Description:

"Как сейсморазведка помогла изменить угольную промышленность в Китае. How seismic has helped to change coal mining in China Цао Пу1 и Ву Хицун2 (Zhao Pu1 and Wu Xizun2) Уголь - основной источник энергии в Китае и на него приходится свыше 65% от всего потребления энергии страной. Китай находится на первом месте в мире по добыче угля и на третьем по запасам. В геологических отчетах, использовавшихся для проектирования и разработки угольных шахт в прошлом (до 1991 года), большое количество шахт эксплуатировались без проведения сейсмической съемки. Такие отчеты не отвечают современным стандартам, необходимым для проведения проектирования и разработки шахт. Из-за невысокой точности геологических отчетов несколько проектов разработки оказались нереализуемыми. Некоторые штольни и шахты были затоплены, когда неожиданно обнаруживалась новая геологическая структура. Принимая во внимание огромные экономические потери, причиной которых являются геологические неопределенности, а также потенциально высокое разрешение, которое могут предоставить сейсмические технологии, Национальная Энергетическая Инвестиционная Корпорация в 1991 году издала программный документ (No.612). В нем говорится, что перед началом любого планирования или разработки угольной шахты на месте требуется провести сейсмическую съемку. Ведение горных работ без предварительного сейсмического отчета было запрещено. Введение новых нормативов способствовало использованию высокоразрешающих сейсмических съемок при строительстве и разработке угольных шахт. Это ознаменовало новый этап в истории угольной промышленности в Китае. Рисунок 1 Разлом на разрезе (сверху) и временной слайс (снизу) С 1991 по 1993 год проводилась только 2D сейсмика. Однако вскоре выяснилось, что геологические отчеты, использующие информацию 2D сейсмики, не в полной мере отвечают требованиям, необходимым для разработки и эксплуатации угольных шахт. Первая 3D съемка была проведена на территории угольной шахты Хиекаиао (Xieqiao) по заказу Горного Бюро Хуай (Huai Nan Bureau of Mining) в 1993 году. С тех пор 3D съемка быстрыми темпами стала осваиваться угольной промышленностью Китая. К настоящему моменту на 3D работы приходится до 95% от всех сейсмических работ в угольной отрасли, в то время как на 2D лишь 5%. К концу октября 2003 года было завершено 350 проектов сейсмических 3D съемок, покрывающих в общей сложности 600 км². Было показано, что сейсмика дает возможность обнаруживать до 85% разломов со смещением больше 5 м и колонн обрушения диаметром более 20 м. Детализированные геологические результаты сыграли важную роль в оптимизации планирования шахт. Помимо этого, они смогут продлить эксплуатационный срок шахты, повышая безопасность работы в ней и принести значительные экономические выгоды угольным компаниям Китая. Рисунок 2 На горизонтальном слайсе отображен разлом с большим смещением (более 30 м) и с маленьким смещением (менее 30 м). Рисунок 3 Вид небольшого разлома на разрезе Zhao Pu, E-mail: zgmtdzzj_kcc@cnacg.com Wu Xizun, E-mail: zgmtdzzj_kcc@cnacg.com Для проведения 3D сейсмической съемки на уголь в различных условиях и улучшения ее разрешенности была разработана новая методика и аппаратура измерений. Методика уровня грунтовых вод, а в известняках в горных районах на глубине не менее 2 м, заключала в себе использование современного программного обеспечения для оптимизации планирования и разработки шахты и улучшение разрешенности сейсмических наблюдений. При работах особое внимание было обращено на то, чтобы заряды размещались ниже разработанной новой методики и аппаратура измерений. Методика уровня грунтовых вод, а в известняках в горных районах на глубине не менее 2 м, заключала в себе использование современного программного обеспечения для оптимизации планирования и разработки шахты и улучшение разрешенности сейсмических наблюдений. Последнее время исследовательская программа направлена на развитие технологии полного цикла обработки в вычислительных центрах таких, как Исследовательский институт Угольной Разведочной Геофизики. Там разрабатываются и изучаются методы обработки 3D данных и методы коррекции статики в сложных районах. Кроме того, улучшается точность интерпретации сейсмической съемки для угольных задач, когда применяют метод комплексной интерпретации, объединяющий разрез, плоскость и объем. Интерпретация выполняется совместно инженерами из разведочных компаний, имеющих большой опыт работы в геофизике и хорошо знакомых с сейсмическими технологиями, и экспертами из горнодобывающей отрасли, обладающими знаниями по геологии и ведению горных работ, включая локальную геологическую информацию о районе проведения сейсмических работ. Общеизвестно, что вся необходимая информация из любых исходных геологических отчетов и опыта ведения горных работ должна быть использована на всех этапах сейсмической работы: проектирования, обработки и интерпретации. Сейсмическое изучение районов угольных шахт позволит решить большое число геологических проблем. Рисунок 5 Колонна обрушения на временном разрезе Рисунок 6 Колонна обрушения на горизонтальном слайсе (слева) и временном слайсе (справа) Рисунок 7 Области, не содержащие угля, на разрезе Рисунок 8 Области, не