Қазақстан республикасы білім және ғылым



жүктеу 5.16 Kb.

бет2/19
Дата15.03.2017
өлшемі5.16 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

1.3  Кӛмір  қаттарында  арналы  толқындардың  таралу  процесін 
модельдеу әдістерін талдау   
 
Кӛмір қаттарының бұзушылығын жобалау кезінде сейсмикалық жарықтан 
түсіру және шағылысқан толқындар нақты сейсмограммада алынған Ляв және 
Релей  интерференциялық  толқынның  толқын  бейнесі  талданады.  Бұзылмаған 
кӛмір қаттарында (толқын жолында) таралатын интерференциялық толқынның 
кӛрінетін жазбасы сыйыстырушы тау жыныстарын, кӛмір қаттарын, сондай-ақ 
эксперимент  ӛткізудің  жағдайларын  зерттеудің  физикалық-механикалық 
әдістерімен  анықталады.  Кӛрсетілген  факторлардан  басқа  бұзылған  кӛмір 
қаттарында интерференциялық толқынның кӛрінетін жазбасы бұзылу сипатына 
әсер  етеді  (кӛмір  қаттарын,  үзілуді,  қатпарды  және  т.б.  анықтау).  Толқын 
ӛрісінде  тіркелетін  кӛрсетілген  факторлардың  дәрежесін  анықтау  үшін 
математикалық  модельдеу  әдісі  пайдаланылады.  Интерференциялық  толқын 
теориясын  әзірлеуге  В.И.  Кейлис-Борок,  Л.М.  Бреховский,  А.Л.  Левшин  
зерттеулері  үлкен  үлес  қосты  [80,  81,  82].  Шағылысқан  және  сынған  беттік 
толқындардың негізгі қасиеттерін талдау [84] негізінде сейсмограммада оларды 
кӛрсету  әдістемесі және  шағылысқан және  сынған  шекараларды анықтау  әдісі 
әзірленген. 
Дифференциалдық  теңдеулерді  шешудің  жаңа  сандық  әдістерін, 
серпімділік 
теориясын 
дамытумен 
байланысты 
әртүрлі 
ортада 
интерференциялық толқынның толқын ӛрістерін зерттеудің жаңа мүмкіндіктері 
пайда  болды  [88,  89,  90].  Бұл  жағдайда  тұтас  ортаны  дискреттеу  тәсілі 
пайдаланылады,  басқа  әдістерге  қарағанда  күрделі  құрылымды  сипаттайтын 
нақты ортаның моделін қарастыруға мүмкіндік береді [91]. Мұнда үш ӛлшемді 
құрылымда  Ляв  беттік  толқындардың  таралуын  зерттеу  үшін  ақырғы 
элементтердің  әдісі  (АЭӘ)  қолданылған  [92].  Ақырғы  айырымдар  әдісінің 
кӛмегімен  бұзушылықтың  әртүрлі  типі  кезінде  кӛмір  қаттарының  екі  ӛлшемді 
модельде Ляв арналы толқынның таралуы зерттелген [93, 94, 95]. 
Дифференциалды операторлардың спектрлі теориясына негізделген беттік 
және  арналы  толқындардың  барынша  жалпы  теориясы  әзірленді  [84].  Мұнда 
физикалық  деңгейде  вертикаль-бір  текті  емес  ортада  беттік  және  арналы 
толқынның  таралу  міндеті  қатаң  түрде  шешілген,  олардың  параметрі 
(жылдамдық  және  тығыздық)  тереңдіктің  еркін  бӛлшек-үздіксіз  функциялары 

 
 16 
 
болып табылады. Алынған шешімдер негізінде есептеу әдістері әзірленді және 
осы толқындардың негізгі қасиеттері зерттелген. 
Қойылған міндет берілген бір текті шеткі шарттары бар екінші реттік бір 
текті  емес  дифференциалдық  теңдеулерді  шешуге  әкеледі  (Штурм-Лиувилль 
міндеті). Бұл міндет дифференциалдық операторлардың меншікті функциялары 
бойынша  ыдырату  арқылы  шешіледі,  ал    Ляв  және  Релей  типтес  толқынның 
ығысуында  алынған  анық  формулалар  Штурм-Лиувилль  типтес  бір  ӛлшемді 
шеткі  міндеттерге  сәйкес  келетін  меншікті  функциялар  арқылы  бейнеленеді 
[96]. 
Алынған  теориялық  аппарат  негізінде  бірнеше  кезеңдерден  тұратын 
математикалық модельдеу әдісі әзірленді. Әрбір кезеңде белгілі бір физикалық 
міндеттер  шешіледі:  дисперсияны  есептеу,  поляризация,  жұту,  қабылдағыш 
тереңдіктен  және  кӛздерден  амплитудалы  спектрге  тәуелдіктер,  жекелеген 
гармоникаға  ығыстыру  спектрі,  соңғы  кезеңде  -  Ляв  және  Релей
 
