Способ контроля состояния горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

091 (И) А (др ф Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г.

Ь ;. 3

Sg! /

l (H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0=V сt

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3762902/22-03 (22) 22.05.84 (46) 23.02.86. Бюл. 11 7 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (72) В. С. Ямщиков, Л. Л. Павлов, А. С. Вознесенский и С. Ю. Гаврилин (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 623968, кл. Е 21 С 39/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 877008, кл. E 21 С 39/00, 1980 ° (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД, включающий измерение .параметров перемещений реперов относительно друг друга, установленных в шпуре, измерение параметров импульсов акустической эмиссии датчиками, установленными в шпуре, формирование временной эоны запрета, при этом начало формирования временной зоны запрета совмещают с началом импульса акустической эмиссии одного из указанных датчиков, совмещают с началом формирования временной зоны запрета, сравнивают величины продольных перемещений

° реперов и параметры импульсов акустической эмиссии с заданными, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля состояния горных пород за счет совмещения зон контроля по параметрам перемещения и акустической эмиссии, реперы и датчики акустической эмиссии устанавливают поочередно вдоль оси шпура, причем расстояние 8 меж- . ду датчиками акустической эмиссии выбирают иэ соотношения а расстояние d между датчиком акустической эмиссии, расположенным .между реперами, и репером, расположенным между датчиками акустической эмиссии, выбирают из соотношения.

Vå

2 4 Ч с h+h где V — скорость упругих волн в породе;

t — длительность временной эоны запрета;

L - -максимальный размер зоны контроля на плоскости, нормальной к осн шнура и проходящей через репер;

h - -расстояние между реперами.

l 213 1 94

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для контроля устойчивости целиков и кровли горных выработок, в особенности устройствами с беспровод- 5 ной передачей показаний из точек контроля.

Цель изобретения — повышение точиостй контроля состояния горных пород

sa счет совмещения зон контроля по параметрам перемещения и акустической эмиссии.

На фиг. 1 изображена. схема установки в шнуре перепров и датчиков акустической эмиссии; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу канала регистрации импульсов акустической эмиссии.

В шпуре I пробуренном в массиве

2 горных пород, установлены репера

3 и 4 и датчики 5 и 6 акустической эмиссии. Зона 7 контроля по параметрам акустической эмиесии ограничена поверхностью 8 гиперболоида враще- . ния. Зона 7 контроля по параметрам акустической эмиссии снизу ограничена поверхностью 9 кровли или целика, где находится шпур l. Зона контроля по перемещениям (не показана) находится в области между 30 реперами 3 и 4. Один репер 3 устанавливается близко к устью, другой репер 4 — в глубине шпура. Расстояние между реперами 3 и 4, являющееся глубиной зоны контроля, равно расстояние между репером 4, расположенным между датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, и датчиком 5 акустической эмиссии, расположенным между реперами 3 и 4, равно о, а 40 расстояние между датчиками 5 и 6 акустической эмиссии равно 8 ..

Ф

В массиве 2 горных пород существуют трещины 10, находящиеся в зоне

7 контроля по параметрам акустической эмиссии, и трещины 1 1, находящиеся вне зоны 7 контроля по параметрам акустической эмиссии. На временной диаграмме 12 показан импульс 13, регистрируемый датчиком 5 акустической эмиссии, расположенным между реперами 3 и 4. На временной диаграмме 14 показан импульс 15, регистрируемый другим датчиком 6 акустической эмиссии„ когда трещина 11 находится вне зоны 7 контроля по параметрам акустической эмиссии.

На временной диаграмме 16 показан импульс 17, зарегистрированный тем же датчиком 6 акустической эмиссии, когда трещина 10 находится в зоне 7 контроля по параметрам акустической эмиссии. На диаграмме 18 показан импульс 19 временной зоны запрета.

Способ контроля состояния горных выработок осуществляют следуюшим образом.

В шпур 1, пробуренный иэ горной выработки в массиве 2 горных пород, устанавливают датчик 6 акустической эмиссии. Исходными данными для определения глубины установки датчика 6 акустической эмиссии являются параметры требуемой эоны 7 контроля, такие как глубина и и максимальный

Размер L границы эоны контроля на плоскости, нормальной к оси шнура и проходящей через репер. Эти параметры определяются из технологических требований, так L определяется пролетом кровли, а и мощностью возможного обрушения, 1(роме того, предварительно Йа образцах определяется скорость

Ч упругих волн в породе, и должна быть известна длительность 1 временной зоны запрета, которая определяет" ся быстродействием устройств (не показаны}, осуществляющих обработку импульсов акустической эмиссии. При большом их быстродействии величина

1 имеет меньшее значение. При этом датчик 6 акустической эмиссии устанавливается в шпур на глубину, равную (+Ь-d от устья скважины, где параметр h определяют из требуемой глубины зоны контроля, а параметры

1 и .L из предлагаемых соотношений на основании значений параметров

h,L,t, Y.

Затем на глубину h устанавливают репер 4, а на глубину h — d устанавли" вают датчик 5 акустической эмиссии.

Репер 3 устанавливают вблизи устья шпура l, Датчик 5 акустической эмиссии соединяют с цепью запуска формирователя (не показаны) временной зоны запрета, так что нача" ло импульса 19 временной эоны запрета совпадает с началом импульса

13, регистрируемого датчиком 5 акустической эмиссии, расположенного между реперами З.и 4, При появлении в зоне 7 контроля массива.2 горных пород трещины 10 акустический сигнал регистрируют датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, а изменение дефор3 12 мированного состояния горных пород регистрируют путем контроля взаимного перемещения реперов 3 и 4 один относительно другого. Если же трещина ll появляется вне зоны 7 контроля, акустические сигналы попадают во временную зону запрета и их не регистрируют, а изменения деформированного состояния пород незначительны и их также не регистрируют.

Интенсивный процесс трещинообразования в кровле, предшествующий ее обрушению, характеризует опасное состояние пород и его регистрируют как датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, так и в результате смешения реперов 3 и 4. После измерения значений параметров акустической

13194 эмиссии (частота следования, энергия импульсов или др.) и значений параметров продольных перемещений реперов один относительно другого (величина перемещений, их скорость, ускорение или др.),- в многомерном пространстве параметров, разделенном на области состояния массива горных пород (например, области устойчи10 вых, критических и опасных состояний), определяют точку, соответ- ствующую полученным значениям параметров в результате чего определяют область и состояние массива горных

15 пород, соответствующие э гим значениям параметров. Такая идентификация возможна, так как эоны контроля по параметрам акустической эмиссии и по параметрам перемещений совпадают. 12) 3) 94

Составитель Г. Алексеева

Техред М.Гергель Корректор Г. Решетник

Редактор M. Бпаиар

Заказ 762/44 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" ° г. Ужгород, ул. Проектная, 4