CC BY
26
---------------------------------------------------- © М.Д. Молев, 2011
УДК 550.83: 622.33 М.Д. Молев
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ В УГЛЕПОРОДНОМ МАССИВЕ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА
Изложены результаты исследования источников аномалий, которые образуются при регистрации геофизических полей в процессе контроля нарушенности угольного пласта. По результатам оценки обосновано применение электроразведки. для прогнозирования строения углепородного массива. Ключевые слова: углепородный массив, источники, геофизические аномалии, геологические нарушения, прогнозирование, подземная электроразведка.
0дним из основных этапов разработки достоверного прогноза нарушенности углепородного массива является получение исходной информации о геофизических аномалиях и их источниках. В процессе подземной геофизической разведки исследователи получают массивы данных, содержащих аномальные и нормальные поля. Источниками аномалий могут быть не только искомые объекты (геологические нарушения), но и различные механизмы, создающие электрические, сейсмические и другие помехи, а также техногенные факторы, являющиеся результатом горных работ (трещиноватые участки пород кровли, зоны повышенного горного давления). Выяснение природы указанных аномалий и распределение их по интенсивности и другим характеристикам с целью повышения надежности прогноза является важнейшей задачей в процессе интерпретации.
Автором за многолетний период исследований накоплен обширный фактический материал, анализ которого позволил сделать оценку аномалиеобразующих факторов.
В течение 1977-2006 годов было исследовано геофизическими методами 649 выемочных столбов на 29 шахтах ОАО «Ростовуголь» и «Гуков-
уголь», из которых отработано полностью или частично 601. На отработанной площади было выполнено 6100 геоэлектрических и сейсмических профилей. Графики распределения различных геофизических параметров содержат 11 800 аномальных зон разной формы и интенсивности. Происхождение 11 550 аномалий удалось установить по данным очистных работ.
По результатам анализа определены горно-геологические и горнотехнические факторы, вызывающие геофизические аномалии. Систематизация фактических данных позволила представить количественное распределение аномалий по видам полей и источникам, которое отражено в табл. 1.
Статистические сведения таблицы и характеристики соответствующих аномалий послужили исходными данными для вывода интерпретационных критериев по величине интенсивности (относительной амплитуде отклонения) геофизического поля на аномальном участке. В качестве примеров рассмотрим оценки аномальности геоэлектрического и геоакустического полей источниками, искажения которых являются различные типы геологических нарушений и горнотехнические факторы.
Таблица 1
Распределение аномалий по источникам образования и видам геофизических полей
Источники образования аномалий Количество аномалий по видам полей, шт.
Геоэлектрические Геоакустические
Сбросы (взбросы) 3500 1750
Надвиги 2000 110
Флексуры 410 240
Пережимы 150 75
Размывы 850 675
Утонения 300 125
Зоны повышенной трещиноватости пород кровли 450 240
Зоны отжатого угля 350 35
Зоны увеличения мощности породных прослоев 90 60
Краевые участки выемочных столбов 280 190
Зоны смены литологии кровли 110 100
Участки повышенной обводненности 70 60
Зоны ПГД 350 250
Технологические выработки 270 140
Металлическая крепь 120 -
ВСЕГО 7500 4050
В контексте решения задачи построения методики интерпретации автором был произведен анализ изменения интенсивностей аномалий геоэлектриче-ского поля в зависимости от типа и параметров горно-геологических нарушений, а также горнотехнических факторов. В соответствии с табл. 1 проанализированы 7500 аномальных зон (табл. 2).
Величины интенсивности аномального поля, %, приведенные в табл. 2, определялись по формуле
ди -ди
^п-----^_эт 100
ди=„
где АUaн - величина разности потенциалов электрического поля в точке максимума аномалии экспериментального графика, мкВ; А^т- - значение теоретического графика, мкВ [1].
Погрешность определения величины аномалий складывается из следующих составляющих: погрешности измерительного прибора Ап, погрешности оператора Ао, ошибки определения нормального фона Аф:
А= Ап + Ао+ Аф.
Исходя из Ап = 1 % , Ао = 2 %,
Аф = 2 %, получим предельную погрешность определения 5 %. Согласно принятым в практике геофизики нормам, за аномалию принимается отклонение Лтт
параметра поля от нормального фона, равное троекратной величине аппаратурно-методической погрешности Лтт > 3 [2]. Таким образом, в дальнейшем
можно рассматривать все значения аномалий, превышающие 15 %, с надежностью 0,95.
В процессе систематизации аномалий установлены дополнительные признаки, использование которых способствует идентификации аномалиеобразующих объектов в случае равенства значений интенсивности или при п <15 % [3]. Среди них, в частности, можно указать следующие:
а) визуальные (вскрытое нарушение, металлическая крепь, камера);
б) интерпретационные данные (наличие или отсутствие корреляций аномалий, форма аномалии);
Таблица 2
Распределение неоднородностей среды по интенсивности геоэлектрических аномалий
Аномалиеобразующие факторы
Разрывные нарушения:
а) вскрытые горной выработкой
А < 0,5 А > 0,5
б) «слепые»
А < 0,5 А > 0,5
Надвиги:
а) вскрытые
б) «слепые»
Флексуры:
а) вскрытые
б) «слепые»
Размывы и утонения:
а) вскрытые
б) «слепые»
Зоны повышенной трещиноватости пород кровли Зоны отжатого угля Участки повышенной обводненности Зоны смены литологии
Зоны увеличения мощности породных прослоев Зоны ПГД
Технологические выработки Металлическая крепь Краевые участки выработок
в) геолого-геофизические материалы по окружающей площади.
В целом результаты анализа полученных данных показывают, что интенсивность аномалий электрического поля адекватно отражает их источники. Дан-
1. Страхов В.Н. Геофизика и математика // Физика Земли. - 1985. - № 12.
2. Кузнецов О.Л., Никитин А.А. Геоинформатика. - М.: Недра,1992.
3. Молев М.Д. Количественная интерпретация материалов шахтной электроразведки гео-
— Коротко об авторе ----------------------
Интенсивность аномалии AU, %
Пределы изменения Преобладающие значения
5 30 10 - 25
35 - 95 35 - 70
< 10 8 - 10
19 - 80 25 - 60
20 - 40 25 - 35
18 - 30 20 - 30
15 - 40 25 - 40
15 - 40 25 - 30
10 - 50 15 - 35
10 - 30 10 - 25
10 - 30 15 - 25
5 25 10 - 15
5 20 10 - 15
5 15 10 - 15
10 - 15 10 - 15
10 - 40 20 - 30
5 30 25 - 30
10 - 20 15 - 20
10 -30
>акт позволяет сделать вывод об
обоснованности применения методов подземной электроразведки для прогнозирования строения и состояния углепородного массива.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
логических нарушений угольных пластов // Новые идеи в науках о Земле: Тез. докл. IV Междунар. науч. конф. (Москва 5-9 апр. 1999 г.) / МГГА. - М., 1999. ЕШ
Молев М.Д. - доктор технических наук, профессор Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса, [email protected]