типтес 
интерференциялық толқындардың теориялық  сейсмограммасын есептеу. 
Беттік  және  арналы  толқындардың  негізгі  қасиеттері  идеалды-серпімді 
ортаның  кейбір  модельдері  үшін  меншікті  функциялардың  және  кӛптеген 
есептеулердің жалпы теориясы негізінде зерттеледі. Алынған формуладан [84] 
Ляв  және  Релей  типтес  интерференциялық  толқынның  (беттік  және  арналы) 
әрбір сейсмограммасы g ығыстыру компонентіне сәйкес келетін гармониканың 
шексіз  санының  (қалыпты  толқындар,  обертон,  мод)  суперпозициясы  ретінде 
қарастыруға  болады.  К  гармоникасының  номері  IЫғыстыру үшін k-гармониканың g-компонентінің (χ) ӛрнегі мына түрде болады  
 
 
 






d
e
U
R
2
1
U
t
i
kg
e
kg
kg



,                                      (1.1) 
 
мұнда  U
kg 
(

)  –  ығыстырудың  спектрлі  тығыздығының  мағынасы;  g
компоненті,  k-гармоника. 
Спектрлі  тығыздық  U
kg 
(

)  ӛз  кезегінде  мына  кӛбейтінді  түрінде  берілуі 
мүмкін: 
 
                                       
 




4
1
j
kg
4
i
kg
i
B
е
2
U



.                                     (1.2)
 
 
 [84]  формуладан  алынған  нәтижелер  негізінде  серпімді  жартылай 
кеңістіктен  (беттік  толқын  жолы)  толқын  жолын  тереңге  қарай  (ішкі  толқын 
жолына) ығыстыру ондағы таралатын интерференциялық (беттік және арналы) 
толқынның  негізгі  қасиеттерін  мүлдем  ӛзгертпейді.  Ляв  және  Релей  типтес 
беттік  және  арналы  толқындар  гармониканың  (мод)  шексіз  санының 
суперпозициясын білдіреді. Олардың әрбір гармоникасы ӛзінің ω
кр
  шекаралық 
(сындарлы)  жиілікпен,  фазалық  V
kg'
(ω)  дисперсиясына  және  топтық  C
kg'
(ω) 
жылдамдығына,  жиілікке  байланысты  ығыстыру  амплитудасына,  қабылдағыш 
тереңдігіне және басқа қасиеттеріне байланысты. 

 
 17 
 
Т.Крей    Томпсон-Хаскелл  матрицалық  әдісінің  негізінде  Ляв  және  Релей 
типтес  арналық  толқындардың  дисперсиясын  алғашқы  теориялық  зерттеуді 
жүргізді  [30,  31,  32].  Бұл  жұмыстар  кӛмірдің  шахталық  сейсмикалық  барлау 
саласында әрі қарайғы зерттеулердің негізін қалады  [41, 97, 98, 99]. 
МҒЗКИ (Мәскеу жанындағы кӛмір ғылыми зерттеу институты, Тула қ.) екі 
бірдей  изотропты  жартылай  кеңістік  арасында  жатқан  тӛменгі  жылдамдықты 
қабат  моделі  үшін  теориялық  сейсмограмма  және  олардың  спектрін  есептеу 
үшін Фурье жылдам түзілу бағдарламасы әзірленді және іске асырылды. 
Украина  ҰҒА  УкрНИМИ
 
А.Л.Левшин  мен  Б.И.Кейлис-Борок  әзірлеген 
интерференциялық  толқын  теориясы  негізінде,  Т.Крей  жұмысының  нәтижесі 
негізінде    кӛп  қабатты  орта  үшін  Ляв  және  Релей  типтес  арналы  толқынның 
теориялық  сейсмограммасын  және  дисперсиясын  есептеу  бағдарламасы 
әзірленді.  
Н
у
,    ρ
y
,  Vs
y
,  Vp
y
  параметрлері  бар  жазық  параллельді  қабаттың  кӛмірдің 
қатын ұсынамыз, мұнда Н  - қуаты, ρ
y
  –  тығыздығы, Vs
y
  және  Vp
y
  –  кӛмірдегі 
кӛлденең  және  бойлық  толқындардың  жылдамдығы.  Жартылай  кеңістік 
параметрлері  ρ
п
,V
Sп
  V
pп
.    (X,  Y,  Z)  координатаның    ортогоналды  жүйесін 
ұсынамыз.  Х

