Earth Sciences Research Journal

Consideraciones del Fracturamiento hidráulico: a partir de modelos análogos y su viabilidad en Colombia

ABSTRACT Hydraulic Fracturing, known like Fracking, is being considered around the world as a potential method in the hydrocarbons extraction given the increase of production in USA and Canada during the last years with its implementation. The most criticized feature of the technique of hydraulic fracturing is the contamination of underground waters by fluids connected through the generated and/or pre-existing fractures. This work evaluates the viability of hydraulic fracturing in Colombian territory based in the study of the analogue models, considering the elastic properties of the reservoir rocks using gelatin, sand and clay that apply scaled pressure (lithostatic pressure to scale). The gelatin is used to simulate the source and reservoir zone, the clay will simulate one seal and the sand will simulate reservoir rocks of underground water. As a result seven different models were generated. There were simulated as 1) the anisotropy presence, 2) the rock seal presence, and 3) the injection groove of fluids in the pipeline. The completed models show that the required distance between the unconventional reservoir and underground waters to avoid contamination by fluids is ~200 m, also between the hydraulic fracturing point and the faults that connect with the shallows area is ~350 m, and it is suggested to study in detail the permeability of both: nearby faults and the rock seal. Two Colombian basins (Middle Magdalena Valley and Llanos) were taken as the main base to analyze the assessment of hydraulic fracturing according to the previously mentioned results, concluding that it is viable particularly in areas like Llanos Basin and with some precautions in similar zones to Middle Magdalena Valley Basin.

RESUMEN La técnica del fracking a nivel mundial está siendo considerada como un método efectivo en la extracción de hidrocarburos teniendo en cuenta que paises como Estados unidos y Canada incrementaron la producción de hidrocarburos al implementar esta técnica. La principal crítica a la técnica del fracking es la contaminación de acuíferos por fluidos conectados a través de las fracturas generadas y/o pre existentes. En el presente trabajo se evalúa la viabilidad del fracking en el territorio colombiano con base en el estudio de modelos análogos, considerando las propiedades elásticas de la roca usando gelatina, arena y arcilla, simulando presiones o cargas escaladas (litostática, a escala). La gelatina es utilizada para simular la zona fuente y reservorio, la arcilla para simular sellos y la arena para simular zonas de acuíferos. En total se generaron 7 modelos diferentes, donde se simuló 1) la presencia de anisotropías pre existentes, 2) la presencia de roca sello y 3) ranuras de inyección de fluido en la tubería. Los modelos realizados muestran que la distancia requerida entre el reservorio no convencional y los acuíferos para evitar la contaminación por fluidos es de ~200 m, entre el punto de fracturamiento hidráulico y las fallas que conectan de una manera u otra con la superficie es de ~350 m, y se sugiere estudiar de manera detallada la permeabilidad tanto de las fallas cercanas como de la roca sello. Dos cuencas colombianas (Valle Medio del Magdalena y Llanos) se tomaron como base para analizar la viabilidad de la técnica del fracking según los resultados mencionados anteriormente, concluyendo que es viable especialmente en áreas como las de los Llanos y tomando algunas precauciones en zonas similares a las del Valle Medio del Magdalena.

Determinación de la distancia requerida para asegurar el rebaje y las galerías en muros de la zona de no interacción en minería subterránea con base en el Índice de Resistencia Geológica

ABSTRACT In the Bakibaba Copper Mine, the longhole stoping method is used in the production of copper ore. Stability problems have occurred at times on the footwall drift due to the interaction between the footwall drift and stope. In this study, we propose a method for estimating the minimum distance necessary to ensure a non-interaction zone between the footwall drift and stope. We used the finite element method and various distances between the footwall drift and stope and the displacements over drifts as parameters. We also performed analyses on various geological strength index values from low to high to determine the effect of the rock mass on the interaction between the footwall drift and stope.

