Способ контроля состояния тектонически нарушенного массива
Изобретение относится к способу контроля состояния нарушенного массива путем регистрации импульсов сейсмоакустической эмиссии, применительно к подземной разработке угольных месторождений. Цель изобретения - повышение достоверности способа и снижение его трудоемкости. Находят длину и направление линии скрещения , амплитуду перемещения крыльев дизъюнктивного нарушения. Определяют скоростной разрез зоны влияния нарушения. Рассчитывают частоты фаз Эйри для ненарушенного пласта, а также волновые числа интерференционных волн в зонах, прилегающих к линии скрещения. Ориентируют двухкомпонентный геофон по нормали к линии скрещения дизьюнктива и параллельно ей. Рассчитывают временные сдвиги и частоты фаз Эйри по отношению к каждой точке приема. Регистрируют импульсы сейсмоакустической эмиссии. Разделяют пакеты продольных волн и волн поляризации Релея и Лява. Измеряют временные сдвиги и фактические значения частот а фазе Эйри интерференционных волн, сопоставляют их с расчетными и при их совпадении относят зарегистрированный импульс к дизъюнктивному нарушению, локализуя очаг сейсмоакустической эмиссии.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 V 1/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0 с
О (Л
"Ч !
> (21) 4432851/25 (22) 23.03.88 (46) 23.04.91; Бюл. N. 15 (71) Институт горного дела им. А. А. Скочинского (72) А. Д, Рубан и А, Б. Черняков (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1057913, кл. G 01 V 1/24, 1982.
Авторское свидетельство СССР
N -1059178, кл. E 21 С 39/00, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИ НАРУШЕННОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к способу контроля. состояния нарушенного массива путем регистрации импульсов сейсмоакустической эмиссии, применительно к подземной разработке угольных месторождений. Цель изобретения — повышение достоверности способа и снижение его трудоемкости. Находят длину и направление линии скрещеИзобретение относится к способу контроля состояния угольного массива путем регистрации импульсов сейсмоакустической
° эмиссии, возникающих в результате трещинообразования под действием механических напряжений, применительно к подземной разработке угольных месторож дений, Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля состояния тектонически нарушенного массива и снижение трудоемкости мероприятий по контролю.
Известно. что формирование пакетов волн происходит на расстоянии 5А,от источÄÄ5UÄÄ 1644057 А1 ния, амплитуду перемещения крыльев диэьюнктивного нарушения. Определяют скоростной разрез зоны влияния нарушения, Рассчитывают частоты фаз Эйри для ненарушенного пласта, а также волновые числа интерференциОнных волн в зонах, прилегающих к линии скрещения. Ориентируют двухкомпонентный геофон по нормали к линии скрещения диэьюнктива и параллельно ей, Рассчитывают временные сдвиги и частоты фаз Эйри по отношению к каждой точке приема. Регистрируют импульсы сейсмоакустической эмиссии. Разделяют пакеты продольных волн и волн поляризации Релея и Лява. Измеряют временные сдвиги и фактические значения частот в фазе Эйри интерференционных волн, сопоставляют их с расчетными и при их совпадении относят зарегистрированный импульс к диэьюнктивному нарушению, локализуя очаг сейсмоакустической эмиссии. ника колебаний, где А — длина волны, В условиях угольных пластов наиболее информативными легко идентифицируемыми являются продольные волны. распространяющиеся во вмещающей среде (их можно считать монотипными), а также волны типа
Лява и Релея (L и R), обладающие частотной дисперсией скорости.
Для того, чтобы контролировать состояние массива в зоне диэъюнктива, необходимо установку геофонов производить так, чтобы волновые пакеты, соответствующие различным типам волн были и разделимы.
1644057
Расстояние, на котором удовлетворяется условие формирования интерференционной волны в градиентной зоне, 1>5Лщ= 10_#_/К1,R, (1) где К,R — решение уравнения
gt(d) KК, (d) — K для симметричных волн, d (У К, ()-У, dQ
Кг К -К,| для асимметричных волн;
z — текущая координата на нормали к линии скрещения:
d — половина ширины эоны влияния; ,и (d) — параметр Ламе для угольного пласта на расстоянии от линии скрещения;
pi — параметр Ламе для вмещающих пород;
Ks>, Ks — волновое число монотипной поперечной волны в пласте и во вмещающей среде соответственно;
К вЂ” волновое число интерференционной волны, Применение обычных соотношений вида А - c/T, где с .— скорость; Т вЂ” период колебаний, для интерференционных волн в градиентной зоне невозможно вследствие влияния скоростного градиента на дисперсию последних.
