Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2013, № 6 (спецвып. 4)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
ГРАФА ЦИФРОВОЙ
ОБРАБОТКИ
СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ
ДАННЫХ
ДЛЯ ТЕРРИТОРИЙ
С ПОВЫШЕННОЙ
ПРИРОДНОТЕХНОГЕННОЙ
НАГРУЗКОЙ

А.Г. Ярославцев
А.А. Жикин
И.А. Санфиров
В.В. Туманов
Е.В. Сухинина

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Я 76 

550.834 
Я 76 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12 
 
 
 
 
Ярославцев А.Г., Жикин А.А., Санфиров И.А., Туманов В.В., 
Сухинина Е.В. 

Совершенствование графа цифровой обработки сейс
моразведочных данных для территорий с повышенной природно-техногенной нагрузкой // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельная статья (специальный выпуск).— №ОС 06. — 2013. —
№ 04. — 24 с.— М.: издательство «Горная книга» 

ISSN 0236-1493 
 
Рассмотрены варианты упрощенной и углубленной обработки 
сейсморазведочных данных, полученных в пределах подработанной территории Донбасса, осложненной тектоническими нарушениями. Проанализированы основные проблемы, возникающие при обработке данного 
типа сейсмического материала, на основе чего предложены оптимальные 
параметры систем наблюдений и графа обработки. 
Ключевые слова: малоглубинная сейсморазведка, цифровая обработка, волны-помехи, FK-фильтрация, скоростной анализ, тектонические 
нарушения, надвиг. 

УДК 550.834

©  А.Г. Ярославцев, А.А. Жикин,  
И.А. Санфиров, В.В. Туманов,  
Е.В. Сухинина, 2013 
©  Издательство «Горная книга»,  
2013 

ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2013 

 
 

В мировой практике наличие подработанных территорий в 
пределах крупных градопромышленных агломераций в настоящее время не является чем-то экзотическим. В пределах подобных территорий верхняя (надпродуктивная) часть разреза, подвергаясь интенсивной техногенной нагрузке от разработки месторождения, может испытывать негативное воздействие за счет 
природных факторов - тектонических нарушений, карста и других явлений. На участках такого комплексного природнотехногенного влияния возможно проявление разного рода негативных инженерно-геологических процессов, вплоть до формирования коллапсовых зон, представляющих наибольшую опасность для жизнедеятельности человека. 
В настоящее время как в России (Верхнекамское месторождение солей), так и в Украине (Донецкий каменноугольный бассейн) одним из основных геофизических методов изучения верхней части разреза в пределах эксплуатируемых месторождений 
является малоглубинная сейсморазведка с применением отраженных волн в рамках методики общей глубинной точки [2, 3, 5, 
6]. Накапливание сейсмических сигналов по ОГТ особенно необходимо при проведении сейсморазведочных работ в условиях 
градопромышленных агломераций, где уровень случайных помех 
сравним с полезным сигналом. 
Регистрирующая аппаратура и программное обеспечение для 
обработки данных малоглубинной сейсморазведки к настоящему 
времени находятся на уровне практически не отличающемся от технологий нефтегазовой геофизики. Однако сейсмогеологические модели изучаемых интервалов разреза в сравнении с нефтегазовыми 
исследованиями, несмотря на свои менее значительные размеры, 
объективно, оказываются более сложными.  
При исследовании разреза до глубин 500-1000 м это обусловлено 
значительной 
дифференциацией 
его 
физических 
свойств по вертикали и латерали, особенно в самой верхней части, 
а 
также 
усложненностью 
целевых 
пространственновременных интервалов записей волнами помехами разных классов и типов. Такое содержание волновых полей исключает простое переложение нефтяных технологий цифровой обработки, 
_______________ 
 
*Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 12-05-90402-Укр_а. 

