Диссертация (1103043), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Наряду с возможным уменьшением контрастазначений ε и σ здесь важен и структурный аспект: закономерности отражениязондирующегоэлектромагнитногоизлученияоттрещиноватыхслоевсущественно зависят от статистики размеров и конфигураций (ориентациисистемтрещин,среднееихраскрытие,шероховатость)трещинныхнеоднородностей.Впроцессахразведкиидобычиполезныхископаемыхявлениетрещиноватости играет двоякую роль. С одной стороны, рассечение горныхпород трещинами повышает проницаемость земной коры для первичныхглубинных растворов, несущих рудные компоненты, формируя, в частности,глубинные коллекторы нефти, газа, пресной воды.
Трещиноватость горныхпород облегчает также дробление горных пород – вплоть до самообрушениябольших объемов руды в экономичных схемах разработки месторождений. Сдругой стороны, трещиноватость снижает устойчивость грунта в зоне проходкишахтных штреков, выработок в шахтных полях и скважинных стволов,провоцируя опасные для персонала и оборудования обрушения.90Приёмы геофизических исследований трещиноватых пород, и описания ихструктур, хорошо развиты и подробно описаны в монографии [43] и сборниках[44,45,46], в том числе, с использованием адекватных статистических методов[47,48].Особое место в этих исследованиях занимают дистанционные волновыеметоды, различающиеся по диапазонам исследуемых глубин и частотнымдиапазонам.
Это, во-первых, хорошо известные сейсмоакустические методы –от наземной низкочастотной (вплоть до инфразвука) сейсморазведки [49] доультразвукового каротажа (в приложении к исследованию трещиноватостиоколоскважинных грунтов) [50]. Во-вторых, это методы электромагнитногозондирования, гораздо менее разработанные для приложений к обнаружению иидентификации трещиноватости грунта.С использованием ГРОТ-12 было проведено георадарное исследование (доглубин в десятки метров) трещиноватых неоднородностей грунта наХромтауском месторождении хромитовых руд (Казахстан) и Старобинскомместорождении калийных солей (Беларусь) [42].
Радарограммы обрабатывалисьв сопоставлении с данными сейсмоакустического зондирования. Прикладнойцелью работы было определение границ расположения заглубленных зонтрещиноватости. Эти зоны прослеживались от визуально наблюдаемыхвыходов на поверхность земли или на стенки шахтных штреков и выработок.Попутно картировались рудные зоны, соленосные слои и другие, в том числетехнологические неоднородности.Было показано [38], что при использовании мощных короткоимпульсныхгеорадаров серии ГРОТ-12 структура разреза прослеживается до значительныхглубин - при работе на шахтном поле получены отражения от угольныхгоризонтов, находящихся на глубине до 200 метров. На больших глубинахданные георадиолокации согласуются с данными сейсморазведки (рис.
3.3.2), вто же время, георадиолокация, в отличие от сейсморазведки, позволяет91детально отслеживать тектонические нарушения, начиная непосредственно отповерхности.Рис.3.3.2 Сопоставление результатов георадиолокации и сейсморазведки: (A) радарограмма профиля, полученная с использованием ГРОТ-12, (B) сейсмограмма; на верхней шкале расстояние от начальной точкипрофилирования, на левой – глубина, на правой – временные задержкиотраженного электромагнитного сигналаНа рис. 3.3.2 показаны радарограмма ГРЛ (метода георадиолокации) исейсмограмма одного из профилей в зоне угольного месторождения снеоднородным литологическим составом пород. Радарограмма отображаетизменение диэлектрической проницаемости по профилю и по глубине вединицах временных задержек, соответствующих двойному времени пробегаотраженного импульсного сигнала. Привязка временных задержек к глубине нарадарограмме осуществляется выбором усредненной скорости распространенияэлектромагнитного сигнала.
Относительные значения амплитуды отраженногосигнала, пропорциональные скачкам диэлектрической проницаемости грунта,92кодируются густотой серого цвета (здесь и всюду ниже). Глубины насейсмограмме определяются по двойным временам пробега упругих волн дограниц раздела сред с различной акустической жесткостью. Радарограмма нарис.