RESUMEN En la mina de cobre de Bakibaba se utiliza el método de minería por perforación de barrenos largos para extraer el mineral. Los problemas de estabilidad han ocurrido generalmente en las galerías en muro debido a la interacción entre la galería y el rebaje. En este estudio se propone un método para la estimación de la distancia mínima necesaria para asegurar la zona de no interacción entre la galería en muro y el rebaje. Se utilizó como parámetro el método del elemento finito y varias distancias entre la galería en muro y el rebaje y los desplazamientos sobre las galerías. También se realizaron análisis con varios índices de resistencia geológica de abajo hacia arriba para determinar el efecto de la masa rocoa en la interacción entre la galería en muro y el rebaje.

El campo térmico magma y la acumulación de gas a nivel superficial de reservorios de gas en las partes del Medio Oriente de la Cuenca de Qinshui

ABSTRACT In this study, the metal-non-metal mineral gas-water hydrothermal concept is used to analyze the movement channels of magmatic heating water. Further, the concept of fractures-faults-cracks microfissures hierarchical configuration of the movement channels of magmatic heating water is proposed. In addition, the magma thermal field formed by magmatic heating water movement is studied and analyzed. Based on the basin simulation method, which is combined with the paleo-tectonic evolution analysis and restoration of the ancient burial depth in the middle-eastern parts of the Qinshui Basin, the tectonic evolution history, thermal evolution history, and hydrocarbon generation and exhaustion history of tight gas reservoirs in the Yushe-Wuxiang block in the middle-eastern parts of the Qinshui Basin have been investigated. On the basis of the theories and methods that are proposed in this study, the hierarchical configuration of fractures-faults-cracks microfissures movement channels of magmatic heating water in the Yushe-Wuxiang block in the middle-eastern parts of the Qinshui Basin was studied and analyzed. It is observed that the magmatic heating water rises to the source formation through the movement channels of hierarchical configuration, heats the source rocks, accelerates the evolution of the source rock in the shallow layer, and forms a tight gas reservoir

RESUMEN En este estudio, el concepto de mineral metal-no-metal hidrotermal gas-agua se utiliza para analizar los canales de movimiento del agua de calentamiento magmático. También se propone el concepto de configuración jerárquica de las microfisuras fracturas-fallas-grietas de los canales de movimiento del agua de calentamiento magmático. Además, se estudia y analiza el campo térmico de magma formado por el movimiento de agua de calentamiento magmático. Basado en el método de simulación de la cuenca, que se combina con el análisis de la evolución paleotectónica y la restauración de la profundidad de enterramiento en las partes del Medio Oriente de la Cuenca Qinshui, se ha investigado la historia de evolución tectónica, la historia de evolución térmica y la historia de generación y agotamiento de hidrocarburos en los depósitos de gases en el bloque Yushe-Wuxiang en las partes del medio oriente de la cuenca Qinshui. Sobre la base de las teorías y métodos que se proponen en este estudio, se analizó la configuración jerárquica de los canales de movimiento de microfisuras fracturas-fallas-grietas del agua de calentamiento magmática en el bloque Yushe-Wuxiang en las partes medio-orientales de la cuenca Qinshui. Se observa que el agua de calentamiento magmático sube a la formación de la fuente a través de los canales de movimiento de configuración jerárquica, calienta las rocas de origen, acelera la evolución de la roca de origen en la capa superficial y forma un depósito de gas estrecho.

Método de evaluación de la capacidad de sellado vertical de fallas no consolidadas y su aplicación durante la fase estacionaria

ABSTRACT To study the vertical distribution of oil, gas in the fracture zone of the oil and gas bearing basin, based on the mechanism and influence factors of vertical sealing oil and gas, this paper has studied the necessary conditions of unconsolidated fault vertical sealing oil, gas, determination method for compaction and diagenetic of the fault filling. Concluded that the static period of fault vertical sealing oil and gas required that fault should be cut by mudstone, through comparing the relative period of the fault rock starting consolidate and the fault stopping activity to determine whether the fracture fillings are compacted into rock. If the time fault rocks began compaction into rock is earlier than the time fault stopped activity, fault filling has been consolidated; otherwise not compaction. By determining the displacement pressure of the fracture filling material and the rock displacement pressure of the underlying reservoir, a method is established to evaluate static unconsolidated fault vertical sealing oil and gas ability by comparing the relative size of the two. Applied it in the evaluation of the vertical sealing capacity f1 in the one to three sections of the Dongying formation and 5 sections of the formation in the southern Bohai Bay Basin. The results show that the fault f1 in one to three of the Dongying formation have the greater filler displacement pressure than the displacement pressure of underlying reservoir rock, as the vertical sealed is favorable for oil and gas accumulation and preservation. It’s accordant with oil and gas distribution has been found in Dongying formation at present in the formation of the South Fort 5 structure, which indicates that the method is feasible to evaluate the vertical sealing ability of the fault in the stationary phase.