применительно к данным малоглубинных исследований [1]. Кроме этого, новых оригинальных решений требуют и системы полевых наблюдений и приемы интерпретации. 
В пределах Верхнекамского месторождения при выполнении 
профилирования по методике многократных перекрытий (МОГТ) 
цифровая обработка и интерпретация полученных данных строится на общепринятых положениях с учетом повышенного частотного диапазона регистрируемых волновых полей [8, 9]. Предельные глубины исследований составляют 50-500 м. Наиболее 
ценным представляется то, что результаты детального скоростного анализа сейсмического разреза в дальнейшем напрямую используются для геомеханических расчетов [4]. 
В отличие от месторождения солей на территории угольных 
шахт Донбасса малоглубинная сейсморазведка применяется для 
исследования условий залегания и тектоники массива углесодержащих пород в пределах глубин от 100 до 1000 м [5, 6]. 
Углесодержащие толщи в Донецком угольном бассейне характеризуются монотонной мелкой цикличностью песчаноглинистых пород по всему интервалу разреза. Такой тонкослоистый массив в результате интерференции волн, отраженных от 
поверхностей напластования, действует избирательно на волны, 
длины которых прямо связаны с мощностью слоев. При инверсии 
скорости волн в слоях, максимальной энергией обладают отраженные волны с длиной, которая в четыре раза больше мощности 
слоя [12]. 
Слои с преобладающей мощностью в основном залегают согласно с угольными пластами – стратиграфическими маркерами 
толщи. Отраженные от границ таких слоев волны характеризуют 
сейсмостратиграфические границы, которые несут основную информацию об условиях залегания и тектоническом строении массива. 
Поэтому параметры систем наблюдений МОГТ нацелены в 
основном на длинные волны. Расчленение вышележащих пород 
предлагается проводить по методу преломленных волн (КМПВ). 
Такой подход предполагает использование упрощенного графа 
цифровой обработки без сохранения повышенного частотного диапазона, что снижает разрешающую способность сейсмических исследований, как по горизонтали, так и по вертикали. 

Рис. 1. Положение сейсмического профиля на выкопировке с плана горных 
работ по пласту d4 на шахте «Покровская» (Центральный Донбасс) 
 
Рассмотрим возможности совершенствования графа цифровой обработки в рамках имеющихся систем наблюдений на конкретном примере. Для эксперимента выбран сейсмический профиль, пройденный на поле шахты «Покровской» в Донецкой области Украины (рис. 1). 
Сейсмический продольный профиль длиной 1590 м расположен на поверхности земли вкрест простирания крупного 
(Н=20-264 м; / 14-600) Котлинского надвига. Профиль перекрывает проекцию сместителя надвига от зоны выхода его на дневную 
поверхность до зоны пересечения с угольным пластом d4. 
В тектоническом отношении данная территория приурочена 
к Красноармейской моноклинали Кальмиус-Торецкой котловины 

в центральной части Днепровско-Донецкой впадины (центральный Донбасс). 
Непосредственная цель исследования - определение структуры залегания пластов пород и прослеживание Котлинского надвига и его апофиз на участке  
сейсмического профиля на глубине угольного пласта d4 (основной рабочий пласт шахты, средняя глубина залегания 600 м) и 
на поверхности коренных пород. 
Коренные породы каменноугольного возраста представлены чередованием тонких пластов (5-30 м) алевролитов, аргиллитов, песчаников с прослоями углей и известняков мощностью от нескольких 
десятков сантиметров до полутора-двух метров. Покровные отложения мощностью несколько десятков метров представлены песчаноглинистыми отложениями неоген-четвертичного возраста.  
Уровень залегания угольного пласта d4 характеризуют горные выработки и разведочные скважины. В районе ПК 0 уровень 
угольного пласта находится на абсолютной отметке -551 м, на ПК 
1260 абс. отметка пласта равна -596 м. В скважине 3 вскрыто висячее крыло надвига на абс. отметке - 571 м. В скважине 4 уровень пласта понижается до отметки -612 м. 
Полевые сейсмические наблюдения выполнялись по стандартной, разработанной в УкрНИМИ методике [7]. Схема наблюдений – фланговая (рис. 2) со следующими пространственными 
параметрами: 
— шаг пунктов приема (ПП) - 15 м; 
— шаг пунктов возбуждения (ПВ) - 15 м; 
— минимальное удаление ПВ от ПП - 120 м; 
— вынос на участках наращивания кратности ОГТ на концах 
профиля равен 165 м. 
 

