Спектральная характеристика микросейсмического излучения углепородных массивов Донбасса

  • Александр Александрович Глухов Республиканский академический научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики, геофизики и маркшейдер-ского дела (РАНИМИ), Донецк, РФ https://orcid.org/0000-0001-9816-5628
Ключевые слова: микросейсмическое излучение, микросейсмический мониторинг, метод сейсмического зондирования, зоны трещиноватости, программное обеспечение, спектральные характеристики, спектральные отношения

Аннотация

Введение: в данной статье рассмотрен вопрос о характерных спектрах микросейсмического излучения, зарегистрированного в результате мониторинговых исследований в посёлке Объединённый (г. Макеевка, ДНР), расположенном над полем шахты «Калиновская-Восточная». Рассмотрены результаты анализа амплитудно-частотных характеристик микросейсмического излучения и выполнена оценка возможности их использования для прогноза строения верхней части геологического разреза.

Методика исследований: включала анализ спектральных характеристик микросейсмического излучения. Оценка распределения плотности пород по глубине выполнялась на основе предположения о связи амплитуды и частоты фундаментальной моды волны Рэлея с глубиной залегания породы и ее плотностью.

Результаты и их обсуждение: в результате исследований установлено, что распределения амплитуды микросейсмического излучения по глубине отличаются в зависимости о того, какие компоненты микросейсмического излучения и в какое время суток используются. Установлено, что спектральная характеристика микросейсмического излучения вблизи крупного надвига, сопровождаемого значительными зонами трещиноватости, существенно отличается от регистрируемой на ненарушенных участках. Сделано предположение, что зона надвига при ведении горных работ ввиду перераспределения напряжений становится областью активизации микросейсмических событий, связанных с образованием и ростом трещин. Получены спектральные отношения усредненных ночных, а также дневных спектров за длительный период времени. Установлено отличие структуры спектральных отношений в зоне влияния надвига от структур спектральных отношений в зонах без тектонических нарушений.

Заключение: таким образом, результаты исследований показали, что в условиях застроенных территорий с высоким уровнем промышленности, подход, базирующийся на связи амплитуды и частоты фундаментальной моды волны Рэлея с глубиной залегания породы и ее плотностью требует методической доработки. Анализ спектральных характеристик микросейсмического излучения может быть использован для обнаружения областей трещиноватости породного массива, связанных с зонами влияния тектонических нарушений.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Александр Александрович Глухов, Республиканский академический научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики, геофизики и маркшейдер-ского дела (РАНИМИ), Донецк, РФ

