Устройство для геомагнитной разведки

 

ОЛИСАНИ Е

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ

<,„805224

Союз Советакнх

Социапистнчесннх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

{22) Заявлено 21.12.78 (21) 2699510/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) юПриоритет— (51) М. Кл. . G 01 V3/00

Гаеудлрстненный камнтет

СССР

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень № б

Дата опубликования описания 25.02.81 (53) УДК 550 838 (088.8) аа делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

И. П. Инютин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОМАГНИТНОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится. к разделу геофизики, занимающемуся поисками месторождений полезных ископаемых и изысканиями в строительстве, определяет глубину залегания и площадь распространения диамагнитных, ферромагнитных и парамагиитиых обЪектов и может быть использовано для определения радиуса депрессионной воронки и направления подземного потокв при . опытных откачках воды из одиночных скважин.

Известна «рудоискательная лоза» под названием «радиоэстезии», «психотроники», «биофизического эффекта» (БФЭ) и «биофизического метода» (БФМ), поиски которой заключаются в поворотах в одной или двух руках наблюдателя свежесрезанной деревянной ветки или металлической рамки на скоплениях подземных вод, рудных месторождениях и карстовых пустотах I1).

Известны также устройства для поисков объектов разной магнитной природы в геомагнитном поле; содержащие рамку, замыкаемую на концах с помощью конденсатора 12).

Все устройства, основанные на использовании БФЭ, можно подразделить на две группы, колебательные: контуры открытого типа и колебательные контуры закрытого типа. Существенное отличие этих групп в том, что в закрытом типе колебательного контура можно менять настройку с одного объекта поисков на другой объект путем изменения емкости конденсатора, замыкающего контур.

Г- н П-образные колебательные контуры

1в открытого типа также, как и <срудоискательская лоза» представляют собой самый простой тип контура, аналогичный коротковолновой антенне. Виток металлического прутка и рамка Б. В, Бондарева представляют собой однй виток соленоида, и изменение вращения этого витка с левого на правое или наоборот у медных и посеребренных рамок изменяет настройку с одного объекта поисков на другой. Колебательный контур закрытого типа представляет собой рамку трапециевидной или прямоугольной формы .с боковыми сторонами, изготовленными из разных материалов. Простая рамка замкнута конденсатором через штепсельное соединение для удобной смены конденсаторов.

805224

Методика поисков рамкой заключатся вповоротах в руках наблюдателя на объекте поисков рамки из верхнего наклонного положения в нижнее относительно одной из боковых сторон. Возвращение ее в первоначальное положение производится самим наблюдателем. За единицу показаний контура принято время поворота рамки в руке, при движении наблюдателя по исследуемому участку, измеряемое в шагах на один поворот, метрах на один поворот и, при движении наблюдателя на транспорте, в секундах на один иоворот (шаг(лов, м/пов, и с/пов.) Настройка колебательного контура на объекты поисков производится конденсаторами.

Недостатками известного устройства является невысокая точность измерения при замене конденсаторов нри изменении напряженности ГМП, не установлена зависимость между объектами поиска и материалом боковых сторон рамки, зависимость между абсолютными размерами элементов входящих в контур (диаметром, емкостью конденсатора и длиной рамки) и объектами поиска при определенной напряженности

ГМП.

Цель изобретения — повышение точности измерений при поиске объектов разной магнитной природы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для геомагнитной разведки, содер>кащем рамку, концы рамки замкнуты через съемный проводник с закрепленным на нем контуром настройки, причем диаметр проводника меньше диаметра боковых сторон рамки, а плоскость контура настройки перпендикулярна плоскости рамки.

Кроме того, -контур настройки выполнен открытым в виде, по крайней мере, одного стержня, закрепленного перпендикулярно проводнику, а также закрытым в виде двух стержней, закрепленных перпендикулярно проводнику, а открытые концы стержней замкнуты конденсатором.

На фиг. 1 показан колебательный контур открытого типа; на фиг. 2 — «рудоискательская лоза»; на фиг. 3 — виток металлического прутка; на фиг. 4 — рамка Бондарева; на фиг. 5 и 6 — закрытые контуры с катушкой индуктивности и без нее; на фиг. 7

l 3 — результаты исследований рамок с постоянной настройкой; боковые стороны которых выполнены из разных материалов; на фиг. 14 — 18 — устройство и его положения при настройке.