RESUMEN Con el fin de estudiar la distribución vertical de petróleo y gas en la zona de fractura de la cuenca que los contiene, según el mecanismo y los factores de influencia del sellado vertical del petróleo y el gas, en este artículo se estudian las condiciones necesarias de la falla no consolidada de sellado vertical de petróleo y gas, el método de determinación por compactación y la diagenética del llenado de fallas. Se concluye que el período estático de la falla de sellado vertical de petróleo y gas requería que la falla fuera cortada por piedra fangosa, mediante la comparación del período relativo en que la falla de roca se comienza a consolidar y la actividad de detención de fallas para determinar si los rellenos de fractura están compactados en la roca. Si el tiempo en que las rocas comenzaron a compactarse es anterior a que se detuvieran las fallas, el relleno de fallas se ha consolidado; de lo contrario, no hubo compactación. Al determinar la presión de desplazamiento del material de relleno de fractura y la presión de desplazamiento de roca del reservorio subyacente, se estableció un método para evaluar la capacidad de gas y petróleo de sellado vertical de falla estática no consolidada comparando el tamaño relativo de los dos. Se aplicó en la evaluación de la capacidad de sellado vertical f1 en una de las tres secciones de la formación Dongying y en cinco secciones de la formación en la cuenca sur de la Bahía de Bohai. Los resultados muestran que la falla f1 en uno a tres de la formación de Dongying tiene la mayor presión de desplazamiento del relleno que la presión de desplazamiento de la roca del yacimiento subyacente. El sellado vertical es favorable para la acumulación y conservación de petróleo y gas. Se ha encontrado que concuerda con la distribución de gas y petróleo en la formación Dongying en la actualidad en la formación de la estructura South Fort 5, lo que indica que el método es factible para evaluar la capacidad de sellado vertical de la falla en la fase estacionaria.

Evaluación del origen y distribución espacial de la composición química en un lago tipo rift, utilizando modelación estadística multivariada, hidrogeoquímica y teledetección

ABSTRACT The chemical composition of a freshwater surface depends on the sources of input that can be of natural or anthropogenic origin. This study examined the spatial variability of the water quality from Chapala Lake and discussed the possible sources to this freshwater surface which is the largest rift lake in Mexico. The methodology included multivariate statistical techniques to analyze the possible relationship between water quality and the natural and anthropogenic factors of the area. The outcome showed the existence of four groups of water mixture in the lake. Each one showed two or three end members that characterized its chemical nature. The different groups showed a spatial distribution and a particular spectral behavior was detected from the analysis of a Landsat 7 ETM+ image. The spectral signatures extracted from the satellite image showed a high reflectivity in the range of 830 - 1300 nm for the water provided by the Lerma-Chapala (group IV) system, which represents the most polluted water in the lake. This spectral behavior is not present in the rest of the group. The Western portion of the lake is fed mainly by open water. Contributions from groundwater dominate the Central part, and in the Eastern region, the primary source is the contaminated water from the Lerma river system. A high hydraulic head (hydraulic barrier) prevents the highest level of pollution from the Lerma river. This hydraulic barrier constituted by a significant portion of groundwater is at the Central part of the lake. Furthermore, the most polluted water flows directly to the Metropolitan Region of Guadalajara through the Santiago River. The predominant role played by the groundwater in the dynamics of Chapala Lake is explained, in part, from its tectonic origin. The dynamics of water in the Chapala Lake suggest the need to implement some management plans considering the tectonic origin of the Lake as an advantage for the control of pollution because of the significant contribution of groundwater in the Chapala Lake freshwater system.

