Разработка геолого-геофизической модели формирования аномальных скоплений метана на угольных шахтах в зонах динамического влияния разломов. Исследование сейсмических и электрометрических характеристик аномальных скоплений метана трещинного типа и разработка программных модулей для прогноза геологических аномалий

Объект исследования – зона динамического влияния разлома с аномальными скоплениями метана на поле шахты «Калиновская-Восточная». Цель исследования на 2024 г. – определение сейсмических и электрометрических характеристик аномального скопления метана и вмещающих пород в зоне динамического влияния разлома по данным полевых геофизических исследований, разработка алгоритмов и программных модулей для прогноза пространственного расположения геологических аномалий на основе результатов сейсмических наблюдений. Методы исследования – математическое моделирование карт дизъюнктивной нарушенности, интерпретация геофизических исследований скважин, петрофизический анализ угольных месторождений, электроразведка, активная и пассивная сейсморазведка, составление алгоритмов и программных модулей. Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки и использования прогрессивных геофизических методов для своевременного обнаружения и последующей дегазации аномальных скоплений метана, чтобы избежать аварий, связанных с выбросами и лавинным поступлением метана в горные выработки в зоне динамического влияния разлома. Для достижения данной цели были решены следующие научно-технические задачи: – исследование зоны динамического влияния разлома методами активной и пассивной сейсмики; – разработка алгоритмов и программных модулей для прогноза пространственного расположения геологических аномалий на основе результатов сейсмических наблюдений. В результате проведения сейсмо- и электрометрических исследований по сети профилей установлено, что падение значений скорости распространения сейсмических волн на 10-20% и более на отдельных участках профилей, а также наличие высокоомных образований в нижней части разреза, отличающихся от проводящего фона на 10–15 % и более, связаны с аномальными скоплениями метана в зоне динамического влияния разлома. При установлении критериев прогноза трещиноватости по микросейсмическому излучению разработан параметр, который прямо пропорционально связан с амплитудными показателями компоненты Y микросейсмического сигнала. Этот параметр позволяет проводить количественную оценку пространственных характеристик зон трещиноватости на профилях наблюдений микросейсм. Особенности изменения дизъюнктивной нарушенности зон динамического влияния разломов шахтного поля «Калиновская-Восточная» заключаются в образовании участков расщепления угольных пластов и развитии мелкоамплитудной тектоники, которая повышается с глубиной залегания пластов. По данным анализа данных геофизических исследований скважин установлено, что аномальные скопления метана выделяется по увеличению удельного электрического сопротивления литолого-стратиграфической пачки свыше 100 % и уменьшению скорости продольных волн на величину более 40-50 % относительно такой же, но водонасыщенной и не трещиноватой пачки. Разработаны база данных микросейсмического мониторинга и программные модули управления для ее управления. Для прогноза пространственного расположения геологических аномалий разработан алгоритм, основанный на предположении, что частота фундаментальной моды волны Рэлея связана с глубиной залегания породы; амплитуда спектра для заданной частоты связывается со скоростью распространения волны Рэлея на определенной глубине. Алгоритм, а также загрузка, обработка и анализ данных микросейсмического мониторинга реализованы в программном модуле. Результаты проведенных исследований опубликованы в 29 статьях и доложены на 7 научных конференциях (сделано 16 докладов).