Сущность изобретения заключается в том, что рамка настроена на объекты поисков не на тонкой, а на сверхтонкой структуре (СТС) геомагнитного поля. Перпендикулярное расположение рамки и контура настройки ограничивает процессию электронов относительно вектора напряженности геомагнитного поля. Смещение настройки рамки на другой объект поисков зависит от изменения абсолютной величины длины или диаметра боковых сторон рамки или проводника, или от изменения абсолютной величины параметров контура настройки (емкости конденсатора, расстояния между стержнями, величины диаметра или высоты стержней).

Достоверность изобретения подтверждается результатами исследования зависимости между суточными колебаниями ГМП и настрйкой рамки на объекты поисков на разных материалах боковых сторон. На графиках (фиг. 7 — 10) приведены результаты исследований десяти рамок с постоянной настрокой «а разных материалах боковых сторон при суточных колебаниях ГМП на протяжении года. !

До проведения исследований, все объекты биофизического метода по магнитным свойствам объединены в три группы под названием диамагнитиых, ферромагнитных и парамагнитных. К диамагнитным объекта м относятся лодзем ные воды, крупные предметы из меди, серебра и золота. К ферромагнитным объектам относятся крупные предметы из черных металлов, месторождения железных и сульфидных руд. К парамагнитным объектам относятся крупные искусственные и естественные нарушения земной коры, трещины и проруби во льду, дверные и оконные проемы в капитальных стенах зданий. Объекты поисков могут быть двойной магнитной природы, например пустоЭО телые предметы иэ диамагнитных и ферромагнитных материалов (медные и стальные баки и др.). По оси абсцисс отложена напряженность полной составляющей ГМП (ЬТ,.), по оси ординат — показания в ша35 гах на поворот или оборот рамки. Настройки рамки на объекты поисков обозначены

В -(диамагнитные или. подземные воды), М (ферромагнптные или металлические предметы) и П (ларамагнитные или подземные пустоты). Так как показания БФЭ у рамок

4о горизонтального вращения при правых поворотах указывают на диамагнитные и ферромагнитные объекты, а левые повороты— на парамагнитные объекты, то первые имеют положительное значение, а вторые — отрицательные. Так как значение БФЭ на раз45 ных объектах .у одного наблюдателя вели. чина постоянная, то кривая изменения настроек рамки параллельна оси ЬТ Возрастание напряженности полной составляющей

ГМП на графиках не превышает 50 гамм, 50 так как настройки рамок на объекты поисков после четырех десятков гамм начинают повторяться в том же порядке неограниченно долго. Буквой «lI,» на графиках обозначен спокойный участок ГМП равный одному десятку гамм.

На графике фиг. 7 приведены результаты изменения настроек рамки на боковой стороне из меди илн серебра, материалы с подобным изменением настроек получили. 805224 название нейтральных; на графике фиг. 8— результаты изменения настроек рамки на боковой стороне из цинка, ртути (киновари) и влажной древесины (рудоискательская лоза), материалы с подобным изменением настроек получили название диамагнитных; на графике фиг. 9 — результаты изменения настроек у рамок с боковыми сторонами из стали, хрома и латуни, материалы с подобным изменением настроек получили название ферромагнитных на графике фиг. !О результаты изменения настроек рамки на боковой стороне из алюминия, олова и бронзы, материалы с подобным изменением настроек получили название парамагнитных.. Иэ графиков видно, что через определенный интервал напряженности ГМП, равный одному десятку гамм, спокойная настройка на определенный объект поисков прерывается бсспокойной настройкой, при которой рамка иэ любых материалов указывает все три вида объекта поисков.

Одновременно с этими исследованиями, проводят исследования по изменению параметров рамки из разных материалов, замыкаемой конденсатором или проводником, при одной и той же напряженности ГМП.

