SU1146449A1 - Способ контрол напр женного состо ни массива горных пород - Google Patents

Abstract

СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД , включающий возбуждение излучающего акустического преобразовател , прозвучивание создаваемыми им ультразвуковыми импульсами участков массива, расположенных между двум  скважинами по их глубине, и анализ изменений характеристик ультразвуковых импульсов, прин тых приемным акустическим преобразователем , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , возбуждениеизлучающих преобразователей, размещенных в скважинах с воздушным зазором между их рабочей поверхностью и стенками скважин, осуществл ют высокочастотными колебани ми, модулированными по амплитуде пр моугольной импульсной последовательностью, измер ют амплитуду огибающей прин ) тых высокочастотных колебаний, по (Л изменению которой с глубиной суд т о распределении напр жений в окрестности горной вьфаботки, при этом максимуму напр жений зоны опорного давлени  соответствует максимальна  амплитуда огибающей. 4:ь С35 4: СО Фи1.1

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовайо при контроле напр женного состо ни  массива горных пород в окрестност х горных выработок. Известен способ контрол  напр женного состо ни  массива, основанный на измерении и анализе изменений эффективного электрического сопротивлени  по глубине скважины, и,нтерпретаци  которого осуществл ет с  с помощью предварительно установ ленной коррел ционной св зи между электрическим сопротивлением и напр жени ми Cl , Недостатком данного способа  вл  етс  низка  точность, обусловленна  тем, что на результаты измерений электрических параметров вблизи выработок вли ютнеоднородность мас сива , влажность, размеры выработки и помеховые факторы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ контрол  напр женного состо  ни  массива горных пород, включающий возбузвдение излучающего акустического преобразовател , прозвучива ние создаваемыми им ультразвуковыми импульсами участков массива, расположенных между двум  скважинам по их глубине, и анализ изменений характеристик- ультразвуковых импуль сов, прин тых приемным.акустическим преобразователем Д , Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность контрол , обусловленна  тем, что на резуль-, таты измерений контролируемой харак теристики оказывает существенное вли ние качество акустического контакта преобразователей с массивом. Изменени  информативных параметров контрол  (скорости распростране;ни , коэффициента затухани  и др.) из-за плохого качества акустического контакта могут быть соизмеримы или даже превышать изменени  этих парамет ров , обусловленные вли нием напр же ний и, следовательно, погрешность измерений может превышать 100%. Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу контрол  напр женного состо ни  массива горных пород, включающему возбуждение излучающего акустического преобразо 492 вател , прозвучивание создаваемыми им ультразвуковыми импульсами участков массива, расположенных меткду двум  скважинами по их глубине, и анализ изменений характеристик ультразвуковых импульсов, прин тых приемным акустическим преобразователем, возбуждение излучающих преобразователей , размещенных в скважинах с воздушным зазором ме щу их рабочей поверхностью и стенками сквазшн, осуществл ют высокочастотными колебани ми , модулированными по амплитуде пр моугольной импульсной последовательностью, измер ют амппитуду огибающей прин тых высокочастотных колебаний, по изменению которой с глубиной суд т о распределении напр жений в окрестности горной выработки, при этом максимуму напр жений зоны опорного давлени  соответствует максимальна  амплитуда огибающей. На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в различных точках указанной схемы; на фиг. 3 - изменени  амплитуды огибающей пачки высокочастотных импульсов при удалении преобразователей от контура выработки. Способ осуществл етс  следующим образом. В кровле, почве или стенках выработки 1 бур т две параллельные скважины (шнура) 2 и 3 на глубину 5-8 м, в которых размещают друг против друга акустические преобразователи 4 и 5 с воздушным зазором между их рабочей поверхностью и стенками скважин 2 и 3. Такие зазоры могут обеспечиватьс , например, с помощью кольцевых центрирующих пружин 6. Генератор ультразвукового прибора 7 вьфабатывает высокочастотные колебани  8, частота которых выбираетс  равной резонансной частоте акустических преобразователей (обычно в пределах 30-100 кГц). Высокочастотные колебани  8 модулируют пр моугольными видеоимпульсами, длительность которых Т выбираетс  такой, чтобы в них укладывалось количество периодов высокочастотных колебаний, равное (или большее) суммарной добротности электроакустического тракта. В этом случае

обеспечиваетс  максимальный коэффициент передачи преобразователей. Модул ци  высокочастотных колебаний 8. именно пр моугольными импульсами обеспечивает максимальную скорость нарастани  прин того сигнала , что также улучшает энергетические соотношени .

Электрическим сигналом в виде пачек 9 высокочастотных колебаний возбуждают излучающий преобразователь 4. Излучаемые преобразователем 4 упругие колебани  после прохождени  межскважинного пространства в виде пачки высокочастотных колебаний 10 принимают и преобразуют в электрический сигнал преобразователем 5. Далее этот сигнал поступает на вход ультразвукового прибора 7, с помощью которого измер ют амплитуду А огибающей колебаний 10. (Указанные измерени  легко осуществл ютс  с помощью однопол рного детектора огибающей и амплитудного вольтметра,  вл ющихс  составной частью ультразвукового прибора 7) . .

Измерени , осуществл ют по всей .глубине скважин 2 и 3, перемеща  параллельно (дискретно с шагом 1020 см, или непрерьшно) преобразователи 4 и 5. Совокупность-результа1464494

тов измерений амплитуды А огибающей (фиг. 3) отражает распределение напр жений в окрестност х горной вьфаботки. Так, участок, примыкающий к контуру вьфаботки, характеризуетс  нарушением сплошности массива , обусловленным действием буровзрывных работ и действием горного давлени . На этом участке максимально рассе ние и поглощение ультразвуковых колебаний и. как следствие , минимальна  амплитуда огибающей . Далее, в зоне опорного давлени  (рассто ние 1 от контура выt5 работки на фиг. 3) пористость и трещиноватость минимальны, соответственно максимальна амплитуда. В зоне сохранного массива, не подверженного вли нию-вьфаботки, напр жени  и амплитуды огибающей имеют по отношению к первым двум участкам промежуточные значени .

Таким образом, предлагаемый 25 способ позвол ет получить точную информацию о распределении напр жений в окрестност х выработок, исключив основной источник погрешностей при ультразвуковых измере3Q ни х в массиве - контактные услови  преобразователей с горными породами .

Ф14г.2

Claims (1)

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий возбуждение излучающего акустического преобразователя, прозвучивание создаваемыми им ультразвуковыми импульсами участ- ков массива, расположенных между двумя скважинами по их глубине, и анализ изменений характеристик ультразвуковых импульсов, принятых приемным акустическим преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, возбуждение излучающих преобразователей, размещенных в скважинах с воздушным зазором между их рабочей поверхностью и стенками скважин, осуществляют высокочастотными колебаниями, модулированными по амплитуде прямоугольной импульсной последовательностью, измеряют амплитуду огибающей приняв · £ тых высокочастотных колебаний, по изменению которой с глубиной судят о распределении напряжений в окрестности горной выработки, при этом максимуму напряжений зоны опорного давления соответствует максимальная амплитуда огибающей.

   7/////^///^//////////^7 ,1146449

   Фиг.\ ί

   1146449 2