Из выражений (1) определяют также частоты фазы Эйри для градиентной зоны.
Последовательность операции при реализации способа следующая.
Для исследуемого района или группы шахтопластов экспериментально определяют скоростной разрез зоны влияния диэьюнктива в виде зависимостей ч ч - 11 (Rg) и cr = f2 (Rg«) (2) где W — ширина зоны влияния нарушения;
Rg — амплитуда перемещения крыльев нарушения; сг — групповая скорость упругих волн.
Методика изучения скоростного разреза включает сейсмопросвечивание нарушения с известными параметрами с использованием продольного профиля (при
35
45
5
20 расположении сейсмоприемников и пунктов возбуждения на одном профиле, ориентированном вкрест линии скрещения нарушения) или непродольных профилей.
Определяют вид указанных функций для интерференционных волн типа R u L и продольных волн по вмещающим породам, а также величины скоростей продольных и поперечных волн для вмещающих пород и угольного пласта в ненарушенном массиве, по которым производят расчет частот фаэ
Эйри по известным дисперсионным уравнениям.
В горных выработках, расположенных на исследуемом участке углепородного массива, выявляют дизьюнктивное нарушение и определяют его параметры.
Далее по уравнению (2) с учетом зависимостей 1г(Яц, z) рассчитывают волновые числа интерференционных волн типа Я и L.
Вычисляют расстояние I no формуле (1), в соответствии с которым устанавливают двухкомпонентный сейсмоприемник так, чтобы одна из его осей чувствительности ориентировалась по нормали (для регистрации волн типа R), другая — параллельно (для волн типа L) линии скрещения нарушения.
Производят раздельную регистрацию волн типа P, R u L от очагов сейсмоакустической эмиссии, определяют временные сдвиги
Лt)R и Ь!(и частоты фаз Эйри для волн типа R и L, сравнивают их с расчетными значениями этих величин, рассчитанными заранее для любых i-x точек линии скрещения по формулам (2) и при совпадении расчетных и экспериментальных значений данных параметров в пределах погрешности их определения делают вывод об активизации сейсмоакустической эмиссии на конкретном участке массива, примыкающем к линии скрещения нарушения, и определяют координаты очага эмиссии по формулам
Х9) + ()ti у9) (1/ L соответственно по сейсмическому лучу, а также определяют частоты фаэ Эйри волн R и L и сопоставляют их с расчетными значениями. При их совпадении относят зарегистрированный импульс к дизъюнктивному нарушению и производят локализацию очага сейсмоакустической эмиссии, 1644057 Формула изобретения Составитель И,Маслов Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец Редактор В.Петраш Заказ 1238 Тираж 344 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Способ контроля состояния тектонически нарушенного массива, включающий установку геофонов, регистрацию импульсов 5 сейсмоакустической эмиссии, разделение пакетов волн, отличающийся тем, что. с целью повышения достоверности способа и снижения его трудоемкости, предварительно в исследуемой части массива опре- 10 деляют длину и направление линии скрещения диэъюнктивного нарушения, амплитуду перемещения крыльев диэъюнктивного нарушения, рассчитывают волновые числа К L,R интерференционных волн, в зо- 15 нах, прилегающих к линии скрещения, определяют место установки двухкомпонентного геофона на расстоянии t > 10 к/KL,R по нормали от линии скрещения диэъюнктива, ориентируют одну из осей чувствительности геофона по нормали к линии скоешения дизъюнктива, а другую — параллельно ей, рассчитывают средние скорости продольной волны и волн поляризации Релея и Лява, рассчитывают для каждой точки линии скрещения временные сдвиги и частоты фаэ Эйри по отношению к выбранной точке приема, разделяют пакеты продольных волн и волн поляризации Penes и Лява, измеряют временные сдвиги и фактические значения частот в фазе Эйри интерференционных волн, сопоставляют с расчетными значениями, при их совпадении относят зарегистрированный импульс к дизъюнктивному нарушению и производят локализацию очага сейсмоакустической эмиссии.
