глубинных слоях по кривым, направленным вогнутостью вверх, обусловленной увеличением пропорционально глубине скорости распространения колебаний.

Обычное устройство для георазведки состоит из двух приемников 4,5 (фиг. 2), например, микрофонов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, Х равном приблизительно — „,, где ), — длина волны принимаемых колебаний. Оба приемника соединены с трансформаторами 6, 7, вторичные обмотки которых включены последовательно.

Если источник волн лежит на направлении директрисы 4 — 5 (фиг. 3), то волны придут к обоим приемникам одновременно, благодаря чему последние будут возбуждены одновременно и дадут суммирующиеся электродвижущие силы во вторичных обмотках трансформаторов 6, 7, а индикатор даст максимальные показания. Если источник будет перемещаться в ту или другую сторону от директрисы, то показания индикатора начнут уменьшаться.

Если обозначить угол между направлением на источник из середины базы и директрисой через а, то при а = 90, показания индикатора будут минимальными, ибо при этом во вторичных обмотках трансформаторов э. д. с. получаются сдвинутыми по фазе на 180 .

Если, пользуясь переключателем 9, изображенным на фиг. 2, вторичные обмотки трансформаторов б, 7 включить навстречу друг другу, то, наоборот, волны, приходящие по направлению директрисы, не будут оказывать действия на индикатор, а волны, приходящие по направлению, составляющему с директрисой угол, равный 90", окажут максимальное действие.

Эффект направленного приема таким устройством из двух приемников неизменно проявляется не только в случае приема правильных синусоидальных колебаний, но и в случае самых различных источников шумов и сотрясений; диаграмма направленного приема такими двумя микрофонами будет иметь два максимума; все шумы, приходящие по направлениям 10 — 17, будут оказывать на индикатор максимальное действие,. а по направлениям 12 †13 †минимал

На фиг. 4 приведена схема обычного устройства для георазведки, дополненная согласно изобретению переключателями: 14, 15, 76, 17 — сейсмографы, 18, 79, 20, 21 — усилители; 22, 23, 24, 25 — трансформаторы на выходе усилителей; 26, 27, 28, 29 — шлейфы осциллографов.

Если переключатели 30, 31, 32, 33 замкнуты на левые контакты 34, 35, 36, 37, а выключатели 38, 39 разомкнуты, то схема пригодна к обычной работе для записи четырьмя шлейфами на одной ленте.

При замыкании переключателей на контакты 40, 41, 42, 43 выключатели 38, 39 разомкнуты, и схема пригодна для работы в предлагаемом устройстве, ибо вторичные обмотки всех четырех трансформаторов соединяются последовательно и работают на один шлейф 29.

Согласно предыдущему, если сейсмографы установлены на небольшом друг от друга расстоянии, то отраженные волны приходят к ним одновременно, а волны, распространяющиеся в поверхностных слоях, разновременно, а потому в случае отраженных волн э. д. с. во вторичных обмотках трансформаторов суммируются и индикатор отвечает на них наибольшими отклонениями, а в случае поверхностных волн суммирования э. д. с. не происходит и индикатор дает минимальные показания.

Расстояние между сейсмографами должно быть подобрано таким, чтобы

), длина его соответствовала —, где Х вЂ” длина волны упругих колебаний, подходящих к сейсмографам по поверхностным слоям, вернее длина волны самой интенсивной составляющей этих колебаний, ибо взрыв дает целый спектр частот.

Если принять скорость распространения колебаний в поверхностных слоях почвы порядка 500 — 1000 м в 1 сек, а период волн, распространяющихся в поверхностных слоях, порядка 0,1 — 0,5 сек., то расстояние между сейсмографами должно быть взято от 12 до 50 м, во всяком случае для каждого данного геологического строения местности это расстояние можно подобрать опытным путем.

Несколько другой прием увеличения на сейсмограмме интенсивности вступлений отраженных волн может быть осуществлен с помощью двух сейсмографов

1б, 17 (фиг. б), из которых один устанавливается на поверхности земли, а другой опускается в яму или скважину, на некоторую глубину так, чтобы оба сейсмографа были расположены по одной вертикальной линии.

В этом случае изображенные в схеме на фиг. 4 выключатели38, 39 замкнуты, а все Остальные контакты разомкнуты; как видчо, оба сейсмографа работают на один шлейф 29, а э. д. с., развиваемая во вторичной обмотке трансформатора 24, направлена навстречу э, д. с., развиваемой во вторичной обмотке трансформатора 25, а потому при приходе волн, распространяющихся в поверхностных слоях почвы, когда отдельные вступления попадают одновременно в оба сейсмографа 16, 17, индикатор 29 дает минимальное отклонение; наоборот, при приходе Отраженных от глубинных слоев волн, когда вступления этих волн попадают в сейсмографы разновременно, шлейф индикатора дает максимум показаний.

Если принять период отраженных волн порядка 0,01 — 0,02 сек. (период отраженных волн значительно меньше, чем период поверхностных волн) и скорость колебаний в поверхностных слоях в 500—

1000 м в сек., то расстояние по вертикали между сейсмографами для разности

), хода в — должно быть взято от 2,5 до

10 м.

Необязательно устанавливать разХ ность хода, равную —, можно Ограничиться и значительно меньшей, а потому расстояние между сейсмографами можно значительно уменьшить; наконец, выгодно пользоваться естественными оврагами или, наоборот, возвышенностями, холмами.

Предмет изобретения.

1. Устройство для сейсмической горной разведки по методу отраженных волн, в коем для увеличения на сейсмограмме интенсивности вступлений отраженных волн применено несколько электрических сейсмографов, расположенных на поверхности земли на определенном расстоянии друг от друга так, чтобы упругие волны, распространяющиеся в поверхностных слОях почвы, дОхОдили к ним разновременно, а отраженные от глубинных слоев волны — одновременно, отличающееся тем, что сейсмографы включены таким образом, что э. д. с., возникающие в них, действуют последовательно друг с другом на один и тот же индикатор так, что действия одновременно возникающих и одинаково направленных э. д. с. суммируются.

2. Видоизменение устройства flo и. 1 с применением двух электрических сейсмографов, отличающееся тем, что сейсмограф, установленный на поверхности земли, и сейсмограф, опущенный в яку или скважину на некоторую глубину так, фиг. g фиг. Z

5 3039 у

ЫА чтобы волны, распространяющиеся в поверхностных слоях почвы, доходили к обоим сейсмографам одновременно, а отраженные — разновременно, включены

Эксперт А. П. Селвзнев

Редактор Н. Н. Грцгорьев так, чтобы э. д. с., Развиваемые обоими сейсмографами, действовали на один и тот же индикатор в противоположных друг другу направлениях, Тип. „Печатный Труд". Зак. 3640 — 500