Микросейсмический мониторинг - ООО «СИБНИИГИМ»

Микросейсмический мониторинг

Zaglovok.jpg

Регулярный оперативный микросейсмический мониторинг позволяет получить трехмерные данные в случае разрушения или подвижек горных пород. Эти данные применяются для расширения систем наземного мониторинга с целью выявления возможной неустойчивости и связанного с ней вида нарушения.

При хрупком образовании трещин массив излучает сейсмические волны. Если эти волны достаточно четко регистрируются в виде сейсмограмм множеством датчиков, то можно оценить время начала сейсмического явления, местонахождение, параметры возбуждения, такие как излученная сейсмическая энергия и сейсмическая остаточная деформация. Этот метод получил широкое распространение на подземных рудниках, а также применяется на карьерах. С его помощью можно определить количественные характеристики и место сейсмических явлений в трехмерном объеме породного откоса, что является ключом к более глубокому пониманию, каким образом горные работы влияют на прибортовой массив. Анализ собранной информации показывает, что на основе микросейсмических данных можно сделать вывод о существенных подвижках в массиве до того, как они проявят себя в деформациях поверхности откосов. Также становится возможным определить, когда известные геологические структуры становятся сейсмически активными, и установить ранее неизвестные плоскости неустойчивости в откосе.

Размещение микросейсмических датчиков

Для точной локализации сейсмических событий с помощью группы микросейсмических датчиков, они должны окружать наблюдаемый объем массива по периметру. В условиях карьера это означает, что датчики должны располагаться возле поверхности, а также на дне наблюдаемого объема. Датчики обычно устанавливаются в длинных наклонных и коротких вертикальных скважинах. Проводится мониторинг только того откоса, для которого прогнозируется возможная неустойчивость, а не всего карьера.

Некоторые сейсмические расстановки для карьеров показаны на рисунке 1. Обычно расстояния между датчиками составляет 100-200 м, а размеры наблюдаемых объемов - около 400 х 200 х 150 м.

Приповерхностные датчики могут устанавливаться в коротких (10 м) вертикальных скважинах и представлены геофонами 4,5 Гц. Поскольку такие датчики не могут быть установлены в скважинах с отклонением от вертикали более 2°, для длинных (100-300 м) наклонных скважин используются трехкомпонентные геофоны 14 Гц. Геофоны (велосиметры) предпочтительнее акселерометров, поскольку обычно частоты, регистрируемые при сейсмических явлениях в откосах, лежат в диапазоне 10-400 Гц, где геофоны более чувствительны. Кроме того, акселерометры менее надежны, а поскольку датчики стационарно монтируются в дорогостоящих глубоких скважинах, надежность является важным аспектом.

ris_1.jpg

Рисунок 1 – Вид сверху (слева) и сбоку (в направлении с юга на север) (справа) расстановки сейсмических датчиков на золотодобывающем руднике Sunrise Dam, Австралия. Длина масштабной полоски на каждом рисунке – 100 м. Трехкомпонентные геофоны обозначены голубыми треугольниками, однокомпонентные – зелеными

Обработка и анализ микросейсмических данных

Скоростные подключения к интернету позволяют автоматически отправлять сейсмические данные на удаленную центральную станцию для обработки и анализа. Для каждого сейсмического события рассчитываются время возникновения, пространственное положение и расчетные параметры возбуждения. После проведения стандартного анализа данных о сейсмическом событии, периодические отчеты отсылаются обратно геомеханикам рудника для интерпретации результатов вместе с другими геомеханическими данными. Такой способ обработки и анализа данных применяется на предприятиях в Австралии, ЮАР и Намибии и позволяет избежать необходимости иметь на каждом предприятии инженера с высокой квалификацией в области сейсмологии.

Данные о микросейсмических событиях

Сейсмические явления обычно имеют тем большую площадь распространения в законтурном массиве, чем глубже карьер. Эти явления, обычно, имеют очень малую интенсивность и не ощущаются рабочими. При этом сейсмические данные позволяют весьма точно оценить, каким образом горные работы влияют на законтурный массив. Например, в одном из случаев было установлено, что трещиноватость за контуром откоса была обусловлена в большей мере уборкой (разгрузкой) отбитой породы от подошвы откоса, чем непосредственно взрывными работами.

В двух других случаях было показано, что сейсмические данные могут применяться для прогнозирования подвижек тех участков борта, где они позднее и были обнаружены. Причина заключалась в ряде глубоких трещин отрыва, которые не вызывали неустойчивости откоса, хотя наблюдались значительные смещения в откосе (рисунок 2)

Ris_2.jpg

Рисунок 2 – Полные (3D) смешения точки замера на откосе карьера Navachab gold mine по наблюдениям (красная пунктирная линия) и прогнозам на основе сейсмических данных (синяя сплошная линия)

В одном случае локализованные сейсмические явления лежали в плоскости ослабления, которые практически соответствовали известным геологическим условиям на руднике, что позволило объяснить механизм реакции откоса на горные работы.


Опубликовано 14.06.2022
Мы используем файлы cookie, чтобы анализировать ститистику посещения сайта. Продолжая пользоваться сайтом, вы даёте согласие на использование ваших cookie-файлов.