  осі  үшін  қабылдағыш-кӛздің  горизонталды  векторын  аламыз.  Y

 
осін горизонталь және  Z

 осін – вертикаль бағыттаймыз. Координатаның басын 
кӛмір қатының шекарасынан тең алшақ нүктеде орналастырамыз. Осы нүктеде 
S
0
(f)  спектрі  бар  серпімді  тербелістердің  импульсті  кӛзін  орналастырамыз, 
оның әрекеті  Х

осі бойынша бағытталады. 
X  =  Z  интерференциялық  толқынның  теориялық  сейсмограммасының 
кӛзінен ара қашықтықта мына түрде болады [80, 84] 
 










d
V
~
exp
)
(
S
r
Ikq
V
C
)
(
A
)
ihkqr
t
i
exp(
R
1
)
z
,
t
(
U
kq
z
)
(
d
0
kp
kq
kq
kq
e
1
k
q













,  (1.3) 
мұнда  q  –  ығыстыру  компоненті  (Y  –  Ляв  толқыны  үшін,  X  және  Z  –  Релей 
толқыны  үшін);  t  -    уақыт;  Z  -  вертикаль  бойынша  координата;  ω  –  дӛңгелек 
жиілік;  η
kq
  –  толқын  саны;  k  –  мода  номері;      С
kq
  –  фазалық  жылдамдықтың 
дисперсиясы;  V
kq
  -  амплитудалы  ығыстырулар  функциясы;  А(ω)  -  аппаратура 
спектрі; S
o
(ω) – кӛз спектрі; V
kq
 – топтық жылдамдық дисперсиясы. 
 
                             





h
0
2
kq
h
1
2
kq
1
kq
dz
V
~
dz
V
~
2
I


 ,                                      (1.4) 
 
C
kq  
және V
kq 
– жұмыста келтірілген формула бойынша беріледі [81]. 
Осылайша, Фурье жылдам түрлендіру бағдарламасын қолдана отырып, біз 
әртүрлі  жұту  коэффициенттері  үшін  теориялық  сейсмограммаларды  және 
олардың  амплитудалы  спектрін  аламыз.  Математикалық  модельдеуден  кейін 
алынған деректерді талдай отырып, жиіліктер жолағын анықтауға болады, онда 
елеулі  энергия  болуы  тиіс.  Жиілікті  ығыстыру  есебінен  максимум  спектр 

 
 18 
 
геологиялық  бұзушылықтың  болуын  анықтайды.  Алайда,  математикалық 
модельдеудің  үлкен  мүмкіндіктеріне  қарамастан  бұзушылықтардың  типін 
белгілеу, 
олардың 
интерференциялық 
толқындардың 
кинематикалық, 
динамикалық  және  спектрлі  сипаттамасына  әсері  сияқты  кӛптеген  мәселелер 
зерттелмеген күйде қалып отыр. 
Кез келген тербеліс процесі координатаның екі жүйесінде берілуі мүмкін: 
амплитуда-уақыт  және  амплитуда-жиілік.  Ең  бірінші  жағдайда  тербеліс 
осциллограмма,  сейсмограмма  түрінде  болады,  ал  екінші  жағдайда 
тербелістердің  спектрлі  құрамы  туралы  айтылады.  Фурье  түрлендіруі 
тербелістердің  уақыт  және  жиілікті  аймағын  байланыстырады.  Фурье  тікелей 
түрлендіруі мынадай түрде болады:     
 
                                       





dt
е
)
t
(
A
)
(
S
t
i


,                                           (1.5) 
 
мұнда 
)
(
S

 - уақыт функциясының кешенді спектрі;  ω – дӛңгелек жиілік;   t - 
уақыт.  
Фурье кері түрлендіруі мына түрде болады: 
 
                                








d
е
)
(
S
П
2
1
)
t
(
A
t
i
.                                           (1.6) 
  
