Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений

 

А Н И Е о1) 542136

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 23.09.74 (21) 2064963/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания05.04.77 (51) М. Кл.е G01 К 29, 04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Д. Насонов, П. М. Тютюнник и В. Е. Коновалихин (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

И ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕДОПОРОДНЫХ

ОГРАЖДЕНИЙ

20

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества сред, материалов и изделий.

Известен способ акустического контроля качества ледопородных ограждений стволов шахт, заключающийся в локальном излучении акустической волны из замораживающих скважин, окружающих контролируемый объект, приеме прошедших через окружающую среду волн в смежных скважинах, расположенных вокруг объекта, вертикальном вниз сканировании зоны приема, определении момента амплитудного максимума сигнала принятой продольной волны и его величины, определении диаграммы направленности зоны излучения путем прямого и последующего обратного реверса сканирования зоны приема со сравнением амплитуд принятых сигналов с их максимумом: аналогиччо определения диаграммы направленности зоны приема путем сканирования зоны излучения при неподвижной зоне приема, определении эпюр диаграмм направленности зон излучения и приема по глубине скважин и во времени. Такой способ, обеспечивая эффективный контроль качества ледопородных ограждений и процесса их формирования, не обладает достаточной точностью при быстропротекающих процессах формирования, так как обработка данных непосредственно по диаграммам направленности не дает однозначного ответа о наличии зон смыкания ледопородных ограждений.

Описываемый способ лишен указанного недостатка и отличается от известного тем, что определяют наличие и величину вторых (боковых1 диаграмм направленности зон излучения и лриема, обусловленных тгоявлснисм поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема производят регистрацию эпюр вторых диаграмм напраленности по глубине скважин и во времени, Определяют по эпюрам отношения углов раскрытия ьторых диаграмм к первым и по их величине судят О появлении и расположении Ilo вертикали зон смыкания лсдопародных ограждений.

На фиг. 1 изображена схема расположения излучателя и приемника в замораживающих скважинах; на фиг. 2 представлена эпюра по результатам контроля.

В замораживающие скважины 1 (фиг.1), заполненные рассолом, Опу скаются излучатель " и приемник 3 цилиндрического типа. Излучатель устанавливается неподвижно на некоторой глубине в точке А, 542136

60 приемник перемещают вниз по зоне приема из точки Б, находящейся выше зоны излучения так, что линия АБ расположена под углом О е в диапазоне 35-55 к центральной оси АД излучателя и регистрируют амплитуду сигнала поперечной волны. При достижении максимального значения амплитуды сигнала в точке В приемник останавливают и осуществляют его прямой реверс (подъем) в положение Б, где величина сигнала будет составлять

0,707 от величины максимального сигнала. В этом положении регистрируется глубина нахождения излучателя и приемника, Далее осуществляется обратный реверс (спуск) приемника в положение Г, где величина сигнала с приемника составляет 0,707 от максимального его значения в зоне приема. В положении Г снова регистрируется значение глубины нахождения приемника. Таким образом определяется диаграмма 0 направленности излучателя для поперечной волны, симметричная относительно оси АВ.

Затем приемник спускают в точку Д, расположенную на оси излучателя, причем ее местоположение уточняют по максимуму принятой продольной волны, и аналогично предыдущему определяют диаграмму направленности 0 излучателя для продольной волны.

Следующая операция данного способа состоит в определении местонахождения В, максимума принятого сигнала для нижнего бокового лепестка диаграммы направленности излучателя для поперечной волны. При этом аналогично описанной методике определяется нижняя диаграмма От излучателя в том же его положении А. Приемник 3 оставляют при этом в последнем положении Г1.

При неподвижном приемнике (в положении

Г1) производится определение верхней диаграммы его направленности Йт для поперечной волны путем перемещения излучателя 2 между точками Е, Ж и К, соответствующими уровню сигнала 0,707; 1 и 0,707 от максимального значения в точке Ж.

После опускания излучателя в точку Д, местоположение которой уточняется по максимуму сигнала продольной волны на неподвижном приемнике

3, аналогично определяется диаграмма направленности приемника.

В дальнейшем опускают излучатель в зону действия Ж1 нижнего лепестка диаграммы направленности приемника, положение которого определяется по максимуму сигнала поперечной волны на приемнике. Аналогично предыдущему, поиском точек Е и К определяется диаграмма От приемника.

Величина угла раскрытия диаграмм направленности определяется по отношению расстояния между крайними точками Б, и Г>, где сигнал ослабляется до 0,707 своего значения(л — для поперечной волны), к расстоянию между излучателем и приемником.

Такое поочередное сканирование и определение диаграмм направленности излучателя и приемника

Ь

10 !

40 происходят по всей длине замораживающих скважин 1 (от 4 до 8). Прием поперечной волны эффективно будет осуществляться при смыкании ледопородных цилиндров.

Приемник в зонах 51 и 6, примет упругие поперечные колебания, характеристика направленности которых будет расположена под углом

35-55 к горизонтальной оси преобразователей.

Диаграмма направленности продольных волн г, будет иметь больший угол Оь раскрытия вследствии дальнейшего повышения упругости массива породы при переходе его в мерзлое состояние.

Для контроля сплошности ледопородного ограждения по всей глубине последнего производится определение эпюр диаграмм направленности О для поперечной и От продольной волн по глубине каждой колонки. По этим эпюрам производится определение отношения углов раскрытия диаграмм поперечной к продольноч волне. Если это отношение существенно меньше 1 и находится, например, в диапазоне 0,3 — 0,7, то для таких зон наблюдается смыкание ледопородных цилиндров.

Описьгваемый способ позволяет с высокой эффективностью и точностью выявлять зону 8 в ограждении. Это объясняется перспективностью использования поперечных колебаний, которые, в связи с высоким их затуханием, не распространяется через непромороженные слои породы. Таким образом, появление характеристик направленности поперечных волн преобразователей будет свидетельствовать о моменте смыкания цилиндров между замораживаюшими колонками.

Завершающая проверка процесса формирования ледопородного ограждения заключается в определении действительной величины внутреннего диаметра контура ограждения. Контроль за образованием и ростом ледопородного ограждения осуществляется при посылке акустических колебаний по хордам, касательным к внутренним границам ограждения, с обработкой результатов измерений, описанной выше.

Формула изобретения

Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений стволов шахт, заключающийся в локальном излучении акустической волны из замораживающих скважин, окружающих контролируемый объект, приеме прошедших через окружающую среду волн в смежных скважинах, расположенных вокруг объекта, вертикальном вниз сканировании зоны приема, определении момента амплитудного максимума принятой продольной волны и его величины, определении диаграммы направленности зоны излучения путем прямого и последующего обратного реверса сканирования зоны приема со сравнением амплитуд принятых сигналов с их максимумом: аналогичного определения диаграммы направленности зоны прие542136

8 г, Ею

Ж ма путем сканирования зоны излучения при неподвижной зоне приема, определение эгпор диаграмм направленности зон излучения и приема по глубине скважини во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, определяют наличие и величину вторых (боковых) диаграмм направленности зон излучения и приема, обусловленных появлением поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема производят регистрацию эпюр вторых диаграмм неправленности по глубине скважин и во времени, определяют по эпюрам отноше5 ния углов раскрытия вторых диаграмм к первым и по их величине судят о появлении и расположении по вертикали зон смыкания ледопородных огражде ний.

S42136

Составитель Н. Бражников

Техред М Ликович

Редактор H. Бродская

Корректор Т. Чаброва

Заказ 5957/28

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

Тираж 1029 Подписное

IJHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4/5