Способ синхронизации подземных сейсморазведочных работ

Изобретение относится к сейсмической разведке, в частности к способам синхронизации подземных сейсморазведочных работ, и может быть использовано, преимущественно, в горнодобывающей промышленности для определения размеров, формы и структуры пластов залегания полезных ископаемых, например каменноугольных пластов.Известен способ синхронизации подземных сейсморазведочных работ, который обеспечивает требуемую точность синхронизации при сейсморазведке как с источником взрывного типа, так и с источником ударного типа. Согласно этому способу в момент возбуждения сейсмических сигналов формируют отметку времени возбуждения в виде импульса тока, Передний фронт импульса синхронизируют с заданной точностью с фронтом возбуждаемого сейсмического сигнала. Затем сформированную отметку времени передают на приемник сейсмических сигналов. Передачу осуществляют по обходному контуру горных выработок, Запись сейсмических сигналов начинают с момента поступления отметки времени 1.Недостатком указанного способа является то, что его осуществление достаточно трудоемко и требует значительных затрат времени на проведение сейсморазведки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ синхронизации подземных сейсморазведочных работ при просвечивании угольного пласта между двумя выработками, по которому по мере последовательного возбуждения сейсмических сигналов формируют первичную отметку времени в аиде прямоугольного импульса, синхронизованного по переднему фронту с моментом возбуждения сейсмических сигналов, осуществляют излучение рабочего радиоимпульса в толщу горных пород и в точке регистрации сейсмических сигналов формируют из него сигнал вторичной отметки времени, по переднему фронту которого синхронизируют процесс регистрации сейсмических сигналов 2. Однако ввиду постоянного изменения дальности и условий радиосвязи в процессе снятия сейсмических профилей имеет. место существенное разли:ие в уровнях рабочего затухания, а также большие временные задержки радиоимпульсов отметок времени возбуждения в канале радиосвязи, обусловленные относительно низкими скоростями распространения в толще горных пород низкочастотных радиоимпульсов ниже 50 - 100 кГц, как правило, используемых для радиосвязи, например, в горных выработках угольных шахт. Величина временной задержки примерно пропорциональна расстоянию между источником и прием 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ником сейсмических сигналов и может быть сравнима с допустимой погрешностью синхронизации.При этом имеет место нестабильность временных задержек сигналов отметок времени возбуждения в канале связи даже при условии неизменности расстоянии между источником и приемником сейсмических сигналов. Причиной такой нестабильности является разброс значений начальной фазы рабочего радиоимпульса, формируемого асинхронным методом, и в том числе флуктуации начальной фазы, возникающие под действием помех.Все это определяет значительную величину погрешности синхронизации в канале радиосвязи и ее нестабильность, что резко снижает эффективность применения метода многократного накопления, который является практически единственной возможностью получения качеСтвенных сейсмограмм при использовании маломощных источников сейсмических сигналов ударного типа. Таким образом, известный способ синхронизации подземных сейсморазведочных работ не обладает достаточной точностью и надежностью синхронизации, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на основных показателях сейсморазведки: достоверности интерпретации сейсмических профилей, разрешающей способности сейсморазведки по амплитуде выявляемых структурных нарушений, а также реализуемые дальности сейсмического просвечивания,Цель изобретения - повышение точности и надежности синхронизации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу синхронизации подземных сейсморазведочных работ при просвечивании угольного пласта между двумя выработками, по которому по мере последовательного возбуждения сейсмических сигналов формируют первичную отметку времени возбуждения в виде прямоугольного импульса, синхронизированного по переднему фронту с моментом возбуждения сейсмических сигналов, осуществляют излучение рабочего радиоимпульса в толщу горных пород и в точке регистрации сейсмических сигналов формируют из него сигнал вторичной отметки времени, по переднему фронту которого синхронизируют процесс регистрации сейсмических сигналов, прямоугольный импульс передают из точки возбуж дения сейсмических сигналов в точку формирования рабочих радиоимпульсов, находящуюся на кратчайшем расстоянии от места регистрации сейсмических сигналов, преобразуют прямоугольный импульс во вспомогательную последовательность импульсов, делят ее по частоте в целое число раз и излучают в виде поверхностной электромагнитной волны, распространяющейся20 25 На фиг. 1 представлена схема осуществле- З 0 35 40 45 50 55 вдоль исследуемого пласта, принимают ее в месте регистрации сейсмических сигналов, преобразуют в импульсную последовательность, из которой формируют сигнал вторичной отметки времени.