Способ прогноза разрушения массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение достоверности прогноза. В скважине, пробуренной в массиве горных пород, устанавливают преобразователь импульсов электромагнитного излучения. Регистрируют сигналы электромагнитного излучения и измеряют амплитуду и частоту их максимума спектральной плотности. Измерения проводят для каждого последующего импульса ЭМИ. Определяют изменения амплитуды и частоты импульсов, затем скорости изменения амплитуды по времени и частоте. По одновременному уменьшению обеих скоростей определяют начало разрушения массива. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) III>

А1 (gg)g Е 21 С 39/00

I ЕЛЕ й& ",. "

E„„ë г,i;I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4390725/23-03 (22) 14.03.88 (46) 07.05.90. Бюл. В 17 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) М.В.Курленя, В.Н.Опарин и Г.Е.Яковицкая (53) 622.283 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II 1101552, кл. Е 21 С 39/00, 1981.

Векслер Ю.А. и др. Контроль динамического состояния массива по энергетическим спектрам сейсмоимпульсов.В сб. Геофизические способы контроля напряжений и деформаций. Новосибирск, 1985, с. 12-13. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля начала разрушения массива горных .пород при изменении его напряжен.но-деформированного состояния.

Цель изобретения — повышение достоверности прогноза.

На чертеже представлена схема реализации способа. Ha схеме показаны забой 1 выработки, скважина 2, преобразователь

3 электромагнитного излучения, усилитель 4 и анализатор 5 спектра.

Физическими предпосыпками способа является тот факт, что перед разрушением массива в весьма коротком промежутке времени происходит возникновение большого числа новых микротрещин и затем их прорастание. Поскольку трещины излучают сигналы

2 (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение достоверности прогноза. В скважине, пробуренной в массиве горных пород, устанавливают преобразователь импульсов электромаг-. нитного излучения. Регистрируют сигналы электромагнитного излучения и измеряют амплитуду и частоту их максимума спектральной плотности. Измерения проводят для каждого последующего импульса ЭИИ. Определяют изменения амплитуды и частоты импульсов, затем скорости изменения амплитуды по времени и частоте. По одновременному уменьшению обеих скоростей определяют начало разрушения массива. 1 табл., 1 ил. электромагнитного излучения (ЭМИ) с частотами, обратно пропорциональными их размерам, то в момент зарождения микротрещин наблюдается увеличение амплитуды сигналов ЭИИ, а их частота является максимальной. По мере прорастания трещин н увеличения их размеров частота максимума спектральной плотности снижается. Сравнивая изменения амплитуд максимумов спектральной плотности во времени и по частоте, можно выделить момент .зарождения микротрещин, т.е. момент .начала разрушения массива.

Способ осуществляют следующим, образом.

В массиве горных пород, например в забой 1 выработки пробуривают скважину 2 и устанавливают в нее преобразователь 3 ЭК4, представляющий со1562449 бой магнитную ферритовую стержневую антенну. По мере отработки массива в приконтурной зоне имеет место пригрузка, сопровождающаяся трещинообразованием. Возникновение и развитие трещин влечет эа собой излучение электромагнитных импульсов (ЭМИ), которые регистрируют преобразова-. тель 3 и через усилитепь 4 подает на вход анализатора 5 спектра. На

1 экране анализатора отражается спектральная характеристика зарегистрированного импульса (или серии импульсов)

ЭМИ. Измеряют амплитуду максимума с спектральной плотности импульса и частоту, которой она соответствует.

Такие измерения проводят каждый раз по приходе каждого последующего импульса ЭМИ (или серии импульсов), сравнивая величины амплитуд, полученных при предыдущих и последующих измерениях, а также частот, которым соответствуют эти амплитуды. После ,этого определяют изменение величин амплитуд и соответствующих им частот, а затем скорость изменения максимальной сйектральной амплитуды по времени и скорость изменения максимальной спектральной амплитуды по частоте. Далее сравнивают величины скоростей, полученных при последующих измерениях с предыдущими, и по одновременному уменьшению обеих ско" ростей судят о начале разрушения массива .

В таблице представлены значения максимальных спектральных амплитуд, распределенных во времени и, по частоте, полученные при измерениях в 40 массиве.

Например, в момент времени t равный 15 87 м/с от начала регистрации пришел импульс ЭМИ А „„„. спектра -" 754 отн. ед. на частоте fy

500 Гц. В следующий момент зарегистрировано = 17,78 м/с, А „„е. спектра = 830, f< - =650 Гц.

После этого ойределяют изменение величины максимальной амплитуды АА

А - А = 76, частота pf = f<—

1 — и = 150 Гц (0,15 кГц). и времени

1,91 м/с. Затем оп ределяют скорость V изменения максимальной спектральной амплитуды по времени V<8, =39,79 и по частоте

7/ = 506.

Аналогичным образом проводят измерение последующих зарегистрированных импульсов. После этого определяют

Ventþ 7g tе, Чи 6 и Чр Е, 73йу е е ° 1 . V„f. Например, Vg t = 51,85, Vgt =

= 48,5, 71 г. = 42,85; Vgt = 21,25, Ч t, = 4,08, Vyf = 622, Y>f = 427, V f = 369, Ч и = 34,7.

Из полученных данных видно, что вначале скорость изменения максимальной спектральной амплитуды по времени возрастает с величины 7< t = . 39,79 до 51,85, а затем во всех последующих измерениях имеет тенденцию к уменьшению.

Скорость изменения максимальной спектральной амплитуды по частоте в эти же моменты времени также вначале увеличивается со значения Vy f

= 506 до 622, а затем также монотонно убывает. По такому уменьшению обеих скоростей судят о начале процесса разрушения массива.

Способ позволяет повысить достоверность прогноза эа счет определения момента времени, соответствующего началу разрушения массива.

Формула и з обретения

Способ прогноза разрушения массива горных пород, включающий регистрацию во времени эмиссионных импульсов в массиве и определение частоты их максимума спектральной плотности, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности прогноза, одновременно измеряют амплитуду максимальной спектральной составляющей, определяют скорости изменения амплитуды по времени и по частоте и по одновременному уменьшению обеих скоростей определяют начало разрушения массива, при этом в качестве эмиссионных импульсов регистрируют импульсы электромагнитного излучения.

1562449 о о!! 1 1 1

О 1 О i О I О 1 О

О 1

Ц

О а

С!

ОЭ ° Ф Ф Ch О 1 CV

° Ю С3 < 4 I CV 1 СЧ 1 С4 1 C 4 CC I CV CV N С 4 <Ф } CV СЧ

156?449

Составитель К.Лыков

Редактор О.Головач Техред. Л.Олийнык Корректор М, Кучерявая

Заказ 1042 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

М

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101