содержащие угля, на горизонтальном слайсе Рисунок 9 Вид штольни на разрезе Рисунок 10 Подземная река на разрезе (сверху слева), временной слайс (сверху справа) и разрез (внизу) Рисунок 11 В соответствии с отчетом 1987 года забой 1 и забой 3 были размещены в зоне разломов. При прокладке штольня было неожиданно встречено несколько разломов. Сейсмическая съемка может быть использована для выявления колонн обрушения. Очень много подобного рода структур находится в шахтах в районе провинции Шанкци (Shanxi), что представляет очень серьезную проблему для разработки шахты. В 1996 году она была решена с помощью использования 3D сейсмической съемки. Проявления колонн обрушения на временных разрезах вы можете увидеть на рисунке 5, а их проявление на временных и горизонтальных слайсах показано на рисунке 6. Сейсмическая съемка может также способствовать поиску участков, из которых был извлечен уголь. После извлечения угля на поверхность на сейсмическом разрезе пропадают явные отражения, отвечающие за угольные пласты (Рисунок 7). Кроме того, мы можем использовать горизонтальный слайс для оконтуривания областей, не содержащих угля (Рисунок 8). C помощью сейсмики могут быть определены старые туннели. Так, к примеру, был обнаружен туннель размером 3x3 м, который отчетливо виден на временном и горизонтальном слайсах (Рисунок 9). Другим применением сейсмики может являться поиск и картирование подземных рек, вымывающих уголь. Степень эрозии может быть выявлена на временных разрезах и слайсах, а зоны эрозии определяются по горизонтальным слайсам (Рисунок 10). Таким образом, сейсморазведка оказывает значительное влияние на угольные компании в Китае, позволяя им применять полученную геологическую информацию при проектировании, строительстве и эксплуатации шахт. Среди возможностей использования определение малоамплитудных разломов и картирование колонн обрушения и районов старых шахт для облегчения эксплуатации шахт и повышения безопасности. Классическим примером является угольная шахта Ченсилоу (Chensilou), где в 1993 году была проведена сейсмическая съемка. В геологическом отчете 1987 года, не учитывающем данные сейсморазведки, было выделено лишь два разлома в данном районе. По словам представителей угольных компаний за последние семь лет благодаря 3D сейсморазведке они увеличили добычу до RMB 640.51 миллионов юаней, с уплатой налогов в размере RMB 83.24 миллионов юаней и чистой прибылью RMB 109.82 миллиона юаней. Были предотвращены потенциальные потери в размере RMB 0.252 миллиардов юаней, а подсчетные запасы угля в шахтах возросли до 208 миллионов тонн. Четвертая угольная шахта Yangquan Mine Bureau скорректировала свой первоначальный проектный план разработки в соответствии с отчетом по данным 3D сейсмической съемки. Простирание было изменено с направления юг-север на восток-запад во избежание встречи с колонной обрушения. Ежегодная добыча была изменена с 1.2 миллиона тонн до 900.000 тонн, что в результате сохранило инвестиции в объеме RMB 30 млн. юаней. Выводы Было показано, что 3D сейсмические наблюдения - лучший способ решения геологических проблем в угольных шахтах в Китае, что было доказано успехами в этой области. С помощью сейсморазведки можно детально изучать геологические структуры такие как малоамплитудные разломы, колонны обрушения, области выработки в шахтах и зоны затопления. Геологические отчеты, не содержащие данные сейсмических наблюдений, недостоверны и рискованны для проектирования и разработки угольных шахт. Отчеты, содержащие помимо геологических исследований сейсмическую информацию, намного больше соответствуют реальным геологическим структурами и, следовательно, значительно надежнее. С 1991 года сотни отчетов с сейсмическими данными использовались для проектирования и эксплуатации угольных шахт, что благоприятствовало экономическому развитию угольной промышленности в Китае." Ключевые слова: xizun, миллиард юань, отчёт, сейсморазведка, угольный шахта, rmb, геологический, компания, уголь, миллион, соответствие, слайс, отрасль, разведочный, область, обрушение, эксплуатация, наблюдение, break февраль, временной разрез, информация, использовать, размер, находиться, отчет, pu, юань, eage, разработка угольный, показанный, показать, collection, съёмка, zhao, исследовательский, съемка, зона, геофизик, потеря, экономический, необходимый, горизонтальный, отвечать, mining, угольный, изменить, угольный отрасль, china, рисунок разлом, институт, сейсмический, забой, колонна, район, проведение, временной слайс, структура, разлом выделенный, сейсмический съёмка, горизонтальный слайс, проектирование, технический статья, разлом смещение, papers, провести, обработка, проведение сейсмический, колонна обрушение, coal mining, китай, горный, seismic, cnacg, использованный, результат, технология, смещение, использование, coal, значительный, слайс рисунок, сейсмический съемка, содержащий уголь, ведение, рисунок, временной, технический, миллиард, сейсмический наблюдение, геологический отчёт, разлом, разработка, сейсмик, интерпретация, wu, штольня, потенциальный, статья, шахта, измененный, break, дать, rmb миллиард, разрез, определение, выявленный, добыча, сверху, разрез рисунок, февраль, планирование, содержать, проект