Введение к работе
""Актуальность темы. Метод сопротивлений является ведущим геофизическим методом при электроразведочных исследованиях дли решения инженерно-геологических и гидрогеологических задач. Он традиционно подразделяется на элекгропрофилирование (ЭП) и вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ). В последние годы объемы проведения БЭЗ заметно возросли, что связано с появлением более современной аппаратуры и совершенствованием способов интерпретации результатов.
Теория интерпретации электрических зондирований хорошо разработана для горизонтально-слоистой (одномерной) модели среды. Однако, изучаемая при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях геологическая среда редко удовлетворяет этим условиям, так как верхнюю часть разреза обычно отличает наличие локальных неоднородностей и ряда слоев, сопротивление которых резко или плавно меняется по горизонтали. В этих условиях формальное использование одномерной интерпретации мокет привести к грубым ошибкам в геологическом истолковании результатов ВЭЗ. Возникает необходимость создания такого аппарата интерпретации, который, с одной стороны, использует более сложные двумерные и трехмерные модели среды, а с другой стороны - позволяет по данным ВЭЗ давать прогноз геолого-гидрогеологических характеристик изучаемой толщи. Таким образом, разработка единой технологии интерпретации малоглубинных зондирований, которой посвящена данная диссертация, является актуальной проблемой инженерной геофизики.
Особую актуальность приобретает повышение эффективности ВЭЗ для изучения гидрогеологического и мерзлотного строения малоглубинных месторождений с подземной отработкой полезных ископаемых.
Разработке этого направления инженерной геофизики также посвящена настоящая работа.
Цель и задачи работы. Целью работы является создание универсальной технологии обработки и интерпретации ВЭЗ при изучении малых глубин (до 100-150 и). Такая технология включает как известные приемы, так и некоторые новые разработки, выполненные автором. В рамках этого в работе решались следующие задачи:
-
Переход от интерпретации одиночных кривых ВЭЗ к обработке разрезов кажущихся сопротивлений.
-
Изучение характерных, часто встречающихся, искажений кривых ВЭЗ горизонтальными неоднородностями.
-
Развитие приемов интерпретации ВЭЗ, позволяющих переходить к инженерно-гидрогеологическим параметрам изучаемой толщи.
-
Совершенствование методики исследований методом сопротивлений при постановке работ в руслах малых рек.
-
Опробывание предложенной технологии интерпретации на нес кольких месторождениях различного геологического строения (Тульская и Магаданская области).
Новые научные результаты.
-
Предложена новая технология обработки и интерпретации электрических зондирований в неоднородных средах при решении инженерно-гидрогеологических задач, при которой происходит интер претация не отдельных кривых, а разрезов кажущихся сопротивлений Обработка проводится поэтапно в соответствии с приводимой схемой включающей как хорошо известные классические приемы, так и новые разработки, использующие двумерные модели среды.
-
Проведен анализ характерных искажений кривых ВЭЗ приповерхностными неоднородностями-помехами, показана необходимость нормализации полевых данных перед интерпретацией.
-
Разработаны приемы инженерно-гидрогеологического истолкования результатов ВЭЗ, позволяющие прогнозировать: а) обводненность горных выработок малоглубинных платформенных месторождений путей расчета единичных водопритоков; б) устойчивость массива пород, его температуру и обводненность месторождений, расположенных в зонах развития многолетнемерзльос пород. Предложенные приемы опробованы на нескольких месторождениях Подмосковного угольного бассейна и Арктического поберекья Чукотки, где показали свою эффективность.
-
Разработана методика пешеходной русловой электроразведки методом сопротивлений, отличающаяся высокой производительностью, эффективностью и качеством получаемого материала благодаря новой технологии обработки ВЭЗ в рамках горизонтально-неоднородных моделей.
Практическая ценность работы.
-
Использование предложенной технологии обработки ВЭЗ позволило расширить круг решаемых электроразведкой задач и повысить их геологическую ценность. Это достигается, с одной стороны, за счет исключения влияния приповерхностных неоднородностей и увеличения детальности интерпретационных моделей, с другой -за счет направленного геолого-гидрогеологического истолкования результатов ВЭЗ.
-
На основе разработанных приемов оценки обводненности построены прогнозные карты обводненности двух разрабатываемых месторождений Подмосковного угольного бассейна, что позволило целенаправленно вести работы по их осушению.
-
По данным электроразведки методом сопротивлений построена детальная физико-геокриологическая модель месторождения -Кувет на северо-востоке Чукотки, дана оценка устойчивости массива горных пород, выделены зоны талых пород,
- A -
представляющие опасность при проходке выработок, что позволило улучшить схецу разработки месторождения.
Результаты исследований обводненности месторождений переданы в П/0 "Новоыосковскшахтоосушение" и Полярнинский ГОК (Магаданская область) и используются при разработке месторождений.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Ж, ХІУ, ХУ, ХУІ конференциях молодых ученых и аспирантов геологического факультета МГУ (Москва, 1986-89 гг.), на I республиканской школе-семинаре молодых геофизиков Украины (Алушта, 1986 г.), Восьмом научно-техническом совещании-семинаре по инженерной геофизике (Ереван, 1985 г.), Всесоюзном тектоническом совещании (Москва, 1986 г.), Десятом Всесоюзном научно-техническом семинаре "Использование новых геофизических методов для решения" инженерно-геологических и гидрогеологических задач" (Москва, 1989 г.), Всесоюзной конференции "Использование геологогеофизических методов при решении экологических задач" (Звенигород, 1991 г.).
Публикации Основные положения диссертации изложены в 15 опубликованных работах, в том числе в учебном пособии "Электрическое зондирование геологической среды", книге "Инженерная геофизика", монографиях "Геофизические и аэрокосмические, методы изучения обводненности шахтных полей Подмосковного угольного бассейна", "Палетки параметров и дифференциальных трансформаций для интерпретации электрических зондирований".
Диссертация выполнена автором на кафедре геофизических методов исследований земной коры геологического факультета ЫГУ.
Автор глубоко признателен своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору В.К.Хмелев-
скому за постоянную помощь и поддержку.
Разработка приемов прогноза обводненности буроугольных месторождений проводилась автором совместно с В.К.Хмелевским, в их опробовании помощь оказали В.А.Богословский, Р.П.Григорьева, Э.Н.Кузьмина. Автор благодарен А.Г.Яковлеву, И.Н.иЪдину, В.А.Шевнину за помощь в разработке вопросов моделирования, предоставленные программы и обсуждение первой главы работы. Изучение месторождения Кувет, описанное в третьей главе проводилось совместно с Б.П.Петрухиным, В.К.Хмелевским, Б.А.Войковым, И.Н.Модшшм, В.А.Шевниным. Автор также приносит благодарность А.А.Бобачеву, С.А.Роговой, М.Ц.Симонсу и Е.В.Перваго за представленное программное обеспечение.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 165 страниц, имеет 55 рисунков, список литературы из 86 наименований.