Кратность деления частоты вспомогательной последовательности импульсов выбирается из условия2 (И =- ,-+1где Т -период повторения несущего колебания рабочего радиоимпульса;ЬГ - допустимая нестабильность временной задержки принятых отметок времени возбуждения (погрешность синхронизации) 1 дс.1 - целая часть величиныТ В данном выражении даже при Т/л (1 кратность деления не может быть меньшей двух. Последнее гарантирует формирование рабочего радиоим пульса, имеющего практически нулевую начальную фазу. Если Т/Дт, ) 2, то М принимается равным ближайшему округленному целому числу. Целочисленность параметра И непринципиальна, но гарантирует простоту выполнения операции деления частоты. Единица в правой части выражения означает округление величины Т/АС к ближайшему большему целому числу. ния способа; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип способа,Система для осуществления способа содержит исследуемый пласт 1, который просвечивается сейсмическими сигналами 2,между двумя выработками 3 и 4, с помощью перемещаемого источника 5 сейсмических сигналов ударного типа, соедиенненного с формирователем 6 первичной отметки возбуждения сейсмосигналов, который через кабель 7 постоянной длины соединен с передающей аппаратурой 8. В выработке 4 установлена сейсмическая станция 9, соединенная с радиоприемником 10.Радиопередатчик 8 соединен с передающей антенной 11, а радиоприемник - с приемной антенной 12. Антенны выполнены в виде вертикального электрического диполя с концевыми нагрузками в виде заземлителей. Заземлители устраиваются в почве и кровле угольного пласта так, чтобы они охватывали профиль последнего. При таком способе передачи радиаимпульсов исследуемый пласт 1 выполняет роль направляющей линии связи, вдоль которой распространяется поверхностная электромагнитная волна.Диаграмма 13 - сейсмическое колебание 2, возбуждаемое источником ударного типа и используемое в дальнейшем для определения структуры угольного пласта. По переднему фронту этого колебания (момент 5 10 15 времени 1 = О) производят формирование отметок времени возбуждения.Диаграмма 14 - прямоугольный импульс, синхронизированный по переднему фронту с возбуждаемым сейсмическим колебанием и передаваемый с точкй возбуждения сейсмического колебания в точку формирования рабочего радиоимпульса отметки времени возбуждения.Диаграмма 15 - вспомогательная непрерывная последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения, в М раз превышающей частоту несущего колебания рабочего радиоим пульса, В рассматриваемом конкретном примере кратность частот принята минимальной: Х = 2.Диаграмма 16 - вспомогательный радиоимпульс в виде ограниченной последовательности прямоугольных импульсов с частотой повторения, в Я раз превышающей частоту рабочего радиоимпульса. Первый импульс этой последовательности имеет укороченную длительность ввиду несинхронности момента возбуждения сейсмических сигналов и вспомогательной последовательности импульсов, представленных на диаграмме 15. Случайные изменения длительности указанного импульса опредаляют нестабильность задержки отметки времени возбуждения в предлагаемом способе синхронизации.Диаграмма 17 - рабочий радиоимпульс в виде ограниченной последовательности прямоугольных видеоимпульсов с частотой повторения, согласованной с параметрами канала радиосвязи, используемого для передачи отметок времени возбуждения. Этот радиоимпульс получают путем деления частоты вспомогательного радиоимпульса в Х раз, Длительность первого периода повторения оказывается несколько укороченной по сравнению с нормальной величиной Т = 1/ 1 , где 1 Р - рабочая частота, Нерстабильность длительности первого периода повторения рабочего радиоимпульса равна нестабильности длительности первого видео- импульса вспомогательного радиоимпульса с повышенной частотой и, как отмечалось выше, определяет величину нестабильности времени задержки отметки времени возбуждения. При прочих равных условиях получаемая здесь нестабильность оказывается в и раз меньшей по сравнению с величиной нестабильности, которая наблюдалась бы при формировании рабочего радиоимпульса без использования вспомогательного радиоимпульса с повышенной частотой.Диаграмма 18 - форма рабочего радио- импульса сгармоническим заполнением, излучаемого в канал радиосвязи. Этот радио- импульс получают из радиоимпульса на диаграмме 17 путем простой фильтрации колебаний по частоте. Эта операция в спо113357 Фиг. 7 Фиг. Г Составитель Г.Техред И. Верес Тираж 748 ИПИ Государственного по делам изобретенийМосква, Ж - 35, Рау ПП Патент, г. Ужго Редактор В. ПетрашЗаказ 3833/ЗЯВНИ 1303 илиал тонических разрывов исследуемого пласта порядка 3 - 5 м, а также производится значительно более точное определение объема залегания полезных ископаемых и одновременно выявляются зоны нарушения их структуры,БокаревКорректор В. БутягаПодписноекомитета СССРи от крытийская наб д. 4/5род, ул. Проектная, 4