SU879530A1 - Способ определени мощности расслоени горного массива - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к геофизическим способам разведки и может быть использовано дл  определени  наличи  расслоени  и мощности отслоившейс  части горного массива при ведении очистных и подготовительных работ.

Известен способ акустического определени  неоднородности массива вблизи выработки заключающийс  в том, что в исследуемом массиве путем бурени  скважин отыскивают местонахождение акустической неоднородности, после чего, помеща  в скважину излучатель звука, анализируют зафиксированные на поверхности амплитуды звукового давлени  с тем, чтобы судить о конфигурации неоднородности массива. Недостаток этого способа - необходимость бурени  скважин.

Известен также способ исследовани  напр женного состо ни  массива 2, позвол ющий определить мощность его расслоени  путём возбуждени  и регистрации упругих колебаний на стенке выработки с-тем, чтобы в результате анализа замеренных соотношений между . излученными и прин тыми колебани ми судить о местонахождении границ напр женного массива. Этот способ  вл етс  разновидностью известного в геофизике (сейсморазведке; способа отраженных волн. Однако способ имеет то же ограничение, что и известнее другие сейсморазведочные способы, а именно.: рассто ние из.пучатель - отражсооща  граница - приемник не может быть меньше дес тков метров. И если от поверхности до границы неоднородности , подлежащей индикации, допустим,

10 около метра, то рассто ние между излучателем и приемником должно быть не меньше дес тков метров, и если прот женность границы неоднородности бу дет значительно меньше, то така  не15 однородность с помощью изложенного способа обнаружена не будет.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности способа.

Поставленна  цель достигаетс 

20 тем, что в способе определени  мощности расслоени  горного массива, основанном на возбуэкдении невзрывным источником-и регистрации упругих колебаний на поверхности массива

25 с последующим анализом зарегистрированных колебаний, возбуждают упругие колебани  импульсами, длительность воздействи  которых не превышает 100 МКС, регистрируют упругие коле30 бани  в точке возбуждени , в течение времени взаимодействи  между источником и горным массивом и суд т

0мощности расслоени  горного массива по амплитудно-частотным характеристикам зарегистрированных колебаний .

1Способ дл  своей реализации не требует какого-либо нарушени  целостности исследуемого массива (например, бурени ), не  вл етс  многоточечным как прототип (точки излучени  и регистрации разнесены друг от друга) ; Позвол ет фиксировать плоскость отслоени , имеющую прот женность одного пор дка с мощностью отслоени  (т.е.

при мощности отслоени  1 м дл  регистрации ее .достаточно, чтобы плоскость .расслоени  имела при форме окружности диаметр 1 м), чего не позвол ет никакой из известных способов.

Способ основан на следующих предпосылках . В горном массиве в силу различных причин могут происходить расслоени  и образовани  пустот. Расслоени  в материале кровли подземной выработки  вл ютс  причиной обрушени  кровли, и индикации наличи  и мощности расслоени  может использоватьс  с -целью прогнозировани  обрушени .

При отсутствии отслоени  и при абсолютной монолитности и однородности бесконечно прот женного горного массива реакци  среды на механическое возмущение такова, что спектральный состав упругих колебаний в точке возбуждени  их полностью характеризует частотные возможности излучател . Дл  реальной однородной среды возможны некоторые отклонени  величин спектральной плотности.

При возникновении в горном массиве расслоений, плоскость которых более или менее параллельна поверхности исследуемого массива (в осадочных породах плоскости расслоени  ориентированы примерно горизонтально), отслоивша с  часть с некоторыми допущени ми может быть уподоблена плоскопараллель ному слою среды мощности h. При воз.действии механическим возмущением на плоскопараллельный пласт происходит увеличение плотности спектра вблизи частот f| , которые определ ютс  соотношением:

(1)

ifr .

где С- - скорость распространени 

1-типа волн в данной среде; h - мощность отслоени ; п - коэффициент крагности гармоник .

Таким образом, на частотах fj следует ожидать у еличени  уровн  прин того сигнала.

На чертеже показано устройство дл  реализации способа.

Оно содержит молоток 1, конструкци  которого такова, что врем  взаимодействи  с массивом при ударе не превышает 100 мкс. в молоток встроен пьезоэлемент 2, сигнал с которого поступает на двухканальный спектроанализатор 3 параллельного типа. Спектроанализатор содержит входное усилительное устройство 4, с выхода которого сигнал поступает на два частотно-избирательных /силител  5 и б, а затем - на аналоговые запоминающие  чейки 7 и 8. Уровень сигналов в обоих каналах фиксируетс  с помощью стрелочных индикаторов 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

С помощью молотка 1, по-поверхности массива наноситс  удар, возбужда-ютс  упругие колебани , которые регистрируютс  во врем  взаимодействи  с помощью пьезоэлемента 2. Сигнал с выхода его поступает на вход спектроанализатора. Первый канал (элементы 5, 7, 9) настроен на фиксированную посто нную частоту и служит дл  прив зки по уровню (силе с

удара). Второй канал перестраиваетс  по частоте в интересующем диапазоне с помощью усилител  6. При одинаковом коэффициенте передачи обоих каналов спектроанализатора плотность спектра А определ етс  соотношением:

Цудг

(2) Coh5t

где Uygj и и(,,у,5 величины уровней сигналов на измер емой и фиксиров нной частоте соответственно. Дл  упрощени  обработки информации индикатор 9 и 10 проградуированы в логарифмах измер емого напр жени . Тогда информационна  величина определ етс  как

igA 19%.- igUcoH t (3)

Использование данного способа обепечивает повышение эффективности меропри тий по обеспечению безопасност труда при проведении очистных и подготовительных работ, так как дает информацию о наличии расслоени  и мощности отслоившейс  кровли в интересующей конкретной точке подземной выработки.

Claims (2)

1. Ямщиков А.И. Передовые методы поиска технических скважин из горных .выработок. М., Недра, 1978, с. 1-18,

.

2. Авторское свидетельство СССР 543905, кл. G 01 V 1/00, .1978 (прототип ) .

/ / / / /,

/ / / .

j /////////////,