д.тех.н., ст.н.с., зам. директора по научной работе

Литература

Gorbatikov A. V. Vozmozhnost' ocenki parametrov geologicheskikh ob"ektov na osnove ispol'zovaniya fonovogo mikrosejsmicheskogo polya. Rezul'taty ehksperimental'nykh issledovanij i modelirovanie [The possibility of estimating the parameters of geological objects based on the use of a background microseismic field. Results of experimental studies and modeling]. Sovremennye metody obrabotki i interpretacii sejsmologicheskikh dannykh − Modern methods of processing and interpretation of seismological data, 2006, pp. 66−71 (In Russ)
2. Gorbatikov A. V., Stepanova M. Yu., Korablev G. E. Zakonomernosti formirovaniya mikrosejsmicheskogo polya pod vliyaniem lokal'nykh geologicheskikh neodnorodnostej i zondirovanie s pomoshch'yu mikrosejsm [Regularities of the formation of a microseismic field under the influence of local geological inhomogeneities and sounding using microseisms]. Fizika Zemli − Physics of the Earth, 2008, no. 7, pp. 66−84 (In Russ.)
3. Pupatenko V. V., Ryabinkin K. S. Stroenie razlomnykh zon yugo-zapadnoj chasti Sredneamurskogo osadochnogo bassejna (Priamur'e) po dannym mikrosejsmicheskikh zondirovanij [The structure of fault zones in the southwestern part of the Middle Amur sedimentary basin (Amur region) according to microseismic sounding data]. Vestnik Severo-Vostochnogo nauchnogo centra DVO RAN − Proceedings of Northeastern Scientific Center FEB RAS, 2022, no. 4, pp. 3–9 (In Russ)
4. Orlov V. A. Opyt ispol'zovaniya mikrosejsmicheskogo shuma dlya resheniya geologicheskikh zadach v usloviyakh platformy na primere voronezhskogo kristallicheskogo massiva [Experience of using microseismic noise to solve geological problems in the conditions of the platform on the example of the Voronezh crystal massif]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya. – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2011, no. 1, pp. 183−192 (In Russ)
5. Sharapov I. R., Feofilov S. A. Nazemnye passivnye mikrosejsmicheskie monitoringi pri izuchenii, razrabotke i ehkspluatacii nedr v neftegazovoj i gornodobyvayushchej otraslyakh [Terrestrial passive microseismic monitoring and in the study, development and exploitation of subsurface resources in the oil and gas and mining industries]. Pribory i sistemy razvedochnoj geofiziki − Instruments and systems of exploration geophysics, 2021, no. 3, pp. 10−19 (In Russ)
6. Gorbatikov A. V. Primery prakticheskogo oprobovaniya metoda mikrosejsmicheskogo zondirovaniya v interesakh izucheniya, razvedki i razrabotki mestorozhdenij uglevodorodov [Examples of practical testing of the microseismic sounding method in the interests of studying, exploration and development of hydrocarbon deposits]. Novye vyzovy fundamental'noj i prikladnoj geologii nefti i gaza − XXI vek: materialy konferencii [New challenges of fundamental and applied geology of oil and gas − XXI century: coll. art. conference], Novosibirsk publ., 2021, pp. 240−243 (In Russ)
7. Lin Tian, Yunxing Cao, Shimin Liu, Bin Shi, Jianzhong Liu, Derek Elsworth Coalbed methane reservoir fracture evaluation through the novel passive microseismic survey and its implications on permeable and gas production. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, vol. 76, pp. 1−10
8. Antsiferov A. V., Tumanov V. V., Novgorodtseva L. A., Antsiferov V. A., Borodin D. S. Vozmozhnosti obnaruzheniya treshchinovatykh gazonasyshchenykh zon na shakhtnykh polyakh s ispol'zovaniem mikrosejsm [Possibilities of detecting fractured gas-saturated zones in mine fields using microseisms]. Trudy RANIMI [The work of the Transactions of RАNIMI], Donetsk: RANIMI publ., 2023, no. 20−21 (35−36), pp. 101−111 (In Russ)
9. Gorbatikov A. V., Rogozhin E. A., Stepanova M. Yu., Zinoviev I. A., Turchkov A. M., Babayan A. D., Andreeva N. V. Opyt primeneniya metoda mikrosejsmicheskogo zondirovaniya v inzhenerno-geologicheskikh izyskaniyakh na territorii novomoskovskogo administrativnogo okruga g. Moskvy [Experience of using the microseismic sounding method in engineering and geological surveys on the territory of the Novomoskovsky administrative district of Moscow]. Sejsmicheskie tekhnologiI−2017 [Seismic technologies – 2017: coll. art. conference], Moscow: MSU publ., 2017, pp. 227−230 (In Russ)
10. Abudeif A. M. Fat-Helbary R. E., Mohammed M. A., El-Khashab H. M., Masoud M. M. Estimation of the Sute Effect Using Microtremor Technique at New Akhmim City, Akhmim, Sohag, Egipt. Russian Geology and Geophysics, 2019, vol. 60, pp. 231−239
