Способ контроля напряженного состояния массива горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

J I16@g)! 2 (50.;:-. (. 39 )i) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й тюх

<Г е р 1 ! l P, 1 1

Ь—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3719050/22-03 (22) 30.03.84 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) И. M. Петухов, A. С. Бляхман, В. M. Проскуряков и В. M. Бсрсон (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и марк(!!сй.«(е<рского дела (53) 622.235 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 693008, кл. Е 21 С 39/00, 1973.

2. Турчанинов И. А. и др. Основы механики горных пород. Л.. «Недра», 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3681650/03, кл. Е 21 С 30/00, 1983.

;Д(1,- 1 «! i1 С(<<, l (., 11(! .*, .« <..-.«. (..1 "<Г < А j«, 1!(;-<:Ь!1< ЗНЗ(!Ж. 1, ОТЛН (««1(<1<(!)<. (ИЗ«j(«;i,! !i; (11

СК(;;;,, !l .-!Л;! О, Е< « «<К«"1". « >! !,»«!: ." (« : . <О "О <

D(! Ий . НИ;-:. <3(! ВНО ГО Ч(!(! !1 . «! «! К«. IIМ ал ь.! О1

ЗНа-l(.

1168712

Изобретение относится к области исследования напряженного состояния горных пород, основанного на изменении параметров упругих волн, и может быть применено в горной промышленности при изучении и прогнозе динамических проявлений горного давления.

Известен способ определения напряженного состояния по скорости распространения упругих волн, заключающийся в измерении скорости распространения упругих волн, с помощью которой оценивается напряженное состояние массива (1).

Однако этот способ не обеспечивает достоверности результатов, поскольку трудно определить момент первого вступления упругой волны, имеющего меньшую амплитуду по сравнению с последующими и маскируемого сигналами помехи.

Известен способ определения напряженного состояния по затуханию упругих волн, возбуждаемых в массиве, заключающийся 20 в возбуждении упругих волн и измерении их амплитуды на различных базах (2).

Однако данный способ не обеспечивает достоверности получаемых характеристик, поскольку параметры упругих волн в этом случае в большой степени зависят от условий контакта датчика с породой.

Известен способ контроля напряженного состояния массива горных пород, основанный на измерении параметров акустических сигналов преобразователей, размешенных в скважинах с воздушным зазором (3).

Однако данный способ не обеспечивает достоверности получаемых характеристик.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что 3 согласно способу контроля напряженного состояния массива горных пород, основанному на измерении параметров акустических сигналов преобразователей, размещенных в скважинах с воздушным зазором, измеряют время спада амплитуды акустического сигнала от ее максимума до некоторого постоянного при заданных условиях изменений U „, равного части максимального значения амплитуды, задаваемого из условия U„M„ V „в зоне измерений, и счи- 4s тают напряженное состояние меньшим (большим), если время спада оказалось больше (меньше) относительно предыдущего измерения.

На чертеже дана диаграмма, поясняющая предлагааемый способ, где максимальная амплитуда упругой волны;

U«„ уровень помех в зоне измерений;

U „— некоторый постоянный уровень, являющийся частью максимальной амплитуды U è выбираемый из условий V„ö„>

U t — время спада сигнала от U до Б

Способ осуществляется следующим образом.

На исследуемом участке массива горных пород располагают приемник упругих колебаний. В зоне измерений определяют уровень помех U<. Затем определяют амплитудное значение сигнала U и время спада от U z, до Ц„,„, причем U „выбирают из условия U > U„.

В породе имеются рассвиватели акустической волны: трещины, неоднородности.

Хвостовая часть акустического сигнала формируется за счет опережающей акустической волны на рассеивателях в породе и ее интенсивности.

Длительность спада t зависит от количества этих отражений и интенсивности отраженной волны.

С увеличением напряженного состояния трещины сжимаются, улучшается акустический контакт неоднородностей с вмещающими породами, число отражений и интенсивность отраженной волны становятся меньше. Таким образом, хвостовая часть акустического сигнала сжимается и время уменьшается, давая оценку напряженного состояния.

Пример. Применяется способ снижения напряжения в горных породах, окружающих выработку, путем проведения выработки по вышележащему пласту. При использовании предлагаемого способа в выработке нижележащего пласта проводят измерения интересующего параметра.

Например, замеренный уровень помех равен Уломех =0,15 В. Выбираем U sa, >

> 1- помех = 0,2B = 1/6 1-1макс.

При V ù, —— 1,2В измеренное время спада равно t =1020 mc.

После проведения мероприятия по снятию напряжения измерения проводятся повторно. Например, при этом же параметре

1 «„„=0>15В и 13„, =0>I В полученное значение времени спада t, =2100mc.

Таким образом, по изменению времени спада t, судят об изменении напряженного состояния пород, окружающих выработку, при одинаковых условиях в зоне измерения с точки зрения помех: увеличение времени спада t свидетельствует об уменьшении напряженного состояния.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в том, что более надежно и достоверно осушествляется относительная оценка напряженного состояния горных пород на фоне помех, исключается погрешность в определении момента первого вступления.