СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН
EXCITATION METHOD OF TRANSVERSE SEISMIC WAVES

Предлагаемый способ относится к области сейсмической разведки месторождений полезных ископаемых, а точнее - к возбуждению сейсмических поперечных волн в грунтовых средах при проведении сейсморазведки.
Известен способ возбуждения поперечных сейсмических волн (см. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: «Недра», 1981, 377 с.), включающий инициирование взрыва заряда взрывчатого вещества. Недостатком этого способа является то, что при взрыве заряда конденсированного взрывчатого вещества на поверхности грунта лишь незначительная часть выделяемой энергии расходуется на произведение полезной работы - возбуждение поперечной сейсмической волны. Основная часть энергии расходуется на генерирование воздушной, а также поверхностной и продольных волн в грунте и пластические (неупругие) деформации грунта.
Наиболее близким к предлагаемому способу, по существу, является способ возбуждения сейсмических поперечных волн (см. Потапов О.А. Организация и технические средства сейсморазведочных работ.- М.: «Недра», 1989, с.192-196), включающий проходку траншеи (щели) на поверхности грунта, укладку в траншею линейного заряда взрывчатого вещества (ВВ) и последующее инициирование взрыва. Недостатком этого способа является также невысокий коэффициент полезного действия взрыва заряда, в качестве которого используется детонационный шнур. Давление при взрыве высокобризантного ВВ, из которого изготавливается детонационный шнур, достигает сотен тысяч атмосфер. При этих давлениях в ближней зоне грунт пластически деформируется. Учитывая небольшой диаметр шнура, диаметр уплотненной зоны, окружающей детонационный шнур, на границе которой формируются упругие деформации, невелик (не превышает 0,1 м), а именно размер этой зоны, имеющей цилиндрическую форму, и определяют сейсмический эффект взрыва.
Целью изобретения является повышение эффективности возбуждения поперечных сейсмических волн.
Цель достигается тем, что линейный заряд, размещаемый на дне вдоль всей траншеи, выполняют посредством укладки эластичного рукава, который заполняют газообразной взрывчатой смесью, например углеводородо-кислородной, при этом в процессе заполнения газообразной взрывчатой смесью эластичного рукава достигают такого увеличения поперечного сечения рукава, при котором его поверхность плотно прилегает к боковым стенкам траншеи, подачу газообразной взрывчатой смеси в эластичный рукав производят через детонационную трубу запального устройства, выходное отверстие которого совмещают с внутренним объемом эластичного рукава через один из его концов и герметизируют их соединение, а противоположный конец эластичного рукава выполняют герметичным, при этом эластичный рукав выполняют из материала, исключающего нарушение его герметичности в процессе заполнения газообразной взрывчатой смесью.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором показан общий вид устройства, реализующего предлагаемый способ, где: 1 - траншея; 2 - эластичный рукав; 3 - детонационная трубка запального устройства; 4 - блокировочный выпускной клапан; 5 - свеча зажигания; 6 - хомут. На фиг.2 показано поперечное сечение устройства до заполнения эластичного рукава газообразной горючей смесью.
Способ реализуется следующей последовательностью операций. В грунте на его поверхности проходят траншею (щель) 1, длина и поперечное сечение которой определяются принятой методикой сейсморазведочных работ. Затем в траншее размещают эластичный рукав 2 (см. фиг.2), один из концов которого выполнен герметичным, а в другой (открытый) помещают открытый конец детонационной трубки 3, а место их соединения герметизируют хомутом 6. После этого в эластичный рукав 2 через блокировочный впускной клапан 4 подают газообразную взрывчатую смесь. При этом поперечное сечение эластичного рукава 2 увеличивается и его поверхность достигает стенок траншеи 1, плотно прилегая к ним. Избыточное давление газообразной горючей смеси в эластичном рукаве обеспечивает его целостность и герметичность. Подачу смеси прекращают запиранием блокировочного впускного клапана 4. Воспламенение горючей газовой смеси осуществляют с помощью электрического разряда на свече зажигания 5. Пламя ускоряется в детонационной трубке 3, достигая детонационной скорости. Детонационная волна из детонационной трубки 3 поступает во внутренний объем эластичного рукава 2 и генерирует в нем взрыв газообразной взрывчатой смеси. Формируемый при этом силовой импульс воздействует равномерно на всю поверхность стенок траншеи 1.
Давление продуктов взрыва в детонационной волне определяется выражением
Н
2
Здесь Р - давление в детонационной волне, Н/м;
Д - скорость детонационной волны, м/с, для пропано-кислородной смеси Д≈2500 м/с;
см
3
3
ρ - плотность смеси, кг/м, плотность пропано-кислородной смеси при ее давлении, равном 0,105 МПа, составляет ≈1,6 кг/м;
к - показатель адиабаты для продуктов взрыва, к≈1,17.
Для пропано-кислородной смеси при ее давлении 0,105 МПа давление газов в детонационной волне составляет примерно 4,6 МПа, а среднее давление газов при взрыве этой смеси равно , то есть составляет около 2,3 МПа. Длительность силового импульса при этом не превышает 3-5 мс. Такие величины амплитуды и длительности действия силового импульса практически исключают формирование пластических деформаций грунта, и большая часть выделяемой при этом энергии затрачивается на упругие деформации, генерирующие сейсмическую волну в грунте.
В процессе взрыва смеси одновременно с генерированием сейсмической волны происходит разрушение эластичного рукава продуктами взрыва. Отсутствие заметных пластических деформаций грунта позволяет многократно использовать траншею для производства работ и использовать режим накопления сигнала.
При использовании материала эластичного рукава, обеспечивающего его целостность при воздействии на него продуктов взрыва, возможно повторное и дальнейшее его использование без извлечения из траншеи. Удаление продуктов взрыва из эластичного рукава можно осуществлять через продувочный управляемый клапан, которым можно оборудовать закрытый (герметичный) конец эластичного рукава.