Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технических основ создания технологии микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород при разработке месторождений твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях.

Номер контракта: 14.604.21.0047

Руководитель: Курленя Михаил Владимирович

Должность руководителя: и.о.директора

Докладчик: Тимонин Владимир Владимирович, заведующий лабораторией

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
микросейсмический мониторинг, геодинамические процессы, подземная разработка, месторождения твердых полезных ископаемых, контроль разработки, алгоритмы цифровой обработки данных, программное обеспечение

Цель проекта:
Проект направлен на создание эффективных технологических и технических решений и ком-плекса аппаратно-программных средств микросейсмического мониторинга, включая методы локации микросейсмических событий, оценки энергетических параметров геодинамических явлений в массиве горных пород, решения прямых задач сейсмики в анизотропных средах. Цель реализуемого проекта - разработка научно-технических основ технологии микросейсми-ческого мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород для повышения безопас-ности и эффективности подземной разработки месторождений твердых полезных ископаемых.

Основные планируемые результаты проекта:
Ожидаемые научные и научно-технические результаты выполнения проекта:
1) Алгоритм ускоренного решения прямых динамических задач сейсмики в анизотропных средах при локации микросейсмических событий, генерируемых геодинамическими процессами техногенного происхождения при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых.
2) Алгоритм локации и оценки геометрических параметров зон развития геодинамических процессов в массиве горных пород при подземной добыче твердых полезных ископаемых.
3) Алгоритм оценки энергетических и кинематических параметров (смещение в пространстве с течением времени) зон развития геодинамических процессов в массиве горных пород.
4) Результаты численных и экспериментальных исследований методических и программных средств микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород при разработке месторождений твердых полезных ископаемых;
5) Эскизное программное обеспечение микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород при разработке месторождений твердых полезных ископаемых.
6) Методика микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород при разработке месторождений твердых полезных ископаемых.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В качестве конечного продукта выступает комплекс аппаратных и програмных средств микросейсмического мониторинга геодинамических процессов, включая эскизные конструкторскую и программную документации.
Новизна работы состоит в комплексном решении технических и методических вопросов; в создании и исследовании прототипа аппаратно-программного комплекса микросейсмического мониторинга, ориентированного на решение задач подземной разработки месторождений твердых полезных ископаемых в анизотропных массивах горных пород при использовании комбинированных (наземных и подземных) высокочувствительных систем наблюдения; в создании способа контроля геодинамических явлений по изменению скоростной анизотропии горных пород, определяемой по результатам анализ волновых полей от источников микросейсмических событий.
Полученные на этапе прототипы результаты и решения соответствует мировым тенденциям развития методов и средств микросейсмического мониторинга для оценки сейсмической опасности и анализа устойчивости массива горных пород, контроля фильтрационных процессов, контроля и оптимизации гидроразрыва продуктивных пластов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения – микросейсмический мониторинг состояния подземной разработки месторождений полезных ископаемых, отдельных технологических операций, а также техногенных и природных геодинамических процессов в горных породах для повышения эффективности и безопасности ведения горных работ.
Планируется использование ожидаемых результатов ПНИ для выполнения ОКР по разработке коммерческой версии программного обеспечения и других компонент технологии микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород, в т.ч. регламента по применению разрабатываемой технологии с использованием отечественного промышленного сейсмического оборудования для решения вопросов повышения безопасности и эффективности подземной разработки месторождений полезных ископаемых.
Ожидаемые результаты создают также основу для выполнения дальнейших исследований в области дистанционного контроля геодинамических процессов, а также в направлении создания высокопроизводительных математических алгоритмов обработки микросейсмических данных.
К возможным потребителям результатов проекта относятся горнодобывающие предприятия; научно-исследовательские организации, занимающиеся обработкой данных геофизических исследований и разработкой специализированного программного обеспечения таких исследований. Возможность использования результатов проведенных исследований на предприятиях горнопромышленного комплекса обуславливается все большим вниманием к безопасности подземных горных работ. Разработанные алгоритмы обработки помогут в локализации микросейсмических событий в объеме горного массива с помощью отечественного комплекса телеметрической аппаратуры, которая не уступает по характеристикам зарубежным аналогам и превосходит их в соотношении цена/качество.
Практическое применение результатов выполнения проекта позволит повысить эффективность и безопасность подземной разработки месторождений твердых полезных ископаемых за счет дистанционного обнаружения, оценки параметров и мониторинга протяженных, геодинамически активных участков массива горных пород, выведенных из термодинамического равновесия природными и/или техногенными процессами.

Текущие результаты проекта:
Проведены численное моделирование сейсмических волн в упругих средах, возбуждаемых микросейсмическими источниками различного типа, моделирование микросейсмического излучения областью проявления геодинамических событий, анализ влияния анизотропии на результаты обработки данных микросейсмического мониторинга. Показано, что для задач локации микросейсмических событий на основе корреляционных алгоритмов выделения сигналов и решения обратных кинематических задач системы микросейсмических наблюдений должны быть дополнены приемными антеннами, расположенными на удалении от области проявлений геодинамических событий.
Предложен способ обработки данных микросейсмического мониторинга, который обеспечивает локализацию гипоцентров событий с одновременным определением параметров слоистой азимутально-анизотропной скоростной модели массива горных пород. Экспериментально показано, что неучет анизотропии при мониторинге гидроразрыва горных пород приводит к смещению пространственной локализации трещины относительно истинного ее положения и к ошибкам определения радиуса трещины.
Разработаны технологические принципы и решения сбора микросейсмических данных в условиях подземной разработки твердых полезных ископаемых на основе использования промышленных аппаратных телеметрических сейсмических комплексов модульного исполнения.
В ходе выполнения проекта разработана математическая модель микросейсмического мониторинга геодинамических процессов при подземной разработке твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях, выполнены теоретические исследования и оптимизация создаваемых технологических, аппаратурных и программных решений.
Разработаны аппаратные и программные средства микросейсмического мониторинга геодинамических процессов, включая эскизные конструкторскую и программную документации. Разработан скважинный сейсмический датчик, обеспечивающий оперативную установку и закрепление трехкомпонентных сейсмических приемников в шпуры диаметром 48–76 мм глубиной до 7 м.
Разработана программа и методики испытаний аппаратных и программных средств экспериментального образца аппаратно-программного комплекса микросейсмического мониторинга геодинамических процессов в массиве горных пород.
Выполнены численные расчеты сейсмических полей и получены синтетические сейсмограммы микросейсмического шума в приемной антенне, а также микросейсмических событий генерируемых деформационными процессами и фильтрационными потоками.