Способ контроля нарушений сплошности массива горных пород

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАРУШЕНИЙ СПЛОШНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности контроля, измеряют длительность импульсов электромагнитной эмиссии, определяют среднюю длительность импульсов , возникающих при перераспределении горного давления, которую принимают за эталонную, вьщеляют импульсы с длительностью, более чем на порядок превышающую эталонную, и по их появлению.судят о возникновении расслоения. (Л СП сл ю 0ffB. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU,» 1101552

А з(бц E 21 С 39/00

ПВУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делаем изобретений и отк ы1тий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 3348716/22-03 (22) 06.11.81 (46) 07.07.84. Бюл. 9 25 (72) В.С. Ямщиков, В.Л. Шкуратник, К.Г. Лыков и В.M. Фарафонов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622.235(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 829937, кл. Е 21 С 39/00, 1979.

2. Егоров И.В., Корнейчиков В.П.

Выявление в массиве зон повышенных напряжений по локальному электромагнитному излучению. — В сб.: Иетодология измерения напряжений в массиве. горных пород. Новосибирск, 1978. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАРУШЕНИЙ

СПЛОШНОСТИ ИАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют длительность импульсов электромагнитной эмиссии, определяют среднюю длительность импульсов, возникающих при перераспределении горного давления, которую

Ю принимают за эталонную, выделяют импульсы с длительностью, более чем на порядок превышающую эталонную, и по их появлению, судят о возникновении

O расслоения.4 е

1101552

55

Изобретение относится к горному делу, s частности к способам исследования и контроля нарушений сплошности массива горных пород, преимущественно расслоений в кровле горных выработок.

Известен способ контроля сплошности породного массива, включающий бурение шпуров, установку контактов по длине шпура с помощью слоя электропроводящего материала и определение расслоений горных пород в массиве путем пропускания электрического тока между контактами и определения целостности электрической цепи с помощью регистрирующего прибора 1 13.

Недостатком указанного способа является высокая трудоемкость, связанная с бурением шпуров и многократным подключением источника тока к контактам, а также невозможность определения момента возникновения расслоения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля нарушений сплошиости массива горных пород, основный на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки.

В этом способе о возникновении нарушений сплошности в массиве судят по появлению импульсов электромагнит ной эмиссии, интенсивность которьи превышает средний уровень электромагнитного фона С2 3.

Недостатком известного. способа является его низкая точность, связанная с невозможностью выявления конкретного вида возникающего s массйве нарушения сплошности, в частности - : расслоений в кровлегорных выработках.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Цель достигается тем, что согласно способу контроля нарушений сплошности массива горных пород, основанному на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки, измеряют длительность импульсов, возникающих при перераспределении горного давления, которую принимают за эталонную, выделяют импульсы с длительностью более, чем на порядок превышающую эталонную, и по нх появлению судят о возникновении расслоения.

В качестве физических предпосылок способа контроля выступают выявленные

45 закономерности в характере электромагнитной эмиссии горных пород при их нагружении и разгрузке. Горные породы — диэлектрики обладают объемной поляризацией, происхождение которой связано с их,генезисом и активной деятельностью человека. Нагружение таких пород сопровождается электромагнитной эмиссией в виде коротких высокочастотных импульсов, возникающих в результате зарождения и pasвития микротрещин и электрических разрядов в их устьях, а также в результате движения заряженных дефектов кристаллической решетки под действием нагрузки.

При быстрой разгрузке образцов горных пород или породных блоков происходит раскрытие трещин и образование крупных нарушений сплошности, а также движение заряженньи дефектов под действием деформаций упругого восстановления части образца или блока породы, Появляющиеся при этом в составе электромагнитной эмиссии импульсы (обусловленные разгрузкой) имеют длительность, значительно (на порядок и более) превышающую среднюю длительность импульсов, вызванных нагружением горных пород.

Учитывая, что возникновение расслоений в кровле горных выработок приводит к разгрузке горных пород и образованию крупных нарушений сплошности, отмеченные закономерности в длительностях электромагнитной эмиСсии могут быть использованы для определения момента возникновения указанных расслоений, Б качестве информативного признака контроля используют длительность импульсов электромагнитной эмиссии, которая оказывается существенно различной при нагружении и разгрузке горных пород.

В известном способе в качестве информативного признака контроля используется интенсивность электромагнитного излучения, которая может возрастать как при нагружении, так и при разгрузке горньи пород.

На фиг. 1 приведена экспериментально снятая осциллограмма электромагнитной эмиссии горных пород, возникающей при нагружении образцов или перераспределении горного давления в массиве (без образования расслоений); на фиг, 2 — экспериментально

1101552

Т

"ср.этВдула! Заказ 4735/19 Тираж 565 По саое

Филиал ППП 1 Патент, r.Óàãîðîä, Ул.Проектная, 4 снятая осциллограмма электромагнитной эмиссии горных пород, возникающей при быстрой разгрузке предварительно нагруженных образцов или при возникновении расслоений в кровле выработок.

Способ осуществляют следующим образом.

В массиве выбирают участок, не имеющий расслоений и принимают его 10 за эталонный. При этом отсутствие расслоений устанавливается с помощью акустического .каротажа..На эталонном участке устанавливают приемник электромагнитного излучения, с помощью которого в широком диапазоне частот (от 20 .кГц до 1 мГц) регистрируют импульсы электромагнитного излучения, возникающие при перераспределении горного давления (электромагнитный QQ фон). Затем определяют среднюю длительность сР э импульсов электромагнитного фона на эталонном участке как отношение времени регистрации Т к количеству зарегистрирован,ных импульсов п .

Г эт можно определять также в лабораторных условиях при нагружении образцов горных пород.

На контролируемом участке массива по длине выработки также устанавливают приемники электромагнитного излучения, с помощью которых на многоканальном регистраторе регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии, вызванные перераспределением горного давления, которые при отсутствии расслоений будут примерно равны t 40

При возникновении расслоения в кровле в момент времени 11 характер электромагнитного фона изменится, т.е. появится импульс, длительность которого Р= Ф вЂ” 1 будет на порядок и более йревышать ТсР эт

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить момент времени 11начала расслоения в кровле горных выработок и, тем самым, повысить точность контроля нарушений сплошности массмва.

Как показывает опыт, благодаря тому, что t Ð ) ср эт, для выявления расслоений по предлагаемому способу обычно оказывается достаточно простой визуальной оценки осциллограммы электромагнитного излучения, что повышает оперативность контроля.

Конкретное место расслоения определяется путем сравнения уровня соответствующих импульсов электромагнитной эмиссии на различных приемниках. Большой уровень будет зафиксирован на ближайшем к расслоению прием- . нику электромагнитного излучения.

Для определения места расслоения мо-" гут также использоваться известные способы пеленгации с помощью нескольких разнесенных в пространстве приемников.

I учитывая, что расслоение s кровлях горных выработок являются одной из основных причин их обрушений, применение предлагаемого способа позволит повысить безопасность труда в шахтах. Кроме того, применение предлагаемого способа по сравнению с базовым (акустическим каротажом) обеспечить расчетный экономический эффект за счет исключения буровых работ до 0,5 рул./пог. м контролируемой кровли.