Анализ связи прочностных свойств горных пород с особенностями сейсмического волнового поля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Анализ связи прочностных свойств горных пород с особенностями сейсмического волнового поля

М.М. Калашникова

В настоящее время исследование физико-механических свойств соляных пород является неотъемлемым элементом обеспечения безопасности горных работ. Вовлечение в разработку новых перспективных площадей добычи калийных солей непосредственно связано с достоверностью прогноза физико-механических свойств продуктивных пород.

Прямые методы контроля имеют ряд недостатков, в числе которых, в первую очередь, следует отметить: «точечный» характер измерений и относительную их трудоемкость. В этой связи для обеспечения оперативности контроля и расширения масштаба работ предлагается, наряду с прямыми методами, использовать и косвенные геофизические способы диагностики, которые достаточно широко применяются для оценки напряженного состояния участков горных массивов. Одним из наиболее эффективных методов является сейсморазведка.

На одном из участков шахтного поля в центральной части ВКМКС по результатам интерпретации данных наземной сейсморазведки выделены 30 аномалий в интервале продуктивной толщи Сил. - МГ. Все аномалии разделены на 3 класса: тектонические, литологические и смешанные (совместно тектонические и литологические). Тектонические аномалии связаны с зонами трещиноватости, областями складчатости. Литологические аномалии приурочены к зонам замещения продуктивных пластов каменной солью. Все рассматриваемые аномалии по-разному проявляются в параметрах волнового поля.

На временном разрезе нарушение горизонтально-слоистой структуры волновой картины характерно для зон замещения. Латеральная изменчивость гипсометрии осей синфазности вплоть до резких срывов характерна для складчатых областей. На динамическом временном разрезе в пределах участков изменения волновой картины выделяются зоны повышенного затухания. На скоростной характеристике в пределах данных участков отмечается значительная изменчивость значений, причем в основном в сторону понижения. Зоны трещиноватости, зоны замещения, склоны складок приурочены к скоростным градиентным зонам.

С целью градации предполагаемых сейсморазведочных аномальных зон используется комплексный параметр [2]. Он представляет собой логическую сумму интерпретационных выводов по каждой из анализируемых составляющих волнового поля, рассматриваемых в интервалах между опорными отражающими горизонтами. К ним относятся: сигнал/помеха, средневзвешенная частота, амплитуда, эффективная скорость. Наибольшие значения комплексного параметра характеризуют падение значений для большей части анализируемых параметров волнового поля.

В качестве основного параметра, характеризующего механические свойства соляных пород, принимался предел прочности на сжатие (усж), поскольку именно этот параметр является определяющим при расчете элементов камерной системы разработки. Для анализа использовались значения усж, определенные по подземным скважинам, расположенных в пределах площади исследования. Значения усж определялись по продуктивным пластам АБ и КрII.

При сопоставительном анализе распределения предела прочности при сжатии пород и интервальной скорости в толще Сил. - МГ наибольшая корреляция наблюдается по пласту АБ.

Аномалии тектонического типа на характеристиках волнового поля проявляются в виде нарушения регулярности осей синфазности, повышенного затухания сейсмических колебаний, совпадающего с низкими значениями скорости упругих волн. В структурном отношении они приурочены к своду локальных положительных структур. В пределах всех выделенных участков наблюдается снижение прочностных свойств.

Аномалии смешанного типа выделены по нарушениям прослеживания отражающих границ, повышенного затухания на динамическом временном разрезе. Для значений интервальных скоростей в пределах этих аномалий характерен отрицательный тренд. Падение скоростей в среднем достигает 200 м/c. На его фоне выделяется ряд локальных отрицательных аномалий. Они приурочены к сводовым частям антиклинальных складок в соляной толще и совпадают к границам зоны замещения пласта АБ смешанной солью. Кроме того, согласно имеющейся геолого-геофизической информации по району исследований, они находятся в пределах аномалии второй группы по степени опасности возможного проникновения надсолевых вод в горные выработки [1]. В районе этих аномалий отмечаются повышенные значения прочностных свойств.

Так же повышенные значения предела прочности на сжатие отмечаются в районе аномалий, связанных с зоной трещиноватости.

Самые низкие прочностные свойства отмечены в районе аномалий литологического типа. Эти аномалии связаны с зонами замещения продуктивных пластов каменной солью. На скоростной характеристике эта зона отмечается повышением значений в центральной области и снижением - по краям. Выделенные аномалии попадают в градиентные зоны. На временном разрезе наблюдается нарушение структуры волновой картины. На динамическом временном разрезе отмечается повышенное затухание в пределах отмеченных аномалий.

Все выделенные аномалии подтверждаются высокими значениями комплексного параметра (рис. 1). Положение аномалий обозначено наклонной штриховкой.

Рис. 1 - Схема распределения комплексного параметра

волновой поле аномалия соляной

Анализ сопоставления данных опробования физико-механических свойств соляных пород с положением сейсморазведочных аномалий показал, что прямой корреляции не наблюдается. Геологическая природа аномалий разная и прочностные свойства меняются по-разному. Необходимо учитывать особенности геологического строения разреза и масштаб методик проводимых работ, поскольку прямое опробование носит точечный характер, а сейсморазведочные исследования - интегральный.

Список литературы

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

2. 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.

Размещено на Allbest.ru