Сейсмический способ определения выбросоопасности локальных геологических нарушений

01 1/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(54) СЕЙСМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ(71) Заявители Вагин Валерий Борисович Мусалв Дмитрий Николаевич Кадол Виктор Михайлович Чужов Василий Николаевич(72) Авторы Вагин Валерий Борисович Мусалв Дмитрий Николаевич Кадол Виктор Михайлович Чужов Василий Николаевич(73) Патентообладатели Вагин Валерий Борисович Мусалв Дмитрий Николаевич Кадол Виктор Михайлович Чужов Василий Николаевич(57) 1. Способ определения выбросоопасности локальных геологических нарушений в подземных условиях разработки месторождений полезных ископаемых, включающий проведение сейсмосъемки исследуемого массива с локальным геологическим нарушением,отличающийся тем, что сейсмосъемку проводят оборудованными в выработках, оконтуривающих исследуемый массив, пунктами возбуждения и приемки упругих колебаний путем возбуждения первичных сейсмических волн с регистрацией вторичных волн, отраженных от исследуемого массива, на сейсмограмму, а о выбросоопасности локального геологического нарушения судят по наличию на сейсмограмме слабозатухающих волн, периоды колебаний которых соответствуют частотам от 150 до 200 Гц, и по максимальным значениям амплитуд этих волн определяют место минимального расстояния от выбросоопасного ядра до выработки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уточнения места расположения выбросоопасного ядра производят дополнительную сейсмосъемку при уменьшении расстояния между пунктами возбуждения и приемки упругих колебаний с применением фильтров,отсекающих регистрацию высокочастотных колебаний на сейсмограммах.(56)2130555 1, 1999.1623318 1, 2000.2091821 1, 1997.2130556 1, 1999.2021531 1, 1994.2029097 1, 1995. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения выбросоопасности локальных геологических нарушений в массивах горных пород при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Известен способ выявления и оконтуривания малоамплитудных геологических нарушений при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых подземным способом ( 1157491, 1985). Недостатком этого способа является невозможность определения выбросоопасности обнаруженных локальных геологических нарушений. Известен способ обнаружения выбросоопасных участков при разработке пластовых месторождений ( 2130555 1). Недостатком этого способа является невозможность выполнения прогноза выбросоопасности выявленных сейсмическими методами локальных малоамплитудных нарушений. Задача предполагаемого изобретения - определение выбросоопасности локальных геологических нарушений в массиве горных пород в условиях разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом. Решение задачи достигается путем регистрации вторичных волн, возникающих от вибрации слагающих геологическое нарушение и находящихся в напряженном состоянии горных пород при их возбуждении первичными сейсмическими волнами от искусственных источников. На фиг. 1 представлен план подготовленного к отработке участка с обнаруженным локальным геологическим нарушением. На фиг. 2 (а, б, в, г) представлены сейсмограммы с записью сейсмических отраженных волн от исследуемого массива, в котором обнаружено локальное геологическое нарушение. Способ осуществляется следующим образом. В стенках горных выработок 3, оконтуривающих подготовленный к отработке участок (см. фиг. 1), где обнаружено и оконтурено геологическое нарушение 2, готовятся пикеты 4 с пунктами возбуждения упругих колебаний 5 и установки сейсмоприемников 6 (см. разрез 1-1). Упругие первичные колебания в пунктах их возбуждения 5 производятся с помощью ударного устройства с фиксированной силой удара. Вторичные волны - высокочастотные,отраженные от горных пород, слагающих локальное геологическое нарушение 2, и низкочастотные - от вибрации находящихся в напряженном состоянии горных пород центральной части структуры 1, регистрируются с помощью сейсмоприемников СВ 1-30 и стандартной станции типа ИСН-1. При средней скорости распространения первичных и вторичных (отраженных) волн 4100 м/с, частоты их колебаний изменяются от 600 до 1000 Гц. Периоды колебаний этих волн соответственно увеличиваются от 0,00167 до 0,001 с. Периоды колебаний вторичных волн, от вибрации горных пород, находящихся в напряженном состоянии, при скорости распространения волн 4100 м/с, изменяются от 