СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Советский патент 1994 года по МПК G01V1/135 

Изобретение относится к сейсмической разведке, а именно к способам возбуждения продольных и поперечных волн при помощи импульсных источников.

Целью изобретения является повышение информативности многоволновой сейсморазведки путем увеличения интенсивности поперечных волн.

Способ поясняется чертежом, на котором обозначены поверхность грунта 1, поверхность наклонной выработки 2, опорная плита 3, реактивный двигатель 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Если заданное направление передачи усилия по отношению к горизонтальной поверхности грунта 1 составляет 0^о (касательное воздействие), то на поверхности грунта готовят выработку 2 с двумя плоскими стенками, имеющими наклон 45^о по отношению к горизонту (см. герб.). Площадь каждой стенки равна площади опорной плиты 3. На плоскую наклонную стенку выработки 2 устанавливают опорную плиту 3, обеспечивая плотный контакт днища плиты 3 с плоскостью стенки.

На плиту устанавливают энергетический блок, например импульсный реактивный двигатель (ИРД) 4 твердого топлива и ориентируют продольную ось корпуса двигателя под углом 45^о к поверхности плиты.

Таким образом, при срабатывании реактивного двигателя достигается передача касательного усилия на грунт (0^о к горизонту).

Дальнейшее увеличение угла наклона стенки выработки с 45 до 90^о увеличивает трудоемкость работ, а величина энергии поперечных волн при тех же размерах заряда не возрастает, так как проекция силового воздействия на грунт максимальна (F₃ = F_x cos 0^o).

Максимальный угол наклона стенки не может быть меньше 45^о, поскольку потребуется уменьшение угла передачи воздействия по отношению к плите, который не должен быть меньше 45^о во избежании опрокидывания установки.

Технология работ предусматривает также производство нескольких наклонных воздействий на грунт под углами от 0 до 45^о на каждом пикете. Выполнение воздействия под углом 0^о к поверхности грунта производится как описано выше, а для выполнения воздействия под углом 45^о силовой блок ориентируется перпендикулярно плите (90^о) без изменения положения плиты на стенке горной выработки.

При наклонной оси ИРД от 45 до 90^о к плите достигается любой из углов передачи усилия по отношению к поверхности грунта в пределах диапазона 0-45^о. В частности при угле между осью ИРД и плитой, равном 60^о угол с поверхностью земли составляет 15^о.

Увеличение угла наклона оси ИРД по отношению к плите свыше 90^о приводит к тому, что усилие передается на грунт под углом более 45^о. В этом случае энергия возбуждаемых поперечных волн настолько незначительна, что весь способ следует относить к известным способам возбуждения продольных волн.

В случае, когда заданный угол передачи усилия по отношению к поверхности грунта равен 45^о, выполняют выработку с наклонами стенок равными 10^о. Источник устанавливают плитой на наклонную стенку и усилие передают под углом 55^о к плите.

Уменьшение угла наклона выработки до 0^о исключает возможность надежного зацепления плиты и грунта, что при выстреле ведет к проскальзыванию плиты относительно поверхности грунта, а следовательно, энергия упругих колебаний поперечной поляризации резко падает.

Пример выполнения способа.

Учитывая все вышеизложенное следует наиболее предпочтительным считать угол приложения силы по отношению к горизонту близким к 0^о. В этом случае будет создаваться максимальная по интенсивности поперечная SH-волна, а энергия Р-волны будет достаточной, чтобы выделять ее на сейсмограммах.

На горизонтальной поверхности земли 1 подготавливают выработку 2 с двумя плоскими стенками, имеющими наклоны 45^о по отношению к горизонту (см. герб.).

На плоскую наклонную стенку выработки 2 устанавливают опорную плиту 3 источника сейсмических сигналов таким образом, чтобы обеспечивался плотный контакт днища плиты 3 и стенки. Площадь плиты составляет 0,7 м².

На плиту 3 устанавливают энергетический блок - импульсный реактивный двигатель ОП-77, разработанный в Пермском политехническом институте. Продольную ось двигателя ориентируют под углом 45^о к поверхности плиты, им обеспечивают параллельность реактивного двигателя горизонту.

На поверхности земли, вдоль линии, перпендикулярной оси реактивного двигателя ОП-77, устанавливают линейные группы сейсмоприемников СВ-10Ц и СГ-10 и подключают их к сейсмостанции "Прогресс-2" посредством кабеля КЦПВ-74.

В камеру сгорания реактивного двигателя помещают твердотопливный заряд ДГ 4-14/1 массой 4,5 кг, воспламенительный состав ДРП-2 массой 0,2 кг, инициатор МБ-2Н.

По команде оператора сейсмостанции техник-огневик включает взрывмашинку СВМ-2. Импульс тока, проходя через инициатор МБ-2Н, приводит к его срабатыванию. Форс пламени инициатора воспламеняет состав ДРП-2, который поджигает основной заряд твердого топлива ДГ-4. Твердое топливо сгорая образует большое количество раскаленных газов, которые, поднимая давление в камере сгорания реактивного двигателя 4 до 250 МПа, выбрасываются через критическое сечение сопла Лаваля со сверхзвуковой скоростью 2000 м/с и создают реактивную силу тяги 1,2 мн, которая через опорную плиту передается под углом 45^о к поверхности наклонной стенки выработки в течение 0,022 с. При этом угол передачи усилия по отношению к горизонту составляет 0^о, а излучаемая энергия достигает 150 кДж.

После первого воздействия плиту 3 переставляют на противоположную стенку выработки 2, снаряжают реактивный двигатель 4 и производят повторное воздействие под углом 45^о к опорной плите 3 (0^о к горизонту). Записанную сейсмостанцией "Прогресс-2" информацию используют для выделения продольных и поперечных волн по признаку поляризации.

Для селекции Р-волн суммируют сигналы от обоих воздействий после совмещения моментов начала срабатывания, для селекции SH-волн производят вычитание сигнала второго воздействия из первого.

В случае, когда интенсивность продольных волн будет недостаточной для их уверенной селекции, необходимо уменьшить угол наклона стенки выработки или, соответственно увеличить угол передачи силового воздействия на плиту.

Вопрос о достаточном соотношении интенсивностей продольных поперечных волн решается при опытно-методических полевых работах. Там же определяются и оптимальные углы передачи усилия к плите 3 и наклона стенки горной выработки 2.

1. СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, включающий установку на грунт опорной плиты, размещение на плите импульсной силовой установки и передачу наклонного усилия на грунт через плиту, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности многоволновой сейсморазведки путем увеличения интенсивности поперечных волн, опорную плиту устанавливают на наклонную стенку выработки, выполненную с углом наклона 10 - 45^o, а передачу усилия на плиту осуществляют под углами 45 - 90^o. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсное силовое воздействие создается реактивным двигателем.