Диссертация (1103043), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Здесь удаетсяподойти к обнаружению специфически аномальных неоднородностей грунтов трещин, часто встречающихся и опасных для проходки выработок. В этомслучае получение информации о наличии трещин при зондированииповерхностизабоянеобходимодляпланированияпредварительногоупрочнения горных пород до проходки, а затем и для контроля заполнениятрещины упрочивающим раствором. Схема радарного зондирования из забояшахты показана на рис.
3.3.8. Съемка с шагом 0,21 м проводилась с отрывомантенн на 1,5 м от пола шахты.Рис. 3.3.8. Фотография забоя шахты со схемой ГРЛ зондирования: (1) положение вертикально ориентированных передающей и приемной антенн; (2)- направление движения георадара.ГРЛ зондирование дополнялось здесь использованием прибора ССП.Пример результатов околозабойного комплексного исследования грунтовпредставлен на Рис. 3.3.9.103Рис.3.3.9. Данные сейсмопрофилирования (А) и георадиолокации из забояшахты.
Радарограммы показаны в амплитудном представлении (В) ипредставлении минимумов и максимумов амплитуд (С). Косой штриховкойвыделены зоны трещиноватости (F).Зоны трещиноватости (F), на сейсмограмме рис. 3.3.9 проявляются вутолщенных откликах при соответствующих временных задержках. Нарадарограммах рис. 3.3.9 В, С каждый пиксель графика по горизонталисоответствует одному импульсу передатчика с шагом по профилю, равным0,21м.
По горизонтальной оси на радарограммах отложена координатапрофилирующего георадара, в режиме профилирования по поверхностиперемещается пара «передатчик - приемник» с фиксированным расстояниеммежду ними.104Стоит отметить, что мин-макс представление (представление минимумов имаксимумов амплитуды отраженного сигнала; cм. подробней в [54]) гораздоинформативней в исследуемой задаче. Оно выявляет детализированнуюпространственную структуру трещинных неоднородностей - в отличие отсейсмограмм и необработанных радарограмм, выявляющих, фактически, толькограницы трещиноватой зоны. Разумеется, детальное описание этой структурытребует дополнительной численной обработки ГРЛ данных, дополняемыхлабораторным табулированием диэлектрических параметров (проницаемость ипроводимость) типичных трещиноватых образцов.
Здесь есть и нерешеннаяпока задача различения собственно трещинных (потенциально склонных кразрушению) структур и плавно неоднородных структур с близкимизначениями усредненных значений диэлектрических параметров.На рис. 3.3.10 представлены результаты ГРЛ зондирования из шахтногоствола, выполненные, по мере продолжения проходки, с интервалом в месяц.Изменения наблюдаемых вертикальных распределений амплитуд отраженногосигнала дают прямые указания о приближении либо удалении потенциальноопасной трещиноватой зоны к траектории проходки.Рис. 3.3.10.
Результаты радарного зондирования окружающего грунта издействующего проходческого ствола; радарограммы (А) и (Б) получены смесячным интервалом. Косой штриховкой выделены зоны трещиноватости(F).105На рис. 3.3.10 видно заглубление (до 30 м и более) трещинной зоны помере проходки.Представленные в качестве примеров (и другие, аналогичные) данные пообеим профильным линиям, полученные на шахтах Донского ГОКа,составляют основу для принятия технических мер предотвращения вываловгрунта. В процессе всего цикла работ в шахте выяснилось также, что присравнимой (по содержанию и практической ценности) информации о свойствахгрунта метод георадиолокации имеет производительность более высокую, чему метода ССП.Исследования на руднике Старобинского месторождения калийныхсолей, разрабатываемого компанией "Беларуськалий" (г.
Солигорск,Беларусь).Для исследования особенностей строения геологического разреза геологической трещиноватости, зон тектонических нарушений - и выделениязон повышенного рассолонасыщения ГРЛ профилирование горных породрудника проводилось вдоль стен шахт, в грудь забоя, в пол и кровлю шахт.Прикладнойцельюгидроизоляционныхработперемычек,былоопределениеблокирующихместоположенийпоступлениерассоловввыработки, в почве которых после вскрытия брекчированных пород началосьинтенсивное выделение рассолов с начальным дебитом притока 35 - 40 м3/час.Материальнымиобъектамиисследованийбылипородыглинисто-мергелистой и соленосная толщи с малоамплитудными тектоническиминарушениями (МАТН) однородности (рис. 3.3.11).106Рис. 3.3.11.