RESUMEN La composición química de una superficie de agua dulce depende de las fuentes de entrada que pueden ser de origen natural o antropogénico. Este estudio examinó la variabilidad espacial de la calidad del agua del lago de Chapala y discute las posibles fuentes de contribución a esta superficie de agua dulce que es el lago rift más grande de México. La metodología incluyó técnicas estadísticas multivariadas y análisis de imágenes satelitales, para analizar la posible relación entre la calidad del agua y los factores naturales y antropogénicos de la zona. Los resultados indicaron la existencia de cuatro grupos de mezclas de agua en el lago. Cada grupo muestra dos o tres miembros extremos que caracterizan la naturaleza química del agua. Los diferentes grupos presentan una distribución espacial y un comportamiento espectral particular detectado a partir del análisis de una imagen Landsat 7 ETM+. Las firmas espectrales extraídas de la imagen satelital muestran una alta reflectividad en el rango de 830-1300 nm para el agua proporcionada por el sistema Lerma-Chapala (Grupo IV), que representa el agua más contaminada del lago. Este comportamiento espectral no se presenta en el resto de los grupos. Los datos obtenidos muestran que la parte occidental del lago es alimentada principalmente por agua superficial. Los aportes de agua subterránea dominan la parte Central, y en la región Oriental, la principal fuente es el agua contaminada del sistema Lerma-Chapala. La mayor contaminación proviene del Río Lerma, pero ésta se rompe por una barrera hidráulica constituida por aportes considerables de agua subterránea hacia la región Central. Por eso, el agua más contaminada sigue directamente a la región metropolitana de Guadalajara a través del Río Santiago. El papel predominante del agua subterránea en la dinámica del Lago de Chapala se explica, en parte, por el origen tectónico de este cuerpo de agua dulce. La dinámica observada en el Lago de Chapala sugiere que es necesario implementar planes de gestión en los cuales se considere el origen tectónico del lago con sus importantes aportes de agua subterránea como una ventaja para el control de la contaminación por la actividad humana.

Modelación 3D e interpretación tectónica en la cuenca Erzincan (Turquía) a través de Información de Campo Potencial

ABSTRACT Erzincan Basin was investigated using gravity data within the scope of this study. It is also aimed to reveal the discontinuities in the work area as well as the buried discontinuities. Boundary determination filters and analysis of the structure of the data and its connection are revealed and clear information is obtained. Gravity anomalies were applied with an upward continuation method for 0.25, 0.50, 0.75 and 1 km levels. Total Horizontal Derivative (THD) filter, Analytical Signal (AS) filter, Tilt Angle Derivative (Tilt) filter, Total Horizontal Derivative (THDR) filter, Theta Angle Derivative (Cos θ) filter, Hyperbolic Tilt Angle Derivative (HTAD) were applied to upward continued data. The discontinuities in the region and the boundaries of the geological structure were revealed. Tilt and Theta Angle derivatives yield the best results from the applied derivative based filters. The obtained data were compared with the existing surface geology and the compatibility between the formations was checked. New discontinuities were found in addition to the discontinuities determined from surface observations in the light of the obtained results. Erzincan Basin was modeled in three dimensions using gravity data of the study area. As a result of modeling, Erzincan Basin has been determined to have an average thickness of 7 km.

RESUMEN El objeto de este estudio fue investigar la cuenca Erzincan a través de información gravitacional. También está enfocado en revelar las discontinuidades en el área de estudio asi como las discontinuidades enterradas. Se exponen los filtros de determinación de límites y los análisis de la estructura de la información para obtener información clara. El método de continuación hacia arriba se aplicó en las anomalías gravitacionales en niveles de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 km. A la información continuada hacia arriba se le aplicaron los filtros Total Horizontal de Derivadas (THD), Señal Analítica (AS), Ángulo Inclinado de Derivadas (Tilt), Ángulo Theta de Derivadas (Cos θ), y Ángulo Inclinado Hiperbólico de Derivadas (HTAD). Este proceso permitió revelar las discontinuidades en la región y los límites de la estructura geológica. Las derivadas de Ángulo Inclinado y Ángulo Theta produjeron los mejores resultados en cuanto a las derivadas aplicadas con base en filtros. La información obtenida se comparó con estudios de superficie geológica y se revisó la compatibilidad entre las formaciones. Se encontraron nuevas discontinuidades adicionales a las discontinuidades determinadas en las observaciones de superficie a la luz de los resultados obtenidos. La cuenca Erzincan se modeló en tres dimensiones con información gravitacional en el área de estudio. Como resultado de la modelación, se determinó que la cuenca Erzincan tiene un promedio de profundidad de 7 kms.