0,0066 до 0,005 с, что соответствует частотам от 150 до 200 Гц. Время прослеживания вторичных отраженных волн от локального геологического нарушения 2 не превышает 0,005 с, а время прослеживания вторичных низкочастотных волн от вибрации центральной напряженной части структуры 1 достигает 0,05 с. 2 6537 1 Появление регистрируемых на сейсмограмме отраженных вторичных низкочастотных волн является признаком более напряженного состояния горных пород в локальном геологическом нарушении относительно горных пород, включающих геологическое нарушение. По выявленному таким образом наличию на сейсмограммах отраженных вторичных низкочастотных волн, указывающих на напряженное состояние горных пород в локальном геологическом нарушении, определяется его выбросоопасность. Последнее подтверждается практикой разработки Солигорского калийного месторождения. По максимальным значениям амплитуд низкочастотных колебаний на сейсмограммах определяется место наименьшего расстояния от выбросоопасной зоны до горной выработки, что указывает на необходимость проведения специальных горных работ, направленных на предотвращение внезапности выброса с соблюдением соответствующих мер предосторожности. Пример. Проводилось исследование участка с обнаруженным локальным геологическим нарушением, показанного на фиг. 1. Пикеты возбуждения упругих колебаний были расположены по выработке 3 с шагом 10 м. Каждый пикет оборудован пунктом возбуждения упругих колебаний и сейсмоприемником. Возбуждение упругих колебаний ведется последовательно по пикетам с регистрацией вторичных волн на сейсмограмму. На сейсмограмме пикетов 520-540 с пунктом возбуждения упругих колебаний на пикете 530 (фиг. 2 а) зарегистрировано появление вторичных пониженной частоты волн с периодом колебаний Т стр. и увеличением амплитуд их колебаний А стр. в направлении от пикета 520 к пикету 540, где Т стр. - время регистрации колебаний вторичных волн и А стр. амплитуда колебаний вторичных волн от вибрации горных пород, слагающих локальное геологическое нарушение. На сейсмограмме пикетов 520-540 с пунктом возбуждения упругих колебаний на пикете 540 (фиг. 2 б) регистрация вторичных пониженной частоты волн сопровождалась с увеличением Т стр. и А стр. относительно к этим параметрам на предыдущей сейсмограмме также в направлении от пикета 520 к пикету 540. На сейсмограмме пикетов 540-560 с пунктом возбуждения упругих колебаний на пикете 540 (фиг. 2 в) регистрация вторичных пониженной частоты волн продолжалась, но величина амплитуд колебаний волн, А стр. относительно к этому параметру на предыдущей сейсмограмме уменьшается с удалением от пикета 540 к пикету 560. Сейсмограммы пикетов с пунктами возбуждения упругих колебаний от 550 пикета до 640 не приводятся, так как на них идет дальнейшее понижение регистрации вторичных пониженной частоты волн с уменьшением периода и амплитуд их колебаний до полного отсутствия. Последнее показано на сейсмограмме пикетов 640-660 с пунктом возбуждения упругих колебаний на пикете 650 (фиг. 2 г). Эта сейсмограмма приведена как характерная для нормального геологического поля, где локальное геологическое нарушение отсутствует. Анализ вышеприведенных сейсмограмм показывает, что в промежутке пикетов 520560 регистрируются вторичные пониженной частоты волны, периоды колебаний которых повышаются до пикета 540 с одновременным увеличением амплитуд их колебаний, а затем с пикета 540 до пикета 560 период колебаний волн и их амплитуда уменьшаются. На пикетах 530-540 вторичные пониженной частоты колебания выделяются своими максимальными значениями (Т стр. и А стр.), что и определяет наиболее близкое нахождение горных пород, находящихся в напряженном состоянии на выделенном выше отрезке расположения пикетов. Таким образом определяется выбросоопасность локального геологического нарушения и наиболее близкое место расположения выбросоопасного ядра относительно горной выработки. Обнаруженное таким образом напряженное состояние горных пород в обнаруженном локальном геологическом нарушении и вывод о том, что это нарушение выбросоопасно,подтвердилось на практике. 3 6537 1 По этим данным определяется не только выбросоопасность, но и направление его наиболее вероятного выброса на момент проведения исследования, а следовательно, место, с которого возможно искусственно инициировать выброс до начала ведения очистных горных работ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.