Фотографии стенок шахты: (А) с вкраплением глины (имеетболее темную окраску) без выраженной плоскослоистой структуры; (Б) - спроявлением малоамплитудного тектонического нарушения (МАТН) глинистомергелистой толщи.Впроцессепрофилированиярадарнаяустановкапоследовательноперемещалась по профилю наблюдений (рис. 3.3.12).107Рис. 3.3.12. Выполнение ГРЛ съемки методом продольного профилирования постенкам горной выработки с использованием георадара ГРОТ-12.Выбор расстояния между приемной и передающей антеннами (диполями)определялся по результатам предварительного зондирования, выполненногодля определенных точек профиля с перебором дипольных баз. Проведениепрофилирования в сложных геологических и технических условиях (приналичии помех из-за сопряжений горных выработок, неровности профилейисследований,расположениявгорныхвыработкахметаллическогооборудования) потребовало применения установки с 2 - 3 фиксированнымирасстояниями между диполями (из диапазона 1 - 3 м).
Расстояния междуточкамиизмеренияопределялисьтребуемойточностьюизмеренийисоставляли от 0,25 до 1 м. Исходя из требуемой точности зондирования иограниченности пространства горных выработок, в качестве линейныхприемно-передающих диполей использовались антенны длиной 2 м. Дляконкретных условий зондирования были оптимально настроены все параметрыприёмника георадара.108Профилирование было проведено в нескольких разведочных выработках,транспортных и вентиляционном штреках рудника, которые находятся в районеМАТН грунтовой толщи. Радарограммы, полученные во всех выработках,уверенно обнаруживают МАТН; обнаружено также пересечение этого МАТНюго-западнымтранспортнымштреком.Извыработокнаблюдаютсямногочисленные трещины, частичные и полные замещения сильвинитовыхслоев.Структуры пород в зоне тектонических нарушений однородностиПримеры типичных структур в зоне МАТН, исследованных методомгеорадиолокации, показаны на рис.
3.3.13.109Рис. 3.3.13. Структуры шахтных стенок по ходу транспортного штрека взоне МАТН: (A) - разведочная выработка №7 (по технической нумерациирудника), (Б) - выработка №5, (С) - пересечение юго-западного транспортногоштрека с МАТН.Нафотографиях,сделанныхввыработкахшахты,виднычетковыраженные трещины, пересекающие горизонтально слоистую структуру110грунта (рис.
3.3.13 А, Б), и граница между заметно различающимися породамив области пересечения штреком тектонического нарушения (рис. 3.3.13 С).Эти нарушения однородности грунта, непосредственно видимые настенках шахты, георадар уверенно прослеживает в толще грунта до расстоянийв 30 и более метров (рис.
3.3.14). Именно такое сопряжение данныхобеспечивает идентификацию глубинных (удаленных) неоднородностей геологических трещин, границ замещения сильвинитовых слоев, а такжетехнических объектов.111Рис. 3.3.14. Георадарные разрезы, полученные при профилировании по стенкамразведочных выработок по ходу юго-западного транспортного штрека: (А) выработка №7, параметры измерения А = 0, S = 10, L = 50; (В) - выработка№6, А = 1, S = 0, L = 50; (С) - выработка №5, А = 10, S = 10, L = 50. Цифрамиобозначены: 1- выработка складирования соли, 2 трещины, 3- область МАТН,4- левая стенка выработки, 5- металлический мусор, 6 - зона забоя, 7- праваястенка выработки, 8- границы литологических замещений.Приведенные на рисунке 3.3.14 и далее параметры съемки А,S.Lпозволяют управлять работой георадара без изменения текущей конструкцииприбора.
Эти параметры оказывают непосредственное влияние на качество иколичество получаемой информации, в том числе позволяют менятьдифракционнуюкартину,фиксируемуюнарадарограмме,облегчаявдальнейшем целевую обработку информации.Таких параметров три:1. A - коэффициент ослабления, вводится для того, чтобы увеличитьчувствительность прибора, то есть обеспечить возможность обрабатыватьсигналы малого уровня. Реализована эта возможность с помощью линейныхпредусилителей, ограничивающих величину принимаемого сигнала. Значения112коэффициента ослабления определяются параметрами предусилителя и всовременных модификациях меняется в пределах 0-100 дБ.2.
S - установление амплитудного порога синхронизации зависит от уровнявнешних помех при съемке и особенностей приёмного тракта; минимизируетвлияние помех при синхронизации по воздушной волне и позволяетувеличивать рабочую крутизну фронта импульса, меняется в пределах 0-1024.3.
L - установление порога временного ограничения позволяет загрублятьсигнал на ранних временных задержках, меняется в пределах 0-1024).Обработка радарных данных рис. 3.3.14 (и аналогичных данных, полученных вдругих доступных выработках вдоль штреков) позволяет построить глубиннуюкартутектоническихнарушенийипородныхзамещенийнауровнепродуктивных сильвинитовых пластов. Детали этой карты, соответствующиерадарограммам рис. 3.3.14, показаны на схемах рис. 3.3.15.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
