Способ определения положения ослабленных контактов в массиве горных пород

 

Изобретение относится к орному делу Цель изобретения - повышение ючности. Из горной выработки 1. пройденной по угольному пласту 2, в слоях 3, 4 кровли пласта и слое 5 почвы пласта возбуждают упругие колебания в пунктах 7. С помощью сейсмоприемников 6 принимают сейсмоакустические сигналы и определяют их амплитудно-частотные характеристики. Выделяют резонансные частоты и нормируют их амплитуды по энергии сейсмоакустических сигналов. Возбуждение и прием сейсмоакустических сигналов осуществляют поочередно в кровле и почве пласта 2. Возбуждение проводят многократно, а пункты 7 возбуждения смещают на величину диаметра зоны разрушения горных пород. Анализ амплитудно-частотной характеристики проводят в перемещаемом временном интервале, величину которого, шаг перрмещения и их количество определяют по значениям резонансных частот скорости продольных волн и требуемой глубины исследований . По нормированным амплитудам резонансных частот устанавливают принадлежность слоев пород к кровле или почве пласта. По значению резонансной частоты определяют мощность слоев. По величине смещения временного интервала, в котором амплитуда резонансной частоты максимальна , определяют порядок чередования слоев в массиве. Способ повышае точное ь определения положения ослабленных контактов , 1 з.п. ф-лы, 3 ил. :71 сл С iO iCJ ы го ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фаг 1

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631571/03 (22) 21.11.88 (46) 07.03.91. Бюл. N- 9 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Г.И, Колчин, Л,А. Вайнштейн, А.Г. Гликман, Г.Л. Багельфер и В.Н. Бунчиков (53) 622.831(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 879530, кл. Е 21 С 39/00, 1976.

Андреев В.П. Гликман А,Г <еоакустический метод выявления поверхностей ослаб ленных механических контактов. — Уголь, 1985, М 9, с. 52 — 54, (54) СПОСОБ ОПPЕДЕЛЕНИЛ ПОПÎЖГНИЯ ОСЛАБЛЕННЫХ КОНТАКТОВ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к >рному делу

Цель изобретения — повышение очнос1и.

Из горной выработки 1, пройденной по угольному пласту 2, в слоях 3, 4 кровли пласта и слое 5 почвы пласта возбуждают упругие колебания в пунктах 7. С помощью сейсмоприемников 6 принимают сейсмоакустические сигналы и определяют их амп. Ж„„1633122 А1 литудно-частотные характеристики. Выделяют резонансные частоты и нормируют их амплитуды по энергии сейсмоакустических сигналов. Возбуждение и прием сейсмоакустических сигналов осуществляют поочередно в кровле и почве пласта 2.

Возбуждение проводят многократно, а пункты 7 возбуждения смещают на величину диаметра зоны разрушения горных пород.

Анализ амплитудно-частотной характеристики проводят в перемещаемом временном интервале, величину которого, шаг перемещения и их количество определяют по значениям резонансных частот скорости продольных волн и требуемой лу(ины исследований. По нормированным амплитудам резонансных частот устанавливают прпчад;,à;жнпсть слоев пород к кровле или почве пласта. По значению резонансной частоты определяют мощность слоев. По величине смещения временного интервала, в которо амплитуда резонансной частоты максимальна, определяют порядок чередования слоев в массиве. Способ повышае.;очнос tb опреде тактов, ления положения ослабленных кон1 з.п. ф-лы, 3 ил.

:(л) (гд

1633122

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для определения мощности слоев горных пород и порядка их чередования в массиве, Цель изобретения — повышение точно- 5 сти.

На фиг. 1 представлена схема проведения измерений; на фиг. 2 и 3 — нормированные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сейсмоакустических сигналов, полу- 10 ченные соответственно в кровле и почве угольного пласта, На схеме проведения измерений показаны горная выработка 1, угольный пласт 2, слои 3 и 4, залегающие в кровле пласта, слой 15

5, залегающий в почве пласта, сейсмоприемники 6, пункты 7 возбуждения и регистрирующий прибор 8.

Способ осуществляют следующим образом. 20

В горной выработке 1 (фиг. 1), пройденной по угольному пласту 2 и вскрывающей породы кровли и почвы, подготавливают места для крепления сейсмоприемников 6. На расстоянии 1 — 3 м от них располагают пунк- 25 ты 7 возбуждения упругих колебаний в кровле и почве горной выработки, Подготовка заключается в ликвидации трещинова1ой, разрушенной породы и обеспечении контакта с массивом. Сейсмоприемники 6 кре- 30 пят в породах кровли и почвы так, что ос, их максимальной чувствительности направлена по нормали к напластованию, Прибор 8. регистрирующий сейсмоакустический сигнал и определяющий его АЧХ. подключают 35 к сейсмоприемнику 6, установленному в породах кровли угольного пласта.

Возбуждают во вмещающих породах упругие колебания путем нанесения ударов по породам кровли, причем возбуждение 40 колебаний осуществляют многократно. Регистрируют сейсмоакустический сигнал и определяют его АЧХ, При нанесении ударов контролируют состояние пород в точке удара: если появляются признаки разрушения, 45 то последующий удар наносят со смещением на величину диаметра зоны разрушения, По АЧХ выделяют резонансные частоты и амплитуды на этих частотах нормируют пп величине энергии сейсмоакустического сиг- 50 нала (фиг, 2);

Ан =

А

ZA (1) где Ан — нормированная величина амплитуды резонансной частоты; .А — амплитуда выделенной резонансной частоты;

Ai — амплитуда сигнала на дискретных частотах.

