Диссертация (1103043), страница 15
Текст из файла (страница 15)
3.3.15. Схемы участков рудника по ходу юго-западного штрека околоразведочных выработок (отрезки жирных черных линий - профили ГРЛ съемкипо разведочным выработкам) №7 (А), №6 (Б) и №5 (С). Пунктирными иштрихпунктирными линиями выделены зоны МАТН, пунктирными - границы113замещения продуктивного слоя. I-транспортный штрек №1, II-транспортныйштрек №2, V вентиляционный штрек.Полный набор ГРЛ данных (аналогичных представленным на рис.
3.3.14 и3.3.15) по всем исследованным выработкам составляет основной прикладнойрезультатработы.Сегоиспользованиемоказываетсявозможнымзаблаговременно (до вскрытия горными выработками) выделять тектоническиенарушения на уровне продуктивных сильвинитовых пластов вплоть дорасстояний в несколько десятков метров от уже действующих выработок.На рис. 3.3.16 показана обзорная радарограмма профиля, пройденного поюго-западному вентиляционному штреку и пересекающего все разведочныевыработки.Рис. 3.3.16. ГРЛ разрез, полученный при профилировании по стенке югозападного вентиляционного штрека (третий калийный горизонт рудника),пересекающего район малоамплитудных нарушений (МАТН №1 - от 190-гометра профиля до 220- го метра). Параметры измерения А = 10, S = 0, L =100, логарифмирование. 1- отражение от сбойки (точки сопряжения двухстволов), 2 - отражения от трещин разного литологического состава, 3 отражения от штреков.Наобзорнойрадарограмме(рис3.3.16),включающейподробноисследованную выше зону пересечения МАТН №1, обнаруживаются такжевертикальные изменения в амплитуде отраженного сигнала.
Здесь же хорошовидны отражения от штреков (3) - при проходе по вентиляционному штрекучетко обнаруживаются транспортные штреки №2 и №1. Фон для них114составляютмногочисленныеотраженияоттрещин(2),нарушающихгоризонтальную слоистость.Далее, на рис. 3.3.17 продемонстрирована возможность более детальногоГРЛ отображения, в частности, штрековых пустот.Рис. 3.3.17. ГРЛ разрез (вверху), полученный при проходе 1 → 2 по левой стенкетранспортного штрека №1 (I), через зону забоя (2 → 3) в штреке и далее поправой стенке (3 → 4) штрека (I) (на нижней схеме). На отметке 400 нс, т.е. в20 метрах от левой стенки виден транспортный штрек №2 (II), иответвление от него (5) на расстоянии около 30 м от штрека (I).Рис. 3.3.18 демонстрирует один из приемов обработки сигналовзондирования, расширяющий возможности георадиолокационного метода.115Рис.
3.3.18. ГРЛ разрез, полученный при проходе по левой стенкетранспортного штрека №1 (I) (см схему рис. 3.3.17) через зону забоя в штрекеи далее по правой стенке штрека (I): вверху - после вычитания сигнала прямогопрохождения и сглаживания, внизу - в отсутствие сглаживания. Стрелкамиобозначены отражения от штрека №2 (II) и ответвления (5) от него.Как видно на рис. 3.3.18, обработка волновых форм, включающаявычитаниепрямогосигналаипоследующеесглаживание,позволяетидентифицировать более удаленные отражающие границы.Такимобразом,проведенныевразныхгеологическихусловиях(разрабатываемые месторождений угля, хромитовой руды и калийных солей)георадиолокационныеметодависследованияобнаруженииипродемонстрировалиидентификациинарушенийэффективностьгоризонтальнойслоистости пород - как природных, так и техногенных.
По данным ГРЛпрофилирования с поверхности земли, а также стенок шахтных штреков ивыработок определены границы нарушений регулярной слоистости рудныхгрунтов - до расстояний в десятки метров от поля профилирования. Наместорождении калийных солей это, в частности, неоднородности, связанные с116наличием в грунтовой толщи выклиниваний калийного горизонта, замещенийпродуктивных сильвинитовых слоев, зон повышенного насыщения рассолом, атакже зон трещиноватости, прослеживаемых от их визуально обнаруживаемыхвыходов на поверхность земли и шахтные стенки.В результате этих дистанционных исследований намечены методическиеприемы заблаговременного (до вскрытия продуктивных пластов горнымивыработками) выявления геологических аномалий, опасных для ведения каквскрышных, так и добычных работ.
Продемонстрированы также возможностидистанционно контролировать положение и, отчасти, состояние скрытых втолще породы околошахтных коммуникаций.Выводы главы 3Экспериментальнопоказанавысокаястепеньэффективностигеорадиолокации в верхней части разреза до глубин до 100 и более метров врезультатепрямогосравнениярезультатовдистанционныхметодовэлектроразведки, сейсморазведки и георадиолокации на одних и тех жеобъектах, как в условиях полупустынных сухих грунтов, так и вечноймерзлоты.При учете факторов, влияющих на распространение сверхширокополосныхимпульсов в реальных средах, в конструктивных параметрах георадаров, можносущественно увеличитьгеорадиолокациии,глубину и разрешающую способностьсоответственно,значительнорасширитьметодаобластиприменения этого метода.Анализ полученных результатов позволяет наметить и перспективыповышения эффективности ГРЛ метода вместе с расширением областей егоприменения.
Мы связываем их, во-первых, с естественным сопряжениемданныхимпульсной(широкополосной)георадиолокациииданныхмногочастотной диэлектрической спектроскопии, подходящую аппаратуру дляпроведения которой уже поставляет радиопромышленность [55].
