Способ определения глубины залегания очага динамических явлений в массиве

 

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

092 (11) 4(5! ) E 21 С .39 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ GOCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А1: -. бкА

1 где дав с, л ЫлЫ ЛЛ (2!) 3654816/22-03 (22) 24.10.83 (46) 30.01.85. Бюл. У 4 (72) В.С. Ямщиков, В.Л. Шкуратник, В.H. Фар аоно в, К.Г. Лыко в и Б.Ф. Иуравлев (71) Иосковский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622. 325(088. 8) (56) 1. Ямщиков В.С. Иетоды и средства исследования и контроля горных пород и процессов. N., 1982, с. 202.

2. Там же, с. 205-208. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ

ЗАЛЕГАКИ ОЧАГА ДИНАИИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Б NACCHBE, включающий регистрацию импульсов акутической эмиссии в определенных точках массива, о т л и— чающий ся тем, что, с целью повышения точности измерений в окрестности горной выработки, одновременно регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии в тех же точках массива, определяют временной интервап между моментами прихода электромагнитной и акустической эмиссии и определяют расстояние L до очага динамического явления по формуле временной интервал между моментами прихода импульсов электромагнитной и акустической эмиссий; скорость распространения акустических импульсов в массиве; скорость распространения электромагнитных импульсов в массиве.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для выделения очага динамического явления в массиве горных пород и опреде— ления расстояния до него.

Известен способ определения расстояния до очага динамического явления, основанный на определении скорости газовыделения из массива при бурении скважин fl), Недостатком данного способа является его значительная трудоемкость, связанная с необходимостью бурения скважин.

Известен способ определения глубины залегания очага динамических явлений в массиве, включающий регистрацию импульсов акустической эмиссии с помощью акустических преобразова= телей, расположенных в массиве )Zj .

Недостатком известного способа является низкая точность измерений, обусловленная влиянием неоднородностей массива на условия распространения и приема акустических импульсов.

Действительно, точное определение местонахождения очага и расстояния до него предполагает прямолинейность распространения упругих импульсов по всем направлениям, а также сравнительно небольшой коэффициент поглощения, позволяюшнй уверенно регистрировать первое вступление акустического импульса. Однако наличие структурных неоднородностей в массиве на пути распространения импульсов акустической эмиссии от очага динамическо-о явления до точки приема приводит к искривлению пути распространения импульсов и к их значительному затуханию, что в свою очер едь приводит к значительным погрешностям при определении времени распространения импульсов акустической эмиссии. Таким образом, определение глубины залегания очага динамического явления также будет происходить со значительными погрешностями.

Цель изобретения — повышение точности измерений в окрестности горной выработки .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения глубины залегания очага динамических явлений в массиве, включающему регистрацию импульсов акусти— ческой эмиссии в определенных точках массива, одновременrro регистрируют

137202 2 импульсы электромагнитной эмиссии в тех же точках массива, определяют временной интервал между моментами прихода импульсов электромагнитной и акустической эмиссии и определяют расстояние ? до очага динамического явления по формуле

Физические предпосылки предлагaåб мого способа определения глубины залегания очага динамических явлений в массиве заключаются в следующем.

Известно, что очаг динамического явления (например, горного удара, внезапного выброса и т.п.) в массиве характеризуется концентрацией напряжений, которые приводят к активному трещинообраэованию в данной области массива. Образование и развитие трещин хрупкого разрушения сопровождается одновременным появлением упругих и электромагнитных импульсов, распространяющихся в массиве, Скорость распространения импульсов электромагнитной эмиссии, определяемая электрическими и магнитными параметрами среды, значительно превышает скорость упругих импульсов акустической эмиссии в данпой среде. Поэтому указанные импульсы, образующиеся в очаге динамического явления

40

50 одновременно, приходят к точке их регистрации в разные моменты времени.

Определив временной интервал между где 6 — .временной интервал между моментами прихода импульсов электромагнитной и акусти15 ческой эмиссий;

СQ — скорость распространения акустических импульсов в массиве", — скор ость р аспростр анения

20 электромагнитных импульсов и массиве, На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего способ.

25 Устройство содержит акустический преобразователь 1; соединенный с усилителем 2, антенну 3, последовательно соединенную с усилителем 4, измеритель 5 временных интервалов, второй вход которого связан с выходом усилителя акустического преобразователя, а выход — с входом индикатора б.

3 1I3 моментами прихода импульсов электромагнитной и акустической эмиссий,. можно вычислить расстояние до очага динамического явления, исходя из следующих соображений, 5

Время распространения акустического импульса до точки приема равно.

1 = — ), (1)

Cq где Ь вЂ” расстояние до очага динамического явления;

С вЂ” скорость распространения . акустических импульсов в массиве.

Время распространения электромагнитного импульса равно

С = — > (2)

С, где С вЂ” скорость распространения

Э электромагнитных импульсов в массиве.

Таким образом, временной интервал между моментами прихода указанных импульсов. в точку приема равен =ь -с =. — — —., (3)

Ь г С, С

Откуда .Са С д1

С -С

Э

Способ осуществляют снедующим образом. 30

Для исследуемого участка массива предварительно определяют. скорости распространения акустических и электромагнитных импульсов. В точке регистрации располагают рядом акустический преобразователь 1 и антенну

3. Электромагнитный импульс, пришедший из очага динамического явления, принимается антенной 3 и после усиле7202 4 ния поступает на один из входов измерителя 5 временных интервалов и запускает его. Импульс акустической эмиссии, образовавшийся в очаге динамического явления одновременно с электромагнитным импульсом, но достигающий точки приема с некоторым запаздыванием, принимается преобразователем 1, после усиления поступает на второй вход измерителя 5 временных интервалов и останавливают его, Таким образом, измеритель

5 формирует временной интервал между моментами прихода импульсов электромагнитной и акустической эмиссий.

Значение этого интервала отображается на индикаторе 6.

По полученным значениям интервала

Ь и измеренным ранее скоростям С è

С. с помощью выражения (4) определяют расстояние до очага динамического явления.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения глубины залегания очага динамических явлений в массиве за счет того, что на распростране п е импулвсов электромагнитной эмиссии структурные неоднородности массива влияют значительно меньше, чем на акустической, Кроме тогом стабильность приема сигналов электромагнитной эмиссии значительно выше, чем акустической, поскольку отсутствует влияние контактных условий преобразователя с массивом.

Экспериментально уст ановлено, что предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить точность измерений на 15-207.

Составитель И. Назаркина

Редактор И. Дылын Техред А.Бабинец Корректор В. Бутяга

Заказ 10486/23 Тираж 482 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиа ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4