Тіркелетін  сейсмограмманың  спектрін  зерттеу  үшін  дара  импульстің 
спектрін сипаттайтын Фурье интегралын (1.5) қолдану қажет. 
Тіркелетін  арналы  толқынның  дисперсиясын  зерттеу  үшін  [45,  83] 
сипатталған компьютерге арналған сейсмограмманы ӛңдеу әдісі қолданылады.  
Толқын  процестерін  екі  ӛлшемдік  спектрлі-уақытта  кӛрсету  үшін  СВАН 
бағдарламасында  жасалған,  жұмыстың  дұрыстығын  анықтау  үшін  СВАН 
бағдарламасы  белгілі  дисперсиясы  бар  арналы  толқынның  теориялық 
сейсмограммасының дисперсиясын есептейді, яғни процесті моделдейді. СВАН 
бағдарламасы  бойынша  фазалық  жылдамдықты  және  ӛшу  коэффициентін 
анықтайды. 
Мәскеу  тау-кен  институты  В.С.  Ямщиков  басшылығымен  серпімді  қатта 
арналы толқынның таралуын математикалық моделдеумен айналысты. Бір текті 
жартылай кеңістікті шектейтін жазық параллель қабат модель болып табылады 
[48, 71, 98]. 
Кӛптеген 
зерттеушілер 
әртүрлі 
модельдер 
үшін 
теориялық 
сейсмограмманы  есептеумен  айналысты  [30,  31,  32,  37,  45,  48],  осы 
есептеулерде  бір  текті  жартылай  кеңістікте  жатқан  бір  және  екі  біртекті 
қабаттардың  моделі  үшін
 
Ляв  толқынының  теориялық  сейсмограммасы 
алынды.  Олардың  талдауы  негізінде  ара  қашықтықтың  ұлғаюымен  кӛрінетін 
жиілік  азаяды,  иілетін  толқын  процесінің  амплитудасы  ӛшеді.  Алайда  кӛмір 
қатында  Ляв  толқынының  таралу  процесін  модельдеу  кӛзқарасы  тұрғысынан 

 
 19 
 
жоғарыда  аталған  жұмыстардың  бірқатар  кемшіліктерін  байқауға  болады. 
Қарастырылған  модельдердің  кӛмір  қатының  нақты  жағдайына  жуықтауы  аз. 
Бұзушылықтың  алдында  және  бұзушылықтан  кейін  толқын  ӛрісі  тәртібінің 
жалпы  заңдылықтары  алынуы  мүмкін.  Кӛмір  қатының  және  оның  типінің 
бұзылу критерийлері берілмеді, үзілетін толқын жолдары үшін шешімдері жоқ 
[31, 98].  
Қазіргі  кезде  бұзушылығы  бар  модельде  толқын  ӛрісінің  кӛрінісін  алу 
күрделігімен  байланысты  кӛптеген  жұмыстар  физикалық  модельдеуге 
арналады.  Олардың  арасында  П.Г.Гильберштейн  және  И.И.Гурвич  [48,  49], 
Freystatter  S.  [86],  Dresen  L.  [87]  жұмыстарын  атап  ӛтуге  болады.  Осы 
жұмыстарда  модельдеу  негізінде  кӛмір  қатының  тектоникалық  бұзылу 
мүмкіндігі  кӛрсетіледі,  қуаты  аз  толқын  жолында  ығысу  амплитудасы  кезінде 
бұзушылықтың бӛлінуі мүмкін еместігі кӛрсетілген. Авторлар қаттың бойында 
жүретін  толқынның  болуын  және  мұндай  шағылысқан  толқындардың  алу 
мүмкіндігін  дәлелдеді.  [97]  жиіліктен  шағылысқан  толқын  амплитудасының 
тәуелділігі  келтірілген.  Топтық  жылдамдығы  бар  тіркелетін  толқынның 
максимум  спектрінің  сәйкес  келмеуі,  сондай-ақ  толқын  жолында  және 
сыйыстырушы  ортада  бойлық  толқындардың  жылдамдығына  жиілік  бойынша 
оның тәуелсіз жағдайы зерттеулер арқылы анықталды. 
Физикалық  модельдеу  бойынша  жұмыстардан  [36,  49,  75]  зерттеулерді 
атап  кӛрсету  қажет.  Зерттеулерде  тӛмен  жылдамдығы  бар  қатты  қабатта 
таралатын  Pl  интерференциялық  толқынның  сипаттамасы  беріледі  (Pl 
толқынына  сейсмограммаға  арналған  алғашқы  толқын  цуг  сәйкес  келеді). 
Қабаттың  ішінде  қабылдағыш  және  кӛздің  орналасуы  кезінде  толқын 
тербелісінің  қарқындылығы  байқалады.  [49]  жұмысында  жазық-параллель, 
қисық  сызықты  және  үзілісті  толқын  жолындағы  модельге  арналған 
интерференциялық толқындардың таралуының жалпы заңдылықтары зерттелді. 
 [39,  93]  жұмысындағы  физикалық  модельдеу  арналы  толқындардың 
барлық параметрлері толқын жолының құрылысымен, сыйыстырушы ортаның 
сипаттамасымен және жұмысты жүргізу жағдайымен байланысты. 
 [81]  жұмысында  қатты  екі  ӛлшемдік  модельдерде  зерттеу  кезінде 
толқынның ұзындығынан және толқын жолы енінің ара қатысынан энергияны 
тоғыстау тәуелдігі белгіленген. Толқынның қалыпты дисперсиясы белгіленген. 
Толқын  жолының  ішінде  энергия  арасында  алынған  ара  қашықтық 
Л.М.Бреховский формуласы бойынша есептелгендермен сәйкес келеді [80]. 
Үш  ӛлшемдік  модельде  және  физикалық  модельдеу  әдісінің  және  кӛмір 
қатында (толқын жолында) интерференциялық толқынның таралуын зерттеудің 
математикалық  әдісінің  үлкен  мүмкіндіктеріне  қарамастан  практика  үшін 
кӛптеген  маңызды  мәселелер  зерттелмеген  күйде  қалып  отыр.  Қатты 
құбылмалы  литологиялық  сыйыстырушы  тау  жыныстарында  жасалған  кӛмір 
қатының  бұзылу  сипаты  бойынша  және  нақты,  күрделі  және  гипсометрлік 
қатынасында модельдеудің жуық сипатымен түсіндіріледі [100].  
Арналы  толқынның  таралу  процесін  экспериментті  және  теориялық 
модельдеу әдістерін талдау кезінде мынадай қорытынды жасауға болады: 