11. Sung-Woo Moon Palanidoss Subramaniam, Yunhuo Zhang, Ganapathiraman Vinoth, Taeseo Ku.Bedrock depth evaluation using microtremor measurement: empirical guidelines at weathered granite formation in Singapore. Journal of Applied Geophysics, 2019, vol. 171, pp. 1−9
12. Hung Nguyen-Tien Phuong Nguyen-Hong, Minh Nguyen-Le,Lin Che-Min, Nguyen Tran-Auyen Pham-The, DuongNguyen-Van. Establishment of the correlation between the near-surface sedimentary thickness and the microtremor dominant frequency in the Hanoi area. Vietnam Journal of Earth Sciences, 2022, vol. 45(1), pp. 49−66
13. Pupatenko V. V. Ob ocenkakh tochnosti metoda mikrosejsmicheskogo zondirovaniya [On estimates of the accuracy of the microseismic sensing method]. Regional'nye problem − Regional problems, 2022, vol. 25, no. 3, pp. 91−93 (In Russ)
14. Davydov V. A. Maloglubinnoe sejsmicheskoe zondirovanie na osnove izucheniya ehlliptichnosti mikrosejsm [Shallow seismic sounding based on the study of ellipticity of microseisms]. Georesursy − Georesources, 2019, vol. 21, no. 1, pp. 78−85 (In Russ)
15. Zhang, Y., Liu, X. Q., Song, L. W., Dong, H. L. Microseismic event detection based on multiscale detection convolutional neural network. Journal of Seismic Exploration, 2023, vol. 32, pp. 455−477
16. Volkova T. P., Repina K. V., Petrova A. A. Ocenka geodinamicheskoj aktivnosti razlomov polya shakhty «Kalinovskaya-VostochnaYA» [Assessment of geodynamic activity of faults in the Kalinovskaya-Vostochnaya mine field]. Trudy RANIMI [The work of the Transactions of RАNIMI], Donetsk: RANIMI publ., 2024, vol. 1(39), pp. 78−93 (In Russ)
17. Martynov G. P., Tumanov V. V., Gritsaenko A. Yu., Borodin D. S. Analiz passivnykh i aktivnykh sejsmicheskikh nablyudenij na pole shakhty «Kalinovskaya-VostochnaYA» [Analysis of passive and active seismic observations in the field of the Kalinovskaya-Vostochnaya mine]. Trudy RANIMI [The work of the Transactions of RАNIMI], Donetsk: RANIMI publ., 2024, no. 3(41), pp. 232–245 (In Russ)
18. Antsiferov A. V., Glukhov A. A., Kamburova L. A. O rezul'tatakh analiza dannykh mikrosejsmicheskogo monitoringa ugleporodnogo massiva [On the results of data analysis of microseismic monitoring of the carboniferous massif]. Gornyj zhurnal − Mining Journal, 2025, no. 3, pp. 35−40 (In Russ)
19. Antsiferov A. V., Glukhov A. A., Tumanov V. V., Novgorodtseva L. A. O programmnom komplekse obrabotki rezul'tatov mikrosejsmicheskogo monitoringa ugleporodnykh massivov [On the software package for processing the results of microseismic monitoring of carboniferous massifs]. Fundamental'nye i prikladnye voprosy gornykh nauk − Fundamental and applied issues of mining Sciences, 2023, vol. 10, no. 1, pp. 15−22 (In Russ)
20. Butyrin P. G. Cifrovoj sejsmicheskij registrator «Ermak-5». Pyat' let razvitiya [Digital seismic recorder Ermak-5. Five years of development]. Rossijskij sejsmologicheskij zhurnal − Russian Seismological Journal, 2021, vol 3, no. 3, pp. 84–94 (In Russ)
21. Yanovskaya T. B. K teorii metoda mikrosejsmicheskogo zondirovaniya [On the theory of the microseismic sounding method]. Fizika Zemli − Physics of the Earth, 2017, no. 6, pp. 18−23 (In Russ)
22. Dolgov P. V., Polyanina G. D., Zemskov A. N. Metody prognoza i predotvrashcheniya gazodinamicheskikh yavlenij v kalijnykh rudnikakh [Methods of forecasting and prevention of gas dynamic phenomena in potash mines]. Alma-Ata: Nauka publ., 1987, 176 p. (In Russ)
23. Malovichko A. A., Malovichko D. A. Izuchenie kharakteristik nizkochastotnykh voln pri sejsmicheskom monitoringe v narushennom solyanom massive [Studying the characteristics of low-frequency waves during seismic monitoring in a disturbed salt massif]. Gornaya geofizika [Mining Geophysics; coll. art. conference], Saint Petersburg; VNIMI publ., 1988, pp. 152−151 (In Russ)
24. Malovichko A.A., Diaghilev R.A., Shulakov D.Yu., Kustov A.K. Monitoring tekhnogennoj sejsmichnosti na rudnikakh i shakhtakh Zapadnogo Urala [Monitoring of technogenic seismicity in mines and mines of the Western Urals]. Gornaya geofizika [Mining Geophysics; coll. art. conference], Saint Petersburg; VNIMI publ., 1988, pp. 147−151 (In Russ)
25. Nakamura Y. A Method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Institute, 1989, vol. 30, no. 1, pp. 25−33.
Опубликован
2025-12-31
Как цитировать
Глухов, А. А. (2025). Спектральная характеристика микросейсмического излучения углепородных массивов Донбасса. Вестник ВГУ. Серия: Геология, (4), 59-68. https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2025/4/59-68
Раздел
Геофизика