Интерферометрическое устройство для выявления контактов горных пород в массиве
Союз Соеетсннх
Соцнелнстнчесннх
Ресяубпнн н»646296 (61),Дополнительное к авт. свид-ву
2 (51) М. Кл, (22) Заявлено 23. 12. 76 (21) 2433209/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано05. 02.79. Бюллетень № 5
Дата опубликования описания 08.02.79
g 01 Q 3/12
Гоеудвретвеввый кемвтет
СССР ее делам изобретений и втнрытий (53) УЛК 550.837 (088. 8) (72) Авторы изобретения
E. Б. Коренберг и А. B. Шабельников (71) Заявитель
Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54} ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ ГОРНЫХ ПОРОД
В МАССИВЕ >
Изобретение относится к геофизическим способам разведки, а именно, к применению средств радиоинтроскопии в горнодобывающих отраслях промышленности и, прежде всего, угольной.
Интерферометрические методы обна- ° ружения контактов горных пород в массиве могут быть использованы при геофизических исследованиях и для решения задач, непосредственно связанных с технологическими процессами при добыче полезных ископаемых. Они могут. применяться при определении расположения угольных пластов и горизонтов подзем- ных вод на различных участках шахт ных и карьерных полей. В некоторых угольных бассейнах разрабатываются пласты угля, засоренные твердыми включениями, представляющими серьезную онасность для рабочих органов горных машин, применяемых при отбойке. Своевременное обнаружение твердых включе» ний в пределах глубины захвата исполнительных органов горных машин поз1>(>л>»>т значительно пов> >сить эффектив» ность использования Вьтсокопроизводи» тельной техники.
Известны интерферометрические устройства для выявления геоэлектрических аномалий, границ между породами и т.п., в которых отсутствует развязка между приемной и передающей антеннами, благодаря чему электродвижущая сила, на» веденная в приемной антенне поверхностной волной, во много раз превосходит электродвижущую силу, наведенную волной, распространяющейся в породе от передающей антенны до аномалии и после отражения от последней, принимаемую приемной антенной, что искажает интерфетмнционную картину на выходе приемного устройства jlj.
Известно интерферометрическое устройство для выявления контактов горных пород в массиве, содержащее передающую дипольную антенну, соединенную с передатчиком высокочастотных колебаний, м:>дулпрованных по частоте, приемную антенну, ориентированную параллел но нор дающей, соединеннук> с нриемии646296 ком высокочастотных колебаний, тракт синхронизации частоты настройки приемника с частотой колебаний передатчика, тракт опорного высокочастотного сигнала и индикатор, на котором отображается интерференция между электрома - нитной волной, отраженной от контакта пород, имеющих различные электрические характеристики (проводимость, диалектрическую проницаемость, магнитную проницаемость), и опорными колебаниями, поступающими iio тракту опорного сигнала с известным запаздыванием во времени (2).
Основным недостатком такого устро ства является искажение интерференциойной картины на выходе приемного устройства из-за приема паразцтной электромагнитной волны, распространяющейся . от передающей антенны z приемной вдоль поверхности массива горных пород.
Цель предлагаемого изобретенияуменьшение искажения интерференционной картины, обусловленной поверхностной электромагнитной волной на выходе приемного устройства.
Она достигается применением плоского немагнитиого металлического листа, лежашего в плоскости передающей и приемной антенн и имеющего окна для их размещения.
На фиг. 1 изображена схема функционирования интер ерометрического устройства для выявления контактов горных пород a Meoom e; на фиг. 2 дано расположение диполей и металлического плоско го листа.
Предлагаемое устройство состоит из передающей дипольной антенны 1, приемной дипольной антенны 2, передающего устройства 3, приемного устройства 4, тракта 5 опорного сигнала, тракта 6 синхронизации частоты, металлического листа 7; индикаторного устройства 8,кон такта 9 горных пород.
Напряженность электрического поля, создаваемая дипольным излучателем в направлении максимального излучения вдоль гранины с проводящей средой, определяется выражением. где М - численное расстояние.
