Использование комплекса обработки сейсмических данных для прогноза тектонических нарушений углепородного массива

Кратко описаны структура, алгоритмы и функциональные возможности и примеры использования разработанного в ФГБНУ «РАНИМИ» программного комплекса обработки и интерпретации результатов сейсмических экспериментов. Комплекс обеспечивает обработку и анализ данных сейсмических наблюдений, выполненных различными методами, среди которых сейсмическое просвечивание, методы отраженных волн и сейсмической локации впереди забоя горной выработки, метод дифрагированных волн, а также варианты комплексирования различных подходов. Описаны aдаптированные графы обработки дaнных сейсмических наблюдений по методу эллипсов и методу общей глубинной точки для прогнозa тектонических нaрушений. Результатом работы рассмотренных процедур являются временные и глубинные сейсмические разрезы мaссива горных пород, схемы рaсположения тектонических нaрушений, полученные при использовании методов отрaженных волн и сейсмической локации, карты распределения пaраметров среды на участке экспериментов сейсмопросвечивания и другая информация. Приведены примеры обработки результатов реальных наблюдений, выполненных методами отраженных волн и сейсмической локации, иллюстрирующие эффективность использования предлагаемых алгоритмов для прогноза разрывных тектонических нарушений.

Анциферов А. В., Глухов А. А. Использование комплекса обработки сейсмических данных для прогноза тектонических нарушений углепородного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 11. – С. 126–138. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_11_0_126.

Исследования проводились в ФГБНУ «РАНИМИ» в рамках государственного задания по теме «Разработка геолого-геофизической модели формирования аномальных скоплений метана на угольных шахтах в зонах динамического влияния разломов. Разработка физико-математических моделей процесса распространения и регистрации сейсмических волн, определение информативных параметров волновых полей, зональности радонометрической активности разломов и газоносности углей» (FRSR-2023-0007).

Анциферов Андрей Вадимович¹ — член-корреспондент НАН Украины, д-р техн. наук, научный руководитель, e-mail: ranimi@ranimi.org,
Глухов Александр Александрович¹ — д-р техн. наук, старший научный сотрудник, заместитель директора по научной работе, e-mail: glukhov1964@yandex.ru,
¹ Республиканский академический научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики, геофизики и маркшейдерского дела (РАНИМИ). 

Глухов А.А., e-mail: glukhov1964@yandex.ru.

1. Dresen L., Rüter H. Seismic coal exploration, Part B: In-seam seismics // Handbook of Geophysical Exploration. Pergamon, 1994, 486 p.

2. Павлович Р. Э., Дучков А. А., Яскевич С. В. Использование рассеянных волн от размыва угольного пласта для снижения рисков разработки // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. — 2023. — № 2(54). — С. 51—59. DOI: 10.20403/2078-0575-2023-2-51-59.

3. Соколов С. В., Салтымаков Е. А., Кормин А. Н. Комплексные геофизические исследования состояния углепородного массива в условиях Кузбасса // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2017. — № 2. — С. 66—70.

4. Lu Jun, Meng Xinghun, Wang Yun, Yang Zhen Prediction of coal seam details and mining safety using multicomponent seismic data. A case history from China // Geophysics. 2016, vol. 81, pp. 149—165. DOI: 10.1190/geo2016-0009.1.

5. Hongliang W., Maochen G. Seismic wave propagation in coal seams: Finite element modeling and field tests // International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2014, vol. 5, no. 3 pp. 229—385. DOI: 10.1504/IJMME.2014.064482.

6. Teng Jiwen, Li Songying, Jia Mingkui, Lian Jie, Liu Honglei, Liu Guodong, Wang Wei, Schape Volker, Feng Lei, Yao Xiaoshuai, Wang Kang, Yan Yafen, Zhang Wanpeng Research and application of in-seam seismic survey technology for disaster causing potential geology anomalous body in coal seam // Acta Geologica Sinica. 2019, vol. 94, no. 2, pp. 199—211. DOI: 10.1111/1755-6724.14372.

7. Cai Wu, Dou Linming, Cao Anye, Gong Siyuan Application of seismic velocity tomography in underground coal mines. A case study of Yima mining area, Henan, China // Journal of Applied Geophysics. 2014, vol. 109, pp. 140—149.

8. Schott W., Waclawik W. On the quantitative determination of coal seam thickness by means of in-seam seismic surveys // Canadian Geotechnical Journal. 2015, vol. 52, pp. 1—9. DOI: 10.1139/ cgj-2014-0466.

9. Waclawik P., Schott W. Utilization of innovation of the ISS method — in seam seismics at the CSM Mine // Gornicze Zagrozenia Naturalne. 2011, vol. 2, pp. 517—524.

10. Greenhalgh S. A., Masonz I. M., Sinadinovski C. In-mine seismic delineation of mineralization and rock structure // Geophysics. 2016, vol. 65, no. 6, pp. 1908—1919. DOI: 10.1190/1.1444875.

11. Zou G., Xu Z., Peng S., Fan F. Analysis of coal seam thickness and seismic wave amplitude. A wedge model // Journal of Applied Geophysics. 2018, vol. 148, pp. 245—255. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2017.11.013.

12. Hu Ze’an, Pingsong Zhang, Guangquan Xu Dispersion features of transmitted channel waves and inversion of coal seam thickness // Acta Geophysica. 2018, vol. 66, no. 5, pp. 1001—1009. DOI: 10.1007/s11600-018-0192-4.

13. Yin Haiyang, Chen Tongjun, Song Xiong, Xu Haicheng, Li Wan Methods for predicting the thickness of coal seams based on seismic attribute optimization and machine learning // Coal Geology & Exploration. 2023, vol. 51, no. 5, pp. 164—170. DOI: 10.12363/issn.1001-1986.22.10.0801.

14. Yang Xue, Pei Jia-Xue, He Shao-Yong, Jiang Xue-Feng, Xie Tian-Shou, Gao Jian-Jun Research on thin reservoir prediction method in the coal seam distribution area // Geophysical and Geochemical Exploration. 2020, vol. 2, pp. 406—406. DOI: 10.11720/wtyht.2020.1397.

15. Fangbo Chen, Jie Zhu, Jiabao Wang, Yang Yang, Ibrar Iqbal, Tianyu Zhang, Ping Li Seismic attribute analysis of coal seams intruded by magmatic rock // Petroleum Science and Technology. 2022, vol. 4, no. 15, pp. 1878—1897. DOI: 10.1080/10916466.2022.2033263.

16. Fubiao Wei, Jiangbing Sun, Xiangqin Xu Analysis of high-resolution seismic exploration in coalfield geological exploration methods // Academic Journal of Engineering and Technology Science. 2022, vol. 5, no. 9, pp. 1—7. DOI: 10.25236/AJETS.2022.050901.

17. Ройтер М., Крах М., Кислинг У., Векслер Ю. А. Разработка метода сейсмоакустического мониторинга динамических явлений в очистных забоях угольных шахт // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 1. — С. 28—35. DOI: 10.15372/ FTPRPI20210104.

18. Разумов Е. Е., Простов С. М. Основные принципы построения систем сейсмического мониторинга // Горный журнал. — 2021. — № 1. — С. 8—12.

19. Анциферов А. В., Глухов А. А. Об автоматизации обработки сейсмических данных при прогнозе геологических нарушений угольных пластов методами отраженных волн и сейсмической локации // Труды РАНИМИ. — 2018. — Т. 1. — № 21. — С. 99—106.

20. Анциферов А. В., Глухов А. А., Туманов В. В., Сон Д. В., Оленюк С. П. Об алгоритме сейсмической томографии при прогнозе геологических нарушений угольных пластов // Горные науки и технологии. — 2018. — № 4. — С. 1—11.

21. Глухов А. А. Алгоритм метода дифрагированных волн по прогнозу дизъюнктивов угольных пластов // Журнал теоретической и прикладной механики. — 2021. — № 1 (74). — С. 73—82.

22. Глухов А. А., Туманов В. В., Анциферов В. А. Автоматизация обработки данных сейсморазведочных работ методом общей глубинной точки // Труды РАНИМИ. — 2019. — № 8 (23). — С. 93—100.