Прием сейсмоакустического сигнала и выделение резонансных частот проводят в перемещаемом временном интервале, величину и шаг перемещения которого определяют из выражений

At=

3 — 7 (2)

1р где Л1 — величина временного интервала, с;

fð — значение выделенной резонансной частоты, Гц, д = — —, 1

6f (3) где 41 — шаг перемещения временного интервала, с.

Количество п перемещений интервала

Л t выбирают исходя из требуемой глубины

h исследований и = — — -д- —, h

V от (4) где V -- скорость продольных волн во вмещающих породах.

Для каждой резонансной частоты в соответствии с определенными по формулам (2) — (4) параметрами и раз перемещают временной интервал и при каждом его положении осуществляют возбуждение и регистрацию амплитуды сейсмоакустического сигнала на этой частоте. Анализируют зависимость изменения амплитуды резонанс ой частоты от времени, находят максимальное значение амплитуды и положение при этом временного интервала тр = n> д t Величину 1/2 tp используют для определения очередности размещения резонирующих слоев в разрезе. Затем регистрирующее устройство 8 подключают к сейсмоприемнику 6, закрепленному в породах почвы угольного пласта, и на почве в точке 7. отстоящей от сейсмоприемника на

1-3 м. осуществляют импульсное возбуждение сейсмоакустического сигнала. Повторяют все описанные операции, т.е. наносят удары по породам почвы и определяют АЧХ сигнала, выделяют резонансные частоты, осуществляют нормирование амплитуд резонансных частот по величине энергии сейсмоакустического сигнала (фиг. 3), для каждой резонансной частоты по формулам (2 — 4) вычисляют параметры перемещаемого временного интервала. для каждой резонансной частоты перемещают временной интервал, возбуждают сейсмоакустический сигнал и регистрируют величину амплитуды на этой частоте при каждом положении временного интервала. определяют время (р, для которого амплитуда резонансной частоты имеет максимум (или максимумы), Таким образом, для кровли и почвы угольного пласта определены резонансные

1б33122 частоты и времена, на которых достигают максимума амплитуды на этих частотах.

Для размещения в разрезе вблизи угольного пласта ослабленных механических контактов необходимо вычислить мощности резонирующих слоев и определить их принадлежность к почве или кровле.

Мощность m резонирующих слоев определяют по формуле /сл

2 f (5)

P где V<> — скорость продольных волн в слое, м/с;

fP — значение резонансной частоты для данного слоя, Гц;

Скорость V«продольных волн определяют на образцах пород или принимают данные, полученные при проведении геологоразведочных работ.

Для определения принадлежности слоев к кровле или почве угольного пласта находят разность нормированных амплитуд на резонансных частотах, полученных при возбуждении и регистрации сейсмоакустического сигнала в кровле и в почве. Положительные значения амплитуд присущи резонирующим слоям, расположенным выше угольного пласта, а отрицательные — слоям, расположенным ниже угольного пласта.

Слои с резонансными частотами 330 и

500 Гц (фиг. 2 и 3) расположены в кровле угольного пласта, а слой с резонансной частотой 750 Гц — в почве.

Порядок чередования резонирующих слоев в массиве определяют следующим о6разом. Слои (отдельно для кровли и почвы пласта) располагают по мере увеличения величины 1/2tP. Размещение резонирующих слоев завершает определение положения ослабленных механических к контактов, Предлагаемый способ позволяет повы- . сить точность определения положения ослабленных контактов в массиве горных пород эа счет определения принадлежности

5 слоев горных пород кровле или почве угольного пласта, а также определения порядка чередования слоев в массиве.

Формула изобретения

10 1. Способ определения положения ослабленных контактов в массиве горных пород, включающий ил1пульсное возбуждение упругих колебаний во вмещающих угольный пласт породах, прием сейсмоакустического

15 сигнала, определение его амплитудно-частотной характеристики, выделение резонансных частот и определение по ним мощности слоев горных пород и положения ослабленных контактов в массиве, о т л и20 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, возбуждение колебаний и прием сейсмоакустического сигнала осуществляют поочередно в кровле и почве пласта, при этом прием сейсмоакустического сигнала и

25 выделение резонансных частот проводят в перемещаемом временном интервале, определяют нормированные по энергии сигнала амплитуды резонансных частот и устанавливают по ним принадлежность сло30 ев пород к кровле или почве пл ñòà,,а порядок чередования слоев в массиве определяют по величине смещения временного интервала. в котором амплитуда резонансной частоты соответствующего слоя

35 максимальна.

2..Способ по и., 1 отличающийся тем, что возбуждение упругих колебаний осуществляют многократно, а пункты возбуждения смещают на величину диаметра

40 зоны разрушения горных пород.

1633122

0,1

0,05 отн.ед

400

200

500

fÐ= 500 Ги

1000

2000

100

200

500 =750 щ

1000

2000 фаей. ) Редактор О,Головач

Корректор И.Муска

Заказ 603 Тираж 299 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

5000

Гц

5000

Г@ р42. 2

Составитель К.Лыков

Техред М.Моргентал рg Аи

О1Еа