 
 20 
 
–  үзік  сипаттағы  геологиялық  бұзушылықтарды  анықтау  үшін  Ляв  және  
Релей типтес арналы толқындарды барынша табысты пайдаланады
–  кӛмір  қатының  бұзылу  типіне  байланысты  интерференциялық 
толқынның    амплитудасы  мен  топтық  жылдамдығына  байланысты  жеткілікті 
жан-жақты зерттелген;  
–  арналы  толқындардың  фазалық  және  топтық  жылдамдықтарының 
дисперсиясы  сыйыстырушы  ортаның  және  толқын  жолының  құрылысы  мен 
қасиеттерімен  анықталады.  Алайда  арналы  толқындардың  дисперсиясын 
ӛзгерту әрдайым толқын жолының құрылысы мен қасиеттеріндегі ӛзгерістерде 
әрдайым кӛрінбейді;  
–  кӛмір  жынысты  массивтің  бұзушылығын  жобалау  әдістемесі    қуаты 
бойынша жұқа және орташа кӛмір қаты үшін және бірінші (іргетас) мода үшін 
әзірленген,  қуатты  кӛмір  қаттары  үшін  жоғары  реттегі  моданы  пайдалану  
мәселелерін зерттеушілер қарастырған жоқ. 
Осы проблемаларды шешу келесі бірізділікте жүзеге асыруды ұсынады.  
1. Кӛмір жынысты массивте толқын пакетінің таралу процесін модельдеу. 
2.  Кӛмір  қатының  0,5  кем  емес  қуатымен  амплитуданы  анықтаудың 
ақпараттық параметрлерін анықтау. 
3.  Таңдап  алынған  параметрлердің  маңыздылығын  бағалау  бойынша 
әдістемелік зерттеулер. 
4.  Қат  қуатының  жартысынан  кем  емес  амплитудамен  тектоникалық 
бұзушылықтарды қарқындатудың сейсмоакустикалық критерийлерін анықтау. 
5. Алынған нәтижелерді сынақтан ӛткізу. 
 