Результаты исследований приведены на графиках фиг. 11 — 13. Одну из боковых сторон у всех испытуемых рамок изготавливают для контроля, из нейтральных материалов типа меди или серебра. Первое изменение настроек у нейтральных материалов наступает при любых значениях емкости 0 — 1620ap а следующие изменения повторяются через определенный интервал емкости, равный

1620 пф, например 200, 1820, 3440, 5060 пф и т. д. Первое изменение у материалов другой магнитной природы имеет два значения

Π— 1620 или Π— 4800 пф, а следующие изменения чередуются через 1620 и 4860 пф.

При замыкании рамок проводником диаметром равным диаметру боковых сторон имеет место два случая изменения настроек, связанных с абсолютной величиной диаметров до 4,5 и более 4,5 мм. При диаметре рамки и проводника до 4,5 мм первое изменение настройки на нейтральных материалах наступает при любых изменениях длины рамки или проводника от О до 4,5 мм, а следующие настройки — через каждые 4,5 мм длины рамки или проводника. Первое изменение настроек на других материалах рамок имеют два значения Π— 4P или 0 — !3,5 мв длины и следующие настройки чередуются через 4,5 или 13,5 мм длины. При диаметре рамки и проводника более 4,5 мм первое . изменение настройки на нейтральных, материалах рамки наступает при любой длине в пределах от 0 до величины диаметра, а следующие изменения повторяюТся через величину диаметра. Первое изменение настроек на других материалах рамки имеет два значения от О до величины трех диаметров проводника или рамки. Изменение на55 лов, замкнутая откраиъии контуром еедерЕйки, состоящим из одижо стермпя; яа фиг.

l5 — рамка с катунисай иядуктяанаети., замкнутая закрытым не турам яаетрейяя, с боковыми сторонамн из разных матефацмав; строек на нейтральных материалах рамки при изменении длины обмотки или длины выводов катушки индуктивности зависит от диаметра боковой стороны рамки, к которой подсоединялся изменяемый вывод: при диаметре боковой стороны до 4.5 мм, изменение настройки наступает в пределах

0 — 9 мм и повторяется через каждые 9 мм длины вывода, а при диаметра боковой стороны более 4,5 мм изменение настройки наступает в пределах от нуля до двух диаметров и повторяется через изменение длины выводов на величину двух диаметров боковой стороны подсоедииеки ям. На остальных матерн лаХ раман изменение настройки чередуетс% прн изменении длины вы э водов на,9 или 27 мм, или на величину двух или шести даметров в месте яодсеедяяеаяя . вывода катушки индуктивности. Из гуафяков видно, что сверхтонкая структура является приоритетом изменения вмещаего магнитного поля, а не свойствами раэличмик материалов рамки. Последующие исследования показали, что изменения настроек рамок, при неизменном геомагнитном пене, зависят не только от линейных величин, но и от изменения диаметров элементов, соси тавляющих колебательный контур с распределенными параметрами. Изменение диаметров боковых сторон рамок и провадннеков снова зависит от абсолютной величины диаметра элементов до 4,5 и более 4,5 мм. Лннейная протяженность настроек нейтральзв. ных материалов и протяженность неоднородных настроек диамагинтных, ферремагнитных и парамагнитных материалов пан изменениях диаметров элементов до 4,5 мм эквивалента измененвю диаметра на 0,2Ь мм и при изменениях диаметров более 4,5 мм эквивалентна изменению диаметра иа О,f25eN

Изменение диаметра я подчиняеч ся этой закономерности только прн превышении или равенства его диаметра остальным элементам рамки. Йрн диаметре неводника меньшем диаметра беаоаых сюрен рамка настраивается на сверхтонкув структуру ГМП. При этой настройке рамаа станет регулируемой за счет изменения диаметров и длины ее элементов тольао в момент

45 перехода напряженности ГМП с одного десят ка гамм на другой десяток, т.е. прн дайсинщ на рамку сверхтоной структуры weuwего маг нитного поля. Располеженне на таком проводнике открытого нлн закрытего контура настройки перпендикулярно плоскости рамsa ки создает настройку независимую от внешнего магнитного поля, т. е. с постоянной воспроизводимостью, На фиг. 14 изображена простая рамка с боковыми :сторонами из разных материа805224 йа фиг, 16 — левое положение контур; настройки с внешним н внутренним расположением рамки относительно руки наблюдателя; на фиг. 17 — открытый контур настройки из двух стержней, проводник снабжен штепе сельным соединением для удобного перемещения контура с левой стороны от наблюдателя на правую сторону; на фиг. 18 — закрытый контур настройки, снабженный конденсатором и штепсельным соединением. .Установка контура настройки (фиг. 17 и 18) осуществлена изменением высоты стержней. или емкости конденсатора, а также смещением контура настройки с левой стороны от наблюдателя (фиг. тб) на правую сторону.

