Способ определения напряженного состояния массива горных пород

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скважт ны, и определении их интенсивности, по которой судят 6 состоянии массива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , импульсы акустической эмиссии одновременно регистрируют в двух точках массива , расположенных от забоя скважины на расстоянии ( и на расстоянии друг от друга Cj.j 0.1 fo где (.g - диаметр забоя скважины, уравнивают импульсы по амплитудес учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками и совпавшие по амплитуде и фа.1е импульсы исключают при определении интенсив§ ности. СО ел 4:

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU.„ 44 А зло

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР SCpC rq»;.:

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 1 ф ф 1 „1yQ гЬд

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3614.!?4/22-03 (22) 15.04.83 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) А. С. Бляхман и В. M. Проскуряков (71) Всесоюзный орлена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского лела (53) 622.831 (088.8) (56) I. Ямщиков В. С. Метолы и срелства исследования и контроля горных пород и процессов. М., 1982, с. 205---208.

2. Смирнов В. А. Сейсмоакустические исследования горных ударов. — В кн.: Геофизическое приборостроение. М., 1962. вып. 14, с. 57 — 58. (54) (57) СГ10СОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА

ГОРНЫХ ПОРОЛ, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скважины, и определении их интенсивности, по которой судят о состоянии массива, отличающийся тем. что, с целью повышения точности измерений, импульсы акустической эмиссии одновременно регистрируют в лвух точках массива, расположенных от забоя скважины на расстоянии,» 5(и на расстоянии друг от лруга (. > O,l (, гле (— диаметр забоя скважины, уравнивают импульсы по амплитуле с учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками и совпавшие по амплитуде и фазе импульсы исключают при опрелелении интенсивности.

1! !3544.Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряжен ного состояния массива горных пород с помощью акустической эмиссии.

Известен способ определения напряженного состояния массива горных пород, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии и определении их интенсивности ()t.

Однако данный способ не может быть использован в тех случаях, когда естественная акустическая эмиссия развита слабо или вообще не наблюдается.

Известен также способ определеHHB напряженного состояния массива горных пород, основанный ня регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скмжины, и определении их интенсивности, по которой судят о состоянии массива {2J.

Указанный способ характеризуется низкой точностью измерений, обусловленной тем, что одновременно с импульсами акустической эмиссии регистрируют импульсы. возникающие в результате взаимодействия бурового инструмента с массивом.

Целью изобретения является повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что соглас но способу определения на п ряженного состояния массива горных пород, основанному на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скважины, и определении их интенсивности, по которой судят о состоянии массива, импульсы акустической эмиссии одновременно регистрируют в двух точках массива, расположенных от забоя скважины на расстоянии 8,> 55g »a расстоянии друг от друга 8< q > 0,14, где (g — — диаметр забоя скважины, уравнивают импульсы по амплитуде с учетом коэффициента затухании породы и расстояния между точками и совпавшие по амплитуде и фазе импульсы исключают при определении инте нс и в ности.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

На исследуемом участке массива горных пород бурят скважину и. осуществляют прием сигналов в двух пунктах, расположенных на расстоянии от забоя скважины (пункта приложения внешнего воздействия) 8,, которое выбирают таким, чтобы обеспечить малость размеров участка внешнего воздействия по сравнению с расстоянием р. На практике соблюдают условие

4 з254, (1), где (g -- максимальный размер участка внешнего воздействия.

Пункты приема располагают ня расстоянии друг от друга г, которое выбирают таким, чтобы оно обеспечивало уверенное разделение принимаемых сигналов. Ня практике соблк>дак>т условие

4-РО,! t î,. .(2)

Вследствие того, что зона влияния внеш-. него воздействия намного болшпе, чем протяженность участка приложения внешнего воздействия и координаты точек излучения сигналов акустической эмиссии не совпадают с координатами пункта приложения внешнего воздействия, можно при приеме сигналов в двух пунктах обеспечить одновременность регистрации, а также равенство амплитуды сигналов внешнего воздействия, и неодновременность регистрации информативных сигналов акустической эмиса сии.

Одновременности регистрации с èãíàëoB, излученных в пункте внешнего воздействия, достигают путем принудительной задержки сигналов, поступающих от более близко расположенного к пункту внешнего воздействия пункта приема.

При этом время задержки должно быть равно гФ (4

t г3) с д5 где „- вре мя задержки; (, 5г- расстояние от пункта приложения внешнего г>оздействия до пунктов приема;

С вЂ” скорость распространения

30 упругих волн. ! г- l i

В случае !г=!i tзад=0.

Равенства амплитуды сигналов, излученных в пункте внешнего воздействия, достигают путем регулирования амплитуды сигналов, поступающих из одного из пунктов приема с учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками, На чертеже показано устройство, с помощью которого осуществляется предлягя40 емый способ.

Устройство содержит приемник !, соединенный с измерителем 2, дополнительный приемник 3, расположенный на расстоянии меньшем или равном расстоянию от первого приемника до пункта приложения внешнего воздействия н соединенный с измерителем 2 через регулятор амплитуды 4, линию задержки 5 и инвертор 6.

Устройство работает следую щим образом.

Сигналы с приемника 1 поступают на вход измерителя 2.

Сигналы с дополнительного приемника

3 поступают на вход регулятора амплитуды 4, который настраивают на минималь ное показание измерителя. Этим достигяет4 ся равенство по амплитуде сигналов, излученных в пункте внешнего воздействия и принятых приемниками и 3. С выходя ре1 I l 3544

Составитель И. Назаркииа

Редактор М. Банд>ра Текред И. Верес Корректор М. Демиик

Заказ 6200/27 . Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам Изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гулятора амплитуды 4 сигналы поступают на вход линии задержки 5, время задержки которой определяется по формуле (3).

Линия задержки обеспечивает одновременность поступления на вход измерителя 2 сигналов, излученных в пункте внешнего воздействия и принятых приемниками 1 и 3.

С выхода линии задержки 5 сигналы, принятые приемником:3, поступают через инвертор 6 на вход измерителя 2 и суммируются с сигналами, принятыми приемником 1.

Поскольку сигналы, излученные в пункте внешнего воздействия и принятые приемниками 1 и 3, равны по амплитуде и поступа ют на вход измерителя 2 одновременно, но противоположны по фазе, то они взаимоисключают друг друга. В то же время сигналы акустической эмиссии, излученные вне пункта внешнего воздействия, поступак>щие на вход измерителя 2, регистрирунзтся им.

По зарегистрированным импульсам акустической эмиссии определяют нормированную интенсивность акустической эмиссии

1 „И

NH- нормированная интенсивность акустической эмиссии;

Ио- интенсивность акустической эмиссии у стенки выработки;

И вЂ” интенсивность акустической эмиссии на расстоянии

Х от стенки выработки .

По изменению величины Ми можно судить о напряженном состоянии массива горных пород и положении максимума зоны опорного давления.

11реимушества данного способа заключаются в том, что благодаря повышению надежности н достоверности оценки напряженного состояния участков массива горных пород, можно более н ад еж но и достоверно определить вероятность возникновения динамических проявлений горного давления (горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа), опенить результаты меро20 приятии, направленных на снижение горного давления, более правильно определить режимы работы крепи н добычных механизмов. что имеет важное значение для обеспечения безопасного ведения торных работ и предупреждения травматизма горных рабочих.