/Пдя. Вертикально поляризованной BollHbt распространяюшейся на границе с земной поверхностью, и 5 ) ((.- «ц2 (О g 6)2 1 2
g$g< (ЬО 6) Для горизонтально поляризованной волны Я х„= — ((-<) (dam,4) ) roe > - относительная диэлектрическая проницаемость; 6 - удельная алектрическая проводимость подстилаюшей среды. Из приведенных соотношений следует, что для снижения интенсивности волны, распространяющейся Вдоль поверхности 30 — массива, целесообразно применять антенны, излучающие и принимающие волну, вектор напряженности электромагнитного поля которой горизонтален, т.е. тангенциален поверхности массива. При атом 35 необходимо принять во внимание, что расположенный на поверхности массива. горизонтальный вибратор является источником также и вертикально поляризованного поля, напряженность которого / равна нулю в направлении,, перпендику46 / лярном оси вибратора. Поэтому при параллельном расположении горизонтально поляризованных айтенн на полупроводяшем,массиве между ними будет существовать связь только за счет наличия го 45 рнзонтальной составляющей электричес-. кого поля. На основании изложенного можно также сделать вывод о том, что наибольшая развязка между передающей и приемной антеннами будет иметь мес то именно при использовании дипольных антенн, расположенных параллельно друг другу, так как все другиа .типы антенн возбуждают и принимают поверхностные волны вертикальной поляризации, распространяющиеся вдоль прямой соединяющей антенны. Так, например, две параллельные шелевые антенны имеют малый уровень развязки из-за того, что переraeQ - амплитуда тока в амперах; , - апина волны в метрах; - расстояние от.вибратора,до места приема в метрах; Ly - действующая длина излучателя в метрах; » множитель ослабления, характеризующий ослабление поля радиоволны при распространении вдоль поверхности земли rro сравнению со свободным пространством, равный 24 О,ЗХ = 1,43. р 2 х„o,&ха 646296 дающая антенна возбуждает в направлении приемной вертикально поляризованную поверхностную волну. Плоская спиральная антенна также содержит элементы, излучающие в направлении прямой,соединяюшей приемную и передающую антенны, вертикально поляризованную поверхностную волну. Аналогичные элементы имеются у всех антенн за исключением параллельных диполей. Лальнейшее уменьшение связи между антеннами поверхностной волной достигается путем введения между антеннами плоского металлического немагнитного листа, устанавливаемого в плоскости расположения диполей. Благодаря высокой проводимости листа ноле волны, распространяющейся вдоль поверхности массива от передающего диполя к приемному, имеющей только гориэонтальчую составляющую вектора напряженности электрического поля (тангенциальную поверхность листа), в силу выполнения на нем граничного условиями „„.=0 будет, есТйнн . 25 ли не полностью подавлено, то во всяком случае существенно ослаблено. ПредлаГаемое устройство функционирует следующим образом. Частотномодулированные колебания передатчика 3 излучаются прилегающей 30 к поверхности массива дипольной антенной 1 . в породу и, отражаясь от контакта 9, улавливаются приемной дипольной антенной 2, соединенной с приемни73 ком 4, на входе которого интерферируют с опорными колебаниями, подаваемыми по тракту опорного сигнала 5. Для rioдавления наразитной волны, распространяющейся вдоль поверхности массива, между антенйами устанавливается (в 40 плоскости антенн} прилегающий к массиву немагнитный металлический лист 7 (медный, алюминиевый и пр. ). Приемник синхронизируется колебаниями передатчика через тракт 6 синхронизации, что 45 целесообразно с точки зрения новышения чувствительности . аппаратуры. Индикатор 8 отображает интерференционные колеба+ ния на выходе приемного устройства по 5! изменению частоты. По частотной эависимости экстремальных значений суммарного сигнала, отраженной на интер» ференционной картине, определяют известным способом глубину контакта 9 В массиве горных порОд. Использование плоского немагнитного металлического листа, лежащего в плоскости дипольных антенн между ними, обеспечивает подавление поверхностной волны и, следовательно, улучшает развязку приемной антенны от передающей, что приводит к упорядочению интерференционной зависимости на выходе устройства, ведущего к повышению надежности выявления опасного для машины контакта с твердой породой. Формула изобретения Интерферометрическое устройство для выявлении контактов горных пород в массиве, содержащее передающую антенну, соединенную с передатчиком высоко частотных колебаний, модулированных по частоте, приемную антенну, ориентированную параллельно передающей, соединенную с приемником высокочастотных колебаний, тракт синхронизации частоты настройки приемника с частотой колебаний передатчика, тракт опорного высокочастотного сигнала и индикатор, О тли чающееся тем, что,сцелью уменьшения искажений интерфе ренционной картины, обусловленной поверхностной электромагнитной волной, оно снабжено плоским немагнитным металлическим листом, лежащим в плоскости передающей и приемной антенны и имеющим окна для их размещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кашин H. В, и др. Радиотехничес кий интерференциометрический метод разведки недр. Научные труды МГИ, М, сб 31 1960 2. Ржевский В. В., Коренберг E. Б. Радиоинтроскопия массива горных пород. N., МГИ, 1972, с. 62-76. 6462()6 Составитель Л. Воскобойников Техред М. Борисова Корректор Л. Небола Редактор Б. Павлов Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 107/37 Тираж 696 Подписное UFIHHfTH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