П ри мером конкретного выполнения предлагаемого устройства является простая рамка (фиг. 14) с боковыми сторонамн из меди и стали, замкнутая открытым контуром настройки из одного стержня высотой до 10 мм, при диаметре проводника б мм и диаметре боковых сторон рамки равных 8 мм. Проверку настройки рамки после изготовления осуществляют на боковой стороне из меди, вблизи контрольного объекта с левым расположением контура настройки. В качестве контрольного объекта принят стальной бак, на котором рамка не должна поворачиваться при настройке на диамагнитные объекты.

При наличии поворотов на контрольном объекте контур настройки смещается направо от наблюдателя. При новом наличии поворотов на .контрольном объекте уменьшается высота стержня на проводнике до

4 мм. Без контрольной проверки, после этоro, рамку можно считать настроенной на, 16

ss

zo и диамагиитные объекты при левом располо>кении контура настройки. Правое расположение контура настраивает рамку на парамагнитные объекты (фиг. 7). При левом и праВом расположении контура настройки на боковой стороне из стали рамка настроена на .ферромагнитные объекты. При поисках, преимущественно, диамагнитных объектов (подземных вод) стальная боковая сторона заменяется на цинковую или оцинкованную и настройку на контрольном объекте производят в том же порядке. Один раз настроенное устройство для поисков объектов < разной магнитной природы в геомагнитном поле сохраняет воспроизводимость при любых нарушениях ГМП, в любой точке. земного шара.

Испыта ние предл а та ем ого устройства про-. изведено на пластовых и трещинных водах в породах осадочного, метаморфического и изверженного комплекса с напорным и слабонапорным водоносным горизонтом и глубиной залегания 10 — 150 м. В период испытания выбрано и пробурено 1491 скважин на воду. Ошибочно выбранными признаны скважины с дебитом менее 1,0 м /ч (125 скважин или 8,5 /0). 3а тот же период методом поисковых признаков с использованием материалов предыдущих разведок было выбрано и пробурено 984 скважины, ошибочно выбранные из которых составили

13,30/о.

Кроме большей точности устройство требует меньших затрат на изыскание и проектирование одиночных скважин.

Формула изобретения

I. Устройство для геомагнитной разведки, содержащее рамку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при поиске объектов разной магнитной природы, концы рамки замкнуты через съемный проводник с закрепленным на нем контуром настройки, причем диаметр проводника меньше диаметра боковых сторон рамки, а плоскость контура настройки перпендикулярна плоскости рамки.

2. Устройство по и. I, отличающееся тем, что контур настройки выполнен открытым в виде, по крайней мере, одного стержня, закрепленного перпендикулярно проводнику.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, Что контур настройки выполнен закрытым в виде двух стержней, закрепленных перпендикулярно проводнику, а открытые концы стержней замкнуты . конденсатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бакиров А. Г. и др. Состояние проблемы биофизического эффекта в СССР и пути ее решения. Сб. «Методы и средства разведки месторождений полезных ископаемых». Томск, ТГ1И, 1977, с. 10 — 13.

2. Инютин И.П. Методы поисков подземных вод и руд приборами, использующими биофизический эффект. Сб. «Технология и техника разведки. Труды Свердловского горного института. Свердловск, СГИ, 1974, вып. !04, с. 87 — 93 (прототип).

805224

Ф4Ш. 18

Фф43, 17

Фиг.18

Составитель В. Майоршин

Редактор М. Келемеш Техред А. Бойкас Корректор Л Иван

Заказ 1 0643//68 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l ) 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IlFIIl «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная. 4