Transformación coordinada entre información global y local basada en Redes Neuronales Artificiales con validación cruzada de k-iteraciones en Ghana

ABSTRACT The popularity of Artificial Neural Network (ANN) methodology has been growing in a wide variety of areas in geodesy and geospatial sciences. Its ability to perform coordinate transformation between different data has been well documented in literature. In the application of the ANN methods for the coordinate transformation, only the train-test (hold-out cross-validation) approach has usually been used to evaluate their performance. Here, the data set is divided into two disjoint subsets thus, training (model building) and testing (model validation) respectively. However, one major drawback in the hold-out cross-validation procedure is inappropriate data partitioning. Improper split of the data could lead to a high variance and bias in the results generated. Besides, in a sparse dataset situation, the hold-out cross-validation is not suitable. For these reasons, the K-fold cross-validation approach has been recommended. Consequently, this study, for the first time, explored the potential of using K-fold cross-validation method in the performance assessment of radial basis function neural network and Bursa-Wolf model under data-insufficient situation in Ghana geodetic reference network. The statistical analysis of the results revealed that incorrect data partition could lead to a false reportage on the predictive performance of the transformation model. The findings revealed that the RBFNN and Bursa-Wolf model produced a root mean square horizontal positional error of 0.797 m and 1.182 m, respectively. The RBFNN model results per the cadastral surveying and plan production requirement set by the Ghana Survey and Mapping Division are applicable. This study will contribute to the usage of K-fold cross-validation approach in developing countries having the same sparse dataset situation like Ghana and in the geodetic sciences where ANN users seldom apply the statistical resampling technique.

RESUMEN La popularidad de la metodología de Redes Neuronales Artificiales está en crecimiento en varias áreas en geodesia y en las ciencias geoespaciales. Su capacidad de realizar una transformación coordinada entre diferente información ha sido bien documentada en la literatura. En la aplicación de métodos de Redes Neuronales Artificiales para la transformación coordinada solo se ha evaluado el desempeño del enfoque de prueba de adiestramiento (validación cruzada por método de retención). En este punto, la información se divide en dos subconjuntos diferentes: adiestramiento (modelo de construcción) y verificación (modelo de validación). Sin embargo, una desventaja en el procedimiento de validación cruzada por método de retención es inapropiada durante la división de información. Una partición no adecuada en la información podría llevar a una gran diferencia o a un sesgo en los resultados generados. Además, ante una situación de un conjunto de datos disperso la validación cruzada por método de retención no es adecuada. Por estas razones se recomienda la validación cruzada de k-iteraciones. Por consiguiente, este estudio, por primera vez, explora el potencial de usar el método por validación cruzada de k-iteraciones en la evaluación de ejecución de la función de base radial en redes neuronales y el modelo Bursa-Wolf en una situación de información insuficiente en la red de referencia geodética de Ghana. El análisis estadístico de los resultados muestra que una partición incorrecta de información puede llevar a un registro falso en la ejecución predictiva del modelo de transformación. Los resultados demuestran que la función radial y el modelo Bursa-Wolf producen un error posicional de media cuadrática horizontal de 0.797 m y 1.182 m, respectivamente. Los resultados del modelo radial por la medición cadastral concuerdan con los requerimientos del plan de producción instaurados por la divisón de mapeo del servicio geológico de Ghana. Este estudio contribuirá en la usabilidad del método de validación cruzada de k-iteracciones en países en desarrollo que tienen conjuntos de datos dispersos, como Ghana, y en las ciencias geodésicas donde los usuarios de redes neuronales casi nunca aplican la técnica estadística de remuestreo.

