Способ определения расслоений в кровле горных выработок

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЛОЕНИЙ В КРОВЛЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающий излучение в кровлю .ультразвуковых импульсных колебаний, прием и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля расслоений за счет обеспечения однородности канала распространения ультразвуковых колебаний, в кровле осуществляют бурение шпура, затем закрепляют в нем с помощью цементного раствора эталонный цилиндрический стержень, выполненный из хрупкого материала, и о наличии расслоений в кровле судят . по колебаниям, излученным в цилиндgрический стержень и отраженным от трещин, образовавшихся в нем. i 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве хрупсл с кого материала для изготовления эталонного цилиндрического стержня используют стекло. 00 4 4 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЮБЛИН (19) (И) 3(51) 1 С =--.= - 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ::.

Н ABTOPCKOMV СНМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный номитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA ЪЪ.щ„

- Ф (21) 3359155/22-03 (22) 30.11.81 (46) 30.03.83. Бюл. Р 12 (72) В.С.Ямщиков, Б.И.Шварцман, В.Л.Шкуратник и М. Д. Вигдорчик (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622. 235 (088. 8) (56) 1. Ямщиков В.С. и др. Дефектоскопия пустот под отводными каналами на Североуральском бокситовом руднике . — Горный журнал, 1979, 9 6, с.55-57.

2. Ржевский В.В. и Ямщиков В.С. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве .

М., Наука, 1973, с.217 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЛОЕНИЙ В КРОВЛЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающий излучение в кровлю..ультразвуковых импульсных колебаний, прием и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля расслоений за счет обеспечения однородности канала распространения ультразвуковых колебаний, в кровле осуществляют бурение шпура, затем закрепляют в нем с помощью цементного раствора эталонный цилиндрический стержень выполненный из хрупкого материала, и о наличии расслоений в кровле судят по колебаниям, излученным в цилинд рический стержень и отраженным от трещин, образовавшихся в нем.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что.в качестве хрупкого материала для изготовления эталонного цилиндрического стержня используют стекло.

1008445

10

Вырабатываемый эхо-импульсным дефектоскопом 7 электрический сигнал с помощью электроакустического пре30 образователя 6 преобразуют в упругие импульсные колебания и излучают в стержень 3. При этом может использо- ваться практически любой эхо-импульсный дефектоскоп, например, выпускае35 -мый серийно прибор ДУК-66.

При отсутствии развивающихся расслоений в кровле стеклянный стержень

3 не имеет отражающих границ по всей своей длине. Импульсные упругие ко4().лебания, прошедшие вдоль .стержня 3 и отразившиеся от второй его торцовой поверхности 8, с помощью электроакустического преобразователя 6 преобразуют в электрический сигнал, регист45:рируемый дефектоскопом 7.

Время t между излученным и принятым импульсами упругих колебаний определяется скоростью Сз их распространения в стержне 3 и длиной Ь послед50 Не>о

21/С

Появление расслоения 9 в кровле 1 приводит к возникновению растягивающих напряжений на контуре шпура 2 в месте " его пересечения с расслоением 9. Так как стеклянный стержень

3 по всей образующей его поверхности жестко связан со стенками шпура 2, то указанные напряжения передаются

60 стержню 3 и в нем возникает трещина

10. Как установлено в ходе экспериментальных исследований, положение трещины 10 по длйне стержня 3 соответствует положению расслоения 9 по глубине шпура 2. Трещина 10 явИзобретение относится к горному делу, в частности к акустическим способам исследования и контроля структу рных неоднородностей массива горных пород вокруг горных выработок.

Известны способы определения расслоений в кровле горных выработок, включающие ударное возбуждение и прием резонансных изгибных колебаний в кровле, сравнение усредненных спектров отклика исследуемой и эталонной .бездефектной кровли (1).

Недостаток этого способа — необходимость достаточно мощного. ударного возбуждения кровли, которое может привести к ее обрушению в процессе контроля.

Известен также способ определения расслоений в кровле горных выработок, включающий излучение в кровлю ультразвуковых импульсных колебаний, при ем и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения (2.j.

Однако известный способ не обес печивает требуемой точности конт роля, так как уровень и время прихода отраженного сигнала существенно зависят от качества контакта электроакустических преобразователей с шероховатой поверхностью кровли, физико-механических свойств пород кровли (их анизотропии, напряженного состояния, пористости, влажности, частотно-зависимого коэффициента затухания упругих колебаний и др.), априорная информация о которых, как правило, отсутствует или ограничена. Кроме .того, отраженный от расслоения акустический сигнал значительно маскируется помехами, обусловленными отражениями от различных структурных неоднородностей пород кровли.

Цель изобретения — повышение точности контроля расслоений за счет обеспечения однородности канала распространения ультразвуковых колебаний.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения расслоений в кровле горных выработок включающему излучение в кровлю ультразвуковых импульсных колебаний, прием и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения, в кровле осуществляют бурение шлура, затем закрепляют в нем с помощью цементного раствора эталонный цилиндрический стержень, выполненный из хрупкого материала, и о наличии расслоений в кровле судят по колебаниям, излученным в цилиндрический стержень и отраженным от трещин, образовавшихся в нем.

Кроме того, в качестве хрупкого материала для изготовления эталонного цилиндрического стержня используют стекло.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В кровле 1 горной выработки бурят шпур 2, Для контроля могут использоваться также шпуры, пробуренные в кровле ранее под анкерную крепь.

В шнур 2 вводят стеклянный цилиндрический стержень 3, пространство между поверхностью которого и стенхами шпура 2 заполняют (нагнетанием) цементным раствором 4 ° Вместо цементного раствора 4 при этом может использоваться также эпоксидная смола. После твердения цементного раствора 4 стержень 3 жестко (по всей образующей его поверхности) закреплен в шпуре 2.

На торцовой поверхности 5 стержня 3 помещают электроакустический преобразователь 6, стабильный акустический контакт которого с поверхностью 5 обеспечивается за счет гладкости последней с помощью контакт.ной смазки (например технического вазелина) .

1008445

Составитель Л.Березкина

Редактор A. Мотыль Техред О. Неце Корректор А. Повх

Заказ 2298/45 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фидиал ПЛП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ляется отражающей границей для из-. лученного в стержень 3 импульса упругих колебаний. Следовательно время t между излученным и принятым импульсами упругих колебаний при наличии трещины 10 (соответственно расслоения 9) зависит от глубины В ее расположения по длине стержня 3

2Р/С,.

Появление на экране дефектоскопа импульсов с временем прихода tet

Э является информативным признаком наличия расслоения 9 в .кровле 1. Скорость СЭ распространения упругих колебаний в стержне 3 является посто- 15 янной (практически независящей от изменений физико-механических свойств окружающих шпур 2 пород кровли l) и заранее известной величиной, что позволяет с высокой точностью оп- 2О ределить время t распространения упругих колебаний в стрежне 3 (от электроакустического преобразователя 6 до трещины и обратно), а следовательно и глубину расслоения 9.

Волноводные свойства стеклянного стержня 3 позволяют практически полностью исключить помехи контролю, обусловленные отражениями от различного рода неоднородностей окружающих шпур 2 пород кровли 1.

Таким образом, повышение точности контроля в предлагаемом способе осуществляется за счет создания такого искусственного канава распространения упругих колебаний, который с одной сторойы обеспечивает стабильнЫй акустический контакт с злектроакустическим преобразователем дефектоскопа и независимость регистрируемых параметров от флуктуаций физико-механических свойств горных пород кровли, а с другой стороны несет информацию о возникновении в ней расслоений.

Экспериментальные исследования показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля расслоений примерно в

3-8 раз.