3.3.2 показывает, как горизонтальную слоистость структуры (границыслоев на глубинах около 40, 70, 90 и 120 м), так и вертикальные разломыслоистойструктуры,поверхности.которыеОбнаруживаемыедиэлектрическойпроницаемостипрослеживаютсянанепосредственнорадарограммекоррелируютсотнеоднородностинеоднородностямиакустической жесткости на сейсмограмме.Информация о структуре зондируемых пород, получаемая георадаром,количественно отличается от полученной сейсмоакустическим методом. Содной стороны, отражения с большими временными задержками (то есть, отглубоко залегающих слоев) в радарограммах заметно слабей (благодаряпоглощению сигнала при распространении в проводящих грунтах, чемотражения с малыми задержками (от приповерхностных слоев). С другойстороны, сейсмограмма рис.
3.3.2B, например, четче, чем радарограмма,выделяет горизонтальные слои на глубинах порядка 100 м и более, нонеоднородности верхних слоев грунта в ней практически не отображаются изза малых различий скоростей упругих волн в соседних слоях.Таким образом, одновременное использование двух волновых методовпозволяет не только уточнять интерпретацию результатов зондирования, но ирасширять круг решаемых задач, детализируя тактику применения методов.
Взадаче оконтуривания месторождений большого объема преимущественноиспользованарафинированнойдолжнабыть,задачеочевидно,обнаружениясейсмоакустика.трещиноватостейВболеебазовымпредставляется применение георадиолокации, которая позволяет отслеживатьестественные тектонические и вызванные целенаправленными взрываминарушения сплошности грунтов, начиная с выходов зон трещиноватости наповерхность.933.3.2. Сопоставление георадиолокации с методами электротомографиии становления поляГлавной целью комплексирования геофизических методов являетсяоднозначное решение поставленных геологических задач с определениемосновных параметров исследуемых объектов и вмещающей среды.
Если естьвозможность использовать, в дополнение к косвенным геофизическим методампрямой метод забора проб и их последующего анализа, то задача решается взамкнутом виде. Но это не всегда возможно. Традиционные косвенные методыэлектроразведки, в частности, методы становления поля в ближней зоне (ЗСБ) иэлектротомографии (ЭТ) основаны на измерении удельного электрическогосопротивления (УЭС) горных пород. При использовании метода ЗСБ, на основеизучения поля переходного процесса, возбуждаемого при выключении тока внезаземлённой петле, определяют распределение проводимости по глубине.Разработанные приемы количественной интерпретации основаны на сравненииизмеренных кривых зависимости кажущегося электрического сопротивлениягорных пород от времени с теоретическими кривыми.
При этом втеоретическую модель всегда закладываются априорные сведения о количествеслоев в подстилающем разрезе. В методе электротомографии реализованпринцип геометрического зондирования, при котором с ростом расстояниямежду питающими и приёмными электродами происходит увеличение глубиныпроникновения тока в землю. При этом получают распределение кажущегосяудельного электрического сопротивления по глубине.
Интерпретация данныхэлектротомографии основана на применении алгоритмов моделирования иинверсии и также предполагает априорные данные о структуре разреза.Волновая природа метода георадиолокации, в котором появляется возможностьодновременного измерения двух параметров: скорости распространениясигнала и проводимости, существенно расширяет совместные с другимиметодами возможности интерпретации экспериментальных данных.
Характеротражения импульсного сигнала от границ раздела средс разными94литологическими свойствами позволяет сразу определять количество слоев вподстилающем разрезе. Неопределенность в количественном распределениискоростей распространения сигнала в разных слоях, так же как и в данныхсейсмических исследований, одна из проблем георадиолокации. Однако, как и втрадиционныхметодахэлектроразведкиисейсморазведки,вметодегеорадиолокации создано значительное количество приемов обработки иинтерпретации,позволяющиестойилиинойточностьюполучатьколичественные данные о распределении диэлектрической проницаемости(определяющей скорость распространения сигнала) и проводимости в каждомслое. Широкое распространение метода георадиолокации длительное времясдерживалось относительно малой глубиной исследования, по сравнению с ЗСБи ЭТ. С использованием сверхширокополосных импульсов появилисьгеорадары, которые зондируют на глубину более 100 метров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
