SU1633122A1 - Способ определени положени ослабленных контактов в массиве горных пород - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к орному делу Цель изобретени  - повышение ючности. Из горной выработки 1. пройденной по угольному пласту 2, в сло х 3, 4 кровли пласта и слое 5 почвы пласта возбуждают упругие колебани  в пунктах 7. С помощью сейсмоприемников 6 принимают сейсмо- акустические сигналы и определ ют их амплитудно-частотные характеристики. Выдел ют резонансные частоты и нормируют их амплитуды по энергии сейсмоакустических сигналов. Возбуждение и прием сейсмоакустических сигналов осуществл ют поочередно в кровле и почве пласта 2. Возбуждение провод т многократно, а пункты 7 возбуждени  смещают на величину диаметра зоны разрушени  горных пород. Анализ амплитудно-частотной характеристики провод т в перемещаемом временном интервале, величину которого, шаг перрмещени  и их количество определ ют по значени м резонансных частот скорости продольных волн и требуемой глубины исследований . По нормированным амплитудам резонансных частот устанавливают принадлежность слоев пород к кровле или почве пласта. По значению резонансной частоты определ ют мощность слоев. По величине смещени  временного интервала, в котором амплитуда резонансной частоты максимальна , определ ют пор док чередовани  слоев в массиве. Способ повышае точное ь определени  положени  ослабленных контактов , 1 з.п. ф-лы, 3 ил. :71 сл С iO iCJ ы го ю

Description

Изобретение относитс  к области горного дела и предназначено дл  определени  мощности слоев горных пород и пор дка их чередовани  в массиве.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 представлена схема проведени  измерений; на фиг. 2 и 3 - нормированные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сейсмоакустических сигналов, полученные соответственно в кровле и почве угольного пласта.

На схеме проведени  измерений показаны горна  выработка 1,угольный пласт 2, слоиЗ и 4, залегающие в кровле пласта, слой 5. залегающий в почве пласта, сейсмопри- емники 6. пункты 7 возбуждени  и регистрирующий прибор 8.

Способ осуществл ют следующим образом .

В горной выработке 1 (фиг. 1), пройденной по угольному пласту 2 и вскрывающей породы кровли и почвы, подготавливают места дл  креплени  сейсмоприемников 6. На рассто нии 1-3 м от них располагают пунк-- ты 7 возбуждени  упругих колебаний в кровле и почве горной выработки. Подготовка заключаетс  з ликвидации трещиноватой, разрушенной породы и обеспечении контакта с массивом. Сейсмоприемники б креп т в породах кровли и почвы так. что ос, их максимальной чувствительности направлена по нормали к напластованию. Прибор 8. регистрирующий сейсмоакустический сигнал и определ ющий его АЧХ. подключают к сейсмоприемнику 6, установленному в породах кровли угольного пласта.

Возбуждают во вмещающих породах упругие колебани  путем нанесени  ударов по породам кровли, причем возбуждение колебаний осуществл ют многократно. Регистрируют сейсмоакустический сигнал и определ ют его АЧХ. При нанесении ударов контролируют состо ние пород в точке удара: если по вл ютс  признаки разрушени , то последующий удар нанос т со смещением на величину диаметра зоны разрушени , По АЧХ выдел ют резонансные частоты и амплитуды на этих частотах нормируют по величине энергии сейсмоакустического сигнала (фиг. 2):

А

АН

2 А

(1)

где АН - нормированна  величина амплитуды резонансной частоты,

А-амплитуда выделенной резонансной частоты;

AI - амплитуда сигнала на дискретных частотах.

Прием сейсмоакустического сигнала и выделение резонансных частот провод т в перемещаемом временном интервале, величину и шаг перемещени  которого определ ют из выражений

3-7

(2)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

где At - величина временного интервала, с; fp - значение выделенной резонансной частоты, Гц,

dt -6Tw

где ft - шаг перемещени  временного интервала , с.

Количество п перемещений интервала At выбирают исход  из требуемой глубины h исследований

.Vf(4)

где V - скорость продольных волн во вмещающих породах.

