Сейсмическая природная аномалия, содержание и последствия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сейсмическая природная аномалия, содержание и последствия

И.А. Санфиров, Г.Ю. Прийма

«Технологический регламент по комплексному обеспечению безопасности горных работ и охране недр на рудниках ОАО «Уралкалий» определяет последовательность геологических, геофизических, геомеханических и маркшейдерских исследований, необходимых для информационного обеспечения всех стадий проектирования и разработки годовых планов горных работ. Результаты данных исследований анализируются в соответствии с содержанием «Указаний по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей (технологический регламент)» и Методических рекомендаций к ним. Для их характеристики в одном из разделов Методических рекомендаций вводится понятие «геофизической» аномалии, наличие которой в совокупности с рядом геологических особенностей обязывает ужесточение параметров отработки за счет снижения коэффициента нагружения межкамерных целиков до 0,3 при двухпластовой отработке. Подобный подход носит формализованный характер, в этом его достоинство и недостаток. Достоинство в очевидной простоте принятия решение о мерах охраны, а недостаток в неочевидности их обоснования. Гораздо предпочтительней выглядит предусмотренный этими же документами вариант с проведением математического моделирования последствий разработки для полученной по геофизическим данным модели среды. Необходимость реализации подобного подхода определяется особенностями строения и свойств интерпретационных моделей на участках зафиксированных геофизических аномалий. Что же такого надо найти в пределах аномалии, что бы задуматься над параметрами ведения горных работ?

В самом понятии - аномалия ничего криминального нет. Оно означает только отклонение от нормального (среднего, типового) распределения характеристик изучаемого физического поля. При сейсмических исследованиях существует целый набор подобных независимых характеристик: скорость распространения упругих волн, амплитуда, частота, отношение сигнал/помеха.

Их анализ возможен как непосредственно по зарегистрированным в поле записям, так и на определенных стадиях цифровой обработки, обеспечивающих наиболее наглядное и помехоустойчивое представление сейсморазведочных данных в виде суммарных временных разрезов. Подобная форма представления обеспечивается применением методики многократных перекрытий, основанной на интерференционных системах регистрации. При ее наличии появляется возможность привлечения наиболее информативной характеристики сейсмического волнового поля - структуры волновой картины, представленной на суммарном временном разрезе. Данная характеристика определяет основной классификационный признак сейсмической аномалии - «волновой образ».

Особенности геологического строения, вызывающие аномальные отклонения значений сейсмических характеристик, достаточно разнообразны. В их качестве могут выступать, как обычная лито-фациальная изменчивость исследуемых комплексов пород, так и разного рода контрастные структурные и литологические неоднородности. В зависимости от содержания решаемых задач определенные представители данного перечня имеют поисковый интерес. В нашем случае к ним относятся объекты, потенциально осложняющие вплоть до невозможности подземную разработку калийной залежи. В условиях Верхнекамского месторождения к подобным геологическим неоднородностям, в соответствии с Методическими рекомендациями, относятся: тектонические нарушения (дизъюктивные, пликативные), зоны замещения продуктивных отложений (экранированные, сквозные и открытые) и участки резкой лито-фациальной изменчивости водозащитной толщи. Процесс определения обусловленности сейсмических аномалий данными объектами разбивается на два этапа:1)локализация, 2) интерпретация.

При локализации сейсморазведочной аномалии изучаются все рассмотренные выше характеристики сейсмического волнового поля. Нормальным «волновым образом» в структуре волновой картины принимается квазигоризонтальное положение на временном разрезе осей синфазности основных и промежуточных отражающих границ. Для остальных характеристик, имеющих количественное выражение, в качестве нормальной величины рассматривается среднее значение на профильной линии в интервале расчета. С целью оценки их аномальности применяется процедура логического суммирования [1] из булевой алгебры, построенная на пессимистическом прогнозе ухудшения физико-механических свойств массива при условии совместного падения значений всех характеристик. Результатом применения данной процедуры является вероятность реализации прогноза на профильной линии в плоскости временного разреза. Совместный анализ распределения вероятностной оценки ухудшения физико-механических свойств и особенностей структуры волновой картины завершает первый этап в изучении сейсмической аномалии - локализацию. Ее местоположение, как в пределах конкретного интервала временного разреза, так и на конкретном участке профиля, напрямую влияет на результат второго этапа - определение причин выделенной сейсмической аномалии. Геологическая интерпретация сейсмических аномалий базируется в первую очередь на определении соответствующего им типа «волнового образа», подтверждаемого закономерностями изменения в их пределах анализируемых сейсмических характеристик. Корректность подбора «волнового образа» зависит от реальности предлагаемой интерпретационной гипотезы, в формулировке которой и учитывается конкретное положение аномального участка в разрезе и на профиле.

По результатам этих этапов принимается решение либо о необходимости проведения математического моделирования, либо при очевидности доказательств, отнесения к конкретной группе геологических аномалий.

Необходимость столь тщательного и скрупулезного рассмотрения понятия сейсмической аномалии особенно наглядна, при проведении масштабных сейсморазведочных работ на перспективных площадях новых лицензионных участков с непростым геологическим строением. Здесь выделяется не менее десятка разного рода осложнений волнового поля, отнесенных к сейсмическим аномалиям, что при формальном подходе может просто поставить крест на горных работах.

Рассмотрим в качестве подобного объекта У-Яйвинский лицензионный участок. Исследования велись с 2006 г, общий объем составил 50 км. В его пределах по геологоразведочным данным выделяется региональный Соликамский надвиг с двумя границами. Восточная граница относится к кровле покровной каменной соли, а западная - к кровле соляно-мергельной толщи [2]. Границы надвига пересекают центральную часть участка исследований в северо-западном направлении. По глубинным сейсморазведочным исследованиям предполагается наличие трех рифогенных структур девонского возраста. На северо-западе - Зыряновская, на северо-востоке Березниковская и на юго-западе Шершневская. В пределах Березниковской и Шершневской рифогенных структур по соляным отложениям выделяются Березниковское и Белопашнинское поднятия, разделяемые в пределах площади работ Камским прогибом. По результатам цифровой обработки и интерпретации малоглубинных сейсморазведочных данных выделено около 50-ти разного рода осложнений волнового поля. В основном определено два типа аномальных особенностей волнового поля: 1) совпадение нарушений структуры волновой картины, повышенного затухания и повышенных значений скоростей, 2) совпадение нарушений структуры волновой картины, повышенного затухания и пониженных значений скоростей. Первый тип приурочен к продуктивной толще, а второй может отмечаться, как в ней, так и выше. Исходя из особенностей проявления в сейсмических характеристиках и результатов локализации, предполагается что, первый тип связан с замещением продуктивных пластов каменной солью, а второй отражает ухудшение физико-механических свойств пород, связанное в основном с тектоническим фактором.

На основании подобных интерпретационных заключений необходимость математического моделирования с целью корректировки параметров горных работ очевидна только для второго типа сейсмических аномалий, при условии их распространения за пределы продуктивной толщи.

Приведенная схема анализа возможных причин сейсмических аномалий позволит снизить напряженность в отношении к «аномальности» геофизических результатов со стороны представителей горнодобывающей отрасли.

сейсмическая природная аномалия

Список литературы

1. Санфиров И.А. Использование динамических характеристик сейсмических записей для уточнения прочностных характеристик массивов горных пород / И.А. Санфиров, А.М. Пригара // Горное эхо. - 2002. - № 3 (9). - С. 31-33.

2. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / под ред. Н.М. Джиноридзе. - СПб; Соликамск, 2000. - 400 с.

Размещено на Allbest.ru