1.4 Кӛмір жынысты массивтің бұзушылығын бейімдеп жобалау әдісі
  
 
1.1-тарауында  кӛрсетілгендей  кӛмір  жынысты  массивте  бұзушылықтарды 
тауып алудың принципті жаңа әдісін жасау үшін әдіске қойылатын талаптарды 
тұжырымдау,  осы  кездегі  бар  алғышарттарды  талдау  және  оларды  іске  асыру 
қажет.  Бұған  қолданыстағы  әдістерді  аналитикалық  талдау  алғышарт  болуы 
тиіс. 
Кӛмір  жынысты  массивте  бұзушылықтарды  тауып  алу  проблемасы,  ең 
алдымен, ӛндіру жұмыстарын жүргізу қауіпсіздігімен және оның  тиімділігінің 
деңгейімен байланысты.  
Әдістердің әрқайсының тиімділік дәрежесін анықтау және белгілі бір ретте 
пайдалану жағдайлары үшін қолдану деңгейін анықтау үшін олардың жіктеуін 
келтіреміз (1.1-сурет). 
Себебі  тектоникалық  бұзушылықтар  кӛмір  қатының  забойдан  тым 
қашықтау  тереңдігінде  болады  және  кӛзбен  кӛріп,  бақылау  мүмкін  емес,  осы 
әдістердің  негізінде  массивте  бағытталған  толқындарды  (сейсмикалық  немесе  
акустикалық) қоздыру процесі жатыр. Жүргізілген талдау кӛрсеткендей барлық 
әдістерді  объектіге  әсер  ету  тәсілі  бойынша  бӛлуге  болады.  Бұл  ретте 
сейсмикалық, акустикалық және діріл сейсмикалық деп бӛлінеді. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                             1.1-сурет – Тектоникалық бұзушылықтарды тауып алу әдісін жіктеу 
Тауып алу әдістері 
Сейсмикалық 
Акустикалық 
Діріл-сейсмикалық 
Жарылысты 
Соққылы 
Электрлік 
 
Гидромеханикалық
 
Аралас
 
Дара 
Кезектесетін 
Мерзім сайын қайталанатын 
повторяемые 
Беттік 
Ұңғымалы 
Тереңдік (шахталық) 
 Объектіге әсер 
ету тәсілі 
бойынша 
 
Пайдаланылған 
энергия түрлері 
бойынша
 
Массивке әсер ету 
технологиясы
 
бойынша  
Қолдану шарты бойынша
 

 
 22 
 
Қаттағы  сейсмикалық  жүктемелердің  сейсмикалық  –  қозуы  әбден  астан-
кестен  ӛзгеретін  кӛрсеткіштермен  (амплитудалы  күш,  импульс  түрімен, 
ұзақтығымен  және  т.б.)  сипатталады.  Мұндай  әдістердің  артықшылығына 
қарапайым  іске  асыруды  жатқызуға  болады.  Алайда,  зондтау  нәтижелерін  
қарап    түсіну  мен  ӛңдеу  үшін  күрделі  аппаратура,  жұмыскерлердің  жоғары 
біліктілігі және аз уақыт шығыны талап етіледі. 
Акустикалық  –  қаттағы  дыбыс  толқындарының  қозуы,  толқынның 
сейсмикалық  әдістеріне  қарағанда  әртүрлі  сипаттамалары  мен  кӛрсеткіштері 
болады және осылай қолайлы ерекшеленеді. Алайда әдістің маңызды кемшілігі 
бар,  яғни  толқынның  аз  энергиясы  қатты  үлкен  тереңдікте  зондылауға 
мүмкіндік бермейді. 
Діріл-сейсмикалық  –  импульс,  амплитуда,  жиілік  және  ұңғымалаудың 
берілген  пішінінде  басқарылатын  сейсмикалық  жүктемелердің  қозуы. 
Импульстің  елеулі  энергиясы  кезінде  берілген,  мерзім  сайын  қайталанатын 
импульсты қарапайым аналогтық аспаптармен шифрды ашып оқуға болады. 
Аталған  әдістерден  діріл-сейсмикалықты  іс  жүзінде  іске  асыруға 
басымдық беру ұсынылады. 
Жіктеудің келесі кезеңі – пайдаланылатын энергияның түрі бойынша. Бұл 
кезең  маңызды  емес,  себебі  тек  энергетикалық  шығындарды  ғана  емес,  әрбір 
әдістің қолдану аймағын да анықтайды. 
Сейсмикалық  әдістер  жарылыстармен,  соққылармен  іске  асырылуы 
мүмкін.  Осындай  әсер  ету  кезінде  қатқа  жүгіртпелі  толқын  түрінде  берілетін 
маңызды энергия іске асырылады. Энергия уақыт ағынымен азаяды. Қатқа әсер 
ету тиімділігі сейсмикалық кӛздердің энергетикалық мүмкіндіктерімен, қаттың 
физика-механикалық  қасиеттерімен  және  оның  тектоникалық  бұзушылық 
дәрежесімен анықталады. 
Акустикалық 
әдістерді 
іске 
асыру 
үшін 
дыбыс 
толқындары 
пайдаланылады,  олар  тиісті  генераторлармен  алынуы  мүмкін  (жарылысты, 
соққылы,  электрлі  немесе  аралас).  Осы  әдістерге  сәйкес  жұмыстың  тиімділігі 
генераторлардың  энергиямен  жарақтануымен  –  қат  кӛрсеткіштерімен 
анықталады. 
Діріл-сейсмикалық  әдістер  ӛздерін  іске  асыру  үшін  міндетті  түрде 
импульстың,  жиіліктің  және  ұңғымалаудың  талап  етілген  пішіндегі 
механикалық  тербелістерін  ӛндіруге,  забойға  беруге  мүмкіндік  беретін  діріл 
құрылғылары немесе механизмдерді талап етеді. Дірілдеткіштер пайдаланатын 
энергияның  түрі  бойынша  электр-механикалық,  гидромеханикалық,  аралас 
болуы мүмкін. 
Электр-механикалық  дірілдеткіштердің  әрекет  ету  негізінде  электр 
қозғалтқыштың  айналу  қозғалысын  итергіштің  қайтымды-ілгерлемелі 
қозғалысына түрлендіру жатыр. Мұндай түрлендіру кезінде энергия, әсіресе, ең 
маңыздысы  қатқа  басқарушы  әсердің  бұрмалануы  жоғалады.  Бұл  жағдай 
оларды пайдалану тиімділігін елеулі азайтады. 
Гидромеханикалық  діріл  құрылғылары  итергіштің  қайтымды-ілгерлемелі 
қозғалысына  белгілі  бір  қысыммен  сұйықтық  ағынын  түрлендіреді.  Кӛлемді 

