Сейсмическое картирование помогает обнаруживать заброшенные шахты в Вайоминге

Исследователи, работающие в Вайоминге, применили комплекс технологий, включая сбор сейсмических данных и многопараметрическую обработку, изначально разработанные для картирования мелких разломов, чтобы обнаружить опасные подземные пустоты, оставшиеся после добычи угля в штате.

На Ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки (SSA) 2017 года Джейми Тернер из компании Fugro представит работу своей команды по поиску горных выработок, которые могут угрожать зданиям, дорогам и другой инфраструктуре. Поиск этих пустот ведется в рамках федеральной и государственной программы «Заброшенные горные земли», направленной на устранение последствий горнодобывающей деятельности. Большинство нерекультивированных участков были отработаны до введения в США ограничений на землепользование и мер по охране окружающей среды, связанных с добычей полезных ископаемых.

Подземные пустоты, некоторые из которых остались от шахт, заброшенных более 100 лет назад, со временем могут обрушиться или просесть. Исторически для их поиска использовалось бурение скважин и старые карты. Сейсмические и геофизические методы применялись и раньше, но с переменным успехом. В этом году мы начали использовать высокоразрешающие 2D и 3D сейсмические методы, разработанные для картирования мелких разломов и оценки сейсмической опасности. Они успешно выявляют аномальные зоны с низкой скоростью и позволяют оптимизировать буровые работы для рекультивации.

Для обнаружения пустот команда использует до пяти различных типов обработки сейсмических данных, исторические карты горных работ, дистанционное зондирование (LiDAR), геоморфологический анализ, камеры для скважин, скважинный гидролокатор и лазерные сканеры для построения 3D-карт подземных полостей. Совмещая данные из всех источников, исследователи могут определить размер, ориентацию и форму выработок, а иногда даже установить, заполнена ли пустота водой или обломками породы. Если обнаруживаются открытые полости, начинаются работы по их ликвидации.

В одном из случаев команда столкнулась с пустотой, заполненной горючими газами, что потребовало срочной закупорки скважины. В Вайоминге также существует множество действующих подземных пожаров в шахтах, некоторые из которых горят десятилетиями и могут происходить в подобных пустотах.

Комплексный подход, по словам Тернера, может быть более экономически эффективным по сравнению с простым разведочным бурением на территориях с известными или предполагаемыми заброшенными выработками, особенно учитывая, что исторические карты шахт редко точно привязаны к местности. Команда помогает штату Вайоминг составить реестр исторических горнодобывающих участков и определить приоритетные объекты, требующие рекультивации до начала строительства или для сохранения существующей инфраструктуры.