Во-вторых, в117число потенциальных объектов георадарных исследований естественновключениегазогидратныхместорождений,особенновкооперацииссейсмоакустической разведкой. Для проведения последней уже существуютдостаточно компактные и относительно дешевые образцы аппаратуры (см.,например, [56]). Следует отметить здесь ожидаемый высокий диэлектрическийконтраст газогидратов в сравнении с более плотными твердотельнымивмещающими породами.
Обсуждаемый метод, наконец, может оказатьсяэффективным и для дистанционного контроля за состоянием как естественных,так и искусственных полостей подземных хранилищ газа вместе с ихкоммуникациями.118ЗаключениеПолученыточныерешениязадачираспространениясверхширокополосного импульсного сигнала в однородном диэлектрике водномерном приближении для трех распространенных в природе моделейдиэлектрической проницаемости. Они представлены в виде интегралов отпараметров среды и начальных характеристик сигнала, которые решалисьчисленно. Отличие этих решений от известных заключалось, во-первых, в учетеболее реалистичных видов диэлектрической проницаемости, для которых былиизвестны только асимптотики, во-вторых, в использовании преобразованийЛапласа, а не Фурье, чтобы учесть именно сверхширокополосный импульсныйсигнал.Наосновеэтихрешенийикачественногосопоставлениясэкспериментальными данными представлены первые оценки важности учетадисперсии в задачах сверхширокополосной импульсной радиолокации дляконкретных природных сред, включая качественное объяснение следующихэкспериментальных эффектов:ослабление затухания сигнала при увеличении длительностиимпульса при проведении эксперимента в соляных шахтах с очень низкойпроводимостью;появление низкочастотных составляющих спектра сигнала прираспространении в средах с высокой проводимостью.На основе сопоставления экспериментальных данных, полученныхразными методами для одних и тех же гидрогеологических условий, показанывозможности применения сверхширокополосной импульсной георадиолокациидо глубин 100 и более метров.Экспериментальнопоказанавозможностьпримененияимпульснойгеорадиолокации до глубин 100 и более метров в том числе на основе119сравнениярезультатовдистанционныхметодовэлектроразведки,сейсморазведки и импульсной георадиолокации на одних и тех же объектах,как в условиях полупустынных сухих грунтов, так и вечной мерзлоты.Предложены рекомендации по формированию зондирующего импульса вцелях повышения разрешающей способности и глубины, которые получены наоснове сопоставления результатов моделирования и экспериментальныхданных.
Показано, что резкий передний фронт импульса обеспечиваетповышение информативности георадиолокационных данных и улучшает ихкачестводляисследованиямалоконтрастныхобъектов,аувеличениедлительности импульса способствует увеличению глубины зондирования.БлагодарностиАвтор выражает искреннюю благодарность всем соавторам и коллегам поИЗМИРАН и других организаций, с которыми представилась возможностьплодотворно работать, каждый из которых внес свой вклад в результатыпредставленной работы.Автор выражает особенную благодарность Е.А.
Руденчику, принявшемуучастие в этой работе.120Список литературы1.Ландау Л.Д., Лившиц Е.М., Электродинамика сплошных сред, М., Наука,1982, стр.3892.Вайнштейн Л.А. Распространение импульсов // Успехи физ. наук, 1976,118, вып. 2, c. 339–3673.Бараш Ю.С., Гинзбург В.Л. О выражениях для плотности энергии ивыделяющегося тепла в электродинамике диспергирующей и поглощающейсреды. // Успехи физ. наук, 1976, 142, вып. 3, c.
523–5314.Баранов В.А.. Виноградов В.А., Попов А.В. Дисперсия отраженногорадиоимпульса в проводящей подповерхностной среде. 18-я Всероссийскаяконференция по распространению радиоволн (тезисы докладов). Москва, 1996,т. 1, с. 269-2705.Vinogradov V.A., Baranov V.A., Popov A.V. Two-scale asymptoticdescription of radar pulse propagation in lossy subsurface medium. 13th AnnualReview of Progress in Applied Computational Electromagnetics, Monterey, CA,1997, pp.
1049-10566.Калинин А.В., Хмелевской В.К., Владов М.Л. и др. Современнаягеорадиолокация // Разведка и охрана недр, 2001, № 3, с. 2–67.ФинкельштейнМ.И.,КутевВ.А.,ЗолотаревВ.П.Применениерадиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии.– М.; Недра, 19868.Светов Б.С. Основы геоэлектрики. // М. Издательство ЛКИ, 2008, 656 с.9.Эпов М.И., Миронов В.Л., Музалевский К.В., Сверхширокополосноеэлектромагнитноезондированиенефтегазовогоколлектора,СОРАН,Новосибирск, 2011, с. 115, ISBN: 97810.Резников А.Е., Копейкин В.В., О Ен Ден, Большаков Е.Ю., Кюн С.Е.,ВолкомирскаяЛ.Б.,ЩекотовА.Ю.,СмирновА.А.Сравнительныехарактеристики современных георадаров. – Сборник докладов Всероссийской121научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связии акустике».
– Муром: 2003, с. 441-445.11.Петровский,А.А.РаспространениеволнотвибратораГерца,помещенного в проводящей среде / А.А. Петровский // Записки ПетербургскойАН. Сер. 8, 1909, № 6, c. 1–3412.Владов М.Л., Старовойтов А.В. Введение в георадиолокацию. М.:Издательство МГУ, 2004, 155с13.Evans, S. Radio techniques for the measurement of ice thickness. Polar Rec.,1963, 11, pp. 406-41014.Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. М., «Недра», 1974, 376с15.Хмелевский В.К., Петрухин Б.П., Пушкарев П.Ю. Магнитотеллурика ирадиоволновые интерференционные зондирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