Integración de métodos de anomalías geoquímicas y de teledetección para predecir las áreas gasíferas y petrolíferas en el campo Yanchang, en la cuenca de Ordos, China

ABSTRACT Oil seepage is one of the most important characteristics of hydrocarbon formation, and understanding oil seepage is crucial for oil-gas exploration and the assessment of petroleum resources. Remote sensing and geochemical methods have the same material and theoretical bases for extracting oil and gas information from underlying strata and the identification of media features. As an emerging exploration method, hyperspectral remote sensing is efficient compared with traditional geochemistry because it is a finer, and sometimes more directly quantitative method for determining the specific mineral anomaly content. Hence, the use of both methods together is important. This paper describes the analysis of hyperspectral remote sensing data and the extraction of abnormal index information, including the level of carbonate alteration and the content of acidolytical hydrocarbons, pyrolysis hydrocarbons, headspace gas, and ferric and ferrous ions. The two methods have mutual authentication, and they are complementary and are useful in oil-bearing areas. When these methods are integrated, the acidolytical hydrocarbon index is the most effective geochemical index and is better at characterizing the oil field distribution than other indices. Also, hydrocarbon geochemical anomalies occurring in oil fields generally show continuous distribution points and are consistent with oil reservoirs. Consequently, a 3D model was established to comprehensively utilize hyperspectral remote sensing and geochemical data to determine the distribution of petroleum reservoirs efficiently as well as to delineate oil- and gas-bearing prospects. There is great potential for determining oil- and gas-bearing fields through the integration of hyperspectral and geochemical data.

RESUMEN La filtración de crudo es una de las características más importantes de la formación de hidrocarburos y entender este fenómeno es crucial para la exploración petrogasífera y la evaluación de recursos petrolíferos. Los métodos de teledetección y geoquímicos tienen las mismas bases teóricas y el mismo material de información para la extracción de gas y petróleo de las capas subyacentes y de identificación de las características del medio. Como un método emergente de exploración, la teledetección hiperespectral es eficiente comparada con la geoquímica tradicional, ya que es un método más fino y, en algunos casos, más directamente cuantitativo en la determinación del contenido de anomalías minerales específicas. Por consiguiente, el uso conjunto de ambos métodos es importante. Este artículo describe el análisis de información de la teledetección hiperespectral y la extracción de un índice de información anormal que incluye el nivel de alteración de carbonato y el contenido de hidrocarburos acidolíticos, hidrocarburos pirolíticos, espacios de gas, e iones férricos y ferrosos. Los dos métodos tienen una autenticación mutua, son complementarios y útiles en las areas petrolíferas. Cuando estos métodos se integran, el índice de hidrocarburos acidolíticos es el índice geoquímico más efectivo y es el mejor para caracterizar la distribución del campo petrolífero. Además, las anomalías geoquímicas de hidrocarburos que ocurren en los campos generalmente muestran los puntos de distribución y coinciden con las reservas de crudo. Por esto se estableció un modelo 3D para utilizar la teledetección hiperespectral integralmente con la información geoquímica para determinar la distribución de las reservas petrolíferas eficientemente, al igual que para delinear los prospectos gasíferos y petrolíferos. Existe un gran potencial para determinar los campos gasíferos y petrolíferos a través de la integración de información hiperespectral y geoquímica.

Efectos de la forma granular sobre el módulo de corte y la relación de amortiguamiento de la grava

ABSTRACT The effects of the consolidation ratio, effective confining pressure, gravel content, and granule breakage on the shear modulus and damping ratio of gravel have been extensively researched in recent years. However, studies on the effect of the granular shape are rare. Thus, under different confining pressures, dynamic triaxial tests were performed on gravel specimens to investigate the effect of granular shape on the shear modulus and damping ratio of gravel specimens by using a multifunctional triaxial testing instrument. The samples consisted of two kinds of gravel with the same grain composition and relative density of 45%. The test results indicate that, when the confining pressure and shear strain amplitude exceed 300 kPa and 7×10-4, respectively, gravel with a round granular shape has a higher shear modulus compared to an angular shape. Conversely, when the shear strain amplitude exceeds 2×10-4, the damping ratio of angular gravel exceeds that of round granules.