 
 
Рис. 2. Система сейсмических наблюдений МОГТ и КМПВ на обобщенной 
плоскости по сейсмическому профилю в районе Котлинского надвига на 
участке поля шахты «Покровская» 

В рамках единой методики реализованы наблюдения по 
КМПВ со следующими параметрами: 
— шаг пунктов приема - 15 м; 
— шаг пунктов возбуждения - 180 м и 165 м; 
— система наблюдений центральная. 
Возбуждение упругих волн производилось ударами кувалды 
массой 10 кг по деревянному брусу в вертикальном направлении. 
В каждой точке выполнялось от 30 до 40 ударов с накапливанием 
при регистрации волн. Для приема упругих волн использованы 
вертикальные электродинамические датчики сейсмических колебаний (разработка «ОЙО Гео Импульс Интернэшнл» г. Уфа). 
Сейсмические колебания регистрировались с помощью 24-х канальной сейсмостанции «МС 24К» (разработка УкрНИМИ, Украина). Длина каждой сейсмической записи составила 1024 отсчета. Шаг дискретизации - 0,5 мс. 
Цифровая обработка сейсмических данных выполнена в двух 
вариантах: 1) упрощенный граф, принятый в УкрНИМИ [5]; 2) 
углубленный граф, разработанный ГИ УрО РАН [8, 9]. 
Оба графа обработки содержит все обязательные традиционные этапы: 
— предобработку (формирование входного потока сейсмической информации и корректировку исходного материала, предусматривающие редакцию, регулировку уровня записи, изучение частотного состава и исходного отношения сигнал/помеха); 
— корректирующую фильтрацию; 
— расчет, ввод и последующую совместную коррекцию статических и кинематических поправок;  
— коррекцию формы записи (устранение остаточного фазового разброса, усиление интенсивности регулярной составляющей);  
— получение и обработку окончательного временного 
разреза. 
Для получения значений статических поправок проведена 
обработка данных КМПВ. 
Кроме традиционного построения сейсмогеологического 
разреза верхней части массива пород (рис. 3), в УкрНИМИ выполнено суммирование редуцированных волн, преломленных на 

Рис. 3. Результат обработки данных КМПВ по сейсмическому профилю в районе Котлинского надвига на участке поля 
шахты «Покровская»: а – система единичных годографов преломленных волн; б – глубинный разрез преломляющих границ 
и значения граничных скоростей продольных волн 
 
 
 
 

глубоких границах (рис. 4) и расчет их динамических параметров 
(рис. 5). 
Для расчета статических поправок за уровень приведения 
принята отметка на глубине 80 м, в среднем соответствующая 
нижней преломляющей границе и приуроченная к подошве коры 
выветривания карбона. 
По результатам интерпретации КМПВ можно предположить 
выход плоскости скольжения тектонического нарушения под наносы в районе ПК 650-800. Об этом говорят значительные градиенты граничных скоростей (>1000 м/с) на этом участке приуроченные к самым нижним преломляющим границам на глубине 40 
и 80 м. В пределах этих же пикетов наблюдается нарушение корреляции преломляющей границы (рис. 4) и снижение энергетических показателей (рис. 5). 
Упрощенный граф обработки реализован в системе RadexPro 
(Деко-Геофизика) и включал следующие процедуры: 
1) 
Препроцессинг, расчет амплитудно-частотных спектров, выбор параметров фильтрации; 
2) 
Полосовая фильтрация (20-60 Гц) сейсмических записей; 
3) 
Ввод статических поправок за пункты возбуждения и 
пункты приема, рассчитанных на этапе обработки данных 
КМПВ; 
4) 
Обнуление звуковых и поверхностных волн; 
5) 
Выравнивание амплитуд отраженных сигналов с помощью нормирования во всем временном окне 0-512 мс; 
6) 
Ввод статических поправок за фазу; 
7) 
Ввод кинематических поправок; 
8) 
Суммирование сейсмических записей по общим глубинным точкам (ОГТ); 
9) 
Когерентная фильтрация суммотрасс ОГТ на базе 7 
трасс в диапазоне наклонов веера суммирования от -2 до +2 отсчетов на трассу. 
Окончательный результат обработки – глубинный разрез 
МОГТ приведен на рис. 6. 
Как видно из рисунка волновое поле осложнено различного 
рода артефактами и волнами помехами. Верхняя часть до глубин 
140 м обнулена за счет использования процедуры автомьютинга. 

Рис. 4. Сумма редуцированных волн КМПВ по сейсмическому профилю в районе Котлинского надвига на участке поля 
шахты «Покровская»: а – по кровле коры выветривания пород карбона (Vгр=2500 м/с); б – по кровле слабо выветренных 
пород карбона (Vгр=3000 м/с)