 
 23 
 
гидравликалық  жетекті  пайдалану  кезінде  түрленуге  кететін  энергия  шығыны 
ӛте аз, ал берілген импульсты бұрмалау мүлдем байқалмайды. 
Аралас  әдістер  ӛз  негізінде  сейсмикалық  және  діріл  әдістеріне  тән 
жоғарыда  аталған  құрамдас  элементтер  болады.  Комбинация  зондтау 
нәтижелерін неғұрлым сапалы ӛңдеу және оларды түсіндіру үшін «кӛз-массив» 
келісім жүйесін жетілдіру қажеттілігін тудырады. 
Зондылауға бейімдеу әдісін жасау үшін кӛмір тау жынысы массивіне әсер 
ету технологиясы бойынша жіктеу ерекше маңызға ие. Бұл жерде мыналар атап 
кӛрсетіледі: 
-  дара,  массивке  нәтижелерді  ӛңдеу  мен  келесі  тіркеуі  бар  бір  реттік  әсер 
етуді ұсынады. Оған жарылысты, жиілікті-акустикалық жатады; 
- кезектесетін, уақыт аралығында, күш әсері, массивке кететін энергияның 
жинақталу  аралығында  жүруге  және  оның  бұзушылықтары  туралы  ақпаратқа 
негізделген. Бұл акустикалық әдістер
-  мерзім  сайын  қайталанатын,  оның  негізінде  қатқа  берілген  жиілік  пен 
амплитудасы  бар  гармоникалық  әсер  ету  жатыр.  Бұл  ретте  бір  сеанс  ішінде 
импульс,  жиілік  және  ұңғымалау  әдісі  ӛзгермейді,  бірақ  әсер  ету 
сипаттамасының  басқа  сеансында  ӛзгеруі  мүмкін.  Тек  діріл-сейсмикалық 
әдістер аталған қасиеттерге ие. 
Жіктеудің  соңғы  белгісі  -  «қолдану  шарты».  Бұл  белгі  үш  әр  түрлілікті 
ұсынады: 
-  беттік  әдіс,  үстіңгі  бетпен  жұмыс  жүргізу  кезінде  пайдаланылады.  Бұл 
әдісті  сейсмикалық,  жарылысты,  дара  деп  жіктеуге  болады.  Бұл  ретте  қозған 
толқындар  бойлық  және  кӛлденең  бағытта  массивке  айналады.  Әдіс 
салыстырмалы түрдегі аз тереңдікте жатқан қат мониторингісі үшін ұсынылуы 
мүмкін; 
- ұңғымалау әдісі тік және кӛлбеу жағдайда ұңғымада мониторинг жүргізу 
кезінде  пайдаланылады.  Толқынның  қозуы  бойлық  және кӛлденең бағытта екі 
жарты  кеңістікте  ӛтеді.  Тік  түсетін  қаттарды  зондылау  кезінде  осы  әдіс 
барынша тиімді; 
-  тереңдік  (шахталық)  әдіс  қолданыстағы  кен  қазбасында  берілген 
тереңдікте  кӛздердің  орналасуына  негізделген.  Сигналдардың  қозуы  бойлық 
және  кӛлденең  бағытта  екі  жарты  кеңістікте  ӛтеді.  Бұл  әдіс  әмбебап  болып 
табылады,  тек  кӛмір-тау  жыныстары  қаттарының  тектоникалық  жағдайының 
мониторингісі  үшін  ғана  емес,  сонымен  қатар  Жердің  терең  сәуле  түсіруімен 
байланысты  технологиялық  процестерді  ӛткізу  үшін  қолданылады.  Жоғарыда 
аталған  әдістерге  қосымша  геологиялық  бұзушылықты  дер  кезінде  жобалау 
бірқатар маңызды міндеттерді шешуге мүмкіндік береді: 