RESUMEN Los efectos de la relación de consolidación, la presión de confinamiento efectiva, el contenido de grava y la rotura de gránulos en el módulo de corte y la relación de amortiguación de la grava se han investigado ampliamente en los últimos años. Sin embargo, los estudios sobre el efecto de la forma granular son escasos. Por lo tanto, bajo diferentes presiones de confinamiento, se realizaron pruebas triaxiales dinámicas en muestras de grava para investigar el efecto de la forma granular en el módulo de corte y la relación de amortiguamiento de las muestras de grava utilizando un instrumento de prueba triaxial multifuncional. Las muestras consistieron en dos tipos de grava con la misma composición de grano y una densidad relativa del 45%. Los resultados de la prueba indican que, cuando la presión de confinamiento y la amplitud de tensión de corte superan los 300 kPa y 7x10-4, respectivamente, la grava con una forma granular redonda tiene un módulo de corte más alto en comparación con una forma angular. A la inversa, cuando la amplitud de la tensión de cizallamiento excede de 2x10-4, la relación de amortiguamiento de la grava angular excede la de los gránulos redondos.

Imágenes finas mediante el uso de detección avanzada de ondas reflejadas en una mina subterránea de carbón

ABSTRACT Safety of the mine roadway constructions is controlled by geological disasters such as faults, goaves and so on. The advanced prediction has become an in-demand topic, and advanced detection method of the reflected wave is a crucial technology for advanced prediction of geological anomalies. However, due to the influence of the complex near-source seismic wavefield in the coal mine roadway, the result of wavefield separation and migration imaging is not accurate, which lead to the fact that the fine imaging of geological anomaly is difficult. A comparative analysis of wavefield separation method of kinematics and dynamics is carried out in this paper to solve this problem. A factor of principal polarization direction is introduced according to “the orthogonal difference between the propagation direction of P-wave and S-wave and the vibration direction of particle” starting from the real-time polarization analysis from three-component seismic signals. By the factor, a modified function is constructed and integrated into pre-stack diffraction migration, which put forward the polarization migration method that incorporates wavefield separation with migration imaging. The results of physical simulation and field survey in Xiangyuan coal mine in western China are as follows: The fine imaging by using advanced detection of the reflected waves in underground coal mine can be achieved by using polarization migration in linear observation system and the polarization migration has the effect of enhancing the spatial resolution.

RESUMEN La seguridad de las construcciones de carreteras de mina está controlada por desastres geológicos, como fallas, obstrucciones, etc. La predicción avanzada se ha convertido en un tema de demanda, y el método de detección avanzada de la onda reflejada es una tecnología crucial para la predicción avanzada de anomalías geológicas. Sin embargo, debido a la influencia del complejo campo de ondas sísmicas de fuente cercana en la carretera de la mina de carbón, el resultado de la separación de los campos de onda y la imagen de migración no es preciso, lo que lleva al hecho de que es difícil obtener imágenes finas de anomalías geológicas. En este trabajo se realiza un análisis comparativo del método de cinemática y dinámica de separación de campos de onda para resolver este problema. Un factor de la dirección de polarización principal se introduce según "la diferencia ortogonal entre la dirección de propagación de la onda P y la onda S y la dirección de vibración de la partícula" a partir del análisis de polarización en tiempo real desde señales sísmicas de tres componentes. Por el factor, una función modificada se construye e integra en la migración de difracción de pila previa, lo que presenta el método de migración de polarización que incorpora la separación del campo de onda con la imagen de migración. Los resultados de la simulación física y el estudio de campo en la mina de carbón Xiangyuan en el oeste de China son los siguientes: La imagen fina mediante el uso de detección avanzada de las ondas reflejadas en una mina de carbón subterránea se puede lograr mediante el uso de la migración de polarización en un sistema de observación lineal y la migración de polarización tiene el efecto de mejorar la resolución espacial.