Дл  каждой резонансной частоты в соответствии с определенными по формулам (2) - (4) параметрами п раз перемещают временной интервал и при каждом его положении осуществл ют возбуждение и регистрацию амплитуды сейсмоакустического сигнала на этой частоте. Анализируют зависимость изменени  амплитуды резонансной частоты от времени, наход т максимальное значение амплитуды и положение при этом временного интервала tp пр д t Величину 1 /2 tp используют дл  определени  очередности размещени  резонирующих слоев в разрезе. Затем регистрирующее устройство 8 подключают к сейсмоприемнику 6, закрепленному в породах почвы угольного пласта, и на почве в точке 7 отсто щей от сейсмоприемника на 1 3 м. осуществл ют импульсное возбуждение сейсмоакустического сигнала. Повтор ют все описанные операции, т.е. нанос т удары по породам почвы и определ ют АЧХ сигнала, выдел ют резонансные частоты, осуществл ют нормирование амплитуд резонансных частот по величине энергии сейсмоакустического сигнала (фиг. 3), дл  каждой резонансной частоты по формулам (2 - 4) вычисл ют параметры перемещаемого временного интервала дл  каждой резонансной частоты перемещают временной интервал, возбуждают сейсмоакустический сигнал и регистрируют величину амплитуды на этой частоте при каждом положении временного интервала, определ ют врем  tp. дл  которого амплитуда резонансной частоты имеет максимум (или максимумы).

Таким образом, дл  кровли и почвы угольного пласта опредепены резонансные

частоты и времена, на которых достигают максимума амплитуды на этих частотах.

Дл  размещени  в разрезе вблизи угольного пласта ослабленных механических контактов необходимо вычислить мощности резонирующих слоев и определить их принадлежность к почве или кровле.

Мощность m резонирующих слоев определ ют по формуле

m TTl--(5)

2 Р

где Vcn - скорость продольных волн в слое, м/с;

fp - значение резонансной частоты дл  данного сло , Гц;

Скорость Уел продольных волн определ ют на образцах пород или принимают данные, полученные при проведении геологоразведочных работ.

Дл  определени  принадлежности слоев к кровле или почве угольного пласта наход т разность нормированных амплитуд на резонансных частотах, полученных при возбуждении и регистрации сейсмоакусти- ческого сигнала в кровле и в почве. Положи- тельные значени  амплитуд присущи резонирующим сло м, расположенным выше угольного пласта, а отрицательные - сло м , расположенным ниже угольного пласта. Слои с резонансными частотами 33G и 500 Гц (фиг. 2 и 3) расположены в кровле угольного пласта, а слой с резонансной частотой 750 Гц - в почве.

Пор док чередовани  резонирующих слоев в массиве определ ют следующим образом . Слои (отдельно дл  кривли и почвы пласта) располагают по мере увеличени  величины 1/2tp. Размещение резонирующих слоев завершает определение положени  ослабленных механических контактов.

Предлагаемый способ позвол ет повысить точность определени  положени  ослабленных контактов в массиве горных пород за счет определени  принадлежности слоев горных пород кровле или почве угольного пласта, а также определени  пор дка чередовани  слоев в массиве.

Claims (2)

1. Способ определени  положени  ослабленных контактов в массиве горных пород , включающий импульсное возбуждение упругих колебаний во вмещающих угольный пласт породах, прием сейсмоакустического

сигнала, определение его амплитудно-частотной характеристики, выделение резонансных частот и определение по ним мощности слоев горных пород и положени  ослабленных контактов в массиве, о т л ичающийс  тем, что, с целью повышени  точности, возбуждение колебаний и прием сейсмоакустического сигнала осуществл ют поочередно в кровле и почве пласта, при этом прием сейсмоакустического сигнала и

выделение резонансных частот провод т в перемещаемом временном интервале, определ ют нормированные по энергии сигнала амплитуды резонансных частот и устанавливают по ним принадлежность слоев пород к кровле или почве пласта, а пор док чередовани  слоев в массиве определ ют по величине смещени  временного интервала, в котором амплитуда резонансной частоты соответствующего сло 

максимальна.

2. .Способ по п. . 1 отличающийс  тем, что возбуждение упругих колебаний осуществл ют многократно, а пункты возбуждени  смещают на величину диаметра

зоны разрушени  горных пород.

0,05

0,1 Ли

iOO -Р

2

200

500

H 750

tow

fi05

a fp 500 гц

////// //

1000ZZ3

2000-а

Z2 2

5000

ru

07Н.60

) {р 500Гц

towi; 2

fi05

о,/ ,/Ди

orw.eS

гц

Фиг-3