ӛндірістік  бағдарламаларды  (тау-кен  жұмыстарын  жоспарлау) 
оңтайландыру 
нәтижесінде 
шахта 
алабы 
учаскелерінің 
анықталған 
бұзушылықтарын  ӛңдеу  кезінде  кӛмірді  ӛндіруді  ұлғайтуға  немесе 
тұрақтандыруға; 
-  жабдықтардың  тұрып  қалу  мен  жұмыс  уақытын  қысқарту  салдарынан 
еңбек ӛнімділігін арттыруға (жедел қуатты резерв құру); 
- ӛндірілетін кӛмірдің сапасын арттыруға; 

 
 24 
 
-  тау-кен  қазбаларын  жүргізумен,  үстеме  жұмысқа  тӛлеу,  айыппұл  тӛлеу, 
сонымен қатар сандық анықтауға жатпайтын ӛндірістік-шаруашылық қызметтің 
басқа  факторлармен  байланысты  ӛндірістік  емес  шығындарды  азайтуға 
(шешімдерді қабылдау және басқару сапасын арттыру, еңбекті ұйымдастыруды 
жақсарту және т.б.). 
Қазіргі  кезде  оның  сейсмикалық  сәуле  түсірумен  негізделген  тау-кен 
массивін  жобалаудың  бірқатар  әдістері  қолданылады  [39,  40].  Осы  әдістерді 
талдау  жобалаудың  сенімділігін  маңызды  шамада  азайтатын  бірқатар 
кемшіліктер  бар  екенін  кӛрсетеді.  Бұл  забой  ауданы  және  тереңдігі  бойынша  
массивтің 
физикалық-механикалық 
қасиеттердің 
біртекті 
еместігімен 
байланысты.  Бұл  ретте  сейсмикалық  толқындардың  шағылысуы  әртүрлі 
қарқындылықпен  және  оларды  тіркеу  кезінде  маңызды  қателіктермен  жүзеге 
асырылады. 
Ғылыми тұрғыдан ең бірінші жоспарда атап кӛрсетілгендерге байланысты 
практикалық  кӛзқарас  тұрғысынан  кӛмір  қатында  сейсмикалық  сигналдарды 
қоздырудың  жаңа  тәсілдері  мен  құралдары  базасында  жобалау  әдісін  әзірлеу 
жатады.  Бұл  ретте  массивтің  сәулесін  түсіру  процесінің  тиімділігін  арттыру 
үшін мыналар қажет: 
-  тазарту  забойының  барлық  ауданы  бойынша  кӛмір  қатын  сейсмикалық 
импульспен ӛңдеуді жүргізу; 
-  импульсты  қоздыру  құралдары  ретінде  бір  реттік  және  мерзім  сайын 
қайталанатын  сигнал  уақыты  бойынша  іске  асырылатын  діріл  және  лүпілдеу 
механизмдерін пайдалану; 
-  импульстың  әртүрлі  пішінін,  амплитуданың,  жиіліктің  және  импульсты 
ұңғымалаудың қалыпты әрі тәуелсіз ӛзгерістерін қамтамасыз ету. 
Жоғарыда  келтірілген  талаптар  негізінде  олардың  бұзушылығын  жобалау 
үшін  кӛмір  жынысты  массивтің  сейсмика-акустикалық  зерттеудің  бейімдеу 
әдісі ұсынылады. Әдіс келесілерден тұрады (1.2-суретіне сәйкес). 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.2-сурет – Тау жыныстары массивіне діріл-сейсмикалық әсер етудің 
құрылымдық сұлбасы   
 
Сейсмикалық  кӛздің  атқарушы  органы  (АО)  энергия  кӛздерінен  (ЭК) 
энергия алуға мүмкіндік береді және басқару органының (БО) режиміне сәйкес 
жұмыс  істейді.  Режим  импульс  генераторымен  (ИГ)  және  сигнал 
күшейткіштерімен  (СК) беріледі. ИО алынған сигнал пішіні бойынша әртүрлі 
кӛмір  қатынан  сейсмикалық  сигналдардың  кезектесуі  бойынша  забойға 

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал