О моделировании сейсмических экспериментов по прогнозу зоны разуплотнения пород над отработанным пространством

Представлен пример использования математического моделирования для анализа возможности детектирования зон разуплотнения над выработанным пространством. Разработана физико-геологическая модель зон разуплотнения над отработанным участком шахтного поля. Проведено математическое моделирование волновых полей в условиях, соответствующих методике проведения сейсмических экспериментов по схеме общей глубинной точки. Выполнена оценка эффективности использования метода отраженных волн и метода дифрагированных волн для обнаружения зон разуплотнения. Рассмотрены признаки, свидетельствующие о наличии данных зон на сейсмических разрезах, полученных при использовании метода общей глубинной точки, а также на сейсмических изображениях, полученных методом дифрагированных волн для случаев горизонтального и наклонного залегания слоев горных пород. Результаты математического моделирования иллюстрируют возможность детектирования зон разуплотнения над отработанным пространством. Зоны разуплотнения могут быть выделены на сейсмических разрезах общей глубинной точки по признаку наличия зоны дифракции и отражающих границ. На сейсмических изображениях, полученных по методу дифрагированных волн, такие зоны могут проявляться в виде областей синфазности, которые образуются при суммировании рассеянных волн.

Глухов А. А., Анциферов А. В., Голубев Ф. М. О моделировании сейсмических экспериментов по прогнозу зоны разуплотнения пород над отработанным пространством // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 11. – С. 87–98. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_11_0_87.

Исследования проводились в ФГБНУ «РАНИМИ» в рамках государственного задания (№ госрегистрации 124061700022-3).

Глухов Александр Александрович¹ — д-р техн. наук, старший научный сотрудник, зам. директора по научной работе, e-mail: glukhov1964@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-9816-5628,
Анциферов Андрей Вадимович¹ — д-р техн. наук, профессор, научный руководитель, e-mail: antsyferov_av@mail.ru, ORCID ID: 0009-0008-0684-6513,
Голубев Филипп Максимович¹ — канд. техн. наук, зав. отделом геодинамических и геофизических процессов, e-mail: alaby007@mail.ru, ORCID ID: 0009-0008-5093-4916,
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. Seismic coal exploration, Part B, Seismics: Handbook of geophysical exploration. Pergamon, 1994, 486 p.

2. Захаров В. Н., Аверин А. П., Вартанов С. А. Анализ алгоритмов лучевой томографии для прогноза нарушенности выемочного столба // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 3. — С. 183—190.

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. Писаренко М. В., Тайлаков О. В., Соколов С. В., Колмакова А. А. О прогнозировании малоамплитудной нарушенности угольных пластов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2022. — № 2. — С. 356—366. DOI: 10.46689/2218-5194-2022-2-1-356366.

5. Тайлаков О. В., Уткаев Е. А., Соколов С. В., Салтымаков Е. А., Макеев М. П. Контроль устойчивости дегазационных скважин и процесса гидроразрыва угольного пласта в геофизических наблюдениях // Уголь. — 2024. — № S11(1187). — С. 152—156. DOI: 10.18796/0041-57902024-11S-152-156.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Шепе Ф. Исследование геологического строения пластов каменного угля сейсмическим методом с помощью аппаратуры SUMMIT II EX // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 10. — С. 145—154.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

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

15. Минаев В. А., Фаддеев А. О., Абрамова А. В., Павлова С. А. Математическое моделирование сейсмических рисков // Спецтехника и связь. — 2013. — № 5. — С. 58—63.

16. Кашников Ю. А., Шустов Д. В., Якимов С. Ю. Учет геомеханического состояния трещинно-порового коллектора при гидродинамическом моделировании // Записки Горного института. — 2025. — Т. 271. — С. 42—52.

17. Пригара А. М., Жуков А. А., Царев Р. И., Кашников Ю. А. Решение задач эксплуатационной разведки и повышение безопасности горных работ с помощью шахтной сейсморазведки способом ПВРО // Горный журнал. — 2021. — № 4. — С. 23—27. DOI: 10.17580/gzh.2021.04.02.

18. Рыскин М. И. Физико-геологическое моделирование как основа геологической интерпретации комплекса геофизических данных // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. — 2014. — Т. 14. — № 1. — С. 87—96. DOI: 10.18500/1819-7663-201414-1-87-96.

19. Байбакова Т. В. Комплексная интерпретация данных малоглубинной сейсморазведки в сложных горно-геологических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 1. — С. 113—119.

20. Барях А. А., Санфиров И. А., Дьяконов М. В., Лобанов С. Ю., Никифорова А. И. Информационное обеспечение геомеханических расчетов устойчивости подработанного породного массива со сложным тектоническим строением // Russian Journal of Earth Sciences. — 2024. — Т. 24. — № 1. — С. ES1005. DOI: 10.2205/2024ES000894.

21. Никифорова А. И. Результаты сейсмостратиграфической интерпретации данных малоглубинной сейсморазведки // Горное эхо. — 2023. — № 2(91). — С. 55—59. DOI: 10.7242/echo. 2023.2.10.

22. Глухов А. А. Анализ информативности методов сейсморазведки для прогноза расположения зон вероятного скопления метана // Труды РАНИМИ. — 2